辽宁省玉米地水分盈亏时空分布特征及灌溉模式分区研究

根据不同区域农作物需水规律和水资源供需状况,对区域内干旱区域类型、水分盈亏特性与干旱发生频率等进行综合分析和科学区划,对于提高整个地区(流域)农作物水分利用效率和水资源高效利用具有重要意义。该文基于辽宁省27个气象站1955—2014年逐日气象数据和玉米生长发育资料,对辽宁省不同玉米种植区域玉米生育期的需水过程、需水量、灌溉需水量、水分盈亏指数(crop water surplus deficit index,CWSDI)、干旱发生频率等的时空分布特征进行深入研究,得到以下结论:辽宁省不同区域玉米逐月需水量均呈现单峰变化趋势,7月需水量最大,全省生育期总需水量在335~391 mm之间;不同水文年玉米需水亏缺量在0~220 mm之间;CWSDI和干旱发生频率在全省的空间分布规律类似,综合两指标的数值分布特征,将辽宁省玉米灌区划分为干旱区和易旱区2种类型,并结合不同水文年型玉米灌溉制度,将辽宁省玉米种植区划分为7种灌溉模式。该研究成果可以为辽宁省区域农业用水区划与管理提供理论依据。     

干旱时序分析应用于台湾西南部地区

台湾西南部地区因气候、地形、环境特殊,使降雨在时间与空间上分布不均,易发生干旱,本研究利用标准化降雨指标衡量降雨丰缺情况,评估西南部地区干旱时空变动特性。以132个气象站为分析对象,以水文数据为主,干旱历史事件为辅进行整理,确认干旱的起始、延时状况及范围,并建立各项水文参数的干旱等级界限值,进而探讨该指标干旱监测能力。本文以2002年及2003年干旱惫为例进行研究,结果显示：标准化降雨指标可有效且准确地显示一场干旱的起始,具显著的干旱累积效应。利用累积4个月的标准化降雨作为评估指标,所预测出的干旱空间分布与历史干旱事件形态较为一致,因此以累积4个月的标准化降雨对西南部地区干旱事件进行描述是适当且合理的。     

基于GAMLSS模型的青海省非平稳NSPEI干旱时空特征分析

[目的]识别气象变量在气候变化影响下出现的非平稳特征，揭示青海省气象干旱特征的时空演变规律，进而为青海省抗旱减灾提供一定的技术支持。[方法]基于GAMLSS模型构建以气候因子为解释变量的非平稳NSPEI,通过与传统SPEI对比遴选一种更适合青海省的气象干旱指数，并利用游程理论与Copula方法分析了不同情景下干旱重现期的分布特征。[结果]NSPEI较SPEI能更准确地识别青海省不同干旱程度，尤其对于较严重干旱事件。1961—2020年青海省干旱频率呈下降趋势且主要发生中度干旱和轻度干旱，干旱频率高发区为柴达木盆地西北部，青南牧区西南部为干旱低频区；干旱历时、干旱烈度分别以0.018 9/a, 0.016 6/a的速率减小，两干旱特征时空变化较同步，均由西北向东北部递减。在中旱情景下，Tor平均为2.79 a一遇，Tand平均为7.52 a一遇；重旱Tor平均为4.11 a一遇，Tand平均为16.22 a一遇，青海省西南部是中、重旱高风险集中区，而东部农业区为重、中旱低风险集中区。[结论]青海省降水、气温序列的平稳性不复存在，考虑以气候因子为协变量NSPEI在揭示青海省时空变化趋势方面...     

