我国南方季节性干旱研究

分析了南方季节性干旱的特征、成因和抗旱体系。其特征是干旱出现的频率与强度加大，表土干旱和干热同步。成因是降水量、蒸发量年分布在时间序列上不同步；红壤调控供水力弱、有效水少和生物耗水多、供需矛盾突出。关键对策是建立开源节流为主体、降耗增效为两翼的抗旱技术体系。     

西南地区干旱规律与节水农业发展问题

除西藏以外的中国西南地区人口、耕地和农林牧渔总产值分别占全国的19.2%、19.1%和14.9%,是我国十分重要且潜力巨大的农产品生产基地。干旱是制约本区农业发展的重要因素。文章分析了西南地区的干旱特征,揭示出该区季节性干旱严重、区域性干旱突出、干旱类型多、连旱频率大的干旱规律,提出对农业生产危害最严重的干旱类型是春旱、夏旱和伏旱。从自然和经济开发的角度,分析了该区干旱的主要成因是降雨分布不均、水资源可利用率低、水土流失严重和水利工程滞后。在此基础上,提出了提高降雨利用率、提高水资源开发程度及大力发展生物节水技术的对策,特别是农业结构调整、抗旱作物选用、节水农耕农艺技术和发展经济植物篱(埂)等生物节水技术。     

模拟干旱胁迫对岷江干旱河谷—山地森林交错带4种乡土植物抗氧化酶系统的影响

为解干旱河谷—山地森林交错带植物在干旱胁迫条件下的抗性生理特征,以交错带4种典型植物狗尾草(Setaria viridis)、岷江柏(Cupressus chengiana)、高山柳(Salix paraqplesia)和沙棘(Hippophae rhamnoides)为研究对象,测定干旱胁迫条件下植物叶片抗氧化酶活性以及游离脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)和色素含量的变化.干旱胁迫显著降低了4种植物叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量,增加了叶片Pro和MDA含量,增加了细胞膜透性,提高了过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,表明交错带植物在干旱胁迫条件下具有较强的抗旱能力.相对于岷江柏和高山柳,狗尾草和沙棘在相应水分条件下表现出较高的叶绿素a/b、Pro含量及POD、SOD和CAT活性,抗旱能力较高;而高山柳叶片上述各指标相对较低,抗旱性相对较差.研究结果为了解交错带不同生活型物种在干旱条件下的适应提供了理论依据.图2表2参26     

基于主成分分析的中国南方干旱脆弱性评价

干旱脆弱性是干旱灾害形成的根本原因。遵循全面性、系统性和可操作性原则,选取水资源脆弱性、经济脆弱性、社会脆弱性、农业脆弱性和防旱抗旱能力脆弱性5个准则层,共32个指标,建立了中国南方农业干旱脆弱性评价指标体系,运用主成分分析的理论方法确定评价指标权重,建立中国南方地区的干旱脆弱性评价模型,得到不同省市的干旱脆弱性指数、分级阈值和区划,以期为南方地区防旱减灾工作提供基础数据和理论支持。得出以下结论,（1）通过主成分分析法得到四个主成分,第一主成分方差贡献率为54.90%,主要反映农业脆弱性和社会脆弱性;第二主成分方差贡献率为23.64%,主要反映水资源脆弱性和经济脆弱性;第三主成分和第四主成分所占比重较小,主要反映防旱抗旱能力脆弱性。（2）以4个主成分的方差贡献率为系数建立南方干旱脆弱性评价模型,得到中国南方干旱脆弱性综合评价得分及其排名,其中水资源脆弱性由高到低依次为云南、广西、贵州、四川、重庆和广东;经济脆弱性由高到低依次为广西、云南、贵州、四川、重庆和广东;社会脆弱性由高到低依次为贵州、云南、广西、重庆、四川和广东;农业脆弱性从高到低依次为贵州、云南、广西、重庆、四川和广东;防旱抗旱能力脆弱性由高到低分别为云南、贵州、四川、广西、重庆和广东;干旱脆弱性综合评价由高到低依次为云南、贵州、广西、四川、重庆和广东。（3）对干旱脆弱性指数进行正态分布性检验,发现该指数基本服从正态分布。根据正态分布原理,得到干旱脆弱性分级阈值,将干旱脆弱性指数小于0.3842定义为低风险,大于1.0758定义为高风险,介于两者之间的定义为中等风险,获得干旱脆弱性分级区划图。广东省位于干旱的低脆弱区,四川和?     

