三种干旱指标在泾惠渠灌区的适用性分析

为了正确评价灌区的干旱状况,利用泾惠渠灌溉试验站1953—2011年的降水资料,分析了降水距平百分率、标准化降水指数SPI、降水Z指数三种干旱指标在灌区的适用性。结果表明,三种指标均能较好地体现降水的年际变化趋势,但SPI对于降水变化的反映比降水Z指数和降水距平百分率更准确。在干旱出现年份的判定方面,三种指标得到的结果一致;在干旱程度的判定上,在发生中旱及以上干旱的1969、1986、1993、2000年,SPI和降水Z指数比降水距平百分率判定准确,在发生重旱的1977、2000年,SPI的判定比Z指数更符合实际。分析泾惠渠灌区SPI变化趋势发现,灌区在1990年后干旱发生次数占研究期内总干旱次数的55.6%,干旱程度也有增加的趋势,采取合理措施抗旱将成为灌区未来发展的关键。     

基于标准化降水蒸散指数研究干旱对北京地区作物产量的影响

利用华北平原冬小麦-夏玉米一年两熟种植典型区域北京地区1962—2011年逐月降水、温度资料计算多尺度标准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸散指数(SPEI),分析干旱对作物产量的影响。结果显示:1)在过去50年内,SPI与SPEI所评判的干旱演变有巨大的不同,SPEI对气候变暖的响应是造成上述现象的主要原因。2)1990—2011年干旱指数与作物产量的关系显著(P<0.05),短时间尺度的SPI₃-8和SPEI₃-8与玉米气候产量呈曲线关系,所建立的回归方程可以解释60.0%和60.1%的玉米产量变异,适宜的干湿状态在-0.8到3.2(SPI)和-0.9到2.1(SPEI)之间。3)长时间尺度的SPI₂₄-5和SPEI₂₄-5与冬小麦气候产量呈线性相关,可以解释其51.8%和51.2%的产量变异。研究结果符合北京地区玉米以雨养为主、冬小麦以地下水补灌为主的实际情况。4)利用12或24个月尺度的干旱指数判断区域水分状况,可以帮助决断冬小麦返青后的灌水次数和灌水量,在防范产量风险的同时,提高水资源的利用效率。本研究表明,选择适合的时间尺度和月份的SPI和SPEI可以用来评价华北平原旱涝状况对农业生产的影响。降水量缺乏仍然是导致北京地区作物减产的主要因素。但华北平原由于气温升高导致干旱化的趋势明显,未来研究华北平原干旱对作物产量的影响,需更加注重运用综合了降水和蒸散因素的干旱指数,以提高评价干旱对产量影响的准确性。     

干旱胁迫下腐植酸肥料对燕麦光响应曲线的影响

为探究燕麦光合作用对干旱胁迫下喷施腐植酸的响应机制，采用盆栽方式在正常供水(75%田间持水量)、中度干旱胁迫(60%田间持水量)和重度干旱胁迫(45%田间持水量)3个水分条件下喷施腐植酸(HA)和等量清水(CK)处理，用(CIRAS-3)光合测定系统测定并拟合燕麦叶片的光响应过程。结果表明:1)在直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数模型和直角双曲线修正模型中，只有直角双曲线修正模型拟合得到的各项特征参数比较精确。2)喷施HA可以有效缓解重度干旱胁迫造成的光抑制现象。3)重度干旱胁迫下喷施HA相比于CK，燕麦叶片的最大净光合速率(P_nmax)、暗呼吸速率(R_d)和表观量子效率(Φ)显著提升，光饱和点(LSP)与光补偿点(LCP)降低。随着光合有效辐射(PAR)的增加，叶片蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)的提升速率加快，胞间CO₂浓度(C_i)的下降速率减缓。4)喷施HA显著增加重度干旱胁迫下的燕麦产量，籽粒产量和生物产量均与光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)呈极显著负相关，与最大净光合速率(P_nmax)和暗呼吸速率(R_d)呈极显著正相关。综上所述，重度干旱胁迫下，燕麦叶片光合机构受到损伤，喷施HA缓解燕麦叶片光合机构受害程度。     