利用MCI指数和Gumbel-Copula函数评估新疆干旱灾害危险性

干旱是新疆地区的主要气象灾害之一，其危险性评估对该地区防旱抗旱工作具有重要的指导意义。该研究基于新疆106个气象站1961—2019年逐日观测数据计算气象干旱综合指数（meteorological drought composite index，MCI），根据游程理论识别干旱过程，采用Gumbel-Copula函数建立干旱历时和烈度的联合分布并计算干旱重现期；选取干旱频次、历时和烈度作为危险性评估因子，采用随机森林算法计算权重并得到新疆干旱灾害危险性结果。结果表明：1961—2019年间新疆共出现了47次干旱过程，其中短历时、低烈度（干旱烈度≤50且干旱历时≤60d）干旱过程多发，长历时、高烈度（干旱烈度≥200且干旱历时≥180d）重现期较长。长历时和高烈度倾向于同时发生，但随着干旱历时和烈度的增加，长历时和高烈度干旱过程发生概率较低。新疆地区干旱灾害危险性空间分布上呈现“中间低，南北高”的特点，天山山脉地区干旱重现期长于其他地区，危险性低，天山北坡的干旱过程发生频率低、持续时间短、强度小，危险性较低；南疆大部分地区的干旱过程发生频率较低，但持续时间长、强度大、危险性较高。而北疆大部分地区干旱发生频率高，但持续时间不长，强度不高，但塔城地区西北部和阿勒泰地区危险性较高。因此南北地区对干旱灾害应对应有所不同。在全球变暖背景下，新疆各地区用水矛盾进一步加剧，各地应结合实际，统筹提高水资源高效配置合理利用水平，合理开发水资源，降低干旱灾害的风险。     

宁夏干旱风沙区井灌农业高效用水优化模式的研究——以盐池县土沟村为例

干旱风沙区井灌农业是一项复杂的系统工程,不仅在节约用水上采取措施,而且在如何高效利用水上更加需要合理的用水模式来提高干旱风沙区农业的收入。以盐池县土沟村为例,根据土沟村水资源的条件,通过加强农田水利建设、推行节水灌溉制度、调整农业种植结构以及多相农业节水种植技术的实行,使土沟村在高效用水方面具有一个良好的用水优化模式,为干旱风沙区同类地区的井灌节水利用方面提供一定的理论依据。     

基于降水距平百分率的陕西省干旱时空分布特征

随着气候变化,气象干旱威胁农业经济发展。利用陕西省16个地市19个气象台站降水资料,选择降水距平百分率为干旱指标,计算陕西省近50a各年的干旱指数,在此基础上分析了干旱年际变化特征,并利用GIS 10.1绘制干旱强度的空间分布图。研究结果表明,陕西省夏季降水多、冬季少,多年平均降水量表现为陕南关中陕北;1960—2013年陕南地区、陕北地区、关中地区分别出现干旱次数为15,17,13,研究区域内16个地市发生干旱的平均频率为28%,轻度、中度、严重、特大干旱发生的平均频率分别为19%,6%,1%,2%,其中绥德发生频率最高(39%)。研究结果为陕西省干旱的监测、评估、预警和抗旱减灾工作提供科学依据。     

基于SPEI_PM指数的渭河流域气象干旱时空演变特征

利用渭河流域25个气象站点1980−2018年月值气象数据集，基于Penman-Monteith蒸散模型计算多个时间尺度的标准化降水蒸散发指数（SPEI），分析渭河流域气象干旱的演变、趋势、影响范围、发生频率和持续时间等时空变化特征，以期为渭河流域防灾减灾管理提供科学依据。结果表明：（1）近39a来渭河流域有明显的干湿周期变化，但整体上呈变干的趋势，干旱时段主要集中在1995−2009年，其中以2000−2009年的干旱站次比最大，平均达到36%，且干旱持续时间最长，约3.6个月，1980−1989年干旱持续时间最短，约1.6个月；（2）渭河流域秋季总体呈湿润变化趋势，而春季和夏季干旱在不断加剧，是区域年际干旱的主要驱动力；（3）渭河流域干旱以危害性较小的轻中旱为主，但2000年前后出现严重及极端干旱的站次相对较多，其中1997年研究区内发生的干旱程度较高，影响范围较广；（4）不同时间尺度各等级干旱发生频率的变化规律表现一致，均呈现出干旱等级越高发生频率越低的态势，且极端干旱在年际尺度内发生次数较为频繁，从空间上看渭河流域东北部是干旱多发区。总之，近39a来渭河流域总体干旱较为严重的时段为2000−2009年，且研究区内干旱呈北重南轻特征，因此北部地区仍需加强防灾管理。     

