基于标准化降水蒸散指数的呼伦贝尔草原干旱变化特征及趋势分析

呼伦贝尔草原是我国北方地区重要的防风固沙和水源涵养生态功能区,在气候变化的背景下,该区的草原畜牧业和旱作农业深受干旱的影响。研究该区干旱发生的特征及趋势,对当地采取适应气候变化对策具有重要意义。基于1960—2017年呼伦贝尔草原4个气象站逐月降水和气温资料,计算标准化降水蒸散指数(SPEI),并采用Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析和R/S分析法分析了近58年呼伦贝尔草原年、季尺度的气候变化及干旱特征与趋势,并结合该区实际发生的灾害事件对SPEI指数进行了验证。结果表明:1)近58年来呼伦贝尔草原在气温显著上升,降水量减少的背景下干旱化趋势显著。2)该区域年尺度和季节尺度下干旱化特征具有差异性,其中,年尺度下,该区域SPEI指数以-0.218×10 a~(-1)倾向率呈显著下降趋势,1998年是干旱加剧的突变年,未来在11年尺度上有持续偏旱的趋势;季节尺度下,冬季SPEI指数显著增加,且未来在17年尺度上有持续偏湿的趋势,春、夏和秋季的SPEI指数均呈下降趋势,并分别在22年、9年和15年尺度上有持续偏旱的趋势。3)2000年以来,干旱发生的总频率尤其重旱和极旱的发生频率均显著高于其他年代;4)夏季和秋季分别是发生重旱和极旱次数最多的季节。5)SPEI指数在呼伦贝尔草原区的干旱监测与分析中具有较好的适用性。     

气候变化背景下东北三省大豆干旱时空特征

利用1961—2010年东北三省大豆种植区71个气象站点地面气象观测资料,基于农业干旱指标作物水分亏缺指数(CWDI)及干旱等级,分析了气候变化背景下近50年来我国东北地区大豆干旱发生频率演变趋势及干旱程度演变特征,研究结果表明:东北三省大豆干旱频率空间差异较大,呈明显的西高东低的经向带状分布特征;大豆全生育期干旱频率以轻旱最高,中旱次之,重旱和特严重干旱频率最低;轻旱及以上干旱频率以播种到分枝阶段最高,分枝到开花阶段次之,开花到成熟阶段最低;作物水分亏缺指数年际变化趋势各地不同,总体而言以播种到分枝期干旱为主向开花到成熟期干旱转变的特点;大豆全生育干旱等级存在明显的年代际变化,20世纪80年代干旱范围最小、程度最轻,2000年以后重旱及中旱范围增加明显,干旱趋于严重。     

基于综合气象干旱指数的1961—2012年阿勒泰地区干旱时空演变特征

基于阿勒泰地区7个气象站1961—2012年的逐日气温、降水等气象资料,运用趋势分析法、M-K突变检验法、小波分析法并结合ArcGIS软件,探究了阿勒泰地区干旱的时空演变特征.结果表明： 综合气象干旱指数能较好地反映阿勒泰地区干旱状况.研究期间,阿勒泰地区虽然年和四季的干旱频次和不同等级干旱覆盖范围都呈减少趋势,但是旱情仍较为严重,年和季节的干旱发生频繁,且多年存在重旱和特旱发生在整个阿勒泰地区;秋季和冬季的干旱频次分别在1997和1983年发生减少突变,夏季的干旱频次首先在1962年发生增加突变,随后在1991年发生减少突变,年均和春季的干旱频次无突变发生;年和四季的干旱频次都存在明显的周期性.干旱频次和不同干旱等级在空间上的分布表明,东部清河县旱情较为严重,中部阿勒泰市、富蕴县、布尔津县、福海县旱情次之,西部地区的哈巴河和吉木乃县的旱情较轻.     

基于综合气象干旱指数的1961—2012年阿勒泰地区干旱时空演变特征

基于阿勒泰地区7个气象站1961—2012年的逐日气温、降水等气象资料,运用趋势分析法、M-K突变检验法、小波分析法并结合Arc GIS软件,探究了阿勒泰地区干旱的时空演变特征.结果表明:综合气象干旱指数能较好地反映阿勒泰地区干旱状况.研究期间,阿勒泰地区虽然年和四季的干旱频次和不同等级干旱覆盖范围都呈减少趋势,但是旱情仍较为严重,年和季节的干旱发生频繁,且多年存在重旱和特旱发生在整个阿勒泰地区;秋季和冬季的干旱频次分别在1997和1983年发生减少突变,夏季的干旱频次首先在1962年发生增加突变,随后在1991年发生减少突变,年均和春季的干旱频次无突变发生;年和四季的干旱频次都存在明显的周期性.干旱频次和不同干旱等级在空间上的分布表明,东部清河县旱情较为严重,中部阿勒泰市、富蕴县、布尔津县、福海县旱情次之,西部地区的哈巴河和吉木乃县的旱情较轻.     

