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、 量年颁上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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

Runoff water management technologies for dryland agriculture on the Loess

SUMMARY

Arid and semi-arid environments undergo periodic seasonal agricultural droughts of varying extents and duration, erratic and ineffective rainfall of high intensity and short duration, with high surface runoff. High efficiency water-harvesting agriculture has been routinely used in the Loess Plateau agricultural production of China over the past 10 years. Localized habitat effect and regional water resource enrichment are the theoretical basis of high efficient water-harvesting agriculture. Features of this agricultural system are described, including: water harvesting of surface runoff from roads and collection in concrete yards on plastic sheets; water storage cellar tanks for harvesting runoff to provide life-saving/critical irrigation, with devices for water lifting and conveying such as hand pumps and pipelines; feasible methods of water use for limited supplies such as drip, hole, subsoil, and super-sheet irrigation; agronomic measures of high water use efficiency; and field micro-catchment for water harvesting and conservation to increase fallow efficiency in rainy seasons. Using the stored runoff water to irrigate the mulched winter wheat and spring corn, as well as vegetables and fruit trees, significant yield increasing and water use efficiency improvements have been achieved. Plastic mulching for increasing fallow efficiency in rainy seasons and improving yield of the next winter wheat crop have been developed and demonstrated. These techniques have provided obvious benefits in terms of soil and water conservation on slope farmland in the hill regions and remarkable effects of storing water and reducing drought in the dryland farming regions have been obtained.     

Water budget and the consequent duration of canopy carbon gain in a teak plantation in a dry tropical region: Analysis using a soil–plant–air continuum multilayer model

A soil–plant–air continuum multilayer model was used to numerically simulate canopy net assimilation (A_n), evapotranspiration (ET), and soil moisture in a deciduous teak plantation in a dry tropical climate of northern Thailand to examine the influence of soil drought on A_n. The timings of leaf flush and the end of the canopy duration period (CDP) were also investigated from the perspective of the temporal positive carbon gain. Two numerical experiments with different seasonal patterns of leaf area index (LAI) were carried out using above-canopy hydrometeorological data as input data. The first experiment involved seasonally varying LAI estimated based on time-series of radiative transmittance through the canopy, and the second experiment applied an annually constant LAI. The first simulation captured the measured seasonal changes in soil surface moisture; the simulated transpiration agreed with seasonal changes in heat pulse velocity, corresponding to the water use of individual trees, and the simulated A_n became slightly negative. However, in the second simulation, A_n became negative in the dry season because the decline in stomatal conductance due to severe soil drought limited the assimilation, and the simultaneous increase in leaf temperature increased dark respiration. Thus, these experiments revealed that the leaflessness in the dry season is reasonable for carbon gain and emphasized the unfavorable soil water status for carbon gain in the dry season. Examining the duration of positive A_n (DPA) in the second simulation showed that the start of the longest DPA (LDPA) in a year approached the timing of leaf flush in the teak plantation after the spring equinox. On the other hand, the end appeared earlier than that of all CDPs. This result is consistent with the sap flow stopping earlier than the complete leaf fall, implying that the carbon assimilation period ends before the completion of defoliation. The model sensitivity analysis in the second simulation suggests that a smaller LAI and slower maximum rate of carboxylation likely extend the LDPA because soil water from the surface to rooting depth is maintained longer at levels adequate for carbon gain by decreased canopy transpiration. The experiments also suggest that lower soil hydraulic conductivity and deeper rooting depth can postpone the end of the LDPA by increasing soil water retention and the soil water capacity, respectively.     

湖南省宁乡县巷子口—沩山荒漠化治理研究

巷子口—沩山地处我国南方红壤丘陵地区。由于长期过度砍伐和陡坡开垦等不合理人为活动的影响，加上降雨多且暴雨集中、丘陵地形和花岗岩母质的自然条件，这里由水蚀导致的荒漠化一度比较严重，１９８２年以来，采取封禁与造林相结合恢复植被、多途径解决农村能源问题、坡耕地退耕还林、广泛开展宣传、加强机构建设、落实政策、加强监督等措施，开展了荒漠化治理，取得了显著的生态和经济效益。     

湘北红壤丘岗区农业可持续发展问题探讨

从自然资源条件、农业基础设施、后备资源潜力、科技储备等方面剖析湘北红壤丘岗区农业发展的优势；同时阐明了阻碍该区农业可持续发展的主要因素，即土壤肥力普遍偏低、季节性干旱严重、农业生态系统脆弱、资源利用不合理、开发与利用资源的资金短缺、体制缺陷和思想观念陈旧等。提出了10条促进该区农业持续高效发展的技术途径和措施，即：(1)推广农村实用新技术，迅速提高土地生产力；(2)充分发挥“土壤水库”和工程水库的作用，抗御季节性干旱；(3)协调水土矛盾，建立丘岗开发的资源互利型利用模式；(4)全而开展生态农业建设，改善农村生态环境；(5)大力调整农业结构，尽快形成新的主导产业或生产项目；(6)壮大村级集体经济，充分发挥它在现代农业建设中的杠杆作用；(7)以市场为导向，建立农产品商品生产基地，加快农业产业化进程；(8)增强科技投入，充分发挥科技进步的推动作用；(9)建立完善的投资管理和激励机制，提高广大农民参与农业综合开发的积极性；(10)强化农业先进技术的培训和推广，提高农民科技素质。     

