气候暖干化背景下甘肃旱作区玉米气候适宜性变化

运用甘肃旱作区5 个农业气象试验站及农业气象观测站1981-2008 年的玉米平均物候资料及相同地点气象站1971-2008 年的逐日气象资料,建立了玉米各个气候因子适宜度及综合气候适宜度计算模型,对1971-2008 年玉米全生育期及各主要玉米生育阶段的气候因子及综合气候适宜度进行了计算分析。结果表明,自1971 年以来,玉米全生育期温度、光照适宜度呈上升趋势,降水适宜度呈下降趋势。各气候因子组合效果趋好。全生育期内,以播种-出苗期及抽雄期-乳熟期各气候因子的组合效果较差,拔节期-抽雄期及乳熟期-成熟期各气候因子的组合效果较好。播种-出苗期光照、温度适宜度随年份线性变化不明显,降水适宜度逐年线性降低,综合气候适宜性逐年变差。出苗期-拔节期、乳熟期-成熟期光照适宜度随年份呈上升趋势,降水适宜度呈下降趋势,综合气候适宜度呈下降趋势。拔节期-抽雄期光照、温度适宜度随年份呈上升趋势,降水适宜度随年份线性变化不明显,综合气候适宜度呈上升趋势。抽雄期-乳熟期光照适宜度随年份呈下降趋势,降水适宜度呈上升趋势,温度适宜度线性变化不明显。综合气候适宜度呈上升趋势。出苗期-拔节期、拔节期-抽雄期及抽雄期-乳熟期的光照适宜度与产量相关性比较显著,播种-出苗期及抽雄期-乳熟期的温度适宜度与产量相关性比较显著,拔节期-抽雄期及抽雄期-乳熟期的降水适宜度与产量相关性显著。未来温度适宜性变好,气候变化利于玉米生长发育     

东北地区玉米低温冷害气候和经济损失风险分区

分析了东北地区玉米低温冷害发生的热量条件、发生频率、风险指数和风险概率,用冷害气候风险评价指标将东北地区划分成高、偏高、中等、较低和低风险5个玉米低温冷害气候风险区域。考虑到冷害气候风险和玉米产量和面积比例等农业生产结构因素,建立了玉米低温冷害的气候—灾损综合风险评估模式,并将东北地区划分成高风险、较高风险、中风险、较低风险和低风险5个玉米低温冷害灾损综合风险区域,并指出各区域减缓玉米冷害风险的技术和战略措施。结果表明,东北地区的北部、东部和中部低温冷害灾损风险较大,吉林省西南部和辽宁省大部风险较小。     

气候变化背景下1981-2010年中国玉米物候变化时空分异

基于中国玉米种植区内114个农气站1981-2010年的长序列物候观测数据,量化分析了玉米8个连续物候期的时空分异特征和相应的生长阶段长度变化规律。结果表明：1981-2010年间,玉米生育期内平均温度和有效积温(GDD）呈现增加趋势,降水量和日照时数呈现减少趋势。气候变化背景下,玉米物候期发生了显著变化。春玉米物候期以提前趋势为主,包括西北内陆玉米区春玉米、西南山地丘陵玉米区春玉米;夏玉米和春夏播玉米各物候期在不同区域均呈现推迟的趋势,西北内陆玉米区夏玉米各物候期推迟的幅度大于黄淮平原夏玉米各物候期推迟的幅度。玉米物候期的变化改变了相应生长阶段的长度,中国春/夏/春夏播玉米营养生长期（播种期—抽雄期）呈现不同程度的缩短趋势,而对应的生殖生长期（抽雄期—成熟期）呈现不同程度的延长趋势;春玉米生育期（播种期—成熟期）延长,夏/春夏播玉米生育期缩短。     

