2种综合干旱气象指数在辽宁省玉米生长期的适用性分析

干旱指数做为干旱监测的重要手段,对于作物生长期内干旱演变特征的准确监测,提高农业防旱减灾能力以及促进作物的高产稳产具有重要意义。辽宁省是中国东北地区重要的粮食生产地,干旱是造成该地区玉米产量不稳定的主要气象灾害。以辽宁省为研究区域,选取2001—2020年19个气象站点的基础气象数据,计算得到综合干旱气象指数(CI)和气象干旱综合指数(MCI),从降雨、平均气温、干旱日数、干旱强度、干旱频率和干旱事件演变特征等方面,对比分析2种干旱指数在辽宁省玉米生长期内干旱监测中的差异,分析其适用性。结果表明：辽宁省近年来降水与气温分别呈22.37 mm/10a和0.45℃/10a趋势上升;在玉米生育期内,CI和MCI指数在玉米生育期内干旱频率生育前期>生育后期>生育中期,CI较MCI监测的干旱日数和干旱频率较高;在空间分布上,生育期内辽西与辽南干旱频率高于其他地区;从干旱事件的演变特征对比CI和MCI指数,CI监测干旱强度大、时间长、不合理跃迁多,MCI有更好的持续性和稳定性,但是干旱强度较低,2种干旱指数对于辽宁省玉米生育期内的干旱时空演变特征均有较好地反映,但空间适用性具有差异,C...     

涝渍对夏玉米生长发育及产量的影响试验

通过测坑夏玉米不同生育期不同淹水天数的淹涝试验,探讨了夏玉米各生育阶段不同淹水历时对作物长势变化、产量形成因素和产量的影响。结果表明:夏玉米在苗期和拔节期淹水超过4 d,叶面积指数显著降低;百粒重和穗粒数在苗期淹水超过8 d、拔节期淹水超过4 d时均明显下降;在苗期淹水6 d以上、拔节期淹水4 d以上、抽雄期淹水6 d以上时,对经济产量均产生明显影响。     

1961—2020年黄河流域干旱演变分析和大气响应

本文选取黄河流域1961—2020年90个气象站点的实测逐月降水和气温数据,采用SPEI指数、交叉小波变换和经验正交函数等方法探究流域干旱时空演变在年、季尺度上的特征,并结合气象因子,研究长期干旱与大气之间的遥相关性。结果表明,年尺度上,流域SPEI以0.102/10a幅度呈现干旱趋势,干旱发生频率为25.0%～38.3%,等级越低,发生频率越高;空间上,以景泰—固原—临夏—合作线为界,呈现西湿东干趋势;季尺度上,冬季干旱化趋势最弱,春季和夏季次之,秋季最为明显;EOF分析显示,流域整体以干旱分布为主,但是干旱情况呈现缓解趋势;交叉小波变换分析显示,MEI与SPEI相关性最高,表明流域内与气温和降水有关的干旱演变与ENSO事件密切相关。研究成果可为黄河流域干旱减灾和水资源管理提供理论依据。     

玉米膜上灌需水量和地膜覆盖效应试验研究

玉米膜上灌需水量和地膜覆盖效应试验结果表明：地膜覆盖有明显的增温保墒效应，拔节前期覆膜增温效应最为明显，在播种到出苗这一个阶段，覆膜地表下5cm，10cm，15cm和20cm土壤温度在8：00、14：00和20:00这3个时间的平均值比露地的相应值分别高0．3℃，0．4℃，0．7℃和1．1℃。出了苗到拔节这一时段则高出一1．0℃，0．1℃，0．8℃和1．5℃。在同一灌水下限条件下。在整个生育期内，覆膜玉米比露地处理减少水分蒸发损失67．4mm。在当地气候条件、土壤质地、灌溉方式和作物栽培方式下的覆膜玉米全生育期耗水358．8mm，平均耗水强度为2．36mm／d。     

基于Z指数的芦溪县干旱特征分析

根据江西省芦溪县1958~2013年逐月和逐年的降雨资料计算出Z干旱指数,并根据Z指数将干旱强度划分为7个等级,分析该地区的干旱特征.结果表明:芦溪县近56年来Z指数呈上升趋势,总体偏涝趋势且具有较明显连旱年的特征;从季节尺度长期变化特征来看,夏季发生干旱的频率最高,占32.1%,春季呈现偏旱发展的趋势,夏秋冬三季均表现出偏涝发展的态势,尤其夏季Z指数上升趋势较为显著;从干旱趋势突变分析结果可知,突变年份有1961、1963、1967、1969和1971年,1965年后只存在偏涝方向的发展趋势且在1997~2007年和2010年以及2012年达到显著性水平.     

