基于降水距平的内蒙古地区马铃薯干旱指标研究

为建立内蒙古地区马铃薯干旱灾害的监测与评估指标,以中西部和东部地区全生育期、苗期和花期的降水负距平百分率与相对气象产量二者建立回归方程,结合农业干旱等级和降水距平百分率气象干旱等级国家标准,得出了三个时段轻旱、中旱和重旱的等级指标。即全生育期中西部和东部降水距平等级指标分别为-5%~-25%、-25%~-40%、-40%和-10%~-30%、-30%~-45%、-45%;苗期中西部和东部等级指标为-10%~-35%、-35%~-50%、-50%和-20%~-45%、-45%~-60%、-60%;花期中西部和东部地区指标相同,即-5%~-30%、-30%~-50%、-50%。利用2014和2015年马铃薯主要种植区发生重旱的灾情进行指标验证,计算结果与实际发生基本吻合。     

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。     

中国气象干旱的空间格局特征(1951-2011)

中国是一个农业大国,也是一个旱灾频繁的国家,研究气象干旱可为防范农业旱灾风险提供科学依据。利用1951-2011年中国585个气象站点的日降水数据,计算了不同季度的降水距平百分率,并确定气象干旱等级,编绘了各季节的中旱、重旱、特旱发生频率的空间分布图。结果表明:(1)我国各季气象干旱发生频率空间分布,总体呈现北多南少、西多东少的格局;春季和冬季发生频率较高、夏季发生频率最低,其中春季中旱和特旱的高频区面积占全国比例分别达到了46%和34.2%,冬季尤其是特旱高频区面积占全国比例甚至超过了70%,而夏季仅有中旱存在高频区,且面积较小;(2)华北地区的春季中旱,东部地区(四川除外)的秋季中旱,西南(云南)、华南(广东)、长江中游地区的冬季中旱,需重点防范。     

内蒙古马铃薯干旱等级指标研究

根据马铃薯各生长发育阶段对水分的需求规律,结合内蒙古实际降水供水情况确定了作物水分亏缺指数为表征马铃薯水分亏缺程度的指标。利用内蒙古地区有代表性的26个种植站点1981—2015年的马铃薯产量资料和降水量等气象资料,开展水分亏缺指数和减产率、相对生长高度的相关分析,建立该区域马铃薯干旱灾害等级指标,结合中国气象局行业标准中规定作物水分亏缺指数(CWDI)的等级划分,得出了马铃薯播种～出苗、出苗～分枝、分枝～开花、开花～成熟4个生育阶段轻旱、中旱、重旱、特旱的等级指标。根据水分亏缺指数,马铃薯4个生育阶段发生轻旱的临界值分别为35%、25%、20%和30%,发生中旱的临界值分别为50%、40%、35%和45%,发生重旱的临界值分别为65%、55%、50%和60%,发生特旱的临界值分别为80%、70%、65%和75%。利用2016—2018年全区80个马铃薯种植站点干旱实况进行指标验证,4个发育时期评价数据等级一致和相差一级的分别占总数据的83.33%、82.92%、76.25%和92.50%,表明研究建立的水分亏缺指数对干旱发生情况的判别具有较好的准确性。     

黑龙江省玉米苗期低温冷害与干旱混发特征及其对产量的影响

利用1981—2016年黑龙江省玉米农业气象观测站的资料,引入中华人民共和国气象行业标准中≥10℃积温距平、水分亏缺指数(K_(CWDI))等指标,分别对玉米出苗～七叶期冷害、干旱进行判识,规定同一站点同一年份内冷害、干旱均有发生为两种灾害混合发生,并分析其时空分布特征,以数理统计方法构建积温距平、K_(CWDI)与玉米单产的关系,同时应用相对产量方法探讨两种灾害混发逆境对玉米产量的影响。结果表明:1981—2016年间,研究区玉米出苗～七叶期≥10℃积温距平呈增加趋势(P0.01),空间上具有北低南高的纬向特征,K_(CWDI)随时间呈波动式变化,空间上表现为西多东少的经向规律,两种灾害指标的变化对气候变暖趋势及研究区资源分布配置具有明显响应;研究期间,各站玉米出苗～七叶期冷害、干旱混合发生年数为0～10 a,研究区累计发生59 a。时间上,两种灾害混合发生呈减少趋势,1990年代中期以前为高发期,之后发生频率下降。空间分布上,两种灾害混合发生表现为由西至东减少趋势,频发区处于松嫩平原西部;玉米出苗～七叶期≥10℃积温距平、K_(CWDI)与玉米单产存在显著或极显著的相关关系(P0.05或P0.01),前者为正效应影响,后者为负效应影响,表征≥10℃积温距平升高、K_(CWDI)减小,玉米产量呈升高趋势,反之呈下降趋势;玉米出苗～七叶期冷害与干旱混发逆境对玉米产量影响总体以负效应为主。     