基于LMDI-SD耦合模型的绿色发展灌区水资源承载力模拟

针对灌区大量引水导致的河道断流、生态环境恶化以及水资源利用效率不高等问题，开展绿色发展模式下水资源承载能力模拟研究。以宝鸡峡灌区为研究区，基于Divisia指数分解、Kaya恒等式以及系统动力学理论，提出对数平均迪氏分解与系统动力学耦合模型，从需水机理出发识别灌区用水量变化的主要驱动因子；运用情景分析法，考虑生态需水、高效节水、产业结构调整和外调水等情景设置5种模拟方案，对2017－2030年灌区需水量进行动态模拟；引入水资源承载指数探讨规划年2025年和2030年的水资源承载力水平。结果表明：灌区各部门用水定额对用水量变化起主要驱动作用；按方案1（现状发展模式），2025年水资源基本可承载灌区社会经济发展，但2030年出现轻度超载；方案5（绿色发展模式）通过对用水变化主要驱动因子的调控，到2030年，水资源承载指数均小于1，属于可承载状态。研究表明，通过合理的调控措施可有效地缓解灌区水资源供需矛盾、提升水资源承载能力。本研究可为干旱半干旱灌区绿色发展模式下水资源合理开发提供科学的决策依据。     

干旱半干旱地区抗旱造林技术浅析

中国的西南部地区地广人稀,多为干旱半干旱地区。从南宁地区的气候环境来看,年平均气温在21.6℃左右。冬季最冷的1月平均气温为12.8℃,冬季稍显干燥,但干湿分明。在这样的环境下造林,具有很高的难度,水资源也难以得到有效利用。要想提高此类地区的造林成活率,就要采用相应的技术,充分利用当地的水资源,以达到抗旱的效果,为造林提供良好的环境。本文针对干旱半干旱地区抗旱造林技术展开研究。     

不同频率黄河上中游径流量变化特征及其趋势预测

水资源是影响黄河流域高质量发展的战略资源，在人类活动及气候作用影响下，黄河上中游径流发生极大的变化，因此研究黄河径流变化特点及其预测对水资源的合理开发和分配调控具有重要生产意义。对黄河潼关水文站实测1950—2018年径流量进行分析，通过M—K等方法分析了黄河上中游区径流量变化特征，并预测未来20年不同频率径流量变化趋势。结果表明：黄河上中游1950—2018年径流量呈极显著性减少趋势；黄河潼关水文站径流变化突变点位于1985年，减少趋势较之前显著增加；通过优化后的GM （1，1）模型对5%及95%频率径流量进行预测，表明未来20年的径流量变化为113.38~210.35亿m³，并持续减少趋于稳定；该优化模型对黄河潼关水文数据有较好的模拟结果，适用于频率优化后低递减水文长序列的预测。     

陕西省榆林地区1644-1949年旱灾与干旱气候事件

[目的]揭示榆林地区1644—1949年干旱灾害等级、时间变化及成因。[方法]根据历史文献统计分析,并应用小波分析等方法。[结果]在1644—1949年的306a里,榆林地区有明确记载的旱灾86次,平均每3.6a发生1次。其中轻度旱灾发生32次,中度旱灾发生41次,大旱灾发生7次,特大旱灾发生6次,分别占旱灾总数的37.2%,47.7%,8.1%和7.0%。榆林地区1644—1949年旱灾变化可分为2个阶段,第Ⅰ阶段为1644—1829年,为旱灾少发阶段;第Ⅱ阶段为1830—1949年,为旱灾多发阶段。该区1876—1879年、1899—1901年和1928—1931年连年发生严重旱灾,代表了3次干旱气候事件的存在,在此期间,榆林地区的气候性质发生了改变,由温带半干旱大陆性季风气候转变为温带干旱非季风气候。榆林地区1644—1949年的旱灾有7a左右的短周期,14a左右的中周期,36a左右的长周期。[结论]榆林地区旱灾发生的根本原因是当年降水量的减少,大旱灾和特大旱灾发生年的降水量分别减少100mm余和150mm余,中小规模的旱灾部分是降水量集中造成,部分是年降水量减少造成的。旱灾等级与频次指示,1644—1829年为气候较湿润阶段,1830—1949年为气候较干旱阶段。     