汉江流域植被变化及其对多时间尺度气象干旱的响应

干旱是影响植被生长的重要因素之一,因此研究植被对不同时间尺度干旱的响应具有重要意义。利用1982—2019年汉江流域逐月降水和归一化植被指数（NDVI）数据,计算得到不同时间尺度下的标准化降水指数（SPI）、植被状态指数（VCI）和植被覆盖度（FVC）,分析了植被时空变化及对多时间尺度气象干旱的响应特征。结果表明：汉江流域生长季NDVI在时间上呈现波动上升趋势,植被覆盖度在空间上表现为西高东低的分布特点;随着时间尺度的增加,干湿交替频率减小,表征干旱事件对降水的敏感性在降低;从干旱趋势来看,分别有37.62%和62.38%的地区呈现上升和下降趋势;从干旱频率来看,各季干旱高频事件集中在流域中部和东部;在年尺度下,NDVI与SPI-12在大部分地区呈负相关,有43.26%的地区表现为正相关,主要分布在流域中部和东南部;在季尺度下,春季NDVI对SPI-3的响应最明显,85.64%的地区表现为正相关;在月尺度下,汉江流域春季VCI受SPI-1和SPI-3的影响最为明显,而秋季VCI对SPI-12的响应更为显著;在不同土地利用类型中,草地和耕地与SPI的相关性较高,说明其对干旱的抵抗力较弱。     

基于自适应帕默尔指数的 1961—2015 年全国干旱时空特征分析

干旱是我国频繁发生的自然灾害,全国平均每年因干旱灾害造成的损失会直接或间接地影响到社会经济的发展。为了揭示全国干旱的变化规律,利用 1961—2015 年全国 2 360 个气象站点的逐日气温、降水等观测资料,选择空间适应性较强的自适应帕默尔干旱指数( SC － PDSI) ,计算得到了55 年来月尺度的 SC － PDSI 序列,并通过干旱发生次数、历时、强度、频率和受旱面积等指标分析了全国干旱的空间格局和趋势变化。结果显示: 在 1961—2015 年全国范围没有明显的变干旱趋势,但局部地区存在显著差异,东北、内蒙古、西北、青藏以及东南部地区有明显的变湿趋势,华南和西南有变干的趋势,华北、华中基本保持不变; 干旱变化呈年代际波动,即 1961—1980 年代为干旱时期, 1981—2000 年代属于正常代,21 世纪以来干旱程度加剧。研究表明: 在 1961—2015 年间干旱化空间特征表现为带状区域,即自西南地区—黄土高原—海河平原形成了一个干旱化带。通过分析各年代干旱频率重心的变化得出,我国的干旱重心由西北部逐步转移到了西南部地区; 通过计算受旱面积的变化趋势,发现西南和华南地区的受旱面积有明显增加。     

基于PDSI的1982—2015年我国气象干旱特征及时空变化分析

利用中国地面气象观测的月值资料构建1982—2015年月尺度帕默尔干旱指数(PDSI)来度量中国气象干旱,并对气象干旱特征和时空变化规律进行分析。结果表明:我国气象干旱特征空间差异显著,半湿润、半干旱区平均干旱历时较长,烈度较大;从全国整体来看,单位面积上干旱频率为0.44次/a,平均干旱历时6月/次。气象干旱特征变化明显,干旱频次、历时和烈度呈上升趋势,半湿润、半干旱区干旱形势逐渐严峻。气象干旱时空变化显著,年际性、季节性PDSI均呈下降趋势,气象干旱总体呈加重趋势,集中在半湿润、半干旱区(青海东南部、陕甘宁、山西、内蒙古北部及黑龙江北部区域),部分湿润区(四川中部、重庆、湖北及云贵地区)气象干旱加重趋势同样显著。     

