基于优选遥感干旱指数的华北平原干旱时空变化特征分析

基于中分辨率成像光谱仪(MODIS)产品和气象资料,对比分析了作物缺水指数(CWSI)、干旱严重度指数(DSI)、归一化植被供水指数(NVSWI)和温度植被干旱指数(TVDI)表征华北平原干旱状况的适用性,并基于优选后的指数研究了2000—2018年干旱的时空变化特征。结果表明：(1)CWSI在反映干旱的效果上明显优于另外三种干旱指数。(2)时间上,2000—2018年春季干旱最严重,其次是秋季和冬季,夏季干旱最轻,但春季干旱强度有所下降,速率为-0.03/10a,而其他三季均呈增加趋势,速率为(0.01—0.08)/10a。(3)空间上,华北平原东部和东南部发生轻旱频率高,西部和北部中旱及以上干旱频率较高。山东省西北部及河南省东部、安徽省北部等地春旱呈显著减弱趋势(P<0.05);夏季华北平原东南部干旱增加趋势显著(P<0.05),而北部减弱趋势显著(P<0.05);秋季华北平原西南一带干旱上升趋势较大;冬季西部、中部及南部干旱增加趋势显著(P<0.05)。     

干旱指标研究进展

干旱作为全球最为常见的自然灾害之一,已经对我国的农业生产造成了严重影响。为更好地预测影响作物的干旱并及时采取应对措施,综述了国内外广泛应用的各类干旱指标,包括气象指标、土壤墒情指标、作物生理生态指标及其它综合监测指标等,评述了各类干旱指标的优缺点以及在农业上的适用性,探讨了未来以作物干旱为核心的干旱指标研究拟重视的方面,以为减缓和预防干旱对农业的不良影响及制订科学的政策提供依据。     

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.     

温度植被干旱指数在蒙古高原干旱监测中的应用

以蒙古高原为研究区,选择2000—2019年植物生长季的MODIS归一化植被指数(NDVI)和陆地表面温度(LST)构建NDVI-LST特征空间,由该特征空间计算蒙古高原温度植被干旱指数(TVDI);利用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验及Hurst指数方法分析蒙古高原TVDI的时空变化特征和未来的变化趋势,利用偏相关分析法探究气象因子与蒙古高原TVDI之间的关系。结果表明: 2000—2019年,蒙古高原TVDI以0.0001·a^-1呈增大趋势,期间,蒙古高原的干旱情况小幅加重,其中,草甸草原和典型草原干旱情况逐渐减轻,而荒漠草原和高山草地干旱情况加重。蒙古高原TVDI的Hurst指数均值为0.45,小于0.5的地区面积占比为71.5%,说明大部分地区2000—2019年的TVDI变化趋势与过去相反。中部的荒漠草原地区和东部的草甸草原地区未来干旱情况可能加重;典型草原的大部分地区以及内蒙古境内的荒漠草原未来干旱可能减轻;高山草地地区的干旱变化无法确定。蒙古高原有33.6%的地区TVDI与气温呈显著正相关,34.8%的地区TVDI与降水量呈显著负相关,其中,典型草原受气象因子的影响最显著。     

鄱阳湖干旱启示录

<正>近些年来,鄱阳湖干旱问题引起了各方的关注,与此相关的筑坝建闸问题也充满了争议。解决这些问题的核心在于科学认识鄱阳湖流域干旱的本质。设置大背景:人类世鄱阳湖是中国当前第一大淡水湖,周边人口稠密,社会经济发展压力大。历史上,鄱阳湖流域有白鹭书院和滕王阁等众多名胜古迹,很多诗歌和文人出自该地。这就意味着有关鄱阳湖的问题不仅仅局限于自然层面,而且还涉     