基于订正后的CI指数分析近50年干旱对山西省玉米产量的影响

利用1961-2010年山西省气象站逐日气温和降水资料计算出逐日综合气象干旱指数(CI);通过对比CI指数与临近农田站1992-2010年的土壤墒情观测资料,分区域和发育期订正了玉米发生干旱时的CI指数评判标准.同时结合近50年山西省玉米单产资料,采用线性回归法分区域构建了山西省玉米干旱减产定量评估模型.结果表明,玉米不同发育期发生干旱的CI指数评判标准与传统的气象干旱等级划分标准差异较大.以晋南区为例,玉米播种至出苗期、拔节至抽雄期、乳熟至成熟期发生干旱的CI指数评判标准为≤-1.2,出苗至拔节期为≤-1.3,抽雄至乳熟期为≤-0.9.山西省玉米全生育期干旱累积指数与气象影响产量显著正相关,相关系数分别达到0.9335(晋北区)、0.6929(晋中区)和0.8041(晋南区);不同区域玉米干旱减产定量评估模型模拟的近50年玉米产量变化与实际气象影响产量通过Pearson相关性显著性检验,能较为准确地评估玉米发生干旱时的产量损失。     

冬小麦综合干旱评估指标建立及应用

为提高冬小麦干旱监测和定量灾损评估的准确性,以半干旱黄土高原陇东地区为例,利用15个冬小麦种植县1965—2020年逐日降水资料、MCI指数,1978—2020年冬小麦产量资料、干旱灾情资料,以及1981—2014年生育期观测资料,探索建立冬小麦干旱灾损评估新指标WDI,以因旱减产率和干旱指标之间的关系参考历史灾情确定等级阈值,基于WDI分析陇东地区冬小麦干旱时空分布特征。结果表明：WDI在评估干旱对冬小麦产量影响方面优于气象干旱指数;从3个代表站WDI年际变化看,环县波动幅度最大且数值最小,其次是西峰,处于阴湿地区的华亭波动幅度最小且数值最大。20世纪90年代初至21世纪初波动最剧烈。从年代变化看,20世纪90年代全生育期、拔节~开花期WDI平均值分别为-10.6、-5.4,为各年代最低,处于干旱期;21世纪10年代WDI平均值则分别为4.4、2.6,为各年代最高,处于相对湿润期。在空间分布上,干旱频率由东南向西北增大,重度以上干旱主要发生在陇东西部和中北部。冬小麦全生育期、拔节~开花期轻中旱发生频率分别为34%~52%、41%~57%,重度以上干旱频率均为4%~18%,评估结果与历史实况基本一致。WDI兼顾气象学与生物学意义,能较好表征冬小麦产量损失、干旱时空特征分析,可用于冬小麦干旱监测和评估业务。     

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。     

海河流域气象干旱时空特征分析

海河流域干旱频发,素有"十年九旱"的说法。文中基于海河流域537个格点1961-2010年的逐日降水数据,采用标准化降水指数作为气象干旱指标,计算干旱频率、变化趋势率和干旱影响站次比。结果表明:50a来海河流域干旱呈加剧的趋势,其中春旱和冬旱减轻,而夏旱和秋旱加重;干旱影响范围呈波动扩大趋势;干旱发生频率较高的地区主要分布在中部、南部以及西部。     

