北方冬小麦不同生育期干旱风险评估

基于北方6省市和61个市县1981—2012年冬小麦产量和逐日气象资料,有效分离冬小麦减产率,通过典型干旱年份冬小麦减产率与水分亏缺距平指数、降水距平百分率的相关分析筛选致灾因子;基于减产率分级,利用冬小麦不同生育期减产率与致灾因子数学模型构建干旱等级指标;综合冬小麦干旱等级的强度及其风险概率,进行冬小麦生育期干旱风险评估。结果表明:冬小麦减产率与水分亏缺距平指数的相关系数达0.355~0.656,明显大于降水距平百分率,在各生育阶段内均通过0.05的显著性检验,确定为干旱致灾因子;在冬小麦不同生育期内,通过冬小麦减产率-致灾因子线性模型得到的轻、中、重、特重干旱等级指标,以0.297、0.351、0.214、0.159、0.316、0.547、0.149分别为苗期、越冬期、返青期、拔节期、抽穗期、成熟期和全生育期发生干旱的临界值;不同生育期冬小麦干旱风险分布形式存在一定地区差异,这与地区降水量对冬小麦需水的满足情况相符,其中,河北南部和山东西北部在各生育期均属于冬小麦干旱的高危险性地区。     

基于标准化降水指数SPI的泾惠渠灌区干旱演变对冬小麦气候产量的影响

为了研究干旱变化对于作物产量的影响机制,以泾惠渠灌区为例,选用标准化降水指数SPI作为干旱评判指标,采用Mann-Kendall趋势检验、最大熵谱分析等方法分析了灌区干旱的变化特征,以及干旱演变下冬小麦气候产量的变化规律。研究表明:(1)灌区冬小麦实际产量呈显著增加趋势(Z=7.6482),气候产量呈不明显减少趋势(Z=-0.5686);(2)灌区总体干旱化趋势明显(通过了99%的显著性检验),这种趋势在春、夏、秋三季都达到了显著水平;(3)干旱存在16 a的年代际周期波动,4~5 a的年际周期;(4)播种前7—9月份和播种后的10、11月的干旱情况对于冬小麦气候产量的影响最大,是影响作物气候产量的关键期;(5)SPI3-9与冬小麦气候产量关系最密切,可以解释46.21%的产量变异;(6)随着干旱的年代际周期变化,SPI3-9与冬小麦气候产量之间的相关系数从0.44上升至0.74,干旱对于冬小麦气候产量的影响有增强的趋势。     

河北省冬小麦气候适宜度动态模型的建立及应用

运用模糊数学理论结合前人研究成果,建立了冬小麦温度、降水、日照隶属度模型和气候适宜度模型,分别计算了河北省冬小麦1960～2005历年全生育期和各发育期的温度隶属度、降水隶属度、日照的隶属度和气候适宜度.结果表明,河北省冬小麦温度隶属度和日照隶属度较大,光热资源一般条件下能够满足冬小麦生长发育要求,降水隶属度较小,降水条件是冬小麦产量形成的限制因素.冬小麦气候适宜度为下降趋势,10年下降速率为0.012.冬小麦各发育期气候适宜度以分蘖期、返青期、拔节期变化幅度较大,这与河北省的天气特点是一致的.     

河北省冬小麦生产干旱风险分析

利用河北省冬麦区49个气象站1980-2010年的气象资料及其相应的冬小麦产量资料,选取三种干旱指数,根据自然灾害风险分析的基本原理,计算了气候干旱、作物干旱、产量灾损三种风险度,并进行了相应的风险区划,根据区划结果提出了不同风险区的减灾对策.结果表明:(1)冬麦区气候干旱风险以中风险或较高风险区域为主,作物干旱风险则以较高风险区为主,产量灾损低风险区域较大.(2)气候干旱、作物干旱、产量灾损各等级风险区分布无明显相关关系,产量灾损风险与各地的灌溉条件关系密切.(3)产量灾损各风险区应采取不同的减灾对策,高风险区应以防旱为主,采取一系列保墒措施,提高自然水分利用率;较高风险区应以抗旱防旱为主,加强农田水利基本建设,改善灌溉条件;中低风险区应以发展优化灌溉制度为主,实现节水高产.     

