对旱情的理性思考和构建新的监测、抗旱理念

对旱灾造成的损失,不能仅从农业粮食减产单方面估算,而应把旱灾造成的隐性损失科学评估出来。据此提出,抗旱要处理好农业用水、工业用水和城市用水及生态用水的关系,真正实现水资源的可持续利用,并应建立自动化的干旱监测和快速评估系统,以保证及时掌握旱情,将旱灾损失减至最小。     

基于SPEI和SPI指数的青海省东部农业区春夏气象干旱特征的评估

青海省东部农业区是青海省重要的粮食生产基地,春夏干旱直接影响着该区农业的有序发展。论文选取青海省东部农业区13个气象站点1961-2014年平均月降水和气温数据,采用泰森多边形法、SPEI和SPI指数、R/S分析等方法对比评估了该区的春夏气象干旱演变特征。研究表明：1）近54 a SPEI和SPI指数显示青海省东部农业区干旱年际变化在2000年代前基本一致,2000年代后变化趋势发生变化;SPEI指数显示2000年代后春夏旱逐渐加重,SPI指数显示2000年代后春旱逐渐缓解该区干旱,气温是导致两者产生差异的主要原因。2）该区干旱面积覆盖率与干旱年际变化规律保持一致,两种指数主要在1990年代中期前后有所不同,1990年代中期后SPEI指数显示的春夏干旱覆盖面积要比SPI指数显示的广。3）SPEI和SPI指数在2000年代后春夏干旱频率呈相反趋势,SPEI指数显示的2000年代为干旱高频期,SPI指数为干旱低频期;两种指数均显示春旱高频区由西部转向东部地区,夏旱高频区由西北转向东南地区。4）根据干旱周期及R/S分析法,未来4~6 a该区春旱加重,北部地区为春旱高发区;未来18~22 a夏旱也有所加重,西部和东部地区为夏旱高发区。5）通过对比分析发现,SPEI指数在该区的适用性较好,能为该区干旱监测提供较为科学的理论依据。     

Drought risk reduction through a Socio-economic,Institutional and Physical approach in the northwestern region of Bangladesh

In Bangladesh, drought is seasonal and can destroy crops, causing hardship to poor agricultural labourers and others who cannot find alternative sources of income. Droughts most commonly affect the northwestern region, which generally has less rainfall than the rest of the country. In this context, this study attempts to measure the existing level of drought resilience with indicators related to Socio-economic, Institutional and Physical (SIP) conditions in two of the most drought-prone districts, namely Rajshahi and Chapai-Nawabganj. The results of 14 sub-districts (upazilas) show a variation of 2.41 (lowest resilience) and 3.61 (highest resilience) in a scale of 1–5. Some of the critical areas that need improvement include education and awareness, conflict resolution on water usage, policy enhancement, coordination among different stakeholders and proper land-use pattern. SIP methodology can be used as a rapid planning tool at the district level, and as a micro-level planning and improvement tool at the sub-district level. The tool has potential application for a participatory and process-based approach of engaging local stakeholders in minimizing drought risks in future.     

沙芥幼苗叶片解剖结构和光合作用对干旱胁迫的响应

为了了解干旱胁迫对植物光合作用和叶片结构的影响,明确植物光合作用和结构对干旱胁迫的响应,本研究以沙生植物、中国特有种---沙芥为材料,采用Li-6400光合仪和常规石蜡切片法,研究了干旱胁迫下沙芥光合参数、叶片解剖结构的变化,结合前期对沙芥叶片内活性氧物质含量变化的研究,试图阐述沙芥叶片应对干旱胁迫的机制,揭示沙生植物—沙芥在干旱环境中的生存策略,为植物耐旱性提供理论依据。结果表明：随着土壤含水量下降,净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、叶片厚度、上表皮厚度、下表皮厚度呈下降趋势;海绵组织厚度呈先下降后上升的趋势;胞间二氧化碳浓度(Ci)呈上升的趋势;气孔限制值(Ls)、水分利用率(WUE)、栅栏组织和栅栏组织/海绵组织和叶片组织结构紧密度(CTR)呈先先上升后下降的趋势;且在土壤含水量大于39% WHC时沙芥光合和结构受影响较小,在土壤含水量低于39% WHC时,沙芥光合作用受到抑制,而叶片紧密度变大,能够较好的抵御干旱环境。结果表明干旱胁迫下沙芥幼苗叶片光合作用的下降是非气孔因素造成的,且其叶片结构的变化会影响光合作用,光合作用通过产生活性氧对结构也有影响。说明沙芥能够很好的适应中度干旱以上的环境,在重度干旱环境中沙芥通过调节叶片结构以适应环境,这可能是沙芥能够在沙漠地区生存繁殖的原因之一。     