基于模糊理论的周口市农业旱灾风险评估

针对小区域灾情数据缺乏的特点,应用基于模糊数学理论的信息扩散模型,分别从致灾和承灾两个层面,进行了周口市农业旱灾风险综合评价。结果表明:从致灾层面来看,在降水距平百分率小于-36%的情况下,周口市发生旱灾的概率为85%;当降水距平百分率介于-18%~-28%时,旱灾风险概率为30%~60%;在降水距平百分率大于-10%时,旱灾风险概率也小于10%;从承灾层面来看,当受灾指数介于5%~30%时,旱灾风险概率介于40%以上,大概1~3a一遇;当受灾指数大于60%时,旱灾风险概率小于10%,大概10年不遇;当受灾指数大于80%时,旱灾风险概率小于5%,大概20年不遇。评价结果可为河南省农业大市周口的旱灾防控提供科学决策参考。     

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。     

海河流域1961～2010年干旱化特征及其变化趋势分析

利用1961～2010年海河流域内及其周边51个站的降水、气温、相对湿度、风速、日照时数等气候因子日数据,采用相对湿润度指数方法揭示了流域50年不同等级干旱的时空演变规律,并剖析干旱与气候变化的关系;再利用小波分析法研究流域相对湿润度指数距平的周期变化规律,预测海河流域未来的干旱化趋势。结果表明:时间上,流域轻旱频率最高,年代际变化上总体趋向干旱化;空间上,东北部为轻旱频发区;西北部的中旱频率较高;重旱主要集中于张家口、忻州、邢台等周边地区;流域降水量和蒸发量的年代/年代际变化呈双降趋势,且后者减小速率相对较小,区域整体干旱化有减弱趋势。流域相对湿润度指数距平的时间序列存在10年尺度的显著变化周期,预计到2017年间海河流域总体仍处于干旱化阶段。     

基于气象关键因子的河南省夏玉米产量预报研究

以河南省13个地市1990-2006年逐旬光温水气象资料为基础,通过相关分析确定了影响河南省夏玉米产量的关键气象因子,建立了7月中旬-9月中旬的夏玉米气象产量预报模型。将全省由南至北划分为三个区域,分区回代1990-2006年资料对模型预报准确率进行回代检验,并利用2007-2010年资料对模型进行试报。检验结果表明,模型回代准确率全省为88．4％,不同区域间回代准确率差异明显,北部最高92．9％,中部次之87．4％,南部最低83．4％,分析原因主要受夏玉米产量年际波动的影响;模型预报准确率全省为94．9％,各区域差别不大,基本在95％左右。     

黄淮海地区夏玉米对干旱和涝渍的生理生态反应

利用黄淮海地区多站点的夏玉米水分控制试验,探讨旱涝对夏玉米发育进程、光合能力、干物质分配、叶面积扩展、产量结构及最终产量的影响,进而分析旱涝对夏玉米生长过程的影响机制。结果表明:干旱减缓了夏玉米营养生长阶段的发育速率,但加快了生殖生长阶段的发育进程,而涝渍对夏玉米发育进程的影响较小;夏玉米全生育期土壤湿度距适宜湿度减小1%,其叶片最大光合速率将下降0.3 mol·m~(-2)·s~(-1),比叶面积上升8×10-6hm~2·kg~(-1);夏玉米全生育期土壤相对湿度下降1%,其地上总干重和穗干重均下降0.55%,而产量将减少155kg·hm~(-2);干旱不仅使玉米灌浆时间变短,而且使叶片光合能力下降;营养生长阶段干旱使干物质更多地分配向茎秆,导致叶面积扩展乏力,生殖生长阶段干旱减少干物质向贮存器官的分配而影响产量构成;尽管干旱使叶片变薄而促进其扩展,但仍不足以减缓干旱的整体负面影响,最终导致玉米减产;而涝渍主要使玉米叶片光合能力下降,并导致干物质向穗的分配减少而减产。     