河北省冬小麦旱灾风险评估和区划方法研究

分别以冬小麦年雨量平均值±0.5倍样本标准差和平均值±1.5倍样本标准差界定不同等级的干旱年份,以气象产量减产大于等于3%界定冬小麦受灾年份,分析了河北省各市冬小麦旱年的平均减产率及其空间分布,研究了冬小麦不同旱灾强度的频率分布规律.提出了冬小麦干旱灾害风险指数的概念和计算方法,分析了河北省冬小麦干旱灾害风险指数的区域分布规律,并以旱年平均减产率、干旱灾害风险指数和冬小麦年雨量等因子为指标,利用地理信息技术将全省冬小麦种植区区划为干旱灾害高、中、低3种风险区,并探讨了各类风险区不同旱灾年景的平均减产率和防灾减灾措施.     

太行山前平原冬小麦生育期干旱分析——以保定市为例

对冬小麦生育期干旱进行精细分析,可以为农业生产和水资源管理提供参考信息,为降水、地下水动态以及作物耗水关系提供研究基础。采用有效降水和综合气象干旱指数(CI)方法,分析了太行山前平原冬小麦56个生育期及各生育阶段(苗期、越冬期、返青期、拔节～成熟期)的平均有效降水和气象干旱发生频率。研究发现冬小麦生育期平均有效降水为55.43 mm,分别占年有效降水和生育期降水量的13.6％和52.5％。其中,5月和10月是生育期有效降水的主要贡献月,平均有效降水量分别占到生育期有效降水量的35.7％、27.1％。生育期平均缺水350 mm以上,并且有效降水的月际、年际间差异明显。逐月旱涝级别和频率分布显示,生育期干旱平均发生频率为58.5％,逐月发生干旱的频率均在50％以上。12月易发生轻旱,2、3月易发生中旱,4月易发生重旱。总体上,太行山前平原冬小麦生育期及各生育阶段的有效降水都表现出非稳定性,逐月平均有效降水量均不同程度小于需水量,干旱发生频率冬后大于冬前。     

甘肃冬小麦主产区40年干旱变化特征及影响风险评估

干旱是影响甘肃省冬小麦生产的主要气象灾害。运用1971—2010年甘肃省冬小麦主产区8县（区）气象站降水资料及冬小麦产量资料,分析了40 a干旱时空变化特征,建立了干旱影响冬小麦产量的风险评估指数,对冬小麦在不同季节受不同等级干旱风险进行了分析评估。结果表明,春旱以陇东黄土高原出现频率最高,为0.35～0.39　次·a^-1;徽成盆地及两江流域出现频率最少,为0.18 次·a^-1;初夏旱出现频次最高的地区为环县,为0.35 次·a^-1,最少为西峰、成县及秦安;伏旱出现频率最高地区为环县及麦积,最低为张家川;秋旱出现频率最高为环县,最低为武都。各地干旱均以轻旱为主,其次为中旱。40 a中,20世纪90年代干旱出现频次最多,80年代最少。进入21世纪,秋旱发生频次明显减少,春旱则有相对增多的趋势。冬小麦全生育期徽成盆地及两江流域受旱灾影响风险最小,种植保险率最高,为92％～93％;其次为关山区,种植保险率为91%,干旱风险较小;渭河流域及渭北旱区风险较大,种植保险率为88％～89％;陇东黄土高原种植保险率最低,为83％～85％,冬小麦生长受干旱胁迫最大。     

气候变暖对陇东塬区冬小麦成熟期的影响与适宜收获期预报

通过对陇东塬区近35年来的气温资料分析发现,平均气温随年代呈明显增加趋势,年平均气温上升幅度为0.0528℃/a,且以冬春季增幅最大,夏秋季增幅较小.气候变暖使陇东塬区冬小麦春季各发育期整体提前,是冬小麦成熟期提前的主要原因;春末夏初气温偏高、降水偏少,高温持续时间长,加快了冬小麦的生殖生长阶段的发育进程,使发育期间隔天数缩短,也是冬小麦的成熟期明显提前的另一原因.同时根据西峰农试站近10年来对陇东塬区冬小麦灌浆速度的测定结果,结合冬小麦拔节抽穗期的天气气候、作物生长发育进程、相似年型分析,建立了冬小麦成熟期的预报思路和方法,预测了2006年庆阳市冬小麦适宜收获期,并对庆阳市近5年来适宜夏收期间的降水日数进行了分析,做出了2006年庆阳市冬小麦适宜收获期为6月15～25日的预报结论,预报结论和冬小麦的实际成熟期相吻合.     