油菜素内酯对干旱胁迫下烤烟幼苗生长生理及光合特性的影响

【目的】探讨外源2,4-表油菜素内酯(2,4-epibrassinolide，EBR)对干旱胁迫下烤烟幼苗生长的调控效应与生理机制。【方法】以烤烟品种‘豫烟6号’为材料，采用Hoagland营养液水培法，研究不同质量浓度EBR(0，0.10，0.20和0.40 mg/L)对PEG 6000(质量分数15%)模拟干旱胁迫下烤烟幼苗生长、活性氧代谢、抗氧化酶活性和光合荧光特性的影响。【结果】干旱胁迫对烤烟幼苗造成了严重的氧化伤害和光抑制，添加不同质量浓度的EBR后，烤烟幼苗的总根长、总根表面积、根平均直径、根尖数、地上部和地下部鲜质量均明显提高；超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著提高，而超氧阴离子(O^-·₂)和丙二醛(MDA)含量显著下降；幼苗叶片的叶绿素相对含量(SPAD)、净光合速率(Pⁿ)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、气孔限制值(L_s)和水分利用效率(WUE)明显提高，而胞间二氧化碳浓度(C_i)显著降低；PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)显著提高，而非光化学猝灭系数(NPQ)显著降低。上述指标均以0.20 mg/L EBR处理的效果最为显著。【结论】在干旱胁迫下，外源EBR能够通过提高烤烟幼苗的抗氧化酶活性，减轻细胞膜氧化损伤，从而增强烟草幼苗对干旱胁迫的耐受性，并通过提高叶片对光能的捕获与转化能力，增强叶片光合效能，促进烟苗的生长。     

基于SWAT的金塔河流域综合干旱指数构建及其适用性分析

【目的】基于SWAT模型,构建资料缺失条件下的综合干旱指数,为干旱特性的多角度分析提供支持。【方法】以甘肃省金塔河流域为研究对象,依据1981-2017年水文气象资料建立流域SWAT水文模型,通过SWAT-CUP对模型参数进行率定与验证,将模拟的土壤湿度、蒸散发数据与实测降雨、径流数据相结合,运用嵌套Archimedean构造联合多个干旱变量,构建参数化的气象-农业-水文综合干旱指数（comprehensive drought index,CDI）,并分析所构建CDI的适用性。【结果】SWAT模型模拟的金塔河流域径流值与实测值吻合良好,率定期和验证期的确定性系数（R²）与Nash-Sutcliffe效率系数（E_NS）均高于0.7,且不确定性分析指标P>0.7、R<1.5,均在可接受范围内,调整后的模型参数可用于描述金塔河流域的水文过程。所构建的参数化的气象-农业-水文CDI的干旱监测结果与实际干旱事件的发生基本一致,且能够监测到仅有1种或2种干旱发生的干旱区域,可同时表征气象干旱、农业干旱、水文干旱,能从多个角度反映干旱特性。CDI对金塔河流域东北部的气象干旱、农业干旱、水文干旱的监测能力较强;年尺度的CDI对气象干旱、农业干旱与水文干旱的监测能力强于季尺度与月尺度。【结论】所构建的CDI适用于金塔河流域气象-农业-水文综合干旱的监测,可为该地区干旱监测及旱灾预警提供支持。     

辣椒单株结果数性状的主基因+多基因遗传分析

为探究辣椒单株结果数的遗传机制,以单株结果数差异较大的辣椒材料XHB(P₁)和B14-01(P₂)为亲本,构建四世代遗传家系即P₁、P₂、F₁、F₂。运用主基因+多基因多世代联合分析法,研究辣椒单株结果数的遗传规律。结果表明：辣椒单株结果数符合2对加性-显性-上位性主基因模型(2MG-ADI)。2对主基因的加性效应值d_a、d_b分别为-16.33、-13.05,2对主基因的显性效应值h_a、h_b分别为-10.02、-2.51。 2对主基因间的加性×显性（j_ab)互作效应和显性×加性(j_ba)互作效应的效应值分别为8.69和12.93,加 性×加性上位性(i)互作效应值为6.86,显性×显性(l)的互作效应值为7.23,主基因间的效应以加性效应为主,其次是加性×显性上位性互作效应。主基因遗传率为68.10%,环境引起的变异占比31.9%,表明环境对辣椒结果数的影响相对较小。相关研究结果为不同单株结果数辣椒新品种的选育及相关基因的定位等研究奠定了基础。     