气候变暖背景下中国南方干旱灾害风险特征及对策

利用西南和华南6省市133个国家基本气象站1961─2012年历年逐日地面气象观测资料,研究中国南方干旱致灾因子的时空变化特征,建立致灾因子的危险性、孕灾环境脆弱性、承灾体暴露度的评估指标,分析中国南方干旱灾害风险分布特征,提出干旱灾害风险防控策略与防御对策。结果表明:研究区逐年降水量呈现波动减少,进入21世纪后降水量明显偏少,且降水量年际振荡加大。自1971年开始西南和华南气温持续上升,气候变暖的突变点在1997年左右。干旱灾害致灾因子危险性高的区域是云南省大部、川西高原、川西南山地、川东部盆地和广东东部沿海区域。孕灾环境脆弱性高的区域在云南省大部、川西高原、川西南山地、川东部盆地和贵州省西北部。承灾体暴露度高的区域在广东东部沿海区、雷州半岛、广西南部和川中盆地。为控制南方干旱灾害风险,需制定和完善具有一定前瞻性和科学合理的干旱灾害风险控制管理规划,建立干旱灾害风险评估系统。从人工干预干旱灾害致灾因子、降低孕灾环境脆弱性、降低承灾体的暴露性等方面入手通过工程性措施和非工程性措施提高抗旱减灾能力。     

河北省玉米生长季干旱特征及成因分析

干旱是影响河北省玉米生长的重要农业气象灾害。利用玉米种植区1971-2018年气象资料和1981-2018年玉米(Zea mays)生长观测资料,以有效降水量代替实际降水量计算水分亏缺指数,对河北省玉米生长季干旱分布特征、变化趋势和变化成因进行了分析。结果表明,(1)干旱概率和干旱强度分布特征基本一致,春玉米区由高到低依次为播种期拔节-抽雄期抽雄-乳熟期出苗-拔节期乳熟-成熟期,夏玉米区依次为播种期抽雄-乳熟期乳熟-成熟期拔节-抽雄期出苗-拔节期。(2)春玉米区4月下旬至5月上旬(播种期)和6月下旬至8月上旬(拔节-乳熟期)、夏玉米区6月上中旬(播种期)和8月上中旬(抽雄-乳熟期)受干旱影响较大,其中春玉米区以张家口和承德北部干旱最重,夏玉米区以石家庄东部、衡水西部和邢台东北部干旱最重。(3)春玉米区5月上中旬受需水量减少、降水量增加趋势影响,干旱强度和范围随年代显著下降,8月中下旬受需水量增加趋势影响,干旱强度和范围随年代显著上升;夏玉米区6月下旬受需水量减少趋势影响、9月下旬受需水量减少和降水量增加趋势影响,干旱强度均随年代显著下降。需水量减少与日照时数减少和风速减小密切相关,而需水量增加与气温上升、风速增大、空气湿度减少密切相关。     

黄土丘陵沟壑区典型植物耐旱生理及抗旱性评价

通过实地采样获取黄土高原丘陵区柠条、侧柏、油松、山杏和山毛桃5种常见植物类型的4个耐旱指标(丙二醛含量、叶绿素含量、谷胱甘肽含量、束缚水/自由水含量比值)和2个抗旱指标(脯氨酸含量、可溶性糖含量)数据,采用模糊数学隶属函数法和灰色关联分析法评价不同植物的抗旱能力和不同指标的指示效果.结果表明,不同树种的上述6个生理指标对干旱条件的响应存在显著差异,但基于单个指标获得的树种抗旱能力排序结果不完全一致,说明单个指标无法全面描述树种的抗旱能力,对5个树种抗旱能力大小的综合评价结果为柠条＞侧柏＞油松＞山杏＞山毛桃.耐旱指标叶绿素含量、束缚水/自由水含量比值、谷胱甘肽含量和抗旱指标脯氨酸含量与抗旱隶属度的关联度值均＞0.60,可用以指示植物的抗旱能力,其中,以脯氨酸含量的指示效果最好.     