岷江干旱河谷区典型灌木对干旱胁迫的生理生化响应

以岷江干旱河谷区6种典型山地灌木[沙棘(Hippophae rhamnoides)、羊蹄甲(Bauhinia faberi)、白刺花(Sorphora davidii)、锦鸡儿(Caragana arborescens)、三颗针(Berberis sargentiana)、黄栌(Cotinus szechuanensis)]为试材,采用盆栽试验研究了土壤自然干旱胁迫对苗木叶片抗氧化保护酶活性、膜伤害程度以及渗透调节物质的影响,探讨植物应对土壤干旱逐渐加剧的生理生态适应机理。结果表明,植物不同抗氧化保护酶对干旱胁迫及随之而来的氧化胁迫的响应存在一定差异。各灌木的超氧化物歧化酶随着干旱胁迫的增强呈先上升后下降,过氧化物酶在整个胁迫期间表现为逐渐升高,过氧化氢酶的升高则主要发生在胁迫的中后期,表明不同胁迫时期对植物体起主导作用的保护酶不同,三者表现为相互协调的作用方式。随着干旱胁迫的增强,各灌木的丙二醛呈缓慢增加趋势,细胞的膜脂过氧化作用逐渐加强,植物开始遭受一定程度的毒害。沙棘和羊蹄甲叶片的质膜相对透性随胁迫的增强呈现先升后降最终回到初始水平的特点,表明植物可以通过干旱锻炼获得一定的抗旱能力。白刺花和黄栌叶片的质膜相对透性在胁迫的0—4 d保持不变,从8 d开始大幅上升并一直维持在较高水平,说明胁迫初期植物细胞膜的结构和功能还很完整,生理活动仍能正常进行,但从中期开始细胞膜遭受严重破坏。随着干旱胁迫的增强,各灌木叶片的脯氨酸总体均呈增加趋势,表明干旱胁迫下植物通过积累脯氨酸以提高细胞的渗透调节能力。主成分分析表明,6种灌木的抗旱能力由强到弱依次为:羊蹄甲、沙棘、锦鸡儿、黄栌、白刺花、三颗针。综合分析表明,干旱河谷区几种典型灌木可通过提高抗氧化酶活性并积累渗透调节物质对干旱胁迫进行积极的反馈,以减弱逆境胁迫下活性氧的危害,提高细胞的渗透调节能力,减轻细胞遭受的损伤。     

当植物遭遇干旱

水是植物体内最多的物质,也是最重要的、无法替代的物质。水分占植物体鲜重的60％-90％,既可作为各种物质的溶剂充满在细胞中,也可以与其他分子结合,维持细胞壁、细胞膜等的正常结构和性质,使植物器官保持直立状态。植物细胞内的物质运输、生物膜装配、新陈代谢等过程都离不开水。如果没有水,植物将无法顺利地散发热量,保护自己不受炎夏的烈日灼伤;如果没有水,     

当植物遭遇干旱

水是植物体内最多的物质，也是最重要的、无法替代的物质。水分占植物体鲜重的60％-90％，既可作为各种物质的溶剂充满在细胞中，也可以与其他分子结合，维持细胞壁、细胞膜等的正常结构和性质，使植物器官保持直立状态。植物细胞内的物质运输、生物膜装配、新陈代谢等过程都离不开水。如果没有水，植物将无法顺利地散发热量，保护自己不受炎夏的烈日灼伤；如果没有水，     

内蒙古自治区干旱脆弱性评价

干旱带来的环境影响及经济损失,阻碍了地区的可持续发展。开展干旱脆弱性评价是合理制定区域规划与管理措施的前提条件。然而,国内目前鲜有以省或自治区为研究区域,以市级行政区域为尺度的自然-社会-经济耦合的干旱脆弱性研究。根据IPCC提出的干旱脆弱性评价模型,选取19个指标,在3个维度上（暴露度、敏感度和适应能力）对内蒙古自治区的12个盟市开展了干旱脆弱性评价。采用熵值法确定各指标权重,并用综合指数法和系统分类法计算干旱脆弱性指数并进行分类。研究结果表明,内蒙古自治区的干旱脆弱性呈现由东向西递减的趋势,与干旱脆弱性相关性最强的三个指标分别是第一产业GDP比例、人均可支配收入和第一产业从业人员比例。导致盟市干旱脆弱性的主要贡献因素为人口与人力因素和生态与水资源因素。减缓内蒙古自治区干旱脆弱性可以从加强草原保护建设和管理,合理规划盟市建设,减少人口的集中分布,调整产业结构,提供更多的非农牧就业岗位,加强职业技能培训,完善金融服务和医疗服务等方面入手,从而促进干旱区自然生态和社会经济的可持续发展。     