泾河流域农业旱灾风险定量评估及其空间特征

泾河流域是农业旱灾的多发地区,但是对该地农业旱灾的发生规律、旱灾影响及旱灾恢复和准备措施方面开展的研究还较少。本文根据自然灾害风险评估的理论框架,建立了1km栅格精度的泾河流域农业旱灾风险空间评估模型,并对农业旱灾致灾因子危险性及农业承险体脆弱性进行评估,最后综合评估该地区农业旱灾风险。在此基础上,分析研究区农业旱灾危险性、承险体脆弱性及风险的空间特征。本研究采用Z指数方法评估泾河流域农业旱灾致灾因子的强度,选取农作物生长季缺水率、土壤有效含水量、有效灌溉面积比以及坡度等4个指标评估研究区1km空间尺度的农业旱灾脆弱性。农业旱灾风险综合评估的结果表明,泾河流域农业旱灾风险的高风险区位于该地区北部,低风险区位于该地区南部,且不同等级风险区呈现出自东向西、自南向北逐渐降低的总体趋势,但不同等级风险区呈现间隔分布的趋势。     

不同温升情景下中国旱灾风险变化评估

干旱是致灾最为严重的极端气候事件之一,研究未来气候变暖背景下旱灾风险的变化有利于科学推进防灾减灾工作部署。利用第六次国际耦合模式比较计划的20个气候模式数据计算了标准化降水蒸散指数,提取了基准期及全球2℃、3℃、4℃温升情景下中国的干旱特征变量并计算干旱危险性指数,基于承灾体预估数据计算干旱暴露度指数和干旱脆弱性指数,综合计算旱灾风险指数,从而分析中国旱灾风险分布格局并基于地理探测器对未来旱灾风险变化进行空间归因分析。结果表明：干旱危险性指数、干旱暴露度指数和干旱脆弱性指数的空间分布分别表现为西北和东南相对较高、东高西低、西高东低;旱灾风险指数具有东高西低的分布特点,呈现以高值集聚和低值集聚为主的空间正相关;随着温升水平的升高,未来旱灾风险以增加为主,东部沿海地区增加最为明显;人口数量变化、GDP变化和耕地占比变化是影响旱灾风险变化的主导因素。     

美国玉米带旱灾风险管理经验对我国的启示

雨养农业中常常遭受水旱等自然灾害,尤其是旱灾造成粮食大幅度减产。本文以美国玉米带为例,介绍美国政府应对旱灾所采取的管理措施及利用金融工具进行旱灾风险转移的经验,这对于受同样问题困扰的我国东北地区农业发展具有借鉴作用,而且现实意义重大。     

不同重现期下淮河流域暴雨洪涝灾害风险评价

为探讨不同重现期情景下淮河流域暴雨洪涝灾害风险变化,利用不同类型共20 种分布函数拟合得到最大日降水量结果,并将其作为致灾因子,结合其他11 种指标,定量化评价淮河流域不同重现期暴雨洪涝灾害风险。研究发现：① 淮河流域暴雨洪涝灾害高风险区为流域中上游干流蓄洪区及周边地势低洼地,流域中部、西南部以及东部部分地区为中高风险区,低风险区分布于流域北部与中南部。② 随重现期增加（10a 一遇至1000a 一遇）,最大日降水量空间分布变化为流域东部整体危险性逐渐减弱,西南部高值区域增幅较大;而最终淮河流域暴雨洪涝灾害风险区划变化则表现为中高风险区保持相对稳定;高风险区与低风险区逐渐缩小,占流域总面积分别由8.3%、42.4%减小至3.2%与30.8%,风险高值保持稳定但区域集中程度越来越明显;中风险区则由28.3%增加至40.9%;整体呈现“流域东部大灾减少、小灾不断,西部高值区遇水成灾,北部中南部相对安全”的空间分布变化格局。     