滴水湖水体叶绿素a与水质因子的多元分析

根据2009年1月-2009年12月间对滴水湖叶绿素a含量及pH、水温、溶解氧、透明度、总磷、总氮、高锰酸盐指数等水质因子的调查结果,分析了叶绿素a的时空分布及各站点叶绿素a含量与各水质因子的相关关系,并建立逐步回归多元线性方程。结果显示：2009年滴水湖叶绿素a含量均值为（52.97±28.32） mg/m³,变化范围为（0.5～139.5）mg/m³,4-6月出现峰值。站点Ⅲ与站点Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ的叶绿素a含量差异极显著,站点Ⅰ与站点Ⅵ的差异极显著,其他各站点之间差异不显著。各站点叶绿素a含量与水质因子关系比较复杂,在不同的监测站位,对叶绿素a含量有显著影响的水质因子各不相同,逐步回归方程的入选因子也各有差异。取对数进行相关性分析得到lg(Y_Chl.a)与lg(X_TP)呈极显著正相关,与lg(X_TN/TP)呈显著负相关,据此建立的相关方程分别为：lg(Y_Chl.a)=2.146+0.530lg(X_TP),lg(Y_Chl.a)=2.017－0.275lg(X_TN/TP),该方程较逐步回归方程在实践中更有指导意义。     

木薯‖玉米间作模式对木薯产量、薯构型及土壤性质的影响

为优化木薯‖玉米间作的栽培行距，设置木薯的等行距单作(MS₁)、宽窄行单作(MS₂)以及等行距间作1行玉米(MI₁)、宽窄行间作1行玉米(MI₂)、宽窄行间作2行玉米(MI₃)共5个模式处理，测定木薯和玉米的地上部农艺性状、产量，并测定木薯的薯构型、薯肉品质及土壤理化性质等指标。结果表明，MI₃比MI₁、MI₂玉米株高增加9.5%~11.5%、茎粗增加14.4%~18.1%、总穗数增加45.1%~59.7%和鲜穗产量增加70.9%~76.4%。与单作相比，间作的木薯茎粗存在“竞争-恢复-反超”现象，间作可使鲜薯产量增加31.4%~56.2%、薯干产量增加34.7%~58.4%、淀粉产量增加37.5%~60.1%，收获指数提高35.1%~40.5%；其中，MI₃处理的增加幅度均为最大。各模式处理的薯构型为垄向半幅宽30.2~36.2 cm、垂直垄向半幅宽20.6~26.4 cm、薯深22.5~24.7 cm；垄向0~40 cm分布着95.1%~98.5%薯数和98.1%~99.8%薯重；垂直垄向0~30 cm分布着≥86.9%薯数、≥97.2%薯重；0~25 cm土层分布着93.7%~99.2%薯数、97.6%~99.9%薯重，以MI₃分布最广且最深。各模式的薯肉养分含量和食味差异不显著。收获木薯后的土壤理化性质表现间作优于单作、宽窄行优于等行距，以MI₃最优。综上，宽窄行木薯间作2行玉米模式在木薯地上部长势、薯构型、产量和土壤理化性质方面优势最大，建议在海南省木薯生产上推广应用。     