植物的干旱诱导蛋白

就干旱诱导蛋白的类型,产生,特性,定位,生理 功能,基因及表达调控方面作了简要的综述。     

干旱监测指数研究

日益严重的全球化干旱问题已经成为各国科学家和政府部门共同关注的热点,它直接威胁着人类的生存环境.而干旱监测,尤其是遥感干旱监测,一直是科学界公认的难题.本文对传统的干旱监测指数如帕尔默干旱指数、作物湿度指数、标准降水指数、地表水分供应指数的优缺点进行评述;将遥感干旱监测指数分成2类,一类是基于地表反射率和发射率的干旱监测指数;另一类是基于地表水和能量平衡模型的干旱监测指数,详细介绍了这2类干旱遥感监测指数的原理、方法以及适用范围.对各种干旱监测指数存在的问题以及干旱监测的发展趋势进行了探讨.     

植物感应干旱信号的机制

干旱导致渗透胁迫，是造成作物减产的主要自然灾害。自达尔文时代，科学家开始探索植物感知和应答干旱胁迫的机制。现已阐明胁迫激素脱落酸信号途径，并逐步获得植物感知干旱和渗透胁迫的一些线索。本文总结了近年来干旱和渗透信号在植物中感知和传导的研究进展，对干旱胁迫可能的输入信号以及植物潜在的感知方式进行阐述，并提出了干旱胁迫信号研究中尚需解决的核心科学问题，期望为解析植物干旱信号感知和作物抗逆遗传改良提供线索。     

干旱胁迫与ABA 的信号转导

植物经历干旱胁迫时,ABA被普遍认为是一种干旱信号而传递干旱信息。在干旱信号ABA的转导过程中,从ABA的被感知到保卫细胞发生变化引起气孔关闭以及ABA诱导的基因表达都经历了复杂的变化。本文对ABA的信号转导过程进行了综述。     

岷江干旱河谷植物群落的复杂性

通过对岷江干旱河谷植被及环境因子的系统取样调查,研究了该地区植物群落复杂性及其与环境因子的关系,探讨了群落复杂性与多样性、均匀度、物种丰富度之间的关系.随着海拔的增加,群落总复杂性和结构复杂性均表现为“高-低-高”的变化趋势,表明高海拔和低海拔段有较高的复杂性,中海拔段复杂性较低;位于干旱河谷核心区的样带3、4较北部过渡区样带1、2和南部过渡区样带5、6有着较低的群落总复杂性;不同坡位、坡形及坡向,群落总复杂性和结构复杂性,均表现为上坡位＞下坡位＞中坡位,凹坡＞平破＞凸坡,阴坡＞半阴半阳坡＞阳坡.华帚菊-小黄素馨灌丛的总复杂性最高,西南野丁香灌丛、驼绒藜灌丛的总复杂性最低,橿子栎灌丛和群小花滇紫草灌丛的结构复杂性较高; 群落总复杂性与有机质、全N、土壤含水量、水解N、速效K呈现出显著的二次曲线关系,与全K、全P、速效P、pH值没有明显的相关关系.总复杂性与多样性、均匀度、物种丰富度的关系密切,均呈现显著的线性正相关关系.均匀度和结构复杂性呈现极显著的线性负相关,表明结构复杂性随均匀度的增加而减小.作为群落总复杂性与多样性的区分,结构复杂性对群落内物种数的变化较为敏感,不仅与均匀度有关,还与群落物种数量有关.结构复杂性和多样性作为群落总复杂性的两个组成部分,对总复杂性的影响随着研究区域和群落的不同而不同.     