1961-2017年环渤海地区气象干旱时空特征及致灾危险性评估

基于1961-2017年环渤海地区60个地面气象站点的逐日气温和降水资料,计算了各站点逐日气象干旱综合指数（Meteorological drought Composite Index,MCI）,统计近57年各站点的气象干旱过程,并进一步分析了环渤海地区各季节气象干旱的时空变化特征及致灾危险性等级分布。结果表明：（1）环渤海地区春季干旱覆盖范围和持续日数呈下降趋势,但干旱强度有所增加,夏、秋两季干旱覆盖范围和持续日数呈上升趋势,而干旱强度有所减少,冬季干旱覆盖范围和干旱强度均呈增加状态,干旱持续日数有所下降。（2）春季干旱覆盖范围、干旱持续日数、干旱强度以及干旱发生频率均居四季之首,干旱状况最严重,夏、秋季次之,冬季最轻。（3）各季节干旱强度和干旱发生频率的高值区主要分布在辽宁西北部、河北中南部以及山东大部分地区,低值区主要位于辽宁东部地区。（4）各季节干旱致灾危险性等级总体呈西高东低、南高北低的分布特征,其中,河北中南部气象干旱的致灾危险性较高,辽宁东部的较低;春旱致灾危险性总体较高,夏、秋季次之,冬季最低。     

基于SPEI指数的长江中下游流域干旱时空特征分析

基于长江中下游流域1961—2015年129个气象站点的逐日气温和降水数据,利用标准化降水蒸散指数(SPEI),对长江中下游流域近55年年尺度及各季节干旱变化趋势、站次比、强度和频率进行了分析,并探讨了干旱和区域气温、降水变化及ENSO的关系。结果表明:(1)在区域尺度,近55年长江中下游流域年尺度、春季和秋季呈干旱化趋势,春季干旱化趋势显著;夏季和冬季呈湿润化趋势。空间变化上,对于年尺度,汉江流域、中游干流区及洞庭湖流域以干旱化趋势为主,鄱阳湖流域、下游干流区和太湖流域以湿润化趋势为主;春季和秋季分别有96.90%和92.25%的站点呈干旱化趋势;夏季和冬季分别有82.95%和72.87%的站点呈湿润化趋势。(2)年尺度、春季和秋季干旱站次比及强度均呈增加趋势,春旱站次比与强度增加趋势显著;夏季和冬季干旱站次比和强度均呈下降趋势。(3)年尺度和春季干旱频率在21世纪初均达到最高,年尺度、春季和夏季干旱频率从20世纪90年代到21世纪初均呈增加趋势。(4)春、秋季干旱化趋势与降水量的减少及气温的上升相关,夏、冬季降水量的增加使得夏、冬季呈湿润化趋势。冬季SOI和次年春季干旱相关性极显著,冬季发生拉尼娜事件时,次年春季更易发生干旱。     

基于综合气象干旱指数的石羊河流域近50年气象干旱特征分析

借助数理统计理论和GIS空间分析技术,利用综合气象干旱指数(composite index,CI),根据石羊河流域5个气象站1961-2010年实测气象资料,对石羊河流域近50a的干旱在时空上的变化特征进行分析.首先计算了各站历年逐日的CI指数,统计近50 a各站点出现的干旱过程、各时段的干旱事件,在此基础上分析了石羊河流域干旱发生的频率、覆盖范围和强度和不同等级干旱发生的多年平均日数.分析结果表明:(1)石羊河流域四季干旱发生频率均呈现北高南低的空间分布规律;在四季中,夏季干旱发生频率最高,冬季频率最低;极小值都在乌鞘岭,极大值略有不同:春、夏、冬季干旱发生频率极大值在民勤,秋季极大值在武威.(2)石羊河流域有大范围干旱发生的年份夏季和秋季较多分别有22 a、11a,冬季最少只有4a.(3)石羊河流域不同等级干旱日数总体上呈现夏季多冬季少、北部多南部少的规律,和降水量的空间分布有较好的负相关性.(4)干旱发生成因除了主要受东亚季风和西南季风的影响外,还应考虑到径流的影响.研究结果与实际情况相符,可为相关部门根据本地区干旱特征制定相应抗旱对策提供理论依据.     

