陕西省干旱灾害的农业风险评估

分析了陕西干旱发生的时空规律，以缺水率划分干旱标准，评价陕西各季农业干旱状况，并对1949～1990年共42a粮食产量序列进行滑动平均模拟，以粮食减产百分率评估全省干旱灾害等级，得出干旱损失评估模式，使陕西干旱灾害的评估由定性到定量，为其它灾害的定量评估提供了经验。

安徽省农作物干旱损失动态评估模型及其试用

利用安徽省78个气象站1971-2005年资料,采用FAO Penman-Monteith模型和一季稻作物系数计算作物需水量,得到针对一季稻的农业干旱指标;在分析了1980年以来一季稻主要发育期变化不大的基础上,利用多年农业气象观测资料,采用詹森乘法作物-水分模型新解法进行一季稻干旱敏感性系数分解,得到一季稻逐旬敏感性系数;建立了基于农业干旱强度、作物敏感性和区域脆弱性的一季稻旱灾损失评估模型。试用结果表明,模型的相对误差大部分为20%～35%,绝对误差为2.9～4.0,基本满足业务应用。由于各地水稻品种不同,抗灾能力也有差异,因此模型误差仍偏大,需进一步修正模型,并加强抗灾能力对减轻灾害损失贡献的研究。

基于3S技术的干旱灾害评估研究进展

干旱灾害是制约我国社会经济发展及生态环境保护的重要因素之一,对旱灾造成的损失进行评估和计量可以为科学减灾、防灾及救灾工作提供必要的支持。本文概述了干旱灾害损失的复杂性以及利用 3S技术进行监测、建立损失评估模型和进行情景分析等方面的相关研究,并提出今后干旱灾害损失模型的建立应向着定量化、程序化、实用化的方向发展,以期为防灾、减灾规划及政策的制定提供科学依据。

基于WOFOST模型的玉米干旱损失评估:以北京为例

以北京市山区春玉米和平原区夏玉米产量作为研究对象,利用气候资料和统计资料驱动,就WOFOST模型对北京地区玉米产量模拟的适用性进行评估,并基于模型开展北京地区玉米干旱灾害损失评估研究。结果表明:(1)山区春玉米和平原区夏玉米的产量模拟值与统计年鉴统计值的符合度指数均达0.9以上,模拟结果平均误差小于10%,说明WOFOST模型在北京地区春玉米和夏玉米的产量模拟方面具备较强的适用性;(2)在本文定义的干旱指数体系下,初夏旱对春玉米的产量影响较大,其中初夏轻旱导致春玉米减产率达15.91%,初夏重旱使春玉米减产率达22.99%;春旱和伏旱对春玉米、初夏旱和伏旱对夏玉米产量影响均较小,减产率均在10%以下。研究结果可为北京地区玉米生产和抗旱减灾提供科学依据。

宁夏南部山区小麦干旱监测与灾损评估模型研究

研究计算了宁夏回族自治区南部山区 1961～ 2 0 0 0年参考作物蒸散量 ,并利用FAO提供的山区小麦Kc值和历年小麦生育期资料模拟历年逐旬小麦需水量。通过土壤水分平衡方程各分量的订正 ,求算出历年小麦生长期间实际耗水量和水分满足率 ,运用包络产量和作物水分生产函数建立了小麦单产干旱监测与灾损评估模型 ,应用效果良好 。

基于改进失水模式和增加建模站点的Palmer旱度模式

根据1965年Palmer旱度模式的思路,在1986年修正版及2003年修正版的基础上,为了使Palmer旱度模式更适用于我国北方干旱、半干旱地区,通过改进2003年修正的Palmer旱度模式在建模时表层失水模式的假设以及增加建模站点个数两个方面对Palmer旱度模式进行进一步修正。将计算的Palmer指数值与2003年计算的Palmer指数值及一些文献记载的实际旱涝灾情相对照进行验证,结果表明:新修正的Palmer旱度模式能更好地评估旱涝情况,扩大其在我国干旱地区的适用性。

基于WOFOST模型的辽宁省春玉米干旱灾损风险评估

利用锦州农业气象试验站的作物生长发育和土壤实测数据对WOFOST模型水分胁迫模块进行了调参,适用性验证表明,WOFOST模型适用于辽宁省春玉米生长发育和产量的模拟,辽宁省春玉米受干旱的影响可以利用WOFOST模型较敏感地反映出来。利用调参后的WOFOST模型模拟了全生育期及出苗~拔节、拔节~抽雄、抽雄~乳熟和乳熟~成熟各阶段发生轻、中、重旱情景对辽宁省春玉米产量的影响,并根据模拟结果确定了不同干旱风险等级下辽宁省东、中、西部玉米生产的灾损范围。结果表明:不同生育期发生干旱对产量的影响不同,总体上,抽雄~乳熟期发生干旱的影响最大,其次是拔节~抽雄期,而出苗~拔节期和乳熟~成熟期发生干旱对产量的影响较小,全省春玉米在抽雄~乳熟期发生重旱的减产风险达30%~70%;在相同干旱水平下,不同区域受影响程度也不同,在全生育期及各生育阶段发生轻、中、重旱情景下,干旱导致的减产率总体上表现为由东部向西部地区逐渐加重的趋势,在全生育期重旱情景下,辽宁省东部的春玉米减产率为40%~75%,中部为60%~90%,西部达65%~95%。

旱灾农业损失动态评估模型及灌溉效益评估研究

旱灾是造成农业生产损失的第一大自然灾害,旱灾损失评估是抗旱减灾工作的重要组成内容。基于简化的Jensen公式,建立旱灾农业损失动态评估模型,结合灌溉方案,对采取灌溉措施后的抗旱效益进行评估。选取徐州市丰县为研究区域,以2002年6月1日至2002年10月31日为评估时段,结合旱灾农业损失动态评估模型,计算得到采取灌溉措施后挽回的粮食总产量,以此对农业灌溉效益进行评估。结果表明,建立的模型使用方便,可以实现对旱灾损失及灌溉效益的动态评估,为抗旱决策提供技术支撑。