基于SPEI指数的黄土高原夏季干旱时空特征分析

黄土高原作为气候变化敏感区和生态脆弱区,干旱对本区的生态环境和经济发展产生了影响深远,分析本区干旱变化规律对保障农业生产安全,维护生态系统的健康具有重要的意义。本文基于1958—2015年夏季降水和气温格点数据,以及热带海洋温度气候指数,运用标准化降水蒸散指数(SPEI)、经验正交函数分解(EOF)、小波分析、交叉小波分析等方法,分析了黄土高原夏季干旱的时空分布类型、周期变化特征,并且讨论了SEPI与热带海温的协同关系。结果表明高原夏季SPEI的EOF第一模态表现为整体一致型变化,方差贡献为32.6%,第二模态主要表现为高原东南一西北反向变化的特征,其方差贡献为16.9%,前两个模态的总方差贡献可达到49.5%。第一模态时间序列(PC1)主要表现为2-4 a周期变化,是黄土高原夏季SPEI的主周期;第二模态时间序列(PC2)存在两个周期,即2-3a和8-10a;根据交叉小波分析,这两个模态受外强迫因子的调制作用上可能存在较大的差别。黄土高原SPEI平均水平在各个时段表现出了很大的差异性,其中1978-1992年和1993-2005年两段时期干旱的分布区域有明显扩大的趋势;2006-2015年极端干旱在甘肃东部表现特别明显,在这段时期黄土高原旱涝分布的差异性较为突出。黄土高原夏季中度、重度、特旱等级的发生的频率主要在内蒙古和宁夏,此外在平原河谷地带,诸如渭河平原和太原盆地的SEPI明显低于周边地区,干旱发生的频率也显著高原周边,形成了高原上的干谷。综上所述,基于SPEI对黄土高原地区干旱进行了多尺度的时空分解,刻画了干旱的基本特征,并初步讨论了干旱的成因,研究结果可为本区干旱预警及生态保护和修复提供科学依据。     

基于标准化降水蒸发指数(SPEI)的东北干旱时空特征

东北地区是我国重要的粮食作物和经济作物的生产基地,易受异常降水和干旱的影响。随着全球气候变暖,东北地区温度增高、降水量减少,干旱事件发生频繁。但是目前国内对东北地区干旱的研究较少、结果存在分歧,且主要关注干旱的时空变化特征和干旱的影响,较少研究关注干旱的区划研究。依据1961─2013年东北地区月平均气温和降水资料,运用标准化降水蒸发指数（SPEI）分析了东北地区的干旱趋势,并根据主成分分析和聚类分析研究东北地区干旱的时空特征,研究结果表明：东北地区在1961─2012年期间干旱发生频率呈现波动增加的趋势;在1961─1999年期间,东北地区干旱发生频率低、持续时间短,干旱危害较小;而2000年以后,东北地区干旱事件频发,干旱持续时间长、强度大,出现了2000─2002和2007─2008年2个连续干旱期。从空间分布来看,2000─2010年是东北地区干旱发生频率和影响范围最大的时期,尤其是东北地区的中部和西部,其干旱频率分别达到42.86%和33.34%。根据主成分析和聚类分析的结果将东北划分为8个干旱相似区。研究结果对于实现东北干旱监测、评估,为减轻该区域干旱损失,指导区域水资源管理和农业生产具有重要的现实意义。     