南亚热带丘陵土壤水分循环及其有效性的研究──Ⅴ.丘陵土壤蒸散量的估算

根据系统实测资料,利用根层土壤水的变化量,按水量平衡公式反算求得观测年、季及旱月的土壤蒸散量.以三年平均及旱年土壤吸入水量减去蒸散量的结果显示,两个观测试区0～100cm土层蒸散量大于吸入水量;若以月平均计,则每月蒸散量大于土壤吸入水量3．84～8．60mm,土壤水的吸入略小于消耗,一年内土壤水量接近平衡．     

不同水分条件下三裂叶豚草叶解剖结构的生态适应性

三裂叶豚草（Ambrosia trifida）是世界公害杂草,于20世纪30年代传人我国后,对我国人民的生产生活和生态系统造成了严重危害。本研究以我国北方地区主要分布的入侵植物三裂叶豚草为对象,采用盆栽实验的方法及石蜡切片技术,在Zeiss Image．A,光学显微镜下研究不同土壤水分条件下三裂叶豚草叶片解剖结构的变化。结果表明：三裂叶豚草在90％土壤相对含水量处理下叶片厚度、上下表皮厚度均增加,是细胞储水量增加,细胞体积增大的结果;在50％、30％土壤相对含水量处理下三裂叶豚草叶片变薄、栅海比值增大,是典型的节约型干旱适应,同时叶肉栅栏细胞层数增加、栅栏细胞密度增大,表现出强壮型干旱适应特征;干旱胁迫程度越大,三裂叶豚草叶显微结构变化越大。不同水分条件下三裂叶豚草解剖特征总体可塑性值为0．39,具较高可塑性,其中叶片厚度、上表皮厚度、下表皮厚度、栅栏组织与海绵组织的厚度比（P／S）、栅栏细胞密度等指标较栅栏组织厚度、海绵组织厚度具有更大可塑性,表明这些因素对三裂叶豚草成功入侵有较大作用。     

洞庭湖区湿地综合资源管理与复合生态系统建设

通过对洞庭湖区湿地衰退原因与特征的分析,提出合理开发湿地资源必须强化湿地整体管理,控制湿地开发规模,适度退田还湖还蓄（洪区）,调整农业布局与种植制度,走集约持续发展之路,建设复合高效湿地生态系统;进行适应洪涝灾害发生规律的避洪、耐渍型生态设计,建立适应浅水水体、湖洲和低湖渍害田的复合高效生态工程模式。     

我国中亚热带人工林水热通量对干旱差异响应的模拟研究

季节性干旱现象在我国中亚热带地区时有发生,为了研究该区域大气-生态系统之间的相互作用关系及其碳水收支状况,2002年起在江西省千烟洲（26.7°N,115.1°E）人工林生态系统建立了通量观测塔。2003年7月该人工林生态系统遭遇了历史上少有的高温少雨天气,本研究应用基于生理生态学过程的EALCO（Ecological Assimilation of Land and Climate Observation）模型及2003和2004年通量观测数据对该生态系统的水热通量进行了模拟,同时分析了干旱胁迫对它们产生的影响。结果显示,模型能够很好的模拟该生态系统的能量通量的日变化,净辐射、显热和潜热通量模拟值与实测值相关系数的平方（R2）及标准差分别为0.99和8.05 W.m-2;0.81和41.02 W.m-2;0.90和31.49 W.m-2,模型可以解释87%的日蒸散量的变化。从模拟结果看,2003年7月下旬（发生较严重干旱胁迫）较2004年同期（干旱程度轻）相比,冠层及土壤水势下降约2倍,植物蒸腾的日变化形式改变,根系吸水滞后冠层蒸腾的时间缩短约半小时,冠层导度下降40%～60%。模拟与观测结果均表明,2003年7月下旬每天正午的波文比大都介于1～2.2,而2004年同期正午的波文比则介于0.2～0.6。EALCO模型通过Ball模型将植物碳水过程耦合在一起,从而可以很好的模拟植物的气孔行为,进而准确的模拟植物水热过程对干旱的响应。土壤水分匮乏对冠层导度的限制是2003年干旱期间冠层潜热通量模拟值下降的根本原因。     

雷州半岛桉树人工林地力退化的成因与防治措施

通过对雷州半岛桉树人工林大面积土壤调查研究和多点田间试验,揭示了桉树人工林地力退化的成因,提出了可行的防治措施。其退化成因是桉树人工林生态系统本身的脆弱性、水土流失严重、人为因素对生物积累过程的干扰、桉树全树利用方式、耕垦的不适当以及林地养分收支严重失衡。其防治措施是增加桉树人工林生物多样性、回归林地调落于土壤、应用适当的采伐利用方式和采伐剩余物的处理方式。