基于相对湿润指数的云南省季节性干旱变化特征

利用云南省31个气象站1961—2016年逐日气象资料，计算各站点相对湿润指数（MI），采用Mann-Kendall检验、GIS反距离加权插值和偏相关系数法分析了云南省气象干旱时空变化特征及成因。结果表明：（1）云南省年平均MI为-0.08，平均干旱站次比为30.39%，年干旱呈上升趋势；冬季MI最小（-0.73），干旱站次比最高（52.58%）；夏季MI最大（0.69），干旱站次比最低（6.12%）。春旱呈减弱趋势，夏旱、秋旱、冬旱呈增强趋势。（2）年尺度上，除会泽、沾益等少数地区外，均处于无旱等级；全省春季以中旱、轻旱为主；夏季、秋季无干旱发生；冬季以重旱为主。年干旱频率呈自西南向东北递增趋势，平均频率为54.9%，春旱频率在80%以上，夏旱频率小于20%，秋旱也呈西南低东北高的趋势，平均频率为35.6%，冬旱平均频率达92.6%。（3）相关性分析显示，降水量、相对湿度与MI呈极显著正相关（P<0.01），日照时数与MI呈极显著负相关（P<0.01），均是云南省MI的主要驱动因子，温度对MI的影响较小。     

基于FY-3D/MERSI-II数据的陕西农业干旱遥感监测应用研究

以陕西省夏季干旱过程监测为例，采用风云系列最新极轨气象卫星FY-3D/MERSI-II数据，利用其250 m空间分辨率红光和近红外通道构建NIR-Red特征空间，建立垂直干旱指数（PDI）、改进型垂直干旱指数（MPDI），并与综合气象干旱指数（CI）进行相关性分析。结果表明：FY-3D/MERSI-II数据在陕西省的干旱遥感监测中具有良好的适用性，PDI、MPDI与CI呈显著负相关，相关系数分别为-0.135和-0.110，达到显著水平，PDI在陕西省夏季旱情动态监测中表现更好；2019年陕西省夏季旱区主要集中在榆林北部和渭北旱腰带，5月下旬的干旱过程最为严重，对冬小麦产量有较大影响；相较于国际气象卫星和陆地卫星数据，国产FY-3D/MERSI-II数据具有更高的时空分辨率，在进行农业干旱动态监测方面具很大潜力。     

基于核熵成分分析的综合干旱指数的构建与应用

针对传统单变量干旱指数难以全面表征干旱及部分综合干旱指数难以反映多变量之间的非线性关系等问题，采用标准化降水蒸散发指数（SPEI）、标准化径流指数（SRI）及标准化土壤湿度指数（SSMI）3个单变量指数分别表征气象干旱、水文干旱和农业干旱，利用核熵成分分析法（KECA）构造综合干旱指数（SMDI），采用M-K趋势检验、小波分析及典型历史旱情验证等方法分析干旱的时空变化特征以及干旱指数的适用性。以黑河流域中上游为例，结果表明：研究区全年77.6%的区域表现为干旱不显著加重的趋势；在流域尺度上，干旱存在43 a的长周期，15~23 a的中周期，3~8 a的短周期；20世纪90年代夏、秋两季及21世纪以来春、冬两季干旱发生频率较高，且整体夏旱发生频率最高；1969年春、1997年秋和2009年冬的典型历史旱情验证表明SMDI优于其他3种单变量干旱指数。说明基于KECA构建的SMDI是一种有效的干旱监测指数，在黑河流域中上游干旱监测中有好的适用性。     

三种不同干旱动态监测指数在陕西省的适用性研究

运用陕西省96个站1981—2012年近32年的逐日气温、降水、风速、相对湿度等资料,分别计算出各站逐日(向前滚动30天)的三种干旱动态监测指数：降水距平百分率(P_a)、相对湿润干旱指数(MI)、标准化降水指数(SPI),并将陕西省按地域由北至南分为陕北、关中、陕南,按季节分为春(3—5月)、夏(6—8月)、秋(9—11月)、冬(12—2月),分别统计出不同干旱动态监测指数对应的干旱发生的频率并与历史记载中实际干旱情况进行比对,对三种干旱动态监测指数在陕西省的适用性进行分析。结果表明：夏季MI指数得到的干旱频率最高,P_a指数最低,冬季MI指数得到的干旱频率最低,P_a指数最高; 在春、冬季节P_a指数的适用性较好,在夏、秋季节MI指数的适用性较好; 陕西省夏季容易发生局地强降水,而在秋、冬季容易出现长时间的无降水,导致SPI指数在夏、秋、冬季节的适用性不太好。     