不同灌溉模式下砂姜黑土的水分状况

利用山东省５２个气象站３０年的气象资料和有关灌溉资料，研究了１５种不同灌溉模式对砂姜黑土水分状况的影响。研究表明，一般降水年和干旱年份，降水量不能满足冬小麦－夏玉米轮作制下作物对水分的需求。在无任何土壤保水措施的情况下，冬小麦在任何水文年均需灌溉，但一般年及多雨年呆免浇越冬水；夏玉米需在一般降水年份和干旱年份灌溉。一般降水年和干旱年份，现有灌溉模式使冬小麦在４，５月份表现缺水，需增大这两个月灌水量     

甘肃省冬小麦生态气候分析及适生种植区划

通过对甘肃冬小麦生物特征的探讨,运用统计学方法分析了气象因子对冬小麦产量的影响,建立了气候产量预测及种植风险决策模式,评估了甘肃省冬小麦种植风险程度,确立了冬小麦生态气候综合区划指标体系,作出生态气候适生种植区划,并提出提高生态气候资源利用途径。     

甘肃省冬小麦干旱灾害风险评估及其区划

为提高西北旱作冬小麦干旱风险管理水平,选用甘肃省41个气象站1971—2016年逐日常规气象观测资料及甘肃省冬小麦农业生产相关资料,基于自然灾害风险理论,从危险性、暴露性、脆弱性、防灾能力4个因子出发,建立了甘肃省冬小麦干旱灾害风险评估模型,并用Arc GIS对甘肃省冬小麦进行干旱风险区划。结果表明:甘肃省冬小麦全生育期干旱高危险区和次高危险区主要位于陇中北部、陇东北部和陇南南部;高暴露区和次高暴露区集中在陇东和陇南地区;高脆弱区和次高脆弱区主要位于陇东大部;次低防灾能力区和低防灾能力区位于陇东大部和陇南北部。甘肃省冬小麦高风险区分布于庆阳市北部和陇南市南部,次高风险区和中度风险区主要位于陇东大部、陇中北部和天水市北部,省内其余冬小麦区属于次低和低风险区。该研究成果将为甘肃冬小麦防灾减灾及可持续发展提供一定理论依据。     

基于EPIC模型的中国典型小麦干旱致灾风险评价

运用EPIC(Environmental Policy Integrated Climate)农作物生长模型模拟了1966—2005年中国典型小麦生长过程,构建了基于水分胁迫的小麦干旱致灾强度指数,对中国小麦干旱致灾强度和风险的时空分布规律进行了定量评价分析。结果表明:小麦干旱致灾强度呈现出从西北干旱区向东南湿润区递减的趋势,且春小麦分布区旱灾致灾强度高于冬小麦分布区;中国农牧交错带是小麦干旱致灾强度较强且波动较大的区域,也是小麦干旱致灾风险较高的区域;1966-2005年春小麦区干旱致灾强度呈现下降趋势,而冬小麦区呈现普遍上升趋势,其中北部和黄淮冬麦上升趋势最为明显。     

干旱对太行山山前平原雨养农田产量影响的模拟研究

以多时间尺度标准化降水蒸散指数（SPEI）作为干旱指标，利用APSIM模型（农业生产系统模拟模型）模拟太行山山前平原雨养旱作农田冬小麦-夏玉米近30 a产量变化，分析干旱对作物产量的影响。结果显示：APSIM模型对模拟雨养条件下作物产量具有良好的适用性，玉米产量年际波动较大、变异系数为51.2%，易受降雨因素影响;小麦产量波动相对较为稳定，变异系数为26.4%。干旱指数与作物产量极显著相关（P<0.01），其中小麦产量与SPEI-3-Apr相关系数达0.79，玉米产量与SPEI-3-Sep相关系数达0.88，适宜干湿状态在0～2之间；所建立的回归方程分别可以解释61.8%的小麦产量变异和87.7%的玉米产量变异。研究表明，SPEI-3-Apr、SPEI-3-Sep可分别作为该地区雨养农田小麦、玉米产量的估计指标。     

