基于干旱指数与主成分分析的干旱评价——以锡林河流域为例

利用锡林河流域逐月气象数据,分析了历年降水与气温的最值变化;计算了标准化降水指数(SPI)与综合气象干旱指数(CI)并用其对研究区干旱状况进行表征;利用主成分分析法对锡林河流域的干旱情况进行评价。结果表明:1981-2016年的最高气温变化呈微弱的升高趋势,最低气温的变化趋势基本持平。最大降水量的变化趋势是减小的,各月的最小降水量基本趋于0。CI指数表明,36 a中只出现过轻旱事件,且春季最多,其次为秋季,夏季发生的最少。SPI指数表明,36 a中出现了重涝、中涝、轻涝、重旱、中旱、轻旱事件,且事件的危害程度越高发生的概率相对越小,冬季发生的旱涝事件大多危害程度相对较高。主成分分析结果表明,研究区气象因素的第一主成分主要反映水分胁迫对干旱的影响,第二主成分主要反映日照对干旱的影响,第三主成分主要反映气温对干旱的影响;综合得分结果表明,各地的干旱情况排名为:扎鲁特>巴林左旗>翁牛特旗>多伦县>化德>西乌珠穆沁>锡林浩特>林西县>东乌珠穆沁>朱日和>阿巴嘎旗>二连浩特>苏尼特左旗。     

基于多源遥感数据的综合干旱监测模型构建

在全球气候变化越来越复杂的大背景下,准确监测华北粮食主产区的旱情对区域农业生产有重要的指导意义。以往的遥感干旱监测方法多侧重于监测土壤或植被等单一干旱响应因子,反映综合信息的能力较差,为此该研究使用中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)、热带降水测量计划(tropical rainfall measuring mission,TRMM)卫星等多源遥感数据,在综合考虑干旱发生发展过程中的土壤水分胁迫、植被生长状态和气象降水盈亏等因素的基础上,利用空间数据挖掘技术,构建综合干旱监测模型,并以山东省为例进行了试验验证。结果表明,模型监测出山东省近年来所经历的重大干旱过程与实际旱情一致,模型输出的旱情指标-综合干旱指数(synthesized drought index,SDI)与小麦的标准化作物单产变量的相关系数均大于0.7(P0.05);在小麦和玉米的生长期,综合干旱指数与作物受灾面积的相关系数在-0.67～-0.85之间,与标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)的相关系数在0.44～0.67之间,且通过了P0.01的极显著检验(3月份除外)。研究结果为综合评估区域干旱提供了一种新的方法。     

呼伦湖流域近55年气候变化特征

收集了呼伦湖流域1960—2014年的逐日气温、降水、蒸发和相对湿度数据,提取了包括年平均、季节平均值及极端天气等9个指标,采用Mann-Kendall趋势检验、线性倾向估计法以及5a滑动平均等方法在年和季节尺度上分析了该地区的气候变化趋势,并利用Pearson相关系数探究这四个气象要素之间的相关性。结果表明:(1)年气温显著上升,降水变化不显著,蒸发显著减少,相对湿度显著降低,气候向暖干化方向发展。(2)春夏秋季温度、蒸发和相对湿度的变化趋势与年相同,最大升温速率发生在春季,每十年上升0.43℃,冬季变化均不显著。(3)平均降水和极端降水在冬春季节都显著增加,然而夏季降水以最大幅度减少,并且夏季持续时间较长的极端降水减少显著。(4)夏季气温升高最显著,相对湿度显著降低,容易发生干旱。冬季极端降水增多则可能导致雪灾加剧。     

基于粗集权重的改进可拓评价方法在灌区干旱评价中的应用

在分析了灌区干旱评价特点和目前评价方法不足的基础上，引入了基于非对称贴近度和粗集理论的改进可拓评价方法，有效避免了灌区干旱评价指标界限的纲性量化导致的遗漏问题和单项指标评价结果的矛盾性、不确定性和不相容性。与传统可拓评价方法相比，在指标权重的确定中采用经验因子协调主客观权重，克服了以往决策者过分依赖专家经验知识确定的不足。在等级评价中采用非对称贴近度原则，代替最大隶属度，有效解决最大隶属度原则的失效问题。计算实例表明，采用基于粗集权重的改进可拓评价方法进行灌区干旱评价是切实可行的。     

大麦β-淀粉酶活性对其种子在干旱胁迫下萌发影响的研究

为了鉴选出抗旱性较强的大麦品种,并以期找出β-淀粉酶活性对大麦抗旱性的影响,对β-淀粉酶活性不同的9个啤酒大麦品（系）种进行聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫,通过对种子发芽率及发芽势的测定来评价参试品种的抗旱性,并对β-淀粉酶活性与不同PEG浓度下的发芽率进行相关分析。结果表明,大麦β-淀粉酶活性与大麦抗旱性在PEG浓度为15%时,在0.01水平上达显著正相关。大麦种子发芽率随着干旱胁迫程度的增加而降低。5%浓度的PEG对大麦种子的萌发影响较小,10%、15%浓度显著抑制大麦种子萌发,20%浓度下,大麦个别品种发芽停止。处理样品间,‘沪麦16’综合表现出较好的抗旱性,其次A7-30,而‘邯98-58’、‘盐95137’为最差。由此得出,10%的PEG干旱胁迫剂浓度可作为大麦发芽期判断大麦抗旱性的适宜胁迫浓度,β-淀粉酶活性可作为大麦抗旱性早期筛选的指标之一。     