基于TVDI的攀西地区干旱时空变化特征研究

利用MODIS地表温度数据（LST）和归一化植被指数（NDVI）构建Ts-NDVI特征空间，通过计算温度植被干旱指数（TVDI）详细分析了攀西地区2001—2020年干旱时空变化规律。结果表明：（1）从时间角度来看，20年间攀西地区TVDI年均值介于0.5481~0.5820，以-0.0001·a^-1速率缓慢减小，且在2001年和2009年出现大范围中旱。季节性干旱特点表现为冬干春旱，各季TVDI均值分别为冬季0.5618、春季0.6058、夏季0.5590、秋季0.5365，表明冬、春两季较夏、秋两季更容易形成干旱。TVDI月均最大值出现在5月份，为0.6089；最小值出现在9月份，为0.5204；每年2—6月以中旱为主；7月起旱情减轻，转为轻旱；10月起旱情逐渐加重。（2）从空间角度来看，攀西地区旱情变化趋势南北差异明显，南部干旱发生的频率和范围大于北部地区，呈现出中部、南部及西南部高，北部、西北部及东北部低的空间分布特征。（3）从典型干旱年份来看，攀西地区2001年、2006年和2011年春旱耕地在空间分布上具有一定的相似性。其中，受中旱的耕地主要分布在攀西北部和中部；而受重旱的耕地主要集中分布在攀西西南部。研究结果表明，2001—2020年攀西地区旱情稍有缓解，不同季节间干旱差异性较大，干旱范围以攀西中部和南部为主。     

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。     

归一化水体指数用于河南省干旱监测适用性分析

利用30 m分辨率的归一化植被指数（NDVI）图像信息熵对河南省气象站周边地表异质性进行分析，选取观测站周围地表较为均匀的站点实测土壤水分数据，通过计算归一化水体指数（NDWI）与实测土壤水分之间的相关系数，分析比较NDWI用于干旱监测的适用性。研究表明：信息熵方法可有效地对土壤水分观测数据进行筛选；在时间序列上，各站点实测值与NDWI具有负相关关系，在增强型植被指数EVI>0.4时相关性更高，说明在植被覆盖高的区域NDWI对土壤水分的反演更为敏感；空间上，根据地形将河南省分为北部、中部、南部和西部4个区域并选取第121、201、313天的土壤水分数据来分析与NDWI之间的相关性，在地形较为平坦的中北部地区NDWI与土壤水分之间负相关性最稳定且相关系数较高。根据NDWI空间分布可知，2014年河南省大部分地区均遭受了干旱，且干旱地区大部分位于平原，特别是北方地区受灾严重。总体来说，NDWI用于平原地区对作物进行干旱监测精度较高，并可预测干旱发展趋势及程度。     

干旱胁迫对3种苹果砧木叶片光合、叶绿体超微结构和抗氧化系统的影响

以新疆野苹果（Malus sieversii Roem.（XJ））、垂丝海棠（Malus halliana Koehne（CS））和山定子（Malus baccata Borkh.（SDZ））3种一年生苹果砧木实生苗为材料，采用盆栽控水的方法设置正常供水（75%~80% RWC）和干旱胁迫（45%~50% RWC）2种水分处理，研究干旱胁迫下叶片光合特性、叶绿体超微结构、丙二醛（MDA）含量、超氧阴离子（O^—[KG-1][JX*3]·[JX-*3]₂）产生速率以及抗氧化酶活性的变化规律，并利用主成分分析（PCA）对3种砧木进行抗旱性综合评价。结果表明：干旱胁迫抑制了3种苹果砧木的光合作用，但干旱胁迫下CS的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）、PSII最大光能转化效率（Fv/Fm）、潜在光化学活性（Fv/Fo）及光化学猝灭系数（qP）的降幅均显著小于其他两种砧木，胞间CO₂浓度（Ci）和非光化学猝灭系数（NPQ）的增幅显著高于其他两种砧木；干旱胁迫下，3种砧木超微结构受到不同程度的伤害，其中CS叶片的超微结构损伤较小，能较好地保持细胞结构的完整性；干旱胁迫下3种砧木的SOD和CAT活性先升高后降低，POD活性逐渐增加至21 d趋于稳定，MDA含量和O^—[KG-1][JX*3]·[JX-*3]₂产生速率持续升高。PCA结果显示：2个主成分的方差贡献率达到98.502%，干旱胁迫下CS的综合得分最高。因此，干旱胁迫下，垂丝海棠能保持叶绿体结构的完整性，激活抗氧化酶系统，清除氧化产物而保持较高的光合能力。     

