受气候变化的影响,极端天气事件频次趋多,水资源安全遭受极大挑战,尤其是农业灌溉用水形势颇为严峻,直接威胁到粮食安全问题。宝鸡峡引渭灌区是陕西省最大的灌区,对陕西省的农业生产乃至整个国民经济和社会发展起到极其重要的作用与影响。本研究以宝鸡峡灌区为主要研究对象,综合考虑灌区的气候资料、主要作物资料及灌溉农业发展状况等因素对灌区农业需水的影响,研究灌区农业需水的影响因素和时空变化规律,为制定气候变化条件下的灌区农业发展规划、确定合理的作物灌溉定额和种植制度,以及为应对气候变化灌区应采取的应对措施等提供参考。通过本文的研究,主要取得以下结果:(1)由于气象因素变化具有随机性,且波动起伏较大,根据气象因素的时间序列资料,本文分别计算各气象因素的平均值,并消除随机因素的波动影响,以显示各气象因素的变化趋势,依据变化趋势进行分析预测。根据宝鸡峡引渭灌区12个气象站点的地理位置和气象资料,计算灌区1961~2010年间逐月、逐年主要作物生育期的平均气温、最高气温、最低气温、平温风速、平均相对湿度、日照时数及降水量。运用时间序列分析法,探讨各气象因素的时间演变规律。分析发现:宝鸡峡灌区的面平均气温、最高气温及最低气温50年内总体呈波动性上升趋势,且最高气温和最低气温从1985年以后,表现出明显稳定增温效应。灌区面平均降水量和标准化降水指数(SPI)在时间序列上虽呈现频繁的波动性,但降水量与SPI在时间序列上总体呈下降趋势,且近20年来灌区气象干旱程度越来越严重,发生的频率增多,导致灌区向暖干方向演变。灌区相对湿度、风速和日照时数长时间尺度上的周期性变化不明显。此外,Hurst指数分析和小波分析的结果也表明:灌区平均气温、最高气温、最低气温和相对湿度呈增加趋势,风速、日照时数、降水量和SPI呈下降趋势。综合分析不同研究方法的结果,本文认为:未来宝鸡峡灌区各气象因素在未来长时间尺度上,将向暖干化方向变化。(2)从时间尺度上分析计算了宝鸡峡灌区内各站点各种主要作物多年平均的年际和年内需水量变化趋势。分析结果表明:棉花是四种主要作物中需水量最大的作物,1961~2010年棉花的多年平均需水量达到626.34 mm/a,多年日平均需水量介于1.53~4.70 mm/d之间;油菜的需水量次之,为574.38 mm/a,多年日平均需水量介于0.84~3.00mm/d之间;夏玉米的需水量较小,为468.61 mm/a,多年日平均需水量介于3.20~5.03mm/d之间;冬小麦的需水量最小,为447.32 mm/a,多年日平均需水量介于0.89~3.08mm/d之间。同时,分析了灌区不同作物的生育期内不同水文频率对应的需水量的年内变化规律。从空间尺度上,对宝鸡峡灌区12个站点1960~2010年50年间不同作物逐年全生育期需水量进行了分析。咸阳站冬小麦需水量多年平均值最大,达539.32mm/a;兴平站冬小麦需水量多年平均值最小,为466.76mm/a。咸阳站夏玉米需水量多年平均值最大,达520.59mm/a;扶风站夏玉米需水量多年平均值最小,为461.09mm/a。咸阳站棉花需水量多年平均值最大,达694.85mm/a;兴平站的棉花需水量多年平均值最小,为617.60mm/a。咸阳站油菜需水量多年平均值最大,达610.05mm/a;兴平站油菜需水量多年平均值最小,为530.94mm/a。(3)考虑到灌区面尺度上的作物需水量分布具有空间变异性,本文通过灌区内各代表点的作物需水量资料来估计宝鸡峡灌区整个面尺度的需水量分布特征,通过空间插值方法获得25%、50%、75%三个水文年型的灌区各主要作物的需水量空间分布特征。宝鸡峡灌区四种作物(冬小麦、夏玉米、棉花和油菜)需水量的空间分布特征基本一致,总体主要呈现为:从西至东逐渐增加和局部减少,从北到南整体上呈现逐渐减少和局部略有增加的变化特征。其中在灌区内12个站点中,北部的乾县站、礼泉站和东部的咸阳站不同作物在不同水文年型的需水量均偏大,而灌区中南部的扶风站和兴平站的需水量则明显偏低。(4)以往有关气象要素对作物需水量的影响研究中,大多采用相关分析法,但实际上各气象要素之间也存在较大相关性,对分析结果造成一定的影响。为此本文采用通径分析法,逐一分析各气象因素对宝鸡峡灌区作物需水量的影响,以及揭示各气象因素对作物需水量影响的相对重要性,并分析影响作物需水量的限制性气象因子。结果表明:宝鸡峡灌区影响作物需水量的主要气象因子是风速、日照时数、相对湿度、最高气温和平均气温,其决策系数绝对值均在10%以上。最低气温对冬小麦需水量综合影响的决策系数为-5.42%,是主要限制性因素。最高气温对夏玉米需水量综合影响的决策系数为-10.99%,是主要限制性因素。最低气温对棉花需水量综合影响的决策系数为-4.53%,是主要限制性因素。最高气温对油菜需水量综合影响的决策系数为-14.35%,是主要限制性因素。(5)应用回归分析法,进一步逐一分析研究了各气象因素对宝鸡峡灌区灌溉需水量的影响。研究发现:在冬小麦生育期,日照时数,平均气温和最高气温与灌溉需水量之间呈正相关关系,相对湿度和降水量与灌溉需水量之间呈负相关关系。夏玉米生育期,平均气温、最高气温、日照时数与灌溉需水量之间呈正相关关系,相对湿度、降水量与灌溉需水量呈负相关关系,spi与夏玉米需水量也达到了极显著的相关性。平均气温、日照时数、相对湿度、最高气温、风速和降水量对棉花的需水量影响较大。平均气温、最高气温、日照时数与棉花需水量之间呈正相关关系,spi与棉花灌溉需水量呈极显著的负相关关系。平均气温、最高气温、日照时数与油菜灌溉需水量之间呈正相关关系,而相对湿度、降水量与油菜灌溉需水量呈负相关关系。(6)综合考虑宝鸡峡灌区主要作物种植结构特点、种植面积、自然和经济条件及作物需求等,本研究参照目前常用的计算公式,计算了不同气候条件下的宝鸡峡灌区的节水潜力,在丰水年,主要作物的节水潜力最大,冬小麦和夏玉米的节水潜力分别为78.93 mm和122.72 mm;在平水年,作物的节水潜力较丰水年小,冬小麦、夏玉米、棉花、油菜的节水潜力分别为40.96 mm、105.93 mm、125.01 mm和70.65 mm;在干旱年,冬小麦、夏玉米、油菜的节水潜力为0,棉花节水潜力为24.10 mm。总体来看,宝鸡峡灌区在丰水年有较大的节水潜力,节水潜力与年型和作物都有密切的关系。