基于SAPEI的河北省玉米生育期旱涝演变特征

为探究河北省玉米生育期旱涝演变特征,通过构建标准化前期降水蒸散指数(standardized antecedent precipitation evapotranspiration index,SAPEI)和利用气象站点逐日气象数据,对河北省1980—2020年玉米生育期内旱涝特征演变进行时空分析。结果显示：1980—2020年河北省SAPEI在玉米初始生长期、快速发育期、发育中期和成熟期4个生育阶段内波动变化区间为-1.0～1.5,且初始生长期波动呈上升趋势;SAPEI空间变化总体特征表现为初始生长期和快速发育期玉米生长气候湿润化趋势表现明显,生育中期和成熟期东部及南部气象站点表现为变旱趋势;玉米生育期内多年平均旱积指数Q_dl总体呈东南高西北低的格局分布,即西北部大于东南部;多年平均渍积指数Q_wl在21.07～37.85内变化,年均旱积与渍积指数的分布格局与河北省降水分布格局相呼应。研究结果可为河北省农业气象灾害风险评估和防灾减灾管理决策提供理论依据。     

1980-2019年海河流域气象干旱和农业干旱变化及传播特征

研究干旱演变和传播特征可为流域防灾抗灾提供帮助和建议。以海河流域为例,采用标准化降水蒸散发指数(SPEI)和标准化土壤湿度指数(SSMI)分别表征气象干旱和农业干旱,并结合趋势分析和频率分析等方法,对1980-2019年该流域气象干旱和农业干旱时空演变规律以及传播特征进行研究。结果表明：在干旱发生频率上,气象干旱和农业干旱的高发区分别集中在流域东北部和中部,不同季节空间分布存在显著性差异,春季和夏季为气象干旱频发季,冬季和春季为农业干旱频发季;从变化趋势上看,SPEI值呈减小趋势的区域主要集中在流域的中东部,其中春季减小趋势最为显著,而SSMI值呈“北增南减”的分布格局,其中秋季减小趋势最为显著;农业干旱对气象干旱的响应具有延时性,不同季节差异显著,夏季传播时间仅为5个月,秋季、冬季和春季的传播时间分别为6、9和11个月;在空间分布上,春季和夏季的相关系数较低,低值区主要分布在流域北部地区,秋季和冬季的相关系数较高,高值区集中分布在流域中部地区。     

降水集中度分析及其在水稻灌溉决策中的应用———以湖北省漳河灌区为例

为充分利用有效降水，合理制定灌溉决策，通过收集南方典型水稻种植区湖北省漳河灌区钟祥站点１９６５年—２０１６年５２ａ逐日气象资料，利用降水集中度指数，基于Ｍｏｒｌｅｔ小波分析和Ｍａｎｎ－Ｋｅｎｄａｌｌ趋势检验法，分析了水稻不同生育期内降水分布特征及其在水稻灌溉决策中的应用。结果表明:水稻全生育期降水正逐步向分散均匀的阶段转变，分蘖期较拔节—孕穗和乳熟—黄熟两个生育期降水集中，且作为需水敏感期的拔节—孕穗期降水集中度呈现逐年上升的趋势且Ｕｍｋ值最大。在灌溉决策当中，就全生育期而言，随着降水分布均匀，应考虑充分利用有效降水，适当减少灌溉水量或次数，避免灌溉水浪费；就各生育期而言，由于分蘖期降水较集中，应适当避免降水极值发生导致灌则灌水浪费、不灌则受旱的情况发生，同时针对需水敏感的拔节—孕穗期降水集中度呈现上升的趋势，在未来应加强此阶段灌溉决策，保证作物正常需水。     