轻度干旱胁迫下黄淮麦区不同基因型小麦的响应分析

黄淮麦区是我国小麦的主要生产区,而此地区小麦生长季降雨稀少,深受干旱的影响。为了解黄淮麦区不同基因型小麦的抗旱性差异,采用盆栽控水营造干旱胁迫环境,选取河南省大面积种植的23个小麦品种进行苗期试验。通过测定小麦的叶片脯氨酸含量、叶片相对含水量、净光合速率、根系长度、根系体积、根系表面积、根系活力、株高增长率等14项生理及形态指标,并运用相关分析、主成分分析、隶属函数和聚类分析等多种统计方法对参试小麦品种的抗旱性进行综合评价。结果表明,在测定的14项指标中,株高、净光合速率、气孔导度及脯氨酸含量受干旱影响程度较大,其中脯氨酸含量的抗旱指数均大于1,且发现部分指标间存在一定的相关联性,不同指标对小麦的抗旱性反映存在差异。利用主成分分析,可将14个指标转化为6个相互独立的综合指标,其累计贡献率达到87.234%。依据抗旱性综合评价值(D)进行聚类分析,可将23个小麦品种分为3类:第1类,强抗旱型,包括豫麦49-198、浚晓9706、百农160、中麦895、鹤麦801等5个品种;第2类,中等抗旱型,包括众麦998、丰德存1号、矮抗58、周麦22等11个品种;第3类,弱抗旱型,包括华成3366、偃展4110、许科168、04中36等7个品种。     

丘陵红壤开发的水土资源保护及农业产业化经营模式

以湖南省桃源县为例,针对目前丘陵红壤开发存在的主要问题,在探明季节性干旱成因和发生规律、水资源合理调蓄利用依据的基础上,提出了红壤丘陵区抗御季节性干旱的水分管理对策和主要措施;通过不同经营模式的水土资源动态观测、分析,提出了红壤丘陵区土壤允许流失值应≤200 t·km-2·a-1、相应的降水径流系数<0.25 等水土资源协调发展的关键技术指标,并在丘陵红壤坡地上建立了土壤侵蚀模数<100 t·km-2·a-1 的“土壤-水分-生物”资源互利型的高效利用模式。同时,以市场为导向,优化产业结构为中心,应用上述研究成果,建立了茶叶、苎麻、果业、庭园高效生态农业等四大科技先导型的产业化规模经营体系,为我国红壤丘陵区的农业产业化开发提供实用模式与示范样板。     

引言

正西南干旱河谷区处于峡谷山体垂直带谱的基带,是亚热带和暖温带地带性湿润气候区域以干旱为共性特征的独特"生态特区",也是区域自然社会经济发展的关键带,从南(22°N)到北(34°N)可划分为干热、干暖、干温等干旱类型区.干旱河谷区生态高度脆弱,但人口聚集,     

茉莉酸甲酯(MeJA)对水稻幼苗的抗旱生理效应

茉莉酸类物质(Jas)是植物体内广泛存在的生长调节物质,它作为内源信号分子参与植物在机械伤害、病虫害、干旱、盐胁迫、低温等条件下的抗逆反应。选用抗旱性存在明显差异的两个水稻(Oryza sativa L.)品种中二欧六和丰华占作为实验材料,通过设置对照、干旱、干旱 茉莉酸甲酯(MeJA)三种处理研究了茉莉酸甲酯对水稻幼苗的抗旱生理效应。研究结果表明,干旱胁迫后两个水稻品种幼苗叶片水势均显著降低,而干旱后喷施茉莉酸甲酯能明显增加叶片的水势,改善叶片的水分状况,抗旱性强的品种水势增加幅度较大。干旱胁迫后水稻叶片的抗氧化酶活性,包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)和有机渗透调节物质,包括可溶性糖、脯氨酸及游离氨基酸含量均大幅度上升,而干旱 茉莉酸甲酯处理则能降低了这些物质的含量,两个水稻品种的变化趋势表现一致。研究结果表明外施茉莉酸甲酯在一定程度上能减缓干旱胁迫对水稻幼苗造成的伤害,有效地提高抗旱性,但这这种增强效应在不同水稻品种间存在一定差异。     

茉莉酸甲酯(MeJA)对干旱胁迫下水稻幼苗光合作用特性的影响

茉莉酸(JA)及茉莉酸甲酯(MeJA)是广泛存在于植物体内的与抗性关系密切的生长物质,能显著增强植物在机械伤害、低温、盐害、干旱等非生物环境胁迫和病虫害等生物胁迫中的抗性.以水稻品种中二欧6为实验材料,通过设置对照、干旱、干旱+MeJA、干旱+MeJA+水杨苷异羟肟酸(SHAM)四种处理,研究了干旱胁迫下施用MeJA及其代谢抑制剂SHAM对水稻幼苗的叶绿素荧光和光合作用特性的影响.研究结果表明,干旱胁迫下外源MeJA(0.25 μmol·L~(-1))处理可显著提高水稻幼苗的叶片水势、叶绿素含量、叶绿素荧光参数Fv/F_0和Fv/Fm值、蒸腾速率、叶片气孔导度、胞间CO_2浓度,降低ABA含量,从而提高水稻幼苗的抗旱性.然而,加入茉莉酸信号途径的抑制剂水杨苷异羟肟酸(SHAM)后MeJA诱导的水稻抗旱效应受到逆转,表现在水稻幼苗叶片水势、叶绿素荧光和光合作用参数等显著下降,ABA含量显著上升.     