沙土地夏玉米灌溉方式的试验研究

在豫北耕作层保水能力较差的砂壤土地带,围绕节水和增收,开展了夏玉米沟灌、常规畦灌及减少生育期内灌水次数的试验研究,每次畦灌定额控制在630~682.5m³·hm^-2,而沟灌条件下平均灌水量仅为442.5m³·hm^-2。研究结果表明,反映夏玉米生长速率的株高、叶面积指数等性状均是以抽雄期为界,之前增长迅速;抽雄时植株高度达2.50m左右,之后增长速率明显减慢;而抽雄至灌浆初期,叶面积指数保持在5.40~5.92的最高值,往后急剧地下降。不同灌水处理下生长速率的变化则是随着供水总量的增加呈同步增长趋势。在干旱年份,畦灌夏玉米全生长期耗水4278m³·hm^-2,沟灌及减少灌水次数的处理,耗水量分别为3762m³·hm^-2和3348m³·hm^-2。按生长阶段比较,抽雄~开花期日耗水强度最大,为66.75~76.50m³·hm^-2;其次是拔节~抽雄期,平均为65.50m³·hm^-2;播种~出苗期间日耗水强度仅为13.35m³·hm^-2。不同的灌溉方式与灌水量对夏玉米的穗粒重、千粒重及粒占穗重的百分比都有影响。对于宽行稀植作物采用沟灌方式,灌溉用水量小(平均为442.5m³·hm^-2),所供的水能集中于植株的根际附近,棵间蒸发的无效损耗少,穗粒重和千粒重都较高,产量达9616.5 kg·hm^-2,比畦灌条件下节省22.8%的灌溉用水,水分生产率提高16.9%。减少夏玉米生长期内的灌水次数,在降低水量消耗的同时,易造成较大幅度的减产(13.7%),因此,在夏玉米生长过程中,遇到偏旱年份,要特别注意防止缺水而引起的水分胁迫。     

唐宋暖期我国东部重大气象、水文灾害的时空分布特征

唐宋时期是我国气候中的重要暖期,开展该时期区域灾害时空格局研究,可为气候变暖的影响研究提供实证案例,为潜在极端气候风险防范提供依据。基于《中国古代重大自然灾害和异常年表总集》,以10年为时间分辨率,将气象、水文类灾种整合归类为冷害、热害、旱灾、水灾、其他灾害,并以省为基本单元统计唐宋时期我国东部地区(南北方)重大气象、水文灾害的发生频次,分析其时空分布特征。结果显示:唐宋暖期灾害可分为3个高发期和4个低发期,存在"较少发-高发-少发-较高发"循环的特点;南、北方自然灾害高发期和低发期并不同步;灾害发生具有空间集中性(多发于浙江、河南、陕西、山东、河北和江苏),南方多水灾、旱灾,北方多水灾、冷害。唐宋时期灾种构成与现今相似,重大水灾发生频次是旱灾的3～4倍。受经济发展地域范围和经济水平、灾害记录详略及灾害等级评判标准差异的影响,现代灾害发生频次增大,具有区域分布集中性,主要发生于华北、华中、华南,区域分布范围明显南扩。在气候变暖情况下,应重点防范水灾、旱灾和冷害。     

县域尺度下的陕西省洪涝灾害风险评估及区划

洪涝灾害风险评估和区划研究对区域洪灾综合管理具有重要意义。以陕西省洪涝灾害气候背景和社会经济环境为基础,利用辖区内34个气象测站1954-2015年、月降水数据和2015年社会经济统计资料,运用自然灾害风险评估理论及方法,从致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性、承灾体暴露性和防灾减灾能力4个子系统选取17个评价指标,建立洪涝灾害风险评价指标体系,借助GIS技术进行洪涝灾害风险评估和区划。结果表明：（1）陕西省洪涝灾害致灾因子危险性等级自北向南呈递增趋势,高和次高危险区分布在陕南地区和关中盆地西部。（2）孕灾环境脆弱性空间分布差异较大,高和次高脆弱区分布在榆林北部长城沿线各县、延安市区、关中盆地渭河沿岸主要区县、陕南汉中盆地和安康市区。（3）承灾体暴露性各区县分布不均,大部分市区和农业发达地区暴露程度较高。（4）城市和经济发达地区防灾减灾能力较高,其他地区相对较低。（5）陕西省洪涝灾害综合风险等级表征为陕南汉江谷地、丹江流域和关中盆地渭河沿岸区县偏高,其他区县相对偏低。总体来看,中等以上风险区县占陕西省所辖区县的61.54%,其中陕南汉江谷地、丹江流域、关中盆地西部和渭南市应为陕西省洪涝灾害防范的重点区域。     

