太行山山前平原节水技术模式推广应用潜力研究

吕丽华，梁双波，王慧军，贾秀领

（1.农业部华北作物生理生态与耕作科学观测实验站，河北省农林科学院粮油作物研究所，河北石家庄050035；2.河北省农林科学院，河北石家庄050031）

太行山山前平原节水技术模式推广应用潜力研究

吕丽华1，梁双波1，王慧军2*，贾秀领1

（1.农业部华北作物生理生态与耕作科学观测实验站，河北省农林科学院粮油作物研究所，河北石家庄050035；2.河北省农林科学院，河北石家庄050031）

针对当前河北省节水技术模式推广应用效益不佳的问题，对资源缺水的太行山山前平原节水技术模式推广范围进行研究，确定节水技术模式推广应用的潜力系数。本研究运用系统聚类分析方法，对山前平原内50个县（市）冬小麦、夏玉米生产条件和农业生产条件的相似程度进行聚类分析，推算出主体技术模式推广应用的潜力空间。结果表明：太行山山前平原栾城试验站形成的节水模式推广应用潜力达0.88，可以在山前平原广泛推广应用。

节水模式；推广潜力；山前平原；相似系数

河北省山前平原地处华北平原，地下漏斗严重，是我国严重的缺水地区，近年来各地区在发展节水农业过程中，探索出许多各具特点的节水灌溉技术模式[1，2]。但由于区域内各县（市）自然条件、社会经济条件和节水灌溉技术条件存在差异，使节水技术模式推广应用的综合效益不佳。为保证节水农业的健康、有序、可持续发展，当前有必要对资源缺水的太行山山前平原节水技术模式推广应用潜力进行研究，提出节水模式适宜推广应用的范围。栾城县作为该地区的典型代表县，中国科学院农业资源研究中心栾城试验站经过多年研究，已形成适合太行山山前平原的主体节水技术模式分别为理想产量模式、关键期灌溉模式和储水灌溉模式（表1），但该节水技术模式在山前平原能否推广应用、应用的范围有多大尚未曾有人做过研究。本研究运用系统聚类分析方法，得出山前平原区各县（市）之间的相似性，进而推算出主体节水模式推广应用的潜力空间。

1　材料与方法

1.1数据来源

选取《河北农村统计年鉴》（2004～2008年）节水灌溉面积、有效灌溉面积、小麦玉米产量，河北省气象局年平均降雨量（1978～2008年），中国地质科学院水环所地下水开采模数（1990～2008年）等数据。

表1　栾城县山前平原节水技术模式Table1　Water-saving irrigation mode in Luancheng County of Taihang piedmont region

1.2研究方法

运用SPSS12.0中系统聚类分析方法[3]，对研究区域49个县的指标值进行无量纲化，并计算各县与样本县相似度，从而得出适合该节水模式的县域，进而进一步计算出节水潜力。

1.2.1指标选取原则选择描述事物对象的变量（指标）。要求选取的变量既能够全面反映对象性质的各个方面，又要使不同变量反映的对象性质有所差别。根据研究区域的农业发展情况以及聚类分析建模要求，选取的指标具有可比性、分辨意义和差异性显著、指标间高度不相关性、收集具有可行性以及简洁性的原则，共设立指标5个，分别为年平均降雨量（B1）、地下水开采模数（B2）、有效灌溉面积占耕地面积比例（B3）、节水灌溉面积占有效灌溉面积比例（B4）、小麦和玉米平均产量（B5）。本研究涉及50个县（市），数据量大，考虑到数据的保密性，因此仅给出部分县（市）数据（表2）。

1.2.2数据标准化运用极差法对原始数据进行标准化。将数据范围转换到0～1，每列的最大数据转变为1，最小数据转变为0（表3）。

1.2.3相似程度计算计算公式为：

1.2.4推广应用潜力推广应用潜力等于山前平原研究区域各县的相似系数平均值。

表3　分类指标标准化值Table3　Standardizing value of classification index

2　结果与分析

2.1研究区域相似度

研究区域的49个县（市）中，与栾城县条件相似的县（市）较多，其中，0.900＜rij＜1.000的县（市）有25个，0.800＜rij＜0.900的有13个，0.700＜rij＜0.800的有7个，在0.500＜rij＜0.700的有4个（表4）。