基于SPEI指数的近52年青海省农(牧)作物生长季干旱动态格局分析

标准化降水蒸散指数(the standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)是国际上最新发展的适用于气候变暖背景下多时间尺度干旱监测与评估的理想指标。本文利用1961—2012年青海省47个气象站点逐月的平均气温和降水数据,基于SPEI分析了近52年气候变化背景下青海省农作物生长季多时间尺度干旱风险的时空变化特征。结果表明:生长季干旱风险突出,时空差异显著;在气候变化背景下,生长季生育前期干旱化趋势小于需水关键期和全生育期趋势,生长季内干旱有以生育前期干旱为主向需水关键期干旱为主转变的特点。与此同时,干旱发生范围也有明显扩大趋势;在区域平均增暖1.36℃情况下,青海省农作物生长季中度以上干旱风险平均增加了2倍;进一步印证了气候变暖在带来可能收益的同时由于气候变率的增大及水热匹配的不均匀而增加农牧业生产的不稳定性。     

广西生物多样性优先保护区的气候变化风险评估

利用位于广西生物多样性优先保护区内的48个国家气象观测站的1961—2014年历史气候观测资料,应用线性趋势分析和气候变化指数方法,对优先保护区的气候变化特征及风险进行分析,结果表明,优先保护区气候总体朝暖干化发展:气温明显升高,降水日数、相对湿度和日照减少。年气温平均升高速率为0.155℃·(10 a)~(-1),年降水日数平均减少速率为4.0 d·(10 a)~(-1),年平均相对湿度的平均减少速率为0.7%·(10 a)~(-1),年日照时数的平均减少速率为4.3 h·a~(-1)。部分地区发生了低温日数减少,高温日数增多的变化:低温日数减少主要集中在九万山区、桂北南岭地区和桂西山原区;高温日数变化主要分布在桂西山原区、桂西岩溶山区、大明山区、九万山区和沿海地区。秋、冬季强降水日数的增多变化和重旱日数的增多变化,主要集中分布在桂西岩溶山区、大明山区和沿海地区。广西3类生物多样性典型生境地中,岩溶地区气候变化影响程度最大,气候变化风险最高,沿海和海岛地区次之,桂北南岭山地等原始森林地区气候保持最稳定,风险最低。广西生物多样性优先保护区中95%以上地区处于中等及以下等级的风险区内,西林是保护区中唯一的高风险等级区。     

长江三角洲地区极端气温事件变化特征及其与ENSO的关系

基于1960—2014年65个气象站点逐日最高、最低气温和平均气温资料,分析了长江三角洲地区极端气温事件的变化规律和ENSO事件强度对极端气温指数变化趋势的影响。结果表明:近55年长江三角洲地区夏季日数(SU)、热夜日数(TR)、暖昼日数(TX90)、暖夜日数(TN90)、异常暖昼持续指数(WSDI)、生长期(GSL)均呈增加趋势,其中暖夜日数(TN90)增加幅度最大,增幅为8.55d/10a;极值指数也呈上升趋势,其中月最低气温极小值(TNn)上升幅度最大为(0.53℃/10a);冰冻日数(ID)、霜冻日数(FD)、冷昼日数(TX10)、冷夜日数(TN10)、异常冷昼持续指数(CSDI)均呈减少趋势,其中冷夜日数(TN10)减少幅度最大(-6.06d/10a);月平均日较差(DTR)以0.11℃/10a的速率呈下降趋势。空间上,所有站点SU、TXn、TNx呈增加趋势;TR、TX90、TN90、TNn、TXx、WSDI、GSL分别有97%、85%、98%、95%、78%、92%、94%的站点呈增加趋势;所有站点ID、FD、TX10、TN10呈减少趋势;CSDI、DTR分别有87%、77%的站点呈减少趋势。多数极端气温指数与纬度、经度、海拔显著相关。气候变暖突变后,极端暖指数明显增加,极端冷指数明显减少。总体上,厄尔尼诺对极端气温指数的影响大于拉尼娜的影响。     