甘肃省农业干旱灾害损失特征及其对气候变暖的响应

随着全球气候变暖,干旱频次和强度增大,粮食生产与安全面临严重的挑战。利用1960-2012年甘肃省农业干旱灾情和气象资料,分析不同干旱程度的农业受灾率、成灾率和绝收率变化特征,并构建了农业干旱灾害风险指数(农业干旱综合损失率),揭示了甘肃农业干旱灾害损失特征及其对气候变暖的响应,讨论了关键时段气象条件对灾害损失的影响,阐述干旱灾害损失在气温和降水气候态中的分布特征,模拟出农业干旱受灾程度的气象阈值,并对未来情景下干旱灾害风险进行预测。结果表明:甘肃省近50多年农业干旱灾害范围、程度和频次均呈增加趋势,粮食受干旱灾害减产的风险加大。受灾率、成灾率、绝收率和综合损失率均呈明显上升趋势,尤其是20世纪90年代气温突变以后干旱灾害损失增大的趋势更明显。21世纪00年代干旱增幅最大,干旱受灾率、成灾率、绝收率和综合损失率均高于全国平均水平。多年平均综合损失率为10.8%,约为全国平均值(5.1%)的2倍。气温和降水量是甘肃农业干旱灾害损失的关键致灾因子,并且关键时段降水量和气温对干旱灾害的影响比全年平均值更加明显,年降水量每减少100 mm,综合损失率增加5.6%。年平均气温每升高1 ℃时,综合损失率增加6.3%。年平均气温6.45 ℃和年降水量460 mm是干旱高风险的临界值。未来气候变暖情境下,甘肃综合损失率增幅将可能达到1.85倍,气候变暖导致农业干旱灾害风险加大。     

气候变暖背景下黄河流域干旱灾害风险空间特征

黄河流域是中国重要的经济带和经济增长极,也是人口密集暴露、特色农业种植和重点生态承载区。在全球变暖和极端降水事件频发的气候背景下,近年来黄河流域干旱灾害变化特征异常突出,新形势下该流域的干旱灾害风险及其对气候变化的响应机制需进一步深入认识。本文利用1960年以来黄河流域122个国家气象站逐日气象数据,结合遥感、社会统计和地理信息数据与技术,基于灾害风险理论,建立致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性、承灾体易损性和防灾减灾能力可靠性4个因子的干旱灾害风险指标体系和模型,详细分析了黄河流域干旱灾害风险变化特征和区域差异性及其气候变化的影响机制。结果表明：黄河流域干旱灾害风险分布格局具有明显的地带性和复杂性,流域区域差异显著,总体是中下游风险高于上游,高风险区主要位于黄河流域中下游,致灾因子危险性是黄河流域干旱灾害风险的主导因子,其次是孕灾环境脆弱性和防灾减灾能力可靠性,而承灾体易损性贡献量相对最小。干旱灾害风险影响机制的区域差异也很显著,上游是孕灾环境脆弱性和防灾减灾能力可靠性的影响大于致灾因子和易损性,中游则是致灾因子、易损性和防灾减灾能力对干旱灾害风险的贡献度大,下游是干旱致灾因子起主导作用,致灾因子危险性和承灾体易损性控制了风险总体格局。黄河流域干旱灾害风险变化规律以及对气候变化的响应异常复杂,流域干旱灾害风险主要受季风气候和复杂地形的影响,还受社会经济发展水平、人口暴露度和水资源供需矛盾等多种要素的影响。该研究对黄河流域生态文明建设,粮食安全保障和国家发展战略具有重要意义。     