2.2聚类分析与推广应用潜力

2.2.1聚类分析根据计算所得到的相似系数，应用SPSS统计软件中系统聚类的最短距离法对山前平原所辖县进行聚类分析。结果（表5）显示，分成7类时，除无极县、徐水县、博野县、曲阳县、临城县、隆尧县、大广回族自治县外，其他各县与栾城县均为一类；分成6类时，除无极县、徐水县、博野县、曲阳县、隆尧县、大广回族自治县外，其他各县与栾城县均为一类；但分成2类时，仅无极县、博野县、隆尧县与栾城县不同。

2.2.2推广应用潜力根据计算结果可知，太行山区山前平原应用栾城节水模式节水的潜力为0.88。说明栾城试验站形成的节水技术模式较适宜在山前平原各县进行推广，应用潜力较大。

3　结论与讨论

本研究首先建立了冬小麦、夏玉米生产条件相似性评价的指标体系，选择了年平均降水量、地下水开采模数、节水灌溉面积占有效灌溉面积的比例、有效灌溉面积占耕地面积的比例和小麦玉米单产作为分类指标。得到在太行山山前平原与栾城县相似系数在0.800以上县（市）占77.6%，进而通过各县（市）的相似性得出该区域形成的节水模式推广应用潜力达0.88，该模式可以在山前平原广泛推广应用。

前人对于作物品种分类[4，5]、作物性状分类[6，7]、节水灌溉分区[8]、气候分区[9～12]、林业规划[13～16]和生态分类[17～19]等多应用聚类分析方法。作者曾将该方法应用到黑龙港低平原区域的节水技术模式推广应用潜力的评价，并得出该地区的潜力为0.88[20]。本文中采用同样的方法对山前平原栾城试验站形成的节水技术模式进行了研究，通过对太行山山前平原49个县（市）进行分类，得出区域内各县（市）小麦、玉米生产条件的相似系数，进而推算出节水模式的适宜推广范围。

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表4　栾城县与山前平原其他各县（市）的相似系数Table4　The similarity coefficient of Luancheng County with other counties in piedmont region

表5　山前平原各县（市）聚类分析Table5　Classification of each county in piedmont region

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Application Potential of Water-saving Irrigation Mode in the Taihang Piedmont Region

LV Li-hua1，LIANG Shuang-bo1，WANG Hui-jun2*，JIA Xiu-ling1
（1.Scientific Observing and Experimental Station of Crop Cultivation in North China，Ministry of Agriculture P. R.China，Institute of Cereal and Oil Crops，Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences，Shijiazhuang 050035，China；2.Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences，Shijiazhuang 050031，China）

In this article，the potential of popularization and application for water-saving technology mode was studied in water shortage district，the objective to clear the application range of water-saving mode in the Taihang piedmont region.We studied the similarity coefficient of crop production condition in piedmont region 50 counties by systematic cluster method，and inferred application potential coefficient of water-saving technology mode.The results showed that the application potential of mode in Taihang piedmont region reached 0.88.

Water-saving irrigation mode；Application potential；Taihang piedmont region；Similarity coefficient

S323.3

A

1008-1631（2016）05-0094-04

2015-12-11

农业部公益性行业科研专项（201303133）；国家科技支撑计划项目（2013BAD05B00）

吕丽华（1977-），女，河北景县人，助理研究员，博士，主要从事小麦玉米微灌节水高产、水肥一体化技术研究。Tel：0311-87670620；E-mail：nkyllh@163.com。

王慧军（1957-），男，河北怀来人，教授，主要从事农业技术推广及经济评价研究。E-mail：475351838@qq.com。