1962—2010年甘肃省黄土高原区干旱时空动态格局

借助ArcGIS 9.3和SPSS软件平台,根据甘肃省黄土高原区33个气象站1962—2010年气象资料,利用综合气象干旱指数(CI)从干旱率、干旱强度和干旱频率三方面对甘肃省黄土高原区近50年的干旱时空变化特征进行了分析。结果表明:春、秋季干旱率呈现显著增加趋势,夏、冬季干旱率呈略微增加趋势;夏季干旱频率最大,春季、秋季次之,冬季最少;春、秋季干旱以2000年来最为严重,夏季干旱以2000年以来、20世纪70年代和90年代均较严重,冬季干旱以20世纪80年代最为严重;甘肃省黄土高原区逐年干旱持续日数和干旱强度存在明显的年际波动,线性变化趋势明显;从空间分布来看,春、夏和秋季干旱多发区主要集中在甘肃省黄土高原区西北部,而106°E以西"临洮-通渭-天水"一线和庆阳东南部是干旱多发区变幅最大的地方,冬季干旱多发区主要集中在甘肃省黄土高原区南部。     

蒸发需求干旱指数(EDDI)在辽宁省干旱识别中的应用

蒸发需求干旱指数(EDDI)是从大气蒸发需求(E₀)角度出发建立起来的一种多尺度的干旱指标,具有不依赖降水量、适用于各种下垫面类型的特点,具备在不同时间尺度捕捉水胁迫信号的能力。本研究基于1961—2018年辽宁省52个气象站气象观测资料,逐日估算E₀,按年、生长季(4—10月)、春季、夏季、秋季、冬季分别计算EDDI,分6个时间尺度识别近58年辽宁省干旱发生的年际变化特征。结果表明: 研究期间,辽宁省EDDI年际变化阶段性明显,多个时间尺度的EDDI呈两个高值集中期。在20世纪60年代,年、生长季、春季、秋季和冬季5个时间尺度的辽宁省平均EDDI高值区相对集中,这一阶段辽宁省发生干旱的年数多、程度重;除冬季外,2014—2018年是其他5个时间尺度的EDDI高值另一个相对集中的时段;1981—1982年,辽宁省的年、生长季、夏季、秋季的EDDI值偏高。1963—1965年(除夏季外)、1972—1973年(生长季、夏季)、1989—1990年(年、生长季、春季、冬季)、1997—1998年(年、生长季、夏季)、2004—2005年(春季、冬季)和2013—2014年(年、生长季、秋季)都发生了干-湿或湿-干逆转事件。1985—1987、1993—1995和2005—2013年,辽宁省存在明显的干旱空窗期。     

超表达拟南芥2-烯醛还原酶基因对烟草抗旱性的作用机理分析

为研究是否可以利用2-烯醛还原酶(AER)来清除活性氧下游的醛自由基达到提高植物的抗旱性,以超表达拟南芥AER基因烟草和野生型烟草(SR)为研究材料,利用干旱胁迫处理进行抗旱性分析,测定了干旱胁迫及复水后各个烟草株系的生物量、光合速率、叶绿素荧光参数、叶绿素含量、MDA和H2O2含量等指标。结果显示:(1)干旱胁迫下,转基因烟草株系的生物量、叶绿素含量、净光合速率、PSⅡ最大光化学效率及H2O2的清除能力均显著高于对照;(2)复水之后,烟草植株的各项生理指标都得到一定程度的恢复,而转基因株系相比于野生型恢复迅速,恢复能力更强。研究认为,超表达AER基因可以通过清除活性氧及其下游醛自由基来提高烟草的抗旱能力。     

Mapping QTLs for seed yield and drought susceptibility index in soy-bean（Glycine max L.） across different environments

Drought stress has long been a major constraint in maintaining yield stability of soybean （Glycine max （L.） Merr.） in rainfed ecosystems. The identification of consistent quantitative trait loci （QTL） involving seed yield per plant （YP） and drought susceptibility index （DSI） in a population across different environments would therefore be important in molecular marker-assisted breeding of soybean cultivars suitable for rainfed regions. The YP of a recombinant line population of 184 F2：7：11 lines from a cross of Kefengl and Nannong1138-2 was studied under water-stressed （WS） and well-watered （WW） conditions in field （F） and greenhouse （G） trials, and DSI for yield was calculated in two trials. Nineteen QTLs associated with YP-WS and YP-WW, and 10 QTLs associated with DSI, were identi- fied. Comparison of these QTL locations with previous findings showed that the majority of these regions control one or more traits re- lated to yield and other agronomic traits. One QTL on molecular linkage group （MLG） K for YP-F, and two QTLs on MLG C2 for YP-G, remained constant across different water regimes. The regions on MLG C2 for YP-WW-F and MLG H for YP-WS-F had a pleiotropic effect on DSI-F, and MLG A1 for YP-WS-G had a pleiotropic effect on DSI-G. The identification of consistent QTLs for YP and DSI across different environments will significantly improve the efficiency of selecting for drought tolerance in soybean.     