调亏灌溉合理滴灌频率提高大棚西瓜产量及品质

在调亏灌溉条件下,该试验研究了不同膜下滴灌频率对早春大棚西瓜植株生长、果实产量、品质及水分利用效率的影响,从而确定西瓜整个生育期的最佳灌溉频率方案。试验在各生育期设置3个不同的灌溉频率水平,分别为高频(每2 d灌溉1次)、中频(每4 d灌溉1次)和低频(每6 d灌溉1次),并做4因素3水平正交实验设计,共9个处理,各处理总灌水量相等。结果表明:各处理中,苗期中频、开花坐果期高频、果实膨大期中频、成熟期低频灌溉处理植株在生长势上表现最好,该处理植株的叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率以及叶片水分利用效率在全生育期中均能保持较高水平,且该处理植株具有较高的坐果率、单果质量,果实总产量和灌溉水分利用效率最高,分别达到63.72 t/hm2和303.64 kg/(hm2·mm)。品质方面,苗期中频、开花坐果期高频、果实膨大期中频、成熟期低频灌溉处理的果皮最薄,仅有8.30 mm,且具有较高含量的总维生素C和最高含量的可溶性蛋白质和中心边可溶性固形物。综合考虑生长势、产量、品质和灌溉水分利用效率,适用于西北地区早春大棚西瓜调亏灌溉的最佳灌溉频率方案为苗期中频、开花坐果期高频、果实膨大期中频、成熟期低频灌溉。该研究可为实现西北地区早春设施西瓜栽培高效节水灌溉提供理论与技术参考。     

基于风险价值方法的甘肃省农业旱灾风险评估

利用甘肃省农作物旱灾受灾面积、成灾面积、绝收面积、播种面积及单位面积产量数据,计算农业旱灾损失率,根据优度检验结果拟合旱灾损失率最优概率分布模型,并借鉴经济学风险价值（VaR）方法,强调在统计意义下不同等级旱灾的风险水平,实现对甘肃省农业旱灾风险的有效度量。结果表明：1950-2011年旱灾对甘肃省农业生产的影响相对有限,农业旱灾损失率均在30%以下,平均10%左右,损失率的年际变化呈增长趋势,1995年因旱致灾损失率最大,达26.8%;近62a甘肃省农业旱灾损失率的最优概率分布模型为广义极值（Gen. Extreme Value,GEV）分布模型;全省面临10a一遇的旱灾时农业损失率为18.8%,遭遇50a一遇的旱灾时农业损失率为25.7%,遭遇100a一遇的极端旱灾时农业损失率高达28.3%,即全省农业产量或粮食产量将面临减少近30%的风险,这将给甘肃省粮食生产带来严峻考验。     

基于作物水分亏缺指数分析北方旱作地区春玉米干旱时空变化

采用1961-2018年北方旱作区156个气象站日值气候数据和1991−2013年春玉米生育期资料,依据干燥度指数将北方旱作地区划分为4个亚区。基于作物水分亏缺指数（CWDI）,通过分析各亚区水分供需状况、CWDI年际变化、干旱站次比和频率,揭示了中国北方旱作区春玉米干旱时空变化特征。结果表明：（1）Ⅰ区（湿润地区）和Ⅱ区（半湿润地区）水分供需平衡,Ⅲ区（半干旱地区）和Ⅳ区（干旱地区）水分供需不平衡。Ⅰ区降水量均方差达到70mm,CWDI年际间变化幅度最大,20世纪70年代CWDI在播种−出苗期和出苗−拔节期均为剧烈波动期;Ⅱ区CWDI在20世纪80年代春玉米乳熟−成熟期波动幅度较大;Ⅲ区在抽雄−乳熟期CWDI以1.06个百分点10a⁻¹（P<0.05）速率增加,年际间干旱有扩大趋势;Ⅳ区年际间CWDI变化不大。（2）1961−2018年抽雄−乳熟期干旱站次比以2.58个百分点10a⁻¹（P<0.05）的速率显著递增,其中发生特旱的平均站次比为14.95%,其余4个生育阶段无显著变化。抽雄−乳熟期发生旱级最重且干旱范围有显著扩大趋势。（3）在空间分布上,干旱等级和频率均呈现明显的东西向分布。黑龙江东部和西南部、吉林辽宁西部（Ⅰ区和Ⅱ区）发生轻旱频率达到3a两遇以上;张承地区（Ⅲ区）在播种−出苗期中旱频率5a一遇以上;毛乌素沙地（Ⅳ区）在拔节−抽雄期特旱频率达到3a两遇,以特旱威胁拔节−抽雄期为主。     

