基于WOFOST模型的玉米干旱损失评估:以北京为例

以北京市山区春玉米和平原区夏玉米产量作为研究对象,利用气候资料和统计资料驱动,就WOFOST模型对北京地区玉米产量模拟的适用性进行评估,并基于模型开展北京地区玉米干旱灾害损失评估研究。结果表明:(1)山区春玉米和平原区夏玉米的产量模拟值与统计年鉴统计值的符合度指数均达0.9以上,模拟结果平均误差小于10%,说明WOFOST模型在北京地区春玉米和夏玉米的产量模拟方面具备较强的适用性;(2)在本文定义的干旱指数体系下,初夏旱对春玉米的产量影响较大,其中初夏轻旱导致春玉米减产率达15.91%,初夏重旱使春玉米减产率达22.99%;春旱和伏旱对春玉米、初夏旱和伏旱对夏玉米产量影响均较小,减产率均在10%以下。研究结果可为北京地区玉米生产和抗旱减灾提供科学依据。     

基于相对湿润度指数的西南地区季节性干旱时空分布特征

西南地区是中国重要农业生产区,季节性干旱是该区域最主要的农业气象灾害,研究季节性干旱时空分布特征对西南地区防旱减灾具有重要意义。该文收集西南地区4个省(市)共97个代表气象站50a(1959年-2008年)的逐日降水量、气温、日照时数、相对湿度、风速、水汽压等气象资料,选用国家标准中相对湿润度指数(M)作为干旱指标,以年、季为时间尺度,研究西南地区干旱频率和强度的空间分布特征,并分析近50a干旱强度和发生范围的年际变化规律。结果表明:西南地区年尺度干旱频率呈西部高,东部低的带状分布,高发区位于川西高原、川西南山地、云南西北部和中北部的山地、高原及河谷地带,发生频率在3年2遇以上;年干旱强度以中旱以上为主。不同季节干旱频率差异大:冬旱发生频率最高,春旱次之,秋旱较低,夏旱最低;干旱强度方面,冬旱强度最大,春旱次之,秋旱较小,夏旱最小;总体而言,干旱发生频率高的地方干旱强度也大。从年际变化看,西南地区总体上略有变湿的趋势,年干旱强度明显减弱,其中春旱、秋旱有减轻趋势,夏旱和冬旱有所增强;但近10a,年干旱强度增大明显,夏旱、秋旱、冬旱也明显上升,这与西南地区近几年干旱频繁发生相吻合。     

黄淮海地区夏玉米干旱等级划分

干旱是影响黄淮海地区夏玉米产量稳定性的主要农业气象灾害。建立夏玉米干旱灾害指标,开展夏玉米干旱灾害的监测及评估,对农业防灾减灾意义重大。该文根据夏玉米生长发育过程,选择土壤相对湿度和作物水分亏缺指数分别建立夏玉米不同生育阶段的干旱等级指标。首先在综合分析有关夏玉米土壤水分指标研究成果的基础上,确定了夏玉米各生育阶段不同干旱等级的土壤相对湿度指标。在此基础上,利用河南省农业气象观测站多年观测资料,建立水分亏缺指数与土壤相对湿度之间的关系模型,利用已确定的土壤相对湿度指标计算得出夏玉米不同生育阶段不同干旱等级的水分亏缺指数干旱指标。根据土壤相对湿度指标,夏玉米播种-出苗、出苗-拔节、拔节-抽雄、抽雄-乳熟和乳熟-成熟5个生育阶段发生轻旱的临界值分别为65%、60%、70%、75%和70%,发生重旱的临界值分别为45%、40%、50%、55%和50%,发生特旱的临界值分别为40%、35%、45%、50%和45%;而根据水分亏缺指数指标,5个生育阶段发生轻旱的水分亏缺指数的临界值分别为35%、40%、20%、10%和35%,发生重旱水分亏缺指数临界值分别为50%、65%、55%、45%和65%,发生特旱的临界值分别为55%、75%、65%、55%和75%。在黄淮海夏玉米区选择代表站点对确定的干旱等级指标进行了验证,土壤相对湿度和水分亏缺指数判定的干旱等级相同及相差一个等级的百分率变化在71%～91%,表明2套指标对干旱发生情况的判别具有较好的一致性;通过与历史典型干旱年份灾情对比,2套指标能够较好的判定出历史年份夏玉米生长季干旱发生情况,能够用于夏玉米干旱的监测、评估等方面的科研及业务服务中。     