干旱胁迫下腐植酸对燕麦光合特性和内源激素的影响

【目的】研究腐植酸（HA）对干旱胁迫下燕麦叶片光合参数与内源激素的影响,为燕麦的抗旱种植提供理论指导。【方法】以燕麦品种‘燕科2号’为材料,采用盆栽试验,分别在正常供水（田间持水量75%）、中度干旱胁迫（田间持水量45%）、重度干旱胁迫（田间持水量30%）3个水分条件下喷施HA,以喷施等量清水的处理为对照（CK）,研究干旱胁迫下喷施HA后燕麦株高、单株叶面积、叶片光合参数(净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、胞间CO₂浓度（C_i）)和内源激素(生长素（IAA）、赤霉素（GA）、玉米素核苷（ZR）、脱落酸（ABA）)的变化。【结果】干旱胁迫下燕麦生长受到显著抑制,喷施HA后燕麦株高和单株叶面积均显著增加;叶片P_n、G_s和T_r显著提高,而C_i显著降低;IAA、GA和ZR显著增加,而ABA显著下降;上述指标均以重度干旱胁迫时喷施HA效果最优。P_n、T_r分别与IAA、GA和ZR极显著正相关,与ABA极显著负相关;C_i与IAA极显著负相关;G_s与ZR和GA极显著正相关,与IAA显著正相关,与ABA极显著负相关。【结论】干旱胁迫条件下喷施腐植酸可以通过调控叶片光合参数和内源激素含量,延缓燕麦衰老,促进其生长发育。     

兴安落叶松天然林蒸腾特征及其影响因素研究

【目的】了解兴安落叶松(Larix gmelinii)林分日蒸腾变化及其对环境因子的响应,进一步阐明环境条件调控林分蒸腾的机理。【方法】以兴安落叶松林为研究对象,在2018年生长季6—8月份对样地内林木根据胸径大小划分为3个径级,每个径级选取一株样树,利用热探针技术测定其树干液流密度,经尺度扩展得到林分蒸腾量,同步观测太阳净辐射量（R_n）、空气温度(T_a)、相对湿度（RH）、土壤含水量(SWC)、光合有效辐射量（PAR）等环境因子,利用Pearson相关分析、主成分分析、多元回归拟合等方法分析林分蒸腾对环境因子的响应,基于脱耦联系数（Ω）与林分日内蒸腾变化曲线确定太阳净辐射量（R_n）和水汽压亏缺（VPD）主导林分蒸腾的时段。【结果】（1）6—8月兴安落叶松林分日蒸腾量为0.41～1.44 mm,各月日蒸腾量均值为7月（0.85 mm）＞8月（0.65 mm）＞6月（0.64 mm）。（2）Pearson相关分析发现,影响林分日蒸腾量的环境因子主要为R_n、T_a、SWC,相关系数绝对值大小分别为SWC（0.657）＞T_a（0.383）＞R_n（0.318）。（3）通过主成分分析将影响兴安落叶松林分蒸腾的环境因子综合为植物生长因子(WS、SWC、PAR)、水分变化因子(R_n、RH、SWC)、日蒸腾量驱动因子(T_a、R_n),日蒸腾量驱动因子中T_a和R_n对林分日蒸腾量的贡献率大小表现为R_n（61.36%）＞T_a（38.64%）。（4）基于脱耦联系数与林分蒸腾量日内变化曲线得到R_n主导林分蒸腾的时间段为05：30—13：00,VPD主导林分蒸腾的时间段为13：00至翌日02：50。【结论】影响兴安落叶松林分日蒸腾量的环境因子主要为R_n和T_a,在日内尺度上影响林分蒸腾的环境因子是R_n和VPD,且二者主导的时段不同。     

基于综合气象干旱指数的石羊河流域近50年气象干旱特征分析

借助数理统计理论和GIS空间分析技术,利用综合气象干旱指数(composite index,CI),根据石羊河流域5个气象站1961-2010年实测气象资料,对石羊河流域近50a的干旱在时空上的变化特征进行分析.首先计算了各站历年逐日的CI指数,统计近50 a各站点出现的干旱过程、各时段的干旱事件,在此基础上分析了石羊河流域干旱发生的频率、覆盖范围和强度和不同等级干旱发生的多年平均日数.分析结果表明:(1)石羊河流域四季干旱发生频率均呈现北高南低的空间分布规律;在四季中,夏季干旱发生频率最高,冬季频率最低;极小值都在乌鞘岭,极大值略有不同:春、夏、冬季干旱发生频率极大值在民勤,秋季极大值在武威.(2)石羊河流域有大范围干旱发生的年份夏季和秋季较多分别有22 a、11a,冬季最少只有4a.(3)石羊河流域不同等级干旱日数总体上呈现夏季多冬季少、北部多南部少的规律,和降水量的空间分布有较好的负相关性.(4)干旱发生成因除了主要受东亚季风和西南季风的影响外,还应考虑到径流的影响.研究结果与实际情况相符,可为相关部门根据本地区干旱特征制定相应抗旱对策提供理论依据.     