基于简单气象因子的干旱指数计算及其适用性分析

为建立可对短期干旱进行合理监测表征的气象干旱指数，从气象干旱发生的机制——水分供需矛盾（主要为降水量与蒸散量两大因素）出发，以旬尺度的蒸散缺水量占需水量的比值定义一个气象干旱指数——缺水度指数(WSI)，潜在蒸散量(PET)采用气温(T，℃)及相对湿度(RH，%)两大极易获取的气象因子计算，同时利用陕西省30个气象站点2000—2020年的逐日气象观测资料分析WSI的适用性特征。结果表明：在不考虑风和大气压的影响条件下，相对于Penman-Monteith方程，基于T和RH估算PET误差较小，均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)均值分别为1.17 mm和0.82 mm，但62.1%的数据计算结果偏小，部分站点80%以上数据偏小。对陕西省不同区域近年来旱情发展变化的研究表明，WSI能够识别出陕西省旱情易发区域及时段，同时对于短期干旱事件具有较强的识别能力，较MCI指数能够更快地捕捉旱情发生，同时更加灵活简便，可以应用于气象干旱的监测预报和评估。     

荒漠草原不同时间尺度下垫面水分消耗与气象植被因子的关系

利用大型称重式蒸渗仪2012—2018年连续观测数据，系统解析了希拉穆仁荒漠草原植物生长季（4—10月）不同时间尺度蒸散发（ET)与气象植被因子之间的关系。研究表明：（1）小时、日和月尺度上，始终与ET保持高度相关的气象植被因子包括风速（P<0.01）、空气温度（P<0.01）和降水量（P<0.01）；（2）结合不同时间尺度主控因子，利用多元回归定量表征了小时、日、月尺度的下垫面ET变化特征，经验方程决定系数分别为0.94（P<0.01）、0.42（P<0.01）、0.82（P<0.01），小时和月尺度上的经验方程可较好地反映希拉穆仁荒漠草原下垫面耗水特征；（3）ET与降水差值显示，2012—2018年希拉穆仁荒漠草原植物生长季（4—10月）水汽交换以下垫面水分消耗为主，8月份发生干旱事件的概率最大。     

甘蓝型油菜苗期抗旱性鉴定及抗旱生理指标的评价

以120份西北地区甘蓝型油菜种质为试验材料,人工气候室盆栽,油菜五叶期时采用PEG-6000模拟干旱处理,通过抗旱指数和生理指标测定,对120份材料进行抗旱鉴定,探讨甘蓝型油菜抗旱指数与8个抗旱生理指标之间的相关关系及甘蓝型油菜抗旱性鉴定指标的选择。结果表明:120份种质中高抗旱材料6份、中抗10份、低抗23份、低感42份和高感39份;不同油菜种质干旱处理后可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白等生理指标发生明显变化,增加率分别为94.7%、432.8%和95.7%;抗旱指数与可溶性蛋白含量(0.521~(**))、可溶性糖含量(0.506~(**))、脯氨酸含量(0.495~(**))和叶片保水力(0.426~(**))呈极显著正相关,与丙二醛含量(-0.372~(**))呈极显著负相关;对抗旱指数直接影响最大的是可溶性蛋白,直接通径系数为0.384,间接影响最大的是SPAD值,间接综合效应为0.196。通过主成分分析,可将相关指标综合为3大类:渗透调节因子、水分保持因子和膜脂损伤因子。关键字:     