基于温度植被干旱指数的四川伏旱遥感监测与影响评估

利用2006年7～8月的NOAA/AVHRR数据,依据温度植被干旱指数(TVDI)对2006年四川伏旱进行监测与评估。采用了干旱监测合成滤云新技术,分析了Ts—NDVI特征空间属性和TVDI指数干旱监测能力,提出了四川伏旱TVDI计算模型、分级标准、和影响评估方法,结果表明：1)按最大地表温度原则得到的旬合成数据比按最大植被指数原则得到的旬合成数据具有更强的旱情监测能力;2)在Ts—NDVI特征空间中当NDVI较小时干湿边几乎同为水平直线,两者相差约45℃;3)TVDI指数因其大小不同而对旱情的监测能力也不一样,较小时说明没有干旱发生,较大时则一定有干旱发生,中间段对干旱的监测具有不确定性;4)2006年四川伏旱遥感监测与气候监测结果基本一致,农作物受旱面积与饮水困难人口数估算误差在10%以内。     

基于标准化降水指数的中国南方季节性干旱近58 a演变特征

近年来南方地区季节性干旱频繁发生,对农业生产造成了严重影响。分析其演变特征和发生规律,能为应对全球气候变化背景下制订抗旱减灾对策提供理论依据。该研究利用中国南方15个省（市、区）的气象台站降水资料,选择采用标准化降水指数（SPI）为干旱指标,计算了南方地区最近58 a（1951－2008年）各月干旱指数,在此基础上分析了全年及各季季节性干旱的站次比（发生干旱站数与总站数之比）和干旱强度的年际变化。研究结果表明：干旱程度在时间尺度上呈不同程度增加趋势;干旱的季节性特征为春旱和秋旱有加重的趋势,而夏旱和冬旱有减轻的趋势。季节性干旱空间演变特征表现为：长江中下游地区、西南地区、华南地区等各区域季节性干旱变化与整个南方总体干旱变化表现基本一致。在当前气候变化背景下,我国南方干旱整体上呈现对农业生产的不利影响加重的趋势。研究和验证表明标准化降水指数（SPI）能很好地体现季节性干旱的年际变化特征。     

葫芦岛市连山区干旱特征分析

干旱是辽宁省葫芦岛市连山区主要气象灾害之一,严重威胁农业生产、农民生活和农村经济的可持续发展。统计分析表明,葫芦岛市连山区自1959年有气象记录以来,近60年中共发生春旱27年,严重春旱12年;发生伏旱44年,严重伏旱25年;发生秋吊28年,严重秋吊11年;发生春夏连旱19年,伏秋连旱20年,春、夏、秋三季连旱8年;仅有6年没出现干旱,干旱形势十分严峻。因此,有必要对干旱特征进行分析并对干旱危害研究防御对策。     

1981-2010年重庆地区季节性干旱时空变化特征分析

根据重庆市34个气象观测站点的实测气象数据,选择标准化降水指数(SPI)为干旱指标,计算了1981-2010年各气象站点逐年逐月SPI值,统计30年间各站点的干旱情况,在此基础上从年、季两个尺度分析了重庆市各地区的干旱频率、干旱强度和干旱范围(干旱站次比),研究其干旱的时空变化特征.研究结果表明:(1)重庆市年尺度干旱发生频率呈西高东低的分布特点,干旱发生强度整体主要为中等强度,渝东北干旱强度最高,中西部和渝东南强度较低,干旱发生范围在30年间呈逐渐增大趋势,年际干旱站次比差异性大,基本与历史上的重大干旱年份相吻合;(2)季尺度冬旱频率最高,夏旱次之,春旱最低;夏旱强度最高,秋旱稍低,春旱强度最低.春、夏、冬旱的强度和频率空间分布较为相似.干旱演化在春、冬季呈下降趋势,夏、秋季呈上升趋势,说明对夏、秋干旱的防灾御灾工作需要进一步加强;(3)结合年、季尺度,从总体上看,干旱主要频发于渝东北和中西部,其强度也较大,渝东南干旱发生的频率和强度都较低.     