消落带植物南川柳对干旱胁迫的生理响应

为了探明消落带植物南川柳(Salix rosthornii Seemen)的耐旱特性,为消落带种群构建和植物选择提供理论依据,在盆栽条件下,对南川柳1年生幼苗采用控水方式进行干旱胁迫处理,同时设置对照组进行正常灌溉,并测定叶片相对含水量(RWC)、电解质渗漏(EL)、丙二醛(MDA)等一系列与植物耐旱能力相关的生理指标以及抗氧化性酶活性的变化,系统讨论了南川柳对干旱的生理响应。结果表明：在干旱胁迫下南川柳幼苗叶片具有较强的水分保持能力,并且在复水后有相对较快的恢复能力;10天和20天的干旱胁迫对南川柳叶片电解质渗漏的影响与对照相比差异不显著,随胁迫时间的持续,EL和MDA都显著升高。在干旱胁迫下,南川柳幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性整体呈先升高后降低的趋势,其中CAT对胁迫最为敏感,而POD响应相对较为缓慢;在复水20天后3种酶活性有所恢复,但均未恢复到对照的水平。     

模拟干旱胁迫下不同甘蓝型油菜品种发芽能力的配合力与遗传效应分析

选择7个干旱胁迫下发芽能力不同的甘蓝型油菜品种进行完全双列杂交, 将亲本及F₁代种子在10% PEG模拟干旱胁迫条件下发芽, 测定相对单株鲜重、相对茎长、相对成苗率、相对发芽率、相对发芽势和相对活力指数, 用Griffing I方法对发芽性状进行一般配合力(GCA)和特殊配合力(SCA)遗传分析。结果表明, 一般配合力方差在42个组合间各性状达到了极显著水平, 特殊配合力方差在42个组合间除了相对活力指数外的各性状也达到了极显著水平。其中, 中双9号上述6性状的一般配合力效应值最高分别为0.0656、0.0708、0.1185、0.1048、0.1096和0.0861; 中双6号一般配合力效应虽然不高, 但其组合中双6号×西农长角和中双6号×中双10号的特殊配合力效应较高, 是耐旱性较强的组合。     

The Optimization for Crop Planning and Some Advances for Water-Saving Crop Planning in the Semiarid Loess Plateau of China

The establishment of water-saving crop planning is an inevitable choice of the water-saving agriculture for the water-deficiency region in the arid and semiarid Loess Plateau of China and the world. The water-saving crop planning refers to the planting structure that centres the adjustment of the crop's adaptation to water, the optimization of temporal and spatial layout for crops, the local natural resources, marketing resources, human resources and financial input to enable region or basin with limited water resources to achieve the maximum economic, social and ecological benefits of planting industry under certain technology and economy. After the analysis on the research progress of optimization theory, optimization goals, optimization methods of water-saving cultivation structure and macro-control measures, it is pointed out that the main deficiencies of the current research of water-saving cultivation pattern optimization are lacking of a strong theoretical basis, and the immaturity of optimization technologies. The future crucial research direction will focus on five aspects such as the special optimization theory system, the division methods by studying the watershed unit and using 3S technology, optimization model based on multi-objective evolutionary algorithm, evaluation of rationality and macro-control measures on the basis of the public participation.     

基于改进人工鱼群算法的三江平原投影寻踪旱情评价模型

针对现有的旱情评价方法容易出现评价等级离散和结果不易分辨等问题,提出了基于人工鱼群的投影寻踪旱情评价模型,利用人工鱼群算法优化投影指标函数寻求最佳投影方向,同时采用自适应人工鱼步长和拥挤度因子对人工鱼群算法进行改进,克服其易陷入局部最优等缺点,提高了全局搜索能力和收敛速度。以三江平原红兴隆分局为例,选用降雨距平百分率、Z指标和降水温度均一化指标3个指标综合计算投影值,建立了基于改进人工鱼群算法的三江平原投影寻踪旱情评价模型。结果表明,该模型有效避免了单项指标评价的不相容性,用于区域旱情评价是切实可行的,为旱情评价提供了参考。     

干旱-复水对不同玉米品种冠层结构与水分利用效率的影响

以抗旱性不同的二个玉米品种('郑单958'和'户单四号')为材料,采用防雨池栽的方式控制土壤水分,研究扬花期干旱-复水对玉米冠层结构、产量、耗水量和水分利用效率的影响.结果表明,扬花期干旱-复水后二个玉米品种的叶面积指数和株高均出现补偿效应,'郑单958'补偿效应优于'户单四号';'郑单958,的群体透光系数在干旱-复...