1961-2010年中国主要麦区冬春气象干旱趋势及其可能影响

【目的】近年来,连续发生的冬春连旱事件已经严重威胁到冬小麦的安全生产和粮食增产,本研究以中国主要麦区为研究对象,分析1961-2010年中国北方主要麦区冬春季降水、无降水日数和极端干旱频率的变化趋势及其对当地冬小麦生产的可能影响,揭示冬春干旱在当前气候背景下的演变趋势,为科学应对冬春干旱提供依据。【方法】采用线性倾向估计与Robust F线性显著性检验分析1961-2010年中国北方各站点冬春季降水、冬春季无降雨日数的线性倾向与显著性,揭示冬季、春季和冬春季的降水和无降雨日数的年代际变化趋势;根据气象干旱等级的国家标准GB/T 20481-2006将干旱5个等级中的重旱和特旱定义为极端干旱,基于降水距平的滑动平均,计算1961-2010年各年冬春季极端干旱频次的线性倾向,分析极端干旱发生频次的年际变化趋势和干旱风险剧增区降水的时间变化,揭示干旱时间动态趋势。【结果】(1)1961-2010年,华北为中心的冬麦区冬春气象干旱呈加剧趋势,其中心区域山西、河北和山东西北部冬春两季极端干旱的频次呈现增加趋势,陕西东部和湖北西北部春极端干旱的频次也呈增加趋势;(2)1961-2010年华北冬麦区的冬季降水呈减少趋势,且无降水日数呈增加趋势,即冬季气象干旱呈加剧趋势,其他区域的冬季降水呈增加趋势,无降水日数呈减少趋势;(3)1961-2010年华北冬麦区、黄淮冬麦区中南部和西北春麦区南部的春季降水均呈减少趋势,且无降水日数呈增加趋势,其他区域春季降水呈增加趋势,无降水日数呈显著减少趋势;(4)从重点区域降水的时间动态看,近20来华北地区的冬季和春季降水呈急剧下降趋势,无降水日数呈显著增加趋势,冬春气象干旱风险呈剧增趋势;近50年来黄淮冬麦区和长江中下游冬麦区的冬季降水呈增加趋势,而春季降水呈下降趋势,无降水日数呈增加趋势,长江中下游麦区20世纪70年代中期以后春季降水呈持续下降趋势。【结论】华北地区冬春季降水呈急剧下降趋势,无降水日数呈增加趋势,华北冬小麦冬、春干旱势必由于地下水位的持续下降和抗旱成本的增加而导致干旱风险加大;黄淮冬麦区南部和长江中下游冬麦区的春季降水尽管也呈下降趋势,由于该区域春季平均降水量对小麦来说以偏多为主,降水减少还不会影响到小麦生长,该区域降水的减少可能对冬小麦生长有利;气候干旱区东北和内蒙春麦区、西北春麦区西部50年来的冬春季降水呈增加趋势,有利于春小麦生产。     

1965-2015年甘肃省干旱的时空变化特征

根据甘肃省境内35个气象台站自1965-2015年的逐日降水观测数据,通过统计春、夏、秋、冬及全年的累计降水量,计算出上述四季及全年的标准化降水指数（SPI）值,并采用EOF分析方法对SPI值分别进行时空分解,研究SPI值的空间分布特征和时间变化规律,从而分析甘肃省五十年来干旱的时空分布特征。结果表明:(1)整个区域范围内特征向量为一致的正值区,表面1965-2015年甘肃省旱涝变化整体同步,即一致性变涝或变旱。(2)时间系数演变来看,四季分布不均匀,极值相差较大,1965-2015年间春、秋、冬季气候向湿润转变,夏季有向干旱发展的趋势,干旱多发生在甘肃省的西北、东南地区,且夏季干旱范围最大。(3)1965-2015年间甘肃省全年干旱呈现由干旱到湿润,再由干旱到湿润的气候变化特征。     