京津冀平原地区一年两熟条件下农业干旱时空分析*

利用所定义的农业干旱指数和该区内１８个站点连续３０年的资料,分析了旱地农业干旱的区域差异和时间变化规律。根据所建立的指标分析,该区可分为不旱、轻旱、中等干旱和重旱４种年型和４不同的区域,即东北部沿海平原轻旱区、北部及东部沿海中等干旱区、中部及山前平原严重干旱区和黑龙港特旱区。农业干旱风险分析技术的应用则从管理的角度考虑,进一步分析农业生产遭受不同干旱的可能性以及在不同风险水平不会遭受何种程度的农业     

浙西南地区逐日干旱综合指数的动态变化特征

计算了浙西南地区50多年的历史气象干旱综合指数,并利用该指数对浙西南地区干旱的发生频率、发生范围及多年变化趋势和Ci指数干旱过程的评估等进行了统计和分析。分析结果表明:浙西南干旱主要发生在夏秋季节,冬、春旱较少发生。空间分布上,北部较南部容易发生干旱。由于气象干旱综合指数的计算只需输入逐日气温和降水,很容易获得,便于在干旱预报和预警等业务服务中应用。每日的气象干旱综合指数还可作为一项重要的气象指标,进行浙西南地区实时气象干旱监测和历史同期气象干旱评估。同时它还在辅助指导农业生产中具有一定的适用价值,可以为当地政府应对干旱提供一定的决策依据。     

干旱与冬小麦和玉米产量关系的分析

对庆阳地区前一年伏期和秋季、当年春季和春末夏初大气干旱指数与冬小麦和玉米气候产量进行了对比分析和相关分析。结果表明，冬小麦产量与上年秋旱关系最为密切，其次为春旱、春末夏初旱和上年伏旱；玉米产量与当年伏旱关系最为密切，其次为秋旱、春和春末夏初旱。     

基于连续无有效降水日数指标的中国南方作物干旱时空特征

利用中国南方15个省(市、区)气象台站1959-2009年逐日降水资料,以连续无有效降水日数(Dnp)为干旱指标,完善了指标中有效降水临界值和干旱分级标准,利用改进后的连续无有效降水日数干旱指标计算了南方地区春播夏收作物、春播秋收作物、夏播秋收作物、越冬作物近50a的干旱指数,得到干旱频率和干旱持续天数的空间分布特征,并分析其年际变化;同时引入逐日干旱频率,研究作物生育期内逐日干旱动态变化。研究结果表明:春播夏收作物在西南地区西部和淮北地区常发生春旱;春播秋收作物在长江中下游地区多发夏秋旱,在华南东北部多发秋旱,在西南地区东部伏旱明显;夏播秋收作物在长江中下游地区秋旱多发、华南东部秋旱高发;越冬作物在西南地区西部秋冬春旱高发且持续时间长,江北和华南地区也多秋旱和春旱。从年际变化趋势看,春播秋收作物干旱范围略有增大,夏播秋收作物干旱范围显著增大、强度略有增强,越冬作物干旱范围呈较明显增大;其他各作物干旱范围和强度呈不同程度减少、减弱的趋势。     

江淮分水岭区农作物干旱时空变化特征

利用江淮分水岭区17个市、县气象台站1980—2009年降水数据,基于改进的无有效降水连续日数干旱评估指标,分析农作物干旱时空变化特征。结果表明:(1)春播夏收型农作物在寿县、长丰、定远、明光一带以北地区易发生春旱;夏播秋收型农作物在寿县、淮南、长丰、定远、凤阳一线多形成夏秋旱,西南和东北地区也较易发生夏秋旱;春播秋收型农作物生长期内大部分地区秋旱多发,其中寿县、肥东东南部和全椒西南部部分为秋旱高发地区;越冬型作物在明光北部、来安北部、淮南西南部以及寿县北部等地多生秋冬春旱,其他地区也易发生秋冬春旱,且持续时间均较长。(2)从年际演变趋势看,夏播秋收型、越冬型农作物干旱范围和强度均略有增长,春播秋收型农作物干旱强度微增长、范围略减小;春播夏收型农作物干旱强度和范围均呈微减的趋势。总体上,研究区域干旱强度略有上升,且北部高于南部,越冬型作物高于其他类型农作物,研究结果可为区域农业生产防旱提供科学依据。     

农业干旱遥感监测指标及其适应性评价方法研究进展

在利用遥感数据进行长时间、大范围农业干旱遥感监测过程中,如何针对不同区域、不同作物生长阶段选取最合适的监测指标,对于及时、准确地评估干旱对作物生长的影响,实现合理水资源调度和有效抗旱减灾决策都具有重要意义。该文以遥感监测农业干旱的适应性为论述主线,对常用的农业干旱遥感监测指标及其适应性评价方法,从4个方面进行了系统归纳总结:1)国内外农业干旱监测适用的遥感卫星数据源;2)监测农业干旱适用的光谱敏感波段;3)农业干旱遥感监测指标自身的适用性与局限性;4)农业干旱遥感监测指标适应性的评价方法。在此基础上,指出今后在农业干旱遥感监测指标及其区域适应性研究中,需综合考虑作物与其生长环境之间的关系;增加光谱信息,降低遥感数据获取过程中的信噪比;选择农业干旱遥感监测指标适宜的时空尺度;重点解决部分植被覆盖时,如何选择合适的监测指标;加强高光谱技术在精细农业干旱遥感监测指标反演中的研究;进一步在机理上发掘监测指标自身的敏感性和适应性等6个方面的问题及发展趋势。     

