全球灌溉和雨养农业生产力异常对干旱胁迫的响应

农业生产力异常对干旱胁迫的响应、陆地生态系统的碳循环和粮食安全具有重要影响.然而,目前全球范围内对灌溉和雨养农业生产力异常在干旱胁迫下的响应机制尚显不足.本研究旨在深入剖析干旱引起的农业生产力异常,通过综合运用遥感数据、多尺度标准化降水蒸散指数(SPEI)、多元ENSO指数(MEI)和Madden-Julian振荡(MJO),对生长季结束前一个月、两个月、三个月和四个月期间水文气候变量与农业生产力异常的关系进行系统研究.研究发现:(1)在2001~2020年间,生长季结束前一个月、两个月、三个月和四个月的多尺度SPEI显示,全球显著(p<0.1)干旱趋势的百分比分别为8.30%~13.42%、6.50%~14.63%、6.52%~14.23%和6.47%~14.95%,表明全球大部分地区趋于干旱.(2)在2001~2020年间,灌溉和雨养农业范围内,农业生产力异常和干旱胁迫之间存在显著的关联性.农业生产力异常与不同时间尺度的干旱指数(SPEI-1、SPEI-3、SPEI-6、SPEI-12)以及气候指数(MEI和MJO)之间均呈现出显著的相关性,全球平均相关系数分别为0.24~0.25、0.27~0.28、0.25~0.26、0.21~0.22、−0.02~0.01和0.06~0.11.所有水文气候变量中,SPEI-3和SPEI-6与农业生产力异常的相关系数最高,进一步揭示了作物对干旱的响应存在一定的时间滞后性,表明生态系统长时间受到非生物胁迫干旱的干扰.(3)农业生产力异常与干旱指数(SPEI-1、SPEI-3、SPEI-6和SPEI-12)以及气候指数(MEI和MJO)之间呈现显著相关性(p<0.1)的区域百分比分别为14.77%~20.27%、21.51%~32.55%、22.60~35.68%、21.89%~35.16%、7.93%~11.20%和9.44%~17.94%.本研究通过定量分析水文气候变量对农业生产力异常的影响,为制定适应性措施以缓解气候胁迫对作物生产的负面影响提供了科学依据.