三种气象干旱指标在内蒙古地区的适用性分析

用近五年(2006～2010)内蒙古地区的气象观测资料,对降水距平百分率(pa)、相对湿润度干旱指数(M)和标准化降水指数(SPI)三种气象干旱等级指标的适用性进行了对比分析。发现在作物生长季,pa指标和SPI指数对旱情的评判结果高度一致,而冬春季节则是pa指标和M指数的评判结果比较一致。在多雨季节,可能蒸散量通常比同期降水量小,因此M指数对内蒙古夏季旱情评判等级偏低,不宜使用。同时指出应该将不同时间段干旱影响上的差异,以及干旱灾害的累积效应问题,加入到干旱等级指标的改进中。     

褐藻胶-富里酸改性石膏对玉米根系形态及植株生长的影响

为探究褐藻胶-富里酸改性石膏(AFG)对玉米(Zea mays L.)根系形态和植株生长的调控作用,评估AFG在玉米生产上的应用价值,于2022年设置6个AFG施用量：0(T0)、20(T20)、40(T40)、60(T60)、80(T80)、100 kg·hm^-2(T100),分析施用AFG对玉米根系形态性状和产量的影响。结果表明：施用AFG处理较不施用处理显著提高了土壤有效硫含量;施用AFG对根系形态性状具有明显调控作用,与T0相比,根总长度、根表面积、根平均直径、根尖数、根体积和根干质量的提高幅度分别为7.6%～18.2%、14.0%～31.2%、5.1%～11.0%、11.6%～17.9%、20.9%～45.7%和7.8%～18.7%。与其他处理相比,T40处理的根系形态性状最优,进一步提高AFG施用量则调控效果有降低趋势。施用AFG处理的玉米单株籽粒产量较不施用处理增加2.6%～8.9%,并以T40处理的单株籽粒产量最高。根尖数、根表面积、根系体积、根总长度、根冠比、根干质量和根平均直径与单株籽粒产量呈显著相关,对单株籽粒产量影响最强的根系性状为根干质量...     

基于WOFOST模型的辽宁省春玉米干旱灾损风险评估

利用锦州农业气象试验站的作物生长发育和土壤实测数据对WOFOST模型水分胁迫模块进行了调参,适用性验证表明,WOFOST模型适用于辽宁省春玉米生长发育和产量的模拟,辽宁省春玉米受干旱的影响可以利用WOFOST模型较敏感地反映出来。利用调参后的WOFOST模型模拟了全生育期及出苗~拔节、拔节~抽雄、抽雄~乳熟和乳熟~成熟各阶段发生轻、中、重旱情景对辽宁省春玉米产量的影响,并根据模拟结果确定了不同干旱风险等级下辽宁省东、中、西部玉米生产的灾损范围。结果表明：不同生育期发生干旱对产量的影响不同,总体上,抽雄~乳熟期发生干旱的影响最大,其次是拔节~抽雄期,而出苗~拔节期和乳熟~成熟期发生干旱对产量的影响较小,全省春玉米在抽雄~乳熟期发生重旱的减产风险达30%~70%;在相同干旱水平下,不同区域受影响程度也不同,在全生育期及各生育阶段发生轻、中、重旱情景下,干旱导致的减产率总体上表现为由东部向西部地区逐渐加重的趋势,在全生育期重旱情景下,辽宁省东部的春玉米减产率为40%~75%,中部为60%~90%,西部达65%~95%。     

典型干旱指数在滦河流域的适用性评价

利用1957-2010年滦河流域9个代表气象站逐月降水量资料及滦河三道河子、韩家营、承德、下板城和滦县站的1956-2000年逐月天然径流量资料,分别应用降水距平百分率、标准化降水指数（SPI）、降水Z指数及径流距平百分率,评价滦河流域干旱情况,并比较4种干旱指数的评价效果。结果表明：降水距平百分率反映干旱程度较轻;与降水Z指数相比,SPI指数能较客观地反映滦河流域干旱程度,3种气象干旱指数在滦河流域的适用性评价结果SPI]指数优于降水Z指数和降水距平百分率;而径流距平百分率的水文干旱指数评价结果与实际旱情更为吻合。但是,这4种干旱指标缺乏综合性和机理性,尚需加强降水、气温、蒸发、径流量等因素的综合考虑,提出反映干旱内在机理的指标。