玉米光合生理参数对全生育期干旱与拔节后干旱过程的响应

作物对干旱的响应已有大量研究,但对不同强度干旱及其持续时间响应过程的研究甚少。通过开展全生育期干旱和拔节后干旱过程的影响模拟实验,试图揭示夏玉米叶片光合生理特性对不同干旱强度及其持续时间的响应机理,为我国北方地区玉米育种和节水灌溉提供科学的理论依据。研究结果表明:1)干旱显著降低了玉米叶片的叶绿素相对含量(SPAD),但两种干旱处理下的SPAD随干旱持续时间的延长而出现响应差异并逐渐扩大;2)不同强度、不同持续时间的干旱处理均明显抑制了玉米叶片的最大净固碳速率(A_(sat)),拔节后的轻度干旱过程对玉米叶片A_(sat)的影响最大;3)拔节期后重度干旱过程处理下玉米叶片虽保持较高的光合速率,但叶片数量急剧减少,而且一直保持在营养生长阶段,没有产量;4)在两种干旱处理方式下,玉米叶片PSII的光化学效率(F_v′/F_m′)均到灌浆中期才开始出现显著降低现象,表现出了较强的干旱适应能力;5)SPAD与叶片光合及叶绿素荧光参数均存在较强的相关关系,可作为评价玉米叶片光合性能对干旱胁迫敏感性的指示性指标;6)不仅干旱强度影响玉米叶片的生理生态过程,干旱发生的时间也具有重要的影响。     

干旱胁迫与ABA的信号转导

植物经历干旱胁迫时,ABA被普遍认为是一种干旱信号而传递干旱信息.在干旱信号ABA的转导过程中,从ABA的被感知到保卫细胞发生变化引起气孔关闭以及ABA诱导的基因表达都经历了复杂的变化.本文对ABA的信号转导过程进行了综述.     

干旱胁迫对光合作用的影响

地球上干旱和半干旱地区的面积占陆地总面积的1／3以上,而且广大半湿润地区也经常出现干旱,因此全球大约有一半左右的陆生植物群落经常处于干旱胁迫状态,甚至一些处于非常潮湿的植物群落,如热带雨林,在一天之内也可能受不同程度（如轻度甚至中度）的干旱胁迫,而且往往每隔数年就会周期性遭到一次严重于旱胁迫。因此,干旱经常威胁着人们的生存和制约着植物生产力的提高,甚至限制植物的分布。干旱所造成的损失比盐碱和低温冷害所造成的损失都大,尤其严重威胁作物产量的提高。据统计,全世界每年因水分胁迫（包括旱涝）所造成粮食生产…     

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.     

5种干旱指数在吉林省农业干旱评估中的适用性

干旱是对吉林省农业生产影响最大的气象灾害,干旱指数能够表征农业旱情,但不存在普遍适用的干旱指数,开展干旱指数在吉林省农业干旱评估中的适用性研究具有重要的现实意义.基于1961-2014年吉林省的逐日气象数据、土壤水分资料和历史旱情统计信息,选取典型干旱年和典型干旱区,评估了降水量距平百分率(PA)、相对湿润度指数(MI)、作物水分亏缺距平指数(CWDIa)、帕默尔干旱指数(PDSI)和气象干旱综合指数(MCI)共5种干旱指数在吉林省农业干旱评估中的适用性.结果表明:对于1997和2007年两个典型旱年,MI对农业旱情的评价结果与旱情记录较一致,PA和MCI次之.对于吉林省典型旱区(西部通榆、中部梨树、东部和龙),MI和PDSI对农业旱情的评估较好.在农作物生长季,PA较适用于评价4、7和8月的旱情,MI较适用于评价4、5和9月的旱情,CWDIa只适用于评价5月的旱情,PDSI对6-9月的旱情均有一定的指示作用,MCI适用于5-8月的农业干旱过程评估.从农业干旱发生范围来看,MI、PDSI和MCI较适用于评估吉林省西部旱情,PDSI较适用于评价吉林省中部旱情,PA、PDSI和MCI较适用于评估吉林省东部旱情.     

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.