四种豆科牧草种子萌发和幼苗生长对干旱的响应及抗旱性评价

牧草种子在萌发和幼苗生长期对逆境的适应能力是决定干旱区草地种群分布及延续的关键因素,对牧草种子抗旱性的综合评价,可为干旱、半干旱地区草地补播、人工草地建植和矿山植被恢复进行水分调控及苗期养护等提供支持。采用不同渗透势聚乙二醇(PEG-6000)溶液梯度(0~-1.2 MPa)模拟干旱条件,选择鄂尔多斯干旱草原区补播或建植常用的4种豆科牧草:狭叶锦鸡儿(Caragana stenophylla Pojark.)、黄花草木樨(Melilotus suavelens Ledeb.)、内蒙准格尔苜蓿(Medicago sativa L.cv.Neimeng Zhungeer)和沙打旺(Astragalus adsurgens Pall.cv.Shadawang),研究其种子萌发和幼苗生长特性对模拟干旱的响应及抗旱性评价。结果表明,轻微干旱(-0.05~-0.2 MPa)对4种牧草种子萌发和幼苗生长均有促进作用,除内蒙准格尔苜蓿外,干旱均促进其他3种牧草幼根生长及根苗比的增加;中度干旱条件下(-0.4~-0.6 MPa),狭叶锦鸡儿和沙打旺种子的相对活力指数较高,但前者的萌发抗旱指数最差;在重度干旱条件(≤-0.8 MPa)下,内蒙准格尔苜蓿萌发期各指标相对值均最高。运用模糊数学隶属函数法综合评价,4种牧草种子萌发期抗旱性强弱排序为:内蒙准格尔苜蓿沙打旺黄花草木樨狭叶锦鸡儿。幼苗生长期:黄花草木樨内蒙准格尔苜蓿狭叶锦鸡儿沙打旺。总体评价为:黄花草木樨内蒙准格尔苜蓿沙打旺狭叶锦鸡儿。     

栗钙土不同土地利用方式下有机碳和无机碳剖面分布特征

栗钙土是半干旱地区典型的地带性土壤,主要分布在内蒙古自治区。文章以内蒙古自治区乌兰察布盟(简称乌盟)和锡林河流域为例,分析了栗钙土有机碳和无机碳含量及其密度的剖面分布特征,旨在了解不同土地利用方式下土壤碳库的储量和分布特点及其成因与机理。结果表明:土壤无机碳在剖面上的分布有两种类型:高—低—(高)—(低)型和低—高—(低)—(高)型,后者可能是由于土壤侵蚀引起的碳酸盐再分布所形成的。100cm深的土壤有机碳密度的平均值为8.48kg·m-2,退耕地>耕地>干旱半干旱草原>典型草原,主要分布在表层,0～30cm土壤有机碳密度为0～100cm的43%左右;而土壤无机碳密度的平均值为7.10kg·m-2,退耕地>典型草原>耕地>干旱半干旱草原,主要分布在下层土壤,50～100cm无机碳密度为0～100cm的58%左右。     