基于landsat8的贵州省2015年农业干旱监测研究

在全球气候变暖背景下,干旱普遍发生,而农业干旱对国民经济发展的影响尤为明显,同时农业干旱还威胁着国家的粮食安全和生态安全。基于贵州省2015年不同季节的landsat8 OIL遥感数据,利用影像数据所获取的植被覆盖指数和地表温度数据,拟合植被指数(NDVI)和地表温度(LST)的特征空间,设计得到贵州省2015年春、夏、秋、冬四个不同季节的不同的土壤湿度,将TVDI作为监测农业干旱状况的指标,得到贵州省2015年的农业干旱时空分布图。结果表明,土壤含水率的高低与植被覆盖和地表温度有关,且TVDI更适宜中等植被覆盖的土壤湿度反演。贵州省2015年全年旱情较缓,各地区均不存在春旱或伏旱,只有冬季绝大部分地区土壤含水率较低,更有力地促进了农业干旱的发生。因此,对农业干旱的监测研究为贵州省农业干旱的监测管理提供有力依据,为今后减少农业干旱的影响和进一步促进农业社会经济可持续发展具有重要的现实意义。     

重庆市干旱时空分布规律研究

以重庆市34个气象站点1961-2016年的日降水量数据为基础,参照重庆市干旱标准,研究重庆市季节性干旱的干旱频率、干旱持续天数及干旱站次比的时空分布规律.结果表明:①重庆市伏旱频率最高,其次是夏旱、春旱、秋旱和冬旱频率;②重庆市各季节性干旱持续天数高值区多集中于渝西部及渝东北地区,春旱及冬旱持续天数总体呈下降趋势,秋旱持续天数总体呈上升趋势;③重庆市各季节性干旱站次比长期来看无明显的增加或减少变化趋势,但阶段性及周期性变化显著.     

基于Z指数的寿阳县干旱气候特征分析

利用寿阳县1961—2018年逐月降水资料，采用降水Z指数作为气象干旱等级指标，分析该地区的干旱变化特征。结果表明：近58年来，寿阳县年气候呈干旱化趋势，出现干旱16年，发生频率为27.6％，1997－2010年期间干旱发生频率最高，干旱程度最为严重；季节干旱中，春季有湿润化趋势可能，夏、秋、冬季呈不明显干旱化趋势；四季干旱发生频率，春季32.8％、夏季27.6％、秋季37.9％、冬季31.0％。春季干旱主要发生在1971－1982年期间，夏季干旱在1965－1974年、1980－1986年、1997－2001年期间旱情最严重，秋季干旱在1994－2010年和冬季干旱在1981－2002年为多发阶段。季节干旱，除冬季外，其它三季干旱都对当地农作物正常生长带来极为不利的影响。     

基于SPI指数的满洲里市气象干旱特征分析及农牧业影响

本文利用1957-2020年共64年满洲里市气象局逐月降水资料。基于标准化降水指数(SPI),采用线性趋势分析、滑动平均等分析方法对满洲里市气象干旱进行特征分析。分析了满洲里市64年中干旱出现频率为29.69%,轻旱出现频率10.94%,中旱出现频率14.06%,重旱出现频率4.69%;干旱强度在-2.11至2.76之间,SPI值呈减小趋势,干旱强度呈增加趋势,变化率在-0.15/10年。通过春夏秋冬四个季节时间段的标准化降水指数分析显示春季和夏季出现干旱概率最高均为31.25%,特旱在春季出现频率最高为4.69%,重旱在冬季出现频率最高为7.81%,中旱在春季出现频率最高为21.88%。最终分析干旱对满洲里市农业和畜牧业的不利影响。     

徐州市秋旱灰预测

对徐州市1960～2009年秋季降水量进行Z坐标变换,求得旱涝指数,以旱涝指数确定秋旱年份序列。对秋旱灾变序列取不同维数,建立GM（1,1）预测模型群,预测结果为灰区间,提出用频次来白化灰区间,确定下一个秋旱发生年份,以期对徐州秋季干旱预测研究有一定的参考价值。