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目前，全球气候正在经历一次以变暖为主要特征的显著变化，我国的气候近年来也发生了显著变化，水资源短缺和区域不平衡加剧，导致农业生产损失加剧、粮食安全压力增加。研究气候变化对内陆河流域农业灌溉需水的影响对流域合理应对气候变化、发展节水农业和科学调整农业结构具有重要的意义。石羊河流域是典型的内陆河流域，位于西北生态脆弱区和气候敏感区，且生产用水挤占生态用水，荒漠化问题突出，严重制约了该流域农业和工业的可持续发展。本文以石羊河流域为例，根据流域及其周边11个气象站点1951—2012年的逐日气象资料，利用Penman-Monteith公式计算现状年ET0，利用大气环流模型HadCM3的输出、NCEP再分析数据资料和SDSM统计降尺度模型，预测了A2、B2两种排放情景下未来石羊河流域2020s，2050s和2080s的参考作物蒸发蒸腾量ET0和降水；使用反距离加权插值法（IDW）和Kendall秩次检验分别研究ET0和降水的空间分布特征和随时间的变化趋势；基于现状年的种植结构，计算分析了流域各行政区平均净灌溉需水定额I，农业总耗水量Wt和总净灌溉需水量IN。论文的主要研究内容和结论如下：（1）应用Penman-Monteith公式计算现状年日ET0，并应用反距离加权插值法（IDW）和Kendall秩次检验对石羊河流域现状年的ET0和降水的空间分布特征和随时间的变化趋势进行分析。结果表明：石羊河流域多年平均年ET0值为1061mm，流域多年ET0呈现出从西南的祁连山区到东北绿州平原递增的趋势；流域降水多年平均值为241mm，其分布趋势与ET0相反；流域的多年平均ET0整体呈上升趋势，降水呈上升趋势。（2）利用大气环流模型HadCM3的输出、NCEP再分析数据资料和SDSM统计降尺度模型，预计未来2020s，2050s和2080s，A2情景下石羊河流域的ET0将分别增加6%、14%、23%，B2情景下将分别增加7%、12%、17%；增幅较大的地区位于流域东南；在2050s和2080s，B2情景下增幅低于A2情景。石羊河流域ET0在未来将持续增加，2050s之后增加趋势更为显著。在空间上，未来流域ET0的年变化率呈现从西部地区向东北和东南地区递增的梯度。（3）利用大气环流模型HadCM3的输出、NCEP再分析数据资料和SDSM统计降尺度模型，预计未来2020s，2050s和2080s，流域的降水将分别下降5.1%、13.2%、19.3%，B2排放情景下将分别下降6.2%、10.6%、13.2%，在2050s和2080s，B2情景下的降低幅度低于A2情景，2050s之后这种降低趋势将更为显著。在空间上，未来降水的年变化率呈现从中部地区向西部和东南地区递增的梯度。（4）现状年流域小麦、玉米、甜椒、棉花、胡麻和苹果的净灌溉需水定额I在空间上都呈现从西南到东北递增的趋势。在时间序列上，流域除玉米和棉花外，其他各种作物的净灌溉需水定额I都呈不显著上升趋势。利用大气环流模型HadCM3的输出、NCEP再分析数据资料和SDSM统计降尺度模型，预测未来气候变化情景下，小麦、玉米、甜椒、棉花、胡麻和苹果的净灌溉需水定额I空间分布规律基本一致，都呈现从西南部地区向东北地区递增的梯度，且A2情景下的增幅大于B2情景。在时间序列上，流域各区县各种作物的净灌溉需水定额I都呈显著上升趋势，且A2情景下的上升幅度要高于B2情景。（5）计算了石羊河流域及各区县的农业总耗水量Wt和总净灌溉需水量IN，现状年流域整体的Wt和IN分别为15.42亿m3、12.65亿m3，在未来A2情景下，流域整体的Wt和IN在2020s分别为15.53亿m3、13.45亿m3；在2050s分别为16.65亿m3，15.02亿m3；在2080s分别为18.18亿m3、16.94亿m3。在未来B2情景下，流域整体的Wt和IN在2020s分别为15.56亿m3、13.55亿m3；在2050s分别为16.34亿m3、14.63亿m3；在2080s分别为17.00亿m3、15.51亿m3。（6）探讨了气候变化对石羊河流域干湿状况和农业的影响，提出了流域发展节水农业和科学调整农业结构等应对气候变化的对策。