基于标准化降水指数的辽宁省近54年干旱时空规律分析

辽宁省是干旱较为严重的地区之一,研究该地区干旱的时空分布特征,对有效应对旱灾,采取防御措施,降低旱灾的危害有着积极的意义。利用该区域52个气象站1961─2014年逐月降水资料,采用标准化降水指数(SPI)、经验正交函数(EOF)以及旋转经验正交函数(REOF)等方法,分析了近54年来辽宁省干旱时空变化分布特征及分区研究。研究结果表明:辽宁省干旱主要发生在19世纪60年代至70年代初、70年代末至80年代初、80年代末至90年代初和21世纪初。春季干旱和秋季干旱发生的范围较大,持续时间较长,年份较多,冬季干旱发生范围次之,夏季干旱发生的范围较小,年份也较少。根据REOF分解的结果,可以将辽宁省干旱划分为西北部地区、中部和东北部地区、东南部地区。划分的各个区域中,参考各区域SPI12的平均值可知,3个地区的平均SPI12曲线变化趋势基本一致,但也存在差异性。最明显的差异是西北地区与东南地区的差异,出现干旱的年份数量各地区大致相等。从干旱的时段来看,东南部地区、中部和东北部地区各有1次较长时段的干旱,西北部地区有2次较长时段的干旱,而且相对另外两个区域干旱级别达到中旱以上的时段较少。     

沙地云杉生态型同工酶研究

沙地云杉是内蒙古地区特有树种,只分布于浑善达克沙地东部边缘;由于长期适应干旱生态条件,分化出3种土壤生态型,即紫果型、红果型和绿果型沙地云杉,并在很多生态、生理特征上表现出明显的差异.本文采用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,分析了3种生态型沙地云杉的过氧化物同工酶和酯酶同工酶的酶谱特征.结果表明:不管是过氧化物同工酶还是酯酶同工酶,紫果型沙地云杉的酶带条数最多,红果型其次,绿果型酶带条数最少.在酶带强度方面也有类似的结果,紫果型沙地云杉具有较多的强、次强、中带,红果型其次,绿果型最少.这在一定程度上表明,在干旱条件下产生的3种不同生态型沙地云杉,以紫果型对干旱抗性最强,绿果型最弱,红果型居于二者之间,这一结论将为沙地云杉的经营管理及品种选择提供科学依据. 图2参21     

三江平原气候变暖的进一步认识:最高和最低气温的变化

利用三江平原17个站1951-2000年的平均最高、最低气温和气温日较差资料，采用线性倾向估计和几种突变检测方法，定量研究了最高、最低气温和气温日较差变化趋势的空间分布，比较了最高、最低气温变化特征的差异性。结合前期的相关研究结果，对研究区20世纪70年代中期以来的三江平原气候变暖过程和成因有了进一步的认识。1975—2000年的变暖时期主要由两个阶段构成：1975—1987年为第一阶段，以夜间升温为主要特征，相对应的是气温日较差明显减小，超过一定面积的湿地开垦是该阶段气候变暖的主要驱动力之一；1987-2000年为第二阶段，以白天和夜间同时升温且幅度相当，气温日较差没有明显的变化趋势为特点，这一阶段的升温是对全球气候变暖同步的区域响应。     

鲁东丘陵同质生境中11个树种叶解剖学特性比较

叶片是植物应对环境变化较为敏感的器官,叶解剖结构在一定程度上也体现出了树木对特殊生境的适应能力.为阐明植物对干旱生境的适应特征,对鲁东丘陵石灰岩山地同质生境内11个树种叶片以及叶脉的解剖结构进行分析.结果显示,各树种均为异面型叶,该类型叶片在解剖结构上具有显著的栅栏组织和海绵组织区分.叶表皮厚度在不同树种之间无明显差异,但上表皮普遍较下表皮厚(上表皮平均厚度为34.66μm,下表皮平均厚度为17.87μm).分别按乔、灌、藤3种生活型进行统计,发现叶片上下表皮厚度在生活型之间差异并不显著.各树种叶片均具有较发达的栅栏组织,而海绵组织排列较为稀疏.栅栏组织厚度与海绵组织厚度平均比值为2.42.在叶脉解剖结构中,各树种1级叶脉木质部厚度与韧皮部比值在1.43-5.30之间,且在树种间有显著差异,但该比值在乔、灌和藤3种生活型之间的差异不显著.叶脉解剖性状与叶片解剖性状存在显著相关(P 0.01).栅栏组织厚度与海绵组织厚度比值、叶脉木质部厚度在一定程度上表征了树种对干旱生境的适应能力.本研究从叶解剖特性方面阐明了叶片对干旱生境的适应特征,可为未来干旱瘠薄山地植被修复树种选择提供参考.(图4表4参48附图2)