农业旱灾监测中的地表温度遥感反演方法--以MODIS数据为例

以目前农业旱灾监测中应用较广泛的多波段MODIS卫星遥感数据为例,探讨农业旱灾遥感监测中所需要的地表温度反演问题,尤其是反演算法的选择、基本参数的估计和具体反演中的工作流程,为快速地进行农业旱灾监测中的水热遥感参数估计提供方法选择.虽然MODIS有8个热红外波段用来监测地表热量变化,但波段31和32特别适用于农业旱灾监测中所需要的地表温度遥感反演.因此,在算法上,我们将选择计算过程相对简便但反演精度又很高的两因素分裂窗算法.详细地讨论了如何快速地估计分裂窗算法中大气透过率和地表比辐射率这两个基本参数.从实际应用来看,本文所提出的方法能快速地用来反演我国农业旱灾监测中所需要的农田地表温度参数,并获得很好的反演结果.     

基于水资源供需平衡机制的安徽省干旱时空分布

基于目前大多数干旱研究偏于气象、水文和农业干旱,不能较好地反映供求矛盾,论文根据水资源供需成因的旱情评价方法,对安徽省2001-2005年的旱情时空分布进行了综合分析。研究发现,在时间上,安徽省2001和2005两年同为中度干旱,但差别甚大,平水年份的2005年的旱情等级数(Drought Index,DI)(1.485 9)却远高于偏枯的2001年(DI 0.890 9);在空间上,平水年份的2005年总体为中度干旱,但各地市区域差异明显,经济发展水平较高、用水量大的城市干旱严重(如合肥、淮南、马鞍山、芜湖市等)。淮北(DI -0.146 1,无旱)与芜湖(DI 2.466 2,严重干旱)两市水资源自然量和人口数量都相当,但旱情迥异。研究发现,造成上述旱情差异的根本原因是由于社会经济发展水平的差异而引起的水资源供需量的巨大差别。研究认为,在现代的社会背景下,单独的气象干旱、农业干旱和水文干旱已不能全面反映旱情状况,而社会经济干旱对旱情的描述更为直观,采用水资源供需平衡机制对旱情的评价也更符合实际。     

根修剪对冬小麦根系效率、水分利用及产量的影响

通过盆栽试验研究了根修剪对冬小麦根系效率、水分利用及产量形成的影响.结果表明,在不同水分条件下,根修剪均减少了小麦的根量及根呼吸速率,但对根冠比没有显著影响.在湿润和中度干旱条件下,根修剪提高了小麦花期的光合速率和根系效率;在严重干旱胁迫条件下,根修剪小麦的光合速率显著下降,但根系效率与对照相比没有显著差异.在湿润条件下,小剪根处理对籽粒产量并没有显著的影响,而大剪根处理小麦的籽粒产量显著下降;在中度干旱胁迫条件下,小剪根处理小麦的产量(25.18 g pot-1)显著高于对照(22.31 g par-1),但大剪根处理小麦的产量(18.34 g pot-1)显著下降;在严重干旱条件下,两个剪根处理小麦的产量均显著下降.在湿润和中度干旱胁迫条件下,小剪根处理籽粒产量水平的水分利用效率(分别为1.57 g kg-1和1.85 g kg-1)显著大于相应的对照处理(分别为1.46 g kg-1和1.55 g kg-1),但大剪根处理水分利用效率和对照相比没有显著差异;在严重干旱条件下,各剪根处理的水分利用效率和对照相比没有显著差异.可见,在湿润和中度干旱条件下进行的适当根修剪根对作物生产是有利的.图1表3参15     