不同滴头流量和灌水频率对玉米产量、耗水及水分利用效率的影响

针对河西走廊地区水肥利用效率低、膜下滴灌灌水技术参数尚待改进的现状,在河西走廊地区进行了不同灌水技术参数下的玉米田间试验,探究不同灌水技术参数下玉米耗水量、产量及水分利用效率的变化规律,试验设置了不同的滴头流量(2.0、2.5、3.0 L/h)和灌水频率(6、8、10、12、14 d)。通过试验研究发现,玉米耗水量随着灌水频率的降低呈现先增大后减小又增大的趋势,大滴头流量低频灌溉会使耗水量有所增加。耗水量随着滴头流量的增大呈现先增大后减小的趋势。玉米产量和水分利用效率随着灌水频率的降低呈现先增大后减小的趋势,在8～10 d的灌水频率时达到最大值。玉米产量和水分利用效率在2.5 L/h滴头流量下均处于较低水平,水分利用效率随着滴头流量的增大呈现先减小后增大的趋势。因此,在灌水频率较高(6～8 d)或较低(14 d)时,宜选用2.0或2.5 L/h的滴灌带,在中等频率(10～12 d)灌溉时,宜选用3.0 L/h的滴灌带。     

基于CI指数的渭河流域干旱时空演变特征研究

根据渭河流域1961—2014年27个气象站的气象数据,利用综合气象干旱指数(CI)研究了渭河流域近54 a干旱时空演变特征。结果表明:渭河流域的干旱持续时间有微弱增加趋势,干旱持续时间序列不存在明显突变点;春、夏、秋、冬四季干旱站次比多年均值分别为50.7%、42.7%、37.5%、60.9%,其中春、秋、冬三季干旱站次比增加,秋季增加趋势显著;重度及以上干旱四季频发,但冬季干旱站次比小;干旱持续时间以及中度以上干旱频率西北高、东南低,东部华县站周边干旱持续时间较长;春、夏、秋、冬四季中度以上干旱频率均值分别为35.2%、26.2%、22.4%、23.8%。     

基于修正作物系数模型半干旱区玉米腾发量估算

为准确估算半干旱区玉米腾发量,该研究通过田间实测气象数据、株高、叶面积指数、覆膜情 况、水分及盐分胁迫等信息对基本作物系数（Ｋｃｂ）和蒸发系数（Ｋｅ）进行修正,并基于Ｐｅｎｍａｎ－Ｍｏｎｔｅｉｔｈ 模型,采用修正作物系数估算玉米蒸散量,并利用水量平衡法计算得到的玉米实际蒸散量对估算结果进 行验证。结果表明修正作物系数法对于各生育阶段计算误差均低于３％,整个生育期的计算误差仅为 １．９％,其计算精度优于单作物系数法和双作物系数法,可较为准确估算玉米各生育阶段及整个生育期 的腾发量。     

黑龙江省年径流地区分布规律浅析

黑龙江省位于我国东北部，冬季为冷高压所盘踞，降水稀少，夏季为亚洲大陆热低压所控制，降水较丰沛．全省年降水分布趋势是山丘区大于平原区，中部大于酉部，南部大于北部．年径流分布受降水及下垫面条件等影响，分布趋势与降水分布呈明显对应关系，即降水量为多年平均高值区亦是年径流的高值区，反之亦然．年径流地区分布呈现明显规律性，存在着４个高值区，即拉林河、蚂蚁河中上游、通河以北；呼兰河上游、汤旺河中游；东部完达山区及大兴安岭呼玛河上游。年径流深为２５０～５００ｍｍ，年径流系数达０．６４．２个低值区，即松嫩平原和牡丹江下游；松花江下游三江平原，多年平均径流深２５～１５０ｍｍ，年径流系数０．００７．高值区与低值区之间为过渡区，年径流深１５０～２００ｍｍ，年径流系数０．３０～０．３３．下垫面因素中的地貌地形及植被对年径流地区分布有较大影响．     

水足迹视角下辽宁省春玉米生育期水土资源匹配特征研究

随着气候变化及种植结构调整,农业水土资源配置状况发生改变,研究农业水土资源匹配特征对农业可持续发展具有重要意义。基于作物生产水足迹视角,采用广义农业水土资源匹配系数的计算方法,对 1985—2018年辽宁省春玉米生育期的水土资源匹配特征进行分析。结果表明：1985—2018 年间辽宁省春玉米农业水土资源匹配系数变化波动明显,总体以 14 m³/（hm²·a）增长,多年平均农业水土资源匹配系数值为 5733 m³/hm²。同时,1985—2018 年间辽宁省春玉米农业水土资源匹配状况呈现向好趋势,东部农业水土资源匹配良好的地区增多,西北部农业水土资源匹配较差的范围缩小。未来辽宁省玉米种植结构调整,应立足各地区农业水土资源匹配特征,构建水土资源空间均衡的农业生产体系。     