闽北地区低碳农业效益综合评价体系的构建与应用

低碳农业是当前农业发展领域的研究热点与前沿, 但目前关于低碳农业效益综合评价研究鲜有报道。本文以位于闽北地区的福建省南平市炉下镇为研究对象, 探讨构建低碳农业效益综合评价体系的意义, 采用层次分析法(AHP)、特尔斐法(Delphi)和模糊综合评价(FCE)相结合的方法对闽北地区低碳农业效益进行综合评价, 以期实现对低碳农业效益由定性描述到定量评价的转变。通过筛选评价指标、确定指标权重、计算评价指标值, 形成了一个具有3个层次、20个具体指标的低碳农业效益综合评价体系。对炉下镇低碳农业效益进行了实证评价应用, 结果显示: 该地区低碳农业发展取得了良好的综合效益, 低碳农业效益综合评价值为0.723 9, 生态效益、社会效益和经济效益的指标值分别为0.698 2、0.592 3和0.472 0。应用结果表明, 该体系适应于闽北地区低碳农业效益综合评价, 对低碳农业发展具有重要指导意义。     

宁夏干旱的时空特征与大气环流响应关系

[目的]探究宁夏地区干旱时空变化特征及其原因,对于干旱预防与应对决策具有重要意义。[方法]基于宁夏自治区24个气象站点逐日资料,利用标准化降水蒸散指数(SPEI)。运用MK非参数检验与反距离权重插值分析了不同尺度下的干旱时空变化,通过Person相关系数分析定量分析了宁夏干旱指数对于大气环流的响应,[结果](1)1982—2020年各尺度SPEI干旱指数经历了增大—减小—增大的过程,并在1990—2010年旱频发。(2)季尺度干旱指数空间分布差异明显,春季干旱频率较大,主要分布在北部的引黄灌区,且中旱、重旱较多,春季、夏季的干旱呈明显加重趋势,秋、冬季则呈湿润趋势,但秋、冬季干旱烈度相对春、夏季更为强烈。(3)ENSO暖事件期间宁夏SPEI值有减小趋势,ENSO冷事件期间SPEI指数有增加趋势,ENSO暖事件期间相对于ENSO冷事件期间更为干旱。(4)宁夏全境受到NAO与AO指数影响明显,无滞后关系,SOI指数滞后4个月与宁夏SPEI值相关性最大,主要影响宁夏的北部地区,PDO指数滞后6个月相关性最为显著,MEI指数滞与ENSO指数分别滞后3个月与5个月相关性最好,但与宁夏地区干旱相关性较弱。[结论]干旱是宁夏的主要气象灾害,分析宁夏地区的干旱的时空变化与大气环流的响应关系,可为宁夏地区的干旱事件预防和气候变化区域适应对策提供参考。     

碳酸氧镧改性生物炭材料的合成及对磷酸盐去除性能

为高效去除废水中过量的磷酸盐为目的，该研究将研究利用艾草生物质与镧溶液共生共热的方法制成具有大量纳米级碳酸氧镧突起的镧基复合生物炭材料，研究了材料投加量、初始磷酸盐浓度、吸附时间、初始溶液pH值和共存离子对其吸附磷酸盐性能的影响及饱和磷吸附镧基复合生物炭材料（La-CB2-P）对生菜种子发芽率的试验。试验结果表明：La-CB2最佳投加量为1 g/L，最佳吸附温度为25 ℃，对磷酸盐的吸附主要为多分子层吸附，Langmuir模型模拟最大吸附容量为126.82 mg/g，并在12h内达到吸附平衡，酸性至中性水环境中La-CB2吸附性能更优，并对碱性水环境的pH值具有缓冲作用，在pH值为3时La³⁺浸出率为7.66%，其他pH值条件下仅为0.029%左右，在磷吸附过程中La-CB2的DOC溶出量随着初始溶液pH值的升高呈先增后减的趋势，在多种共存阴离子中对磷酸盐具有很强的选择性吸附，水体中的腐殖酸会大幅度降低La-CB2对磷酸盐的吸附性能。饱和磷吸附镧基复合生物炭材料（La-CB2-P）能够作为磷缓释肥显著促进生菜发芽，对La-CB2在富营养水体的磷吸附及资源回收提供了大量的理论基础。     