2,4—D和乙烯利对玉米幼苗抗旱性效应的研究

水分胁迫下,２０ｍｇ／Ｌ２,４－Ｄ和４００ｍｇ／Ｌ乙烯利（ＣＥＰＡ）分别不同程度地降低和提高玉米幼叶生长部位的相对含水量（ＲＷＣ）、水势（ψｗ）和渗透调节能力（ＯＡ）。胁迫后期,玉米幼叶中脯氨酸含量（Ｐｒｏ）为：ＣＥＰＡ〉对照（ＣＫｓ）〉２,４－Ｄ。随胁迫宾进行,２,４－Ｄ处理幼叶的膜相对透性（ＲＰ）始终处于较高水平且增长幅度较大,叶片延伸生长速率（ＬＥＲ）对ＲＰ的变化较为敏感;而ＣＥＰＡ处理则与     

基于温度植被干旱指数的土库曼斯坦典型绿洲干旱遥感监测

针对目前中亚地区广泛存在的农业干旱问题,选取土库曼斯坦典型绿洲为研究区,利用2幅MODIS影像和同期过境的Landsat影像,获取归一化植被指数(NDVI)和地表温度(Ts),构建NDVI-Ts特征空间,计算得到2001和2011年2种温度植被干旱指数TVDITM和TVDIMODIS.利用较高分辨率的Landsat TM数据对MODIS数据反演结果进行验证.结果表明:2001年、2011年TVDITM和TVDIMODIS的绝对误差分别为0.0178和0.0228;均方根误差分别为0.0226和0.0279;相关系数分别为0.949和0.922,说明TVDI可有效反映区域土壤干旱情况.研究区内干旱区域占总面积的60％以上,旱情由绿洲中心向外围逐步严重.近10年来,研究区内土壤湿度低值区呈现扩大趋势,湿润和正常所占比例下降了5.32％,干旱和重旱的比例上升了14％,旱情情况总体加剧.因此,利用MODIS影像的温度植被旱情指数可有效地监测中亚地区干旱情况.     

不同砧穗组合葡萄植株对部分根区干旱的生理生化响应

利用自制木箱对嫁接在3309C、420A和110R砧木上的玛瓦斯亚葡萄（M）进行双侧根区交替灌溉（AI）和单侧灌溉（UI）两种水分胁迫处理,以探讨不同葡萄砧穗组合对干旱的适应能力.结果表明：水分胁迫导致葡萄叶片ABA浓度大幅度增加,AI和UI的3种组合平均分别提高了267.5％和394.7％,而气孔导度和蒸腾速率显著下降.UI处理的3种组合叶片SOD和CAT活性显著增加,脯氨酸（Pro）含量极显著增加,且均以M/110R增幅较大,M/3309C增幅较小;而AI处理的SOD和CAT活性增加较小,但Pro含量显著增加.干旱胁迫导致葡萄叶片质膜透性、MDA和H₂O₂含量极显著增加,以M/3309C增加最多,M/110R增加较少.不同砧穗组合适应干旱逆境的能力主要取决于砧木品种,110R适应干旱逆境的能力强于420A和3309C,其对应的嫁接植株的生长量亦呈同样趋势.与根区单侧灌溉相比,双侧根区交替灌溉对植株造成的伤害较小,是可推广的节水灌溉方式.     

土壤干旱对元宝枫渗透调节能力的影响

采用盆栽控水法和P—V技术研究分析了不同土壤干旱(速度、程度)条件对元宝枫渗透调节能力的影响。结果表明,元宝枫具有很强的渗透调节能力．但该能力受土壤干旱的速度和程度影响,在缓慢干旱条件下,元宝枫叶片的ψw、ψ0、π100、RWC^0、ROWC^0均明显降低．其中与渗透调节能力直接相关的(π100可下调0．52MPa,ψ0下调1．51MPa。在快速干旱条件下π100和ψ0分别仅下凋0．20MPa和0．48MPa。△π100值也表明缓慢干旱条件下元宝枫渗透调节能力是快速干旱下的45倍。在缓慢干旱条件下．由轻度到中度干旱时其渗透调节能力显著增强(增加270％);由中度到严重干旱时．增加不明显(增加了24．5％)。从3种有机渗透调节物质含量与△π100值的动态变化可见,可溶性糖含量增加对渗透调节能力的贡献是第一位的．其次是Pro、游离氨基酸。