灌溉农区农业旱灾系统脆弱性诊断与评估——以暖温带半湿润地区河北邢台县为例

农业旱灾脆弱性的存在是干旱成灾的主要原因。文章明晰了农业旱灾脆弱性的概念和表现形式,分析了导致和影响农业旱灾系统脆弱性的主要因素,提出了脆弱性诊断思路,建立了以生产过程和生活过程为基础的旱灾脆弱性评估指标体系与模型,并以河北省邢台县为例进行了评估。研究表明。降水波动是干旱致灾的自然压力;而人口食物需求导致的土地利用强度过高,农业需水总量持续严重超过水资源承载力是干旱致灾的根源,人均耕地资源限制、收入水平低和应对能力差强化了旱灾脆弱性,加剧了旱灾风险。     

吉林省西部玉米生产水足迹研究

玉米是吉林省西部的主要农作物,通过在吉林省西部开展玉米大田试验,探讨在相同的土壤及农田管理条件下,不同试验年份玉米生产需水及水分来源的变化规律,通过比较分析玉米生产水足迹的动态变化,实现水资源的合理利用,保护生态环境,促进农业的可持续发展。3 a大田试验的研究结果表明,玉米生产水足迹以绿水足迹为主,占80%以上,蓝水足迹不足1%,灰水足迹介于10%～20%之间。而在绿水足迹中,降水较充足的年份,有效降水足迹占70%以上,一般干旱年份有效降水足迹占一半,极端干旱年份有效降水足迹则只占30%,这将对土壤水分平衡带来不利影响。3a中,单位质量玉米蓝水量约0.005～0.006 m3/kg,占单位质量玉米需水量的比例低于1%;单位质量玉米绿水量为0.559～0.839 m3/kg,占单位质量玉米需水量的99%以上;单位质量玉米灰水量为0.099～0.122 m3/kg。通过对玉米生产水足迹的研究,明确了绿水在吉林省西部雨养农业粮食安全中的重要地位。     

Relationship between NAO and drought disasters in northwestern China in the last millennium

North Atlantic Oscillation (NAO) plays an important role in the Northern Hemisphere climate system. Although there is growing interest in the connection between NAO and precipitation change in China, there are few studies concerning that connection in northwestern China. Based on fine-grained historical drought disaster records and NAO proxies, we explored quantitatively their possible connection in northwestern China over the past millennium at the multi-decadal to centennial timescales. Statistical results show that NAO and drought disaster were negatively correlated, as positive modes of NAO caused northward-displaced, stronger-than average mid-latitude Westerlies with an enhanced latitudinal water vapor gradient into the central Asian drylands, resulting in reduced drought frequency and intensity in northwestern China. But, their correlation was out-of-phase during the Little Ice Age because of the southward shifting of monsoon, Westerlies, and the East Asian Jet Stream brought by long-term land surface cooling. As it has been indicated that the precipitation in northwestern China is also determined by El Niño-Southern Oscillation and North Atlantic sea surface and air temperature aside from NAO, further studies are needed to evaluate their individual roles and combined impacts upon the drought disaster there.     

宁夏农业干旱灾害综合风险分析

农业干旱灾害风险分析是农业防灾减灾的重要内容。本文以灾害风险理论为基础,构建宁夏农业干旱灾害综合风险评估模式,该模式综合考虑了干旱致灾因子、孕灾环境、承灾体和防灾减灾能力4类风险影响因素,并在GIS技术的支持下,完成宁夏农业干旱灾害风险区划。结果表明：宁夏各地农业干旱灾害风险差异较大,风险较高的区域集中在宁夏中南部山区的同心、海原、固原、西吉、彭阳等地,风险较低的区域集中在北部大部分地区以及南部泾源、隆德等地,这一结果与宁夏各地环境特点、经济投入、农业发展现状和趋势一致。     