基于Copula的横断山区非平稳性气象干旱特征

为评估气候变化背景下横断山区的干旱时空演变特征规律,基于1961—2019年横断山区94个气象站逐月气象数据计算得到非平稳的标准化降水蒸散指数(NSPEI)表征气象干旱,并利用游程理论、单变量和多变量Copula方法,揭示干旱特征在不同重现期下的联合分布特征。结果表明:(1)横断山区发生干旱的频次在33%～80%,南部高于北部,对于不同干旱程度,轻旱比极旱高48%左右,重旱和极旱主要集中在南部,轻旱和中旱基本上在整个横断山区都发生过,但是依然南部高于北部。横断山区不同月尺度的干旱程度存在空间差异性。秋季和夏季的干旱程度小于冬季和春季,3月份的干旱程度要高于其他月份,干旱程度为20.97～38.10。(2)广义帕累托分布函数(GP)是干旱历时的拟合最优单变量分布函数,广义极值分布函数(GEV)是干旱烈度的拟合最优单变量分布函数,Gaussian函数是拟合效果最优的Copula分布函数。(3)干旱烈度的空间分布特征和干旱历时几乎一致,横断山区出现长历时、高烈度概率南部小于北部。大于10年一遇的干旱历时可以超过一年,大于50年一遇的干旱烈度可以达到100。空间分布上,横断山区北部呈现东西向分布,受到纬度影响,在中部和南部呈现南北向的分布主要受到纵向岭谷的地形制约。(4)干旱历时>10.07,干旱烈度>36.96的联合重现期>0.01,同现重现期<0.01,即联合重现期>预定重现期>同现重现期,联合重现期横断山区的中西部缘区和中南部的部分地区联合重现期高于横断山区的其他区域,同现重现期的空间分布与联合重现期相反。总体而言,从干旱频次上来看,横断山区总体上南部要高于北部,而干旱程度北部要高于南部,同时在不同的重现期下,北部干旱风险要高于南部,因此未来在干旱风险防范方面要关注到横断山区的北部地区。     

滴灌调控土壤水分对马铃薯生长的影响

研究了滴灌灌溉频率和土壤水势对马铃薯生长和水分利用效率的影响。研究结果表明，滴灌灌溉频率和土壤水势对土壤水分的分布有很大影响，灌水频率越低，灌水前的表层土壤干燥的范围越大，灌水后的土壤湿润范围越大；控制滴头下面20 cm处土壤水势明显影响到50 cm深度以上的土壤水势，20 cm深度处土壤水势越高，50 cm深度范围内的平均土壤水势越高；土壤表面土壤水势越低，以滴头为中心形成的干燥范围越大。当土壤基质势低于-45 kPa时，马铃薯的块茎膨大率会迅速下降，总产量、商品薯产量和水分利用效率高低顺序为：-25 kPa>-35 kPa>-15 kPa>-45 kPa>-55 kPa。不同灌溉频率下马铃薯的总产量、商品薯产量和水分利用效率的高低顺序为：1天1次>2天1次>3天1次>4天1次>6天1次>8天1次。就华北地区而言，采用滴灌对马铃薯进行灌溉，土壤基质势以-25 kPa左右为好，灌水频率以每天1次最优。     