长安少陵塬近5年麦地土壤水分变化与土壤水资源研究

通过对2003.3-2007.4西安市南郊长安区四府村麦地0-6 m土壤含水量的测定,分析了长安区四府村麦地土壤水分变化特点及与降水量之间的关系,同时对土壤水资源量对冬小麦生长的影响进行了研究。结果表明:西安市长安区大贫水年翌年春季冬小麦地0-6m土壤水分主要为中效水,土壤供水明显不足,平水年及丰水年翌年春季主要为极易效水和渗透重力水,水分供应充足。大贫水年的翌年春季冬小麦生长期内土壤水分不能正常下渗补给地下水,形成大气-土壤水分循环模式;平水年及丰水年的翌年春季冬小麦地入渗降水能正常补给地下水,形成大气-土壤-地下水循环模式。平水年和丰水年的翌年春季冬小麦地0-1m根系层水资源量变化主要受地表蒸发和作物耗水的影响,1-2m、2-4m层位水资源量变化主要受前一年降水量的影响,4-6 m层位水资源量主要与前一年土壤原有水资源量有关。经历连续两个贫水年之后的2003年春季冬小麦生长受到水分的严重限制,若要达到正常产量,春季需灌溉水量约300 mm。长安区近13年来干旱年和丰水年交替变化,总体来说降水对地下水的补给状况基本正常,通过采取有效的集水保墒措施,干旱年冬小麦也会获得较高产量。     

冬小麦生产年土壤水分变化及其对农业生产影响分析

通过对黄土高原典型残塬"董志塬"麦田耗水量、不同时期土壤水分含量及其与降水量、耗水量和产量关系的研究,揭示了陇东黄土高原塬区麦田土壤水分变化及其对农业生产的影响特征。分析显示:麦田耗水主要来源于生产年自然降水,降水多,耗水量大,产量高,一个生产年土壤水分可以得到有效补充,否则耗水量小,产量低;降水量最多的年份并非冬小麦产量和水分利用率最高的年份,但降水量最少的年份肯定是冬小麦产量和水分利用率最低的年份;上年收墒期降水充沛,土壤水库贮水充足,可以有效防御和缓解来年春旱对冬小麦生产的影响,是冬小麦丰产的基础,同样,即使底墒不足,只要春季降水充足、适时,冬小麦也可以取得较好收成;如果上年秋旱和当年春旱同时出现,天旱地也旱,必然导致冬小麦大减产。     

基于条件植被温度指数的冬小麦主要生育时期干旱监测效果评价Ⅲ——干旱对冬小麦产量的影响评估

选取关中平原2002-2009年冬小麦越冬后每年3-5月9旬的条件植被温度指数（CVTI）遥感干旱监测结果,基于归一组合赋权法确定的冬小麦越冬后四个主要生育时期干旱对产量影响的最优权重,建立关中平原4市（不包括铜川）冬小麦每年的加权CVTI与单产间的一元线性回归模型,并对冬小麦的单产进行了估算。结果表明,2002-2009年关中平原冬小麦单产在波动中呈上升趋势,中部单产较高,西部次之,东部最低。基于关中平原4市的整体产量估算模型预测西安市部分区县2010年的单产,取得较好的结果,验证了关中平原4市的整体产量估算模型具有较好的精度,能够较准确地反映关中平原干旱对冬小麦产量的影响。     

基于干旱综合指数的模糊信息分配法的农业干旱风险评估研究

影响农业干旱的因素复杂,而因素之间存在较大的随机性和模糊性。本研究采用模糊线性信息分配方法,以干燥度指数和有效降水指数相结合的综合干旱指标数据系列寻找概率估计分布函数,以广西田东县为例对农业干旱风险进行评估,并与采用连续无雨日数指标的常规概率统计分析法评估进行了对比。研究结果表明：田东县的春、秋季节农业干旱几乎年年发生,中、重度干旱3～5年可能会发生1次。干旱风险概率分别为冬季69.79%,春季72.78%,夏季5.79%,秋季80.50%。基于干旱综合指数的模糊信息分配法比连续无雨日数采用概率统计分析法进行农业干旱风险评估更有效可靠,更能反映干旱实际情况,是一种行之有效、简单实用的方法。