1961—2020年黄土高原地区气象干旱时空演变特征研究

基于黄土高原地区61个气象站点1961—2020年的逐日气象资料,探究该研究区域的历史干旱演变特征。采用标准化降雨蒸散指数(SPEI),运用Morlet小波分析、干旱面积覆盖率、干旱发生频率和Mann-Kendall突变检验等研究方法,揭示近60 a全球变暖背景下黄土高原地区的干湿变化特征及周期特征,并对干旱进行归因分析。研究结果表明：SPEI值的干湿交替变化具有全域性,年度SPEI＿12和春、秋、冬季SPEI＿3在研究时段呈逐年下降趋势,干旱倾向趋势降幅排序为秋>春>冬>年,夏季SPEI＿3呈现相对平缓的升高趋势,趋势率为0.02/10a;干旱覆盖面积整体呈上升趋势不显著,年干旱频率在31.40%和35.15%之间,中西部区域站点干旱化趋势较大;不同时间尺度的干湿变化周期不稳定,目前正处于并长期处于偏暖湿化阶段。目前的暖湿化趋势仅体现为量的变化,并不足以改变该区域的基本气候状态,其仍处于温凉干燥的干旱与半干旱气候范围。     

东北黑土区膜下滴灌施氮管理对玉米生长和产量的影响

2011和2012年在东北黑土区开展了玉米膜下滴灌田间试验,研究生育期滴灌施氮次数与施氮量对玉米生长和产量的影响。施氮次数取1次(拔节期)和3次(拔节期、抽穗期、灌浆期)2个水平,施氮量取50、100、150、200 kg/hm24个水平。结果表明,施氮次数对玉米的生长和产量影响显著,1次施氮处理显著提高了玉米在生育前期的株高、叶面积指数(LAI)、干物质质量和氮素吸收量,3次施氮处理使生育后期的干物质质量和氮素吸收量显著提高,产量随施氮次数显著增加,平均比1次施氮处理提高5%;施氮量对玉米各生育期株高和LAI的影响均不显著,干物质质量和氮素吸收量随施氮量呈增加趋势,尽管2012年玉米产量随施氮量的增加显著增长,但施氮量对玉米产量的影响明显小于施氮次数。本研究建议东北黑土区玉米膜下滴灌采用3次施氮、施氮量150~200 kg/hm2的施氮管理措施。     

地膜覆盖措施在中国的区域适用性和区域因子分析———以玉米为例

收集我国玉米地膜覆盖研究大田试验数据,基于Ｍｅｔａ分析方法,研究了地膜覆盖在中国不同地区的效应,分析了降水、温度、海拔等区域因子对覆膜效果影响。结果表明:覆膜措施能够有效增加玉米穗粒数和百粒重,使得玉米籽粒能够接收和保存更多的干物质,从而达到增产效果;覆膜措施能够显著提高不同地区玉米的产量和水分利用效率（ＷＵＥ）,其中,与中国东北、华北和南方地区相比,在西北地区的增加产量和提高ＷＵＥ的效果更好;覆膜玉米的产量、耗水量和ＷＵＥ的增加率均与试验地点的海拔呈极显著正相关关系（Ｐ＜０．０１）;在海拔＞６６８ｍ地区,当地覆膜措施有增加玉米土壤耗水量的趋势,并且在多年平均降雨量３００ｍｍ～４００ｍｍ的地区,覆膜措施显著增加了玉米耗水量。     

山东省气象干旱的游程时空特征分析

针对近年来山东省干旱引起的经济及水安全问题,开展了干旱时空特征分析。基于1961—2011年共51 a逐月降水量资料,计算15个气象站点的月降水量距平百分率(Pa)并进行干旱等级的划分和统计,对山东省干旱的时间和空间特征进行了分析,采用游程理论应用Pa值分析了研究期内山东省的干旱特征并预测其未来的干旱趋势。结果表明:研究期内,山东省逐年干旱的变化规律并不明显,西南部及北部部分地区发生干旱特别是严重干旱事件的频率及未来发生的概率高于其他地区,东部沿海地区发生干旱概率较低,未来几十年内山东省不会发生连续大烈度的干旱。