不同时间尺度下的贵州省修文县干旱特征分析

利用修文县气象站1963 — 2011年连续49 a的逐月降水资料,以降水距平百分率作为干旱等级评价指标,从年尺度、季尺度和月尺度分别对修文县的干旱特征进行了分析。结果表明,修文县的年度干旱存现长短周期交替出现的规律,且在长、短周期变换的年份出现严重干旱的概率较大;春、夏、秋和冬季出现干旱的概率分别是24.49%、20.41%、20.41%和18.37%,春旱出现概率最高。全年每个月都可能发生不同程度干旱,其中11月发生干旱的概率最大,为11.92%;年降水量越小的年份,季尺度和月尺度严重干旱概率越大。     

西南地区综合干旱监测模型构建与验证

在全球极端天气事件越来越多的大背景下,准确监测西南干旱对区域农业可持续发展具有重要的现实意义。该文选取降水距平百分率(percentage of precipitation anomaly index,Pa)、标准化降水指数(standard precipitation index,SPI)、相对湿润指数(relative moisture index,MI)等3种气象类干旱监测模型以及植被供水指数(vegetation water supply index,VWSI)与归一化植被指数(normalized differential vegetation index,NDVI)等2种遥感类干旱监测模型,并分别与实测土壤湿度作相关分析,在此基础上选取相关系数最高的相对湿润指数与归一化植被指数为自变量建立综合干旱监测指数(comprehensive drought monitoring index,DI)。结果表明,综合干旱指数与土壤水分实测值有较好的相关性,监测精度可达88.38%;在不同海拔高度内,综合干旱指数的拟合效果比单一指数效果更好,精度更高;在分析2009-2010年西南特大干旱旱情发展的时空演变过程中,综合干旱监测结果与实际干旱情况有较好的空间一致性,监测效果佳。研究成果为西南丘陵山区干旱监测提供了一种新的方法。     

农业干旱灾害风险模糊评价体系及其应用

为评价农业干旱灾害的风险,以河北省承德市为研究对象,提出了以层次分析法和模糊评判为基础的区域农业旱灾风险评价计算方法,包括农业旱灾风险指标的识别、指标权重的确定以及旱灾风险综合评价指标的计算。基于地区气象、水文、社会经济等数据,从干旱的危险性、地区的暴露性、环境的脆弱性以及抗旱能力方面选取指标,得到承德市各县农业旱灾综合风险。结果表明,承德市上游各县的农业旱灾风险普遍高于下游各县,并且下游各县的抗旱能力普遍强于上游,各县之间旱灾的主要致灾因素差异很大。通过此方法,可为气候和社会经济条件相近区域的农业旱灾风险提供比较依据,并且能够识别出导致高旱灾风险的主要致灾因素,为有效地开展抗旱活动提供定量化依据。     

综合干旱指数构建及其在不同草原类型中的应用

干旱指数是评估旱情等级、制定防旱减灾对策的重要指标。该研究从干旱发生的物理机制出发,基于CRITIC(Criteria Importance Through Inter-criteria Correlation)客观赋权法,综合考虑气象标准化降水蒸散指数(Standard Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)、植被供水指数(Vegetation Supply Water Index,VSWI)和日光诱导叶绿素荧光指数(Solar-induced Chlorophyll Fluorescence,SIF)在干旱发展过程中的作用机制,构建融合多源信息的综合干旱指数,探究其在不同草原类型干旱中的适用性和敏感性,进而分析干旱的时空分布及演化特征。结果表明:综合干旱指数既能敏锐捕捉气象干旱的早期开始,亦能从水文和牧业干旱角度综合反映旱情的持续过程和时间,相比单一干旱指数,具有综合表征多尺度干旱演化特征的优势;2007—2018年,内蒙古锡林郭勒草原干旱频率呈波动中下降趋势,干旱强度主要以轻中旱为主,重旱及以上干旱集中在春秋两季;空间分布上从西北向东南逐渐降低,呈现荒漠草原典型草原草甸草原,典型草原中北部旱情严重的特征。该研究对蒙古高原不同草原类型干旱事件精准监测及旱灾防御具有重要意义。