A 21st-Century perspective on snow drought in the Upper Colorado River Basin

In the Upper Colorado River Basin (UCRB), there is a deep reliance on seasonal snowpack for maintenance of water resources. The term “snow drought” has recently emerged to describe periods of anomalously low snowpack. Unique seasonal patterns in precipitation and temperature that drive snow drought can have distinct hydrologic signatures, and these relationships have not been carefully studied in the UCRB. Here we examine snow drought with a new classification scheme using peak snow water equivalent (SWE) and the ratio of basin-wide modeled peak SWE to accumulated (onset to peak) precipitation (SWE/P) that clusters snow drought years into three distinct groups—“warm,” “dry,” and “warm & dry”—that minimize within-group variance. Over the period 1916–2018, we identify 14 warm years ($\overline{P}$ = 160 mm; $\overline{\mathrm{SWE}/P}$ = 0.24), 24 dry years ($\overline{P}$ = 117 mm; $\overline{\mathrm{SWE}/P}$ = 0.35), and 21 warm & dry years ($\overline{P}$ = 94 mm; $\overline{\mathrm{SWE}/P}$ = 0.23). An elevation-based analysis reveals two distinct patterns: warm snow droughts see severe SWE reductions primarily at lower (<2600 m) elevations (65% at lower elevations, 37% overall), whereas “dry” scenarios exhibit a consistent reduction across all elevations (39% overall). Using naturalized streamflow data, we also differentiate snow droughts by their earlier streamflow timing and decreased peakedness (warm: 7 days, 2%; dry: 7 days, 2%; warm & dry: 13 days, 5%). This research provides new insights into snow drought patterns relevant for regional water management.     

干旱胁迫过程中外源钙对忍冬光合生理的影响

以不同浓度Ca2＋对干旱胁迫处理下的忍冬进行化学调控,研究外源Ca2＋对干旱胁迫处理下忍冬叶片中叶绿素含量、可溶性糖含量、游离脯氨酸含量、过氧化氢酶活性以及光合速率的影响,以探讨外源Ca2＋对缓解干旱胁迫下忍冬光合作用下降的作用机制。结果表明,干旱胁迫下,忍冬的正常生理代谢明显受到抑制,叶绿素质量分数、可溶性糖质量分数、游离脯氨酸质量分数、过氧化氢酶活性以及光合速率分别降低到0.4 mg·g-1、0.06~0.1 mg·g-1、0.8 mg·g-1、0.25 u.mg-1和12~14μmol·m-2.s-1;当施入钙离子后,干旱胁迫对忍冬的伤害得到不同程度的缓解,并在最大程度上稳定叶绿素含量和CAT活性;并能使脯氨酸和可溶性糖的积累显著减少。说明外源Ca2＋能够在一定程度上弥补干旱胁迫导致的Ca2＋亏缺,使植物维持较正常的生理活动,稳定细胞膜结构,维持体内离子吸收平衡,维持较高的光合速率并保护光合结构。     

土壤干旱胁迫对Larrea tridentata叶片膜脂过氧化和保护酶活性的影响

Larrea tridentata是一种亚热带沙漠中常绿的含树脂的灌木,有很高的生态价值和药用价值。在不同土壤干旱胁迫条件下,测量了L.tridentata叶片具有生物学活性物质的含量变化。结果表明,随着土壤水分胁迫的加重,L.tridentata保护酶活性与MDA含量的整体趋势都是先升高,在土壤水势达到-2.415 MPa时,有所下降。L.tridentata体内重要的渗透调节物质脯氨酸的质量分数总体成上升趋势。可见,保护酶及渗透调节对L.tridentata提高自身的抗旱性有重要作用。