中国西南地区农业干旱灾害风险空间特征

21世纪,中国西南地区干旱灾害农业综合损失率远超过全国平均水平,给人类生活带来了巨大的风险。本文依据灾害系统理论,利用遥感、气象和地理信息数据与技术建立致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性、承灾体易损性和防灾减灾能力可靠性等4个因子的风险指数和模型,基于4个因子建立农业干旱灾害综合风险评估模型,在GIS平台下计算了干旱灾害综合风险指数。结果表明:西南地区干旱灾害风险格局模式具有明显的地带性和复杂性,全区并不一致,高风险区主要位于四川盆地和云贵川三省交界处,北部高于南部,东部高于西部,从西南到东北依次增加。随着干旱灾害综合风险指数的变化,干旱灾害风险的模式具有不同的格局。西南地区干旱灾害风险主要受复杂地形和多样气候带的影响,还受植被盖度、农业经济水平、土壤状况等地理环境影响,同时,喀斯特地貌和相对薄弱的抗旱能力也使得西南地区农业干旱灾害风险较高。     

农业干旱遥感监测模型综述

以农业干旱发生时所引起的若干地表特征变化为依坦,分别从土壤水分、植被水分、冠层温度和作物形态4方面,对现有主要农业干旱遥感监测模型进行归纳总结,分析了各种模型的优缺点,以及各自的适用范围。其中土壤水分变化类指数比较适宜于农业旱情预警及土壤干旱型农业旱情的监测;冠层温度变化类指数不仅适宜于农业旱情预警,更适宜于农业旱情监测;作物形态及绿度变化和植被水分变化类指数,较适宜于农业旱灾的预警以及灾后评估。     

Comprehensive Evaluation of the Suitability of Agricultural Land in Myanmar

Myanmar is a country with an economy based on agriculture. It has rich agricultural resources and great potential for development. The development of agriculture in Myanmar is becoming increasingly important to international food security. Assessments of agricultural land resources in Myanmar are the basis for the country’s agricultural development and for food security evaluations. In this paper we used the MaxEnt model to analyze the relationship between the suitability of land for agricultural reclamation and the main environmental variables in Myanmar, and then constructed a model to comprehensively evaluate the suitability of land for agriculture in Myanmar. The results show that: 1) the overall accuracy of the MaxEnt model is high (AUC>0.8), which means there is a high correlation between the database of selected environmental indicators and the true distribution of cultivated land in Myanmar. 2) Soil depth is the most important factor affecting the suitability of land for agriculture in Myanmar. When the thickness of soil layer is less than 100 cm, the suitability of land for agriculture is low. With respect to topographic conditions, slope is the main factor affecting suitability. When the slope is greater than 20 degrees, the suitability of land for agriculture is low. With respect to climate conditions, precipitation is the main influencing factor. There is a positive correlation between river network density and land suitability. 3) Currently, 400 000 km² of the land resources in Myanmar are suitable for agriculture, and of this amount 290 000 km² are highly suitable, accounting for nearly 40% of the country's land area. The highly suitable land is distributed mainly in Magway, Sagaing, Ayeyarwady and Yangon provinces. The provinces are also important grain production areas in Myanmar, and this serves to validate the effectiveness of the method used in this paper.     

东北三省农业旱灾风险评估研究

气候变化背景下,干旱对农业生产造成的损失已不容忽视。明晰粮食主产区面临的旱灾风险特征有利于保障中国粮食生产安全。东北三省是中国最重要的粮食主产区之一,明晰该地区的农业旱灾特征对农业生产具有十分重要的作用。基于自然灾害系统理论针对东北三省构建了农业旱灾风险评估模型,并在县市尺度对不同等级农业旱灾风险进行了分区。研究中分别从省份尺度和县市尺度对农业旱灾危险性、暴露性、脆弱性、抗旱能力及农业旱灾综合风险进行评估。结果表明：省份尺度上,农业旱灾综合风险由高到低分别为黑龙江省、吉林省及辽宁省。其中危险性年际间差异明显,暴露性则相对稳定。2010-2015年间脆弱性呈增加趋势,三省抗旱能力均随年际变化而波动。空间范围上,东北三省农业旱灾风险由南向北递增。农业旱灾综合风险等级上,中级及其以上级别县市占对应省份的比例由高到低分别为黑龙江省（75.81%）、吉林省（41.30%）与辽宁省（0%）。值得注意的是,农业旱灾综合等级最高的地区主要集中在三江平原及松嫩平原区。