干旱综合防御集成技术机制及在华北冬麦区的示范应用研究

论文将底墒效应利用技术、土壤深松技术、秸秆覆盖技术、有限水分胁迫效应利用技术、喷施多功能防旱剂五项单项抗旱技术在冬小麦播前及各个发育阶段适时、适地综合集成,并给出了应用量化指标。于1998～2000年在河南、河北、山东省进行示范推广应用。结果表明:冬小麦干旱综合防御集成技术是通过各单项抗旱技术触发和优化冬小麦找水、增水、保水、节水、控水的五种水分利用机制,发挥了植物生理生态、土壤理化性状、土壤水库、麦田小气候效应和化学制剂喷施等多种防旱抗旱的效能,时间贯穿于冬小麦整个生育期,可实现持续防旱抗旱。集成技术具有比各单项技术更显著的增产、节水效果。在两个典型大旱年的情况下,集成技术使水分利用效率提高10.6%～53.7%,平均提高27.7%;小麦增产7.0%～42.3%,平均增产16.6%;每公顷增加纯收入490～1200元。     

中国北方冬小麦的水分亏缺与气候生产潜力--近40年来的动态变化研究

基于辨识自然条件下的水分对北方半湿润半干旱地区冬小麦气候生产潜力的影响,采用“逐步订正法”分别计算了光合、光温和气候生产潜力,并进行了评估。从水分平衡角度,采用新颖的数理模式构建了估算气候生产潜力的水分订正函数,其中冬小麦需水量采用FAO最新推荐的Penman-Monteith公式,供水量采用新近研制的降水量和土壤有效底墒模式。计算了本区78个站点近40年(1961～2000年)逐年的气候生产潜力,分别以相对变率、变异系数以及由水分亏缺引起的减产率和水分亏缺率等为指标,分析了近40年中国北方冬小麦水分与气候生产潜力的动态变化。结果表明,由于底墒水约占冬小麦全生育期需水量的20％～30％,对气候生产潜力的贡献较大,相应地,计算得到的冬小麦气候生产潜力比以往一些结果高出约20％～30％,这对评估气候生产潜力有重要意义。在生产潜力动态变化方面,由于降水变率大,使得气候生产潜力的时空变化大于光合和光温生产潜力的时空变化,而且在河北(包括津京地区)和山东两省,水分具有由南向北、由东向西减少的趋势,陕西、山西和河南三省水分有由南向北减少的趋势,使得各项指标的变化均有与此基本相应的变化趋势。     

灌溉降低华北冬小麦干旱减产的风险评估研究

从冬小麦生育期水分供需平衡的关系出发，建立了其缺水率模式。采用风险分析技术与方法，基于华北平原河北省及京津地区代表站点近40a(1961—2000年)冬小麦供需水的有关资料，估算了冬小麦全生育期在不同灌溉条件下，不同干旱年型不同缺水率出现的概率，分析了灌溉可降低的冬小麦干旱减产的风险水平。结果表明：这些地区生育期内的自然降水和底墒水只能满足冬小麦全生育期需水的1／3—2／3。如果没有灌溉，冬小麦全生育期缺水率20％以上出现的概率大都在80％以上，缺水率30％—40％的重早年出现的概率高达30％；随着灌水次数的增加，相应干旱减产的风险水平随之降低。如果在缺水的关键期适当补充3次水，总量在2025m^3／hm^2左右，则缺水率≥10％的风险概率可降到10％以下，而大部分地区基本上可满足水分的需求；为节约用水和提高水分利用效率，除严重干旱年外，大部分地区一般只需灌3次水便可满足冬小麦稳产、高产的水分需求。     

主要农业气象灾害风险评估技术及其应用研究

基于灾害风险分析的原理,论文提出了我国几种主要农业气象灾害风险评估的技术方法。包括一年生农作物、多年生果树减产率序列的构建技术,不同致灾因子、致灾指标序列的构建技术,灾害风险估算模型的构建技术;致灾损失(减产率)的风险评估技术,致灾指标的风险评估技术,减灾措施降低灾害风险的评估技术。通过对1961～2000年逐日气象资料与产量、灾情资料的相关分析研究,筛选出适用于北方地区冬小麦干旱、东北地区玉米和水稻冷害、江淮地区冬小麦和油菜涝渍、华南地区香蕉和荔枝寒害风险评估的主要致灾因子、致灾等级、致灾指标及其对应的减产率。以北方地区冬小麦干旱、华南地区香蕉和荔枝寒害风险评估为例,给出了针对一年生农作物、多年生果树不同承灾体类型的风险概率估算方法及其风险等级划分。结果表明:北方地区冬小麦干旱、华南地区香蕉和荔枝寒害风险概率分布有着很好的连片性和区域性。北方地区冬小麦全生育期内,自然水分亏缺的风险概率很高,随着灌溉次数的增加,缺水率的风险概率逐渐降低。一般在轻旱年灌水1～2次、中旱年灌水2～3次、重旱年灌水3次之后,大部分地区都能基本满足冬小麦的需水要求,缺水率出现的概率已经很小。     

华北北部冬小麦干旱和产量灾损的风险评估

利用河北及京津地区53年(1949～2001年)的冬小麦实际产量资料,采用直线滑动平均法分离出趋势产量和气象产量,并将气象产量作了相对化处理;以本区主要由干旱所造成的相对气象产量负值(减产率)序列作为研究对象,根据风险理论采用风险评估技术和方法,计算了该区在干旱气候条件下冬小麦不同减产率范围出现的概率,并选取历年减产率的变异系数、历年平均减产率和减产率风险概率作为评价指标,分析了干旱气候条件下河北及京津地区历年冬小麦产量灾损的风险水平。研究结果可为冬小麦产量风险预测及抗灾减损提供科学依据。     

农业气象灾害风险评估体系及模型研究

从灾害风险分析的角度构建了一个由我国北方冬小麦干旱、江淮冬小麦渍涝、东北作物夏季低温冷害以及华南荔枝和香蕉冬季寒害组合的灾害风险评估体系.该体系由风险辨识、风险估算和风险评价组成.风险辨识分别阐明了上述各灾种的孕灾环境、致灾因子和承灾体的灾情特征.在风险评估方面,基于灾害性质、灾损和抗灾性能的含义,提出了相应的风险概念模型,根据多年产量资料和气象资料,提出了应用性强、可操作的各种灾害的灾害强度风险概率模拟模式和灾损风险概率模拟模式、抗灾性能模式,并采用逐年产量和气象资料的样本序列,由上述模拟模式估算了各种灾害强度和不同灾损发生的风险概率及风险指数,阐述了风险水平的地区差异.在风险评价方面,根据对各种灾损的风险指标进行综合,分别提出了风险区划指标,并进行了风险区域划分.