基于信息扩散和分形技术的玉米干旱特征分析

为研究区域农业干旱时空分布特征,以及干旱对作物产量的影响,建立了基于信息扩散和分形技术的农业干旱特征量化分析模型。以西安市为典型研究区,根据1951—2010年降水、气温资料和1949—2015年玉米产量等数据,利用该文提出的评估指标和技术方法对西安市玉米干旱特征分析计算,验证了模型的有效性。结果表明:1)60年来,西安市玉米共发生30次气象干旱,平均2年1次。2001—2010年以来,频次增多,平均1.25年1次。气象干旱发生的时间具有分形特征,经大量试验,发现当计算样本数量约14时,重标极差方法可取得很好效果。2)玉米气象干旱的程度呈现很缓慢上升趋势,Hurst指数0.930 7,而玉米趋势产量波动上升,玉米当前(2011—2015年)平均趋势产量为5 468 kg/hm~2,作物干旱程度(减产率)呈缓慢下降趋势。3)玉米气象干旱程度和作物干旱程度相关性不明显,但两者变化周期基本相同,经信息扩散技术处理后,趋势呈现明显波峰、波谷交替变化。4)预测西安市2023年(第40个干旱年)气象干旱程度约1.2,按照当前的抗旱能力和技术水平,产量损失估计约1.35%,预估玉米单产约5 394 kg/hm~2。该研究尝试基于信息扩散和分形技术对西安市玉米干旱发生时间和程度的特征进行分析,为该地区玉米干旱防灾减灾提供技术参考。