山东省干旱时空分布特征及其与ENSO的相关性

基于山东省15个气象台站1964—2010年的逐月降水和平均气温资料,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)定量分析了山东省不同时间尺度干旱发生频率,利用Mann-Kendall非参数检验法和Arcgis软件,对近50年山东省干旱的时空变化趋势进行分析。为了研究厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)对山东省干旱的影响,运用连续小波(CWT)、交叉小波变换(XWT)和小波相干谱(WTC)分析SPEI与ENSO指数(多变量ENSO指数,MEI)的相关关系和周期特征。结果表明:多时间尺度的SPEI值可以较好地反映山东省的干旱情况;不同时间尺度的SPEI值随时间变化的敏感性存在明显差异,时间尺度越小,变化幅度越大。近50年山东地区呈现明显的增暖趋势,其中东部增温最为显著,降水减少和温度升高使山东气候趋于"暖干化",加剧山东省干旱程度。空间变化趋势上,山东省年SPEI和山东省年降水的空间分布具有一致性,总体有西部变湿润、东部变干的趋势。在干旱发生时间尺度上,月尺度干旱发生频率高于年尺度干旱发生频率,四季中春、秋季干旱最为严重。春旱和秋旱以鲁西和鲁西北平原发生频率最高,各地区之间差异明显。ENSO暖事件时,山东易旱;ENSO冷事件时,干旱减少。SPEI存在1~2.5 a尺度的年际振荡周期特征,呈现了与MEI指数相似的变化特征。高能量区,SPEI和MEI存在5~6 a的共振周期,SPEI较MEI提前1~2个月;低能量区,SPEI与MEI存在3~3.8 a呈负相位的共振周期。     

基于CMIP6的珠江流域未来干旱时空变化

干旱是一种严重且长期持续性的自然灾害,对人们的生产和生活具有显著影响。目前的大部分干旱研究将干旱的时间和空间特征进行单独分析,往往忽略了干旱的时空耦合关系。同时,南方湿润区的干旱灾害近年呈现上升趋势,探究气候变化背景下的干旱演变规律成为亟需解决的问题。因此,该研究首先利用CMIP6计算了珠江流域2015-2100年的标准化降水指数 （Standardized Precipitation Index,SPI）,应用游程理论提取干旱特征,并利用旋转经验正交函数（Rotational Empirical Orthogonal Functions,REOF）对珠江流域干湿区进行划分,再分别利用Sen''s斜率、Hurst指数方法和完备总体经验模态分解 （Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN）方法对气象干旱指数和干旱特征进行时空耦合特征分析。结果表明：1）根据SPI未来变化趋势,珠江流域未来将呈现更为湿润的状态,不同干湿分区的变化具有一致性且沿海分区的湿润状态更为明显。2）分析不同气候模式下CEEMDAN结果,辐射强迫的增加导致未来珠江流域干旱更为严重,未来珠江流域车旱历时处千0.5～1.8个月,干旱频率处于5.6%～13.9%之间。3）结合干旱特征的CEEMDAN分析结果,珠江流域干旱历时和干旱频率以1.04～1.31 a为主要周期,沿海分区的短周期特征更显著。该研究通过对干旱指数和干旱特征的时空耦合分析,探寻干旱的未来发展规律,为干旱研究提供了一个新的时空耦合分析视角,对干旱监测、预测预报和管理具有重要的现实意义。     

明清时期关中地区干旱灾害时空特征及其对小冰期气候变化响应研究

整理明清时期（1368-1911）关中地区干旱灾害史料,利用数理统计方法和Origin 8.5,Matlab等软件,探讨明清时期关中地区干旱灾害的时空变化特征及其对小冰期气候变化的响应。结果显示:明清时期关中地区有193年发生干旱灾害,共计274次,平均每2年发生1次,轻度旱灾、中度旱灾、重度旱灾、特大旱灾分别发生了92次、124次、36次和22次;季节变化上,干旱灾害存在单季、两季、三季和四季连旱,主要以单季旱和两季连旱为主。年际变化上,干旱灾害可分为6个阶段,第一阶段（1368-1411年）、第三阶段（1552-1611年）和第五阶段（1652-1771年）属干旱灾害少发期,第二阶段（1412-1551年）、第四阶段（1612-1651年）和第六阶段（1772-1911年）属干旱灾害多发期。空间变化上,西安、咸阳、渭南、宝鸡和铜川分别发生了215次、189次、183次、172次和175次,以西安地区发生的频次最高。周期变化上,干旱灾害有8 a,23 a,44 a变化周期,与太阳黑子活动11 a周期及其倍数相对应。明清时期关中地区干旱灾害与小冰期内气候冷暖次级波动有较好的对应关系,偏冷期干旱灾害发生频次高,偏暖期干旱灾害发生频次低。该研究为探索未来气候变化规律提供新的认知视角,为人类社会响应未来气候变化提供有益的历史依据。