不同基因型大麦苗期对干旱胁迫的响应及HvPIPs基因表达特征分析

为研究不同基因型大麦苗期对干旱胁迫的响应,挖掘优质抗旱的大麦种质资源,以4份不同基因型大麦(2个高抗品种ZDM5430和ZDM5458,2个干旱敏感型品种7DCADA和IL-12)为材料,利用聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱条件,综合分析不同品种大麦的苗期抗旱性差异;并通过对不同品种根系进行PIPs实时定量分析,研究水通道蛋白AQPs基因与干旱胁迫之间的应答关系。结果表明,持续干旱胁迫会使大麦生长变缓,各处理苗长、根长、叶含水量和根含水量都呈下降趋势,其中,4个品种的大麦叶含水量在干旱胁迫14 d时下降最为显著,与对照相比,其降幅分别为29.14%、52.64%、21.67%和72.15%。干旱胁迫对大麦苗期干物质积累量和根冠比的影响较小,各处理间差异不显著;但持续干旱后,抗旱品种ZDM5430的根冠比呈上升趋势,在胁迫7、14、21 d时较CK分别增加了4.92%、42.86%和21.05%。随着胁迫时间的延长,大麦旗叶叶绿素含量和根系活力也呈下降趋势,其中ZDM5430和ZDM5458较对照组降幅较小,说明抗旱品种的形态指标、叶绿素含量及根系活力受干旱胁迫的影响较小。通过PIP...     

应用岩棉材料提高丘陵区经济林土壤水分保蓄能力

为缓解无灌溉丘陵区土壤季节性干旱问题,以岩棉为供试材料,通过室内模拟结合野外林地试验,研究了岩棉对不同质地土壤的增水潜力、岩棉水分扩散能力、岩棉材料对不同坡位土壤水分保蓄能力以及对山核桃林地土壤水分保蓄和油菜生长的影响,以期探索出一种新型实用的土壤水分保蓄技术。室内模拟试验结果表明,供试岩棉最大容积持水量为64.64%;分析了岩棉应用于松砂土、砂壤土、中壤土和轻粘土等4种不同质地土壤的保水潜力,土壤最大容积有效含水量分别增加54.02%、50.67%、41.41%和50.31%。将吸水饱和岩棉埋入风干土壤中,水分在垂直和水平方向均有扩散作用,并在一定时间内达到相对稳定状态。距岩棉垂直方向和水平方向5 cm处最高土壤含水量分别为27.89%和20.67%,10 cm处土壤最高含水量分别为13.13%和13.00%,由此建议,岩棉埋设位置距离根系不宜太远。林地试验表明,岩棉对红豆杉林地不同坡位土壤均能充分发挥水分保蓄作用,持续晴天无雨时,红豆杉林地上、下坡位土壤含水量顺序为岩棉附近岩棉地植物根附近无岩棉地(对照)。久旱和雨后山核桃林地岩棉附近土壤含水量比无岩棉地分别提高29.19%和23.39%(P0.05);油菜生长宽度范围为80 cm,岩棉保水影响范围是岩棉自身宽度的5倍之多;与无岩棉对照相比,埋设岩棉处油菜植株(开花期)的地茎、株高、叶面积和单株鲜重等指标分别提高了58.63%、62.85%、65.66%和44.51%(P0.05)。在土壤中合理使用岩棉材料是解决无灌溉丘陵区土壤季节性干旱问题的有效措施之一。     

花铃期干旱胁迫对陆地棉农艺性状的影响及其抗旱等级划分

为了探索花铃期干旱胁迫对不同棉花品种重要农艺性状的影响,并对品种进行等级划分,以前期鉴定的30份陆地棉品种进行试验,测定不同品种干旱胁迫组和对照组的农艺性状和品质指标等。通过含水量的差异性分析、农艺性状相关性分析、抗旱系数分析、3种综合评价值(D、CDC、WDC)相关性分析,证明3种评价值的评价结果一致。通过各性状与D值和WDC值的关联度分析,明确伸长率、单株产量、比强度和整齐度4个指标可作为品种抗旱性鉴定的重要指标。以D值进行聚类分析,对30份品种进行了抗旱等级分类,共分为4大类。第I大类,共有DG219、DG168、DG186等3份材料,属于强抗旱类别;第Ⅱ大类,共有DG270、DG228等12份材料,属于抗旱类别;第Ⅲ大类,仅有1份材料(DG248),属于较敏感类别;第Ⅳ大类,共有DG43、DG42等14份材料,属于敏旱类别。研究结果为品种的鉴定和利用提供了参考依据。     

不同品种春小麦耐旱性分析及鉴定指标筛选

为鉴定新疆不同品种春小麦的耐旱性，筛选耐旱关键性指标并建立可靠的耐旱性数学评价模型，以16个新疆主栽春小麦品种为研究材料，在干旱胁迫和充分灌溉两个条件下，测定全生育期15个相关指标，利用隶属函数、聚类分析和主成分分析等方法对新疆春小麦耐旱性进行综合评价。结果表明：与充分灌溉处理相比，干旱胁迫下灌浆初期叶绿素含量（SPAD₁）和灌浆中期冠层温度（CT）显著升高，其他指标不同程度降低。联合方差分析表明，水分和品种对春小麦的各项生理指标、农艺性状和产量性状等单项指标有不同程度的影响。通过主成分分析，以特征值大于1为标准得到6个主成分，可反映原耐旱指标信息的82.292%；通过隶属函数分析，得到不同品种小麦耐旱性综合评价值（D值）。根据综合得分进行聚类分析，将16个品种聚类为4种耐旱类型，其中强耐旱型3个、中耐旱型10个、弱耐旱型2个、旱敏感型1个。通过逐步回归分析法建立SPAD₁、成熟期干物质量（DM₃）、千粒重（TKW）的回归方程D=-2.258+1.299DM₃+1.148SPAD₃+0.475TKW，方程决定系数R²=0.962，P=0.0001，表明DM₃、SPAD₃和TKW可作为耐旱性的主要鉴定指标，利用回归方程可以进行春小麦品种耐旱性的快速鉴定和预测。     

关中平原干旱遥感监测指数对比和应用研究

采用2000-2016年5月份MODIS数据,构建NIR-Red特征空间,对比分析基于该特征空间的垂直干旱指数(Perpendicular Drought Index,PDI)、改进型垂直干旱指数(Modified Perpendicular Drought Index,MPDI)、土壤湿度监测指数(Soil Moisture Monitoring Index,SMMI)及改进型土壤湿度监测指数(Modified Soil Moisture Monitoring Index,MSMMI)这四种干旱监测指数的有效性,并与实测土壤湿度进行相关性分析;最后采用精度最高的SMMI分析关中平原的旱情时空分布特征和规律。结果表明:(1) PDI、MPDI、SMMI及MSMMI均与10cm深土壤湿度存在负相关关系,可决系数R2分别为0.60、0.40、0.64、0.40,表明PDI、MPDI、SMMI及MSMMI均可作为旱情监测指标,且SMMI略优于其它三种监测指数;(2)关中平原东部、中部、西部部分地区旱情严重,西南部地区旱情较轻,且旱情呈年际波动显著的特征;(3) SMMI与月平均气温呈正相关关系区域占75.66%,与月降水量呈负相关关系区域占74.34%,其中通过90%显著性检验区域分别占总面积的27.36%、17.26%,说明降雨和温度不是导致旱情变化的主要影响因子。     

叶片光合生理参数变化特征与小麦受旱状态的关系

以小麦为供试作物布设干旱过程试验,研究干旱过程中小麦叶片光合生理参数(包括净光合速率(Pn)、气孔导度(g_(ssat))、胞间CO_2与空气CO_2浓度比(Ci/Ca)、最大羧化速率(Vc_(max))以及最大电子传递速率(J_(max)))的变化特征,并探讨干旱不同阶段Pn与g_(ssat)的关系及其对气孔导度模型斜率的影响。结果表明:土壤有效含水量(ASWC)较大时(0.5),即水分供给充足条件下,小麦叶片光合生理参数随着ASWC的减少保持相对稳定;而当ASWC降至0.5时,g_(ssat)、Ci/Ca以及Pn减小,在ASWC0.3时,Pn与g_(ssat)及Ci/Ca的关系保持相对稳定;当ASWC0.3时,g_(ssat)随ASWC减小呈显著降低趋势,Vc_(max)和J_(max)也在此阶段随ASWC减小而线性降低,而Pn随g_(ssat)的减小降幅明显增大,拟合所获得的气孔导度模型斜率也随之发生改变;当ASWC0.1时,Ci/Ca随ASWC减小呈增大趋势,而Pn随ASWC减小而减小,在该阶段,Ci/Ca与Pn呈相反的变化趋势。根据叶片光合生理参数的变化特征,可将小麦受旱过程划分为4个阶段,即无干旱胁迫或干旱胁迫较轻的阶段、只有气孔因素影响光合生理过程的阶段、非气孔因素和气孔因素同时影响光合生理过程的阶段以及光合器官遭受损坏的阶段。