基于WCSODS的小麦旱涝灾损区域化监测与精细化评估

采用国内外广泛应用的气候数据插值专用软件-ANUSPLIN,插值生成江苏、安徽、山东和河南4个小麦主产省代表性区域1971-2015年逐年的5 km×5 km分辨率的网格化逐日数据集,数据包括逐日平均、最高气温、最低气温、降水量和日照时数等。结合经改进的WCSODS(小麦栽培模拟优化决策系统)的区域化方法,并利用相关监测数据,开展了研究区域冬小麦旱涝灾害损失的区域化监测与精细化评估。结果表明:作物模型评估的灾损率等级与实际灾损率等级在空间分布上表现一致,区域内所有格点灾损率等级基本准确率(等级差≤1)为83.3%,其中完全准确率(等级差=0)为62.3%。研究区域冬小麦有典型的北部偏旱、南部偏涝的分布特点,且干旱灾损一般大于涝渍灾损。整个研究区域平均而言,干旱和涝渍灾损均有随年份微弱减少的趋势。

基于作物生长模型的小麦旱涝敏感性分析与损失评估

针对山东、河南、江苏和安徽4个小麦主产省小麦生产现状以及旱涝评估技术要求,运用经改进的WCSODS(小麦栽培模拟优化决策系统),通过检索代表性站点48年(1961-2008年)降水量、麦田初始土壤相对含水量和根层土壤相对含水量资料,计算了上述3要素在平均状况和极端状况下对应的小麦产量的变化幅度,进而进行了冬小麦旱、涝敏感性分析。在此基础上开展了研究区域的冬小麦旱、涝损失评估。结果显示,从时间上看,干旱损失随年代推移有降低的趋势,而涝渍损失没有随年代变化的趋势。从空间上看,干旱、涝渍损失均有明显的纬度分布特点,不同的是,干旱损失表现为北高南低,而涝渍损失表现为南高北低。

基于ORYZA2000模型的华北地区旱稻干旱风险评估

针对华北地区旱稻产量年际不稳定的问题,利用作物生长模拟技术与数理统计相结合的方法,对华北地区气候背景下旱稻生长季内干旱风险进行了定量评估。以模型模拟的雨养条件下实际蒸散量相对于潜在条件下的蒸散量（即需水量）的亏缺率（即水分亏缺指数）,以雨养条件下产量相对于潜在产量的损失率（即灾损指数）作为产量灾损强度评价指标,从受旱程度以及产量损失两个角度构建干旱风险评估模型,进行干旱风险评估。结果表明,华北地区旱稻全生育期水分亏缺指数在0.35~0.45之间,其中出苗~穗分化阶段指数值在各生育阶段中最高。干旱灾损指数变化在0.24~0.50之间,其中河北的西北部、山东北部及河南的南部较高。就干旱强度风险及灾损风险而言,空间分布趋势基本一致,风险指数低的地区主要分布在河北北部、山东南部等地区,河北中南部、河南大部等地风险指数较高;就综合风险指数而言,高值区主要分布在河南的西部和南部、山东北部以及河北中部的部分地区,低值区主要分布在北京、天津、河北北部、山东大部以及河南北部的大部分地区。总体上看,华北大部地区旱稻干旱综合风险较低,但在农业生产实际中仍不能忽视高风险区的干旱应对及防御。

基于交叉验证与信息扩散的旱灾损失风险评估模型

利用安徽淮北平原1990年-2007年的粮食产量资料,采用滑动平均法分离出趋势产量,结合因旱减产量得到历年的因旱减产率;为提高信息扩散在旱灾损失风险评估中的精度,运用基于交叉验证的窗宽优化进行改进,并通过计算机仿真验证了其在P-III分布中的适用性。在此基础上,构建旱灾损失风险评估模型,计算了因旱减产率的概率分布,并对该区域旱灾风险分布进行了分析。对比发现,基于交叉验证与信息扩散的旱灾损失风险评估模型构建合理,对解决旱灾风险评估中普遍存在的小样本问题具有一定参考价值。

AquaCrop模型在农业旱灾损失评估中的应用

利用作物生长机理模型——AquaCrop模型,建立作物生长环境要素(气象、土壤水分等)与产量之间的定量关系,以此构建农业旱灾损失定量评估模型,并对云南省曲靖市沾益县一季中稻的旱灾损失进行了实例计算。结果表明,AquaCrop模型能够客观地评估农业因旱损失,为旱灾风险分析计算提供灾损数据支撑。

甘肃省冬小麦水分盈亏指数的改进及其应用

冬小麦是甘肃省主要粮食作物,水分是限制该省旱作冬小麦生产最主要的因素,降水时空分布不均造成冬小麦干旱常年发生,因此准确监测甘肃省冬小麦干旱及定量评估灾害损失可为决策部门制定农业防灾减灾措施及保障区域粮食安全提供科学依据。利用甘肃省1981—2014年3个农业气象观测站土壤水分和冬小麦生育状况观测资料,38个冬小麦种植县气象资料、产量资料及干旱灾情资料,考虑冬小麦休闲期土壤储水及生育期水分盈亏量修订了作物水分盈亏指数,修订后作物水分盈亏指数与土壤储水、冬小麦产量要素和产量损失相关性较高,能客观、准确、定量地反映干旱对甘肃冬小麦产量的影响;利用水分盈亏指数分别建立冬小麦产量要素和产量损失评估模型。结果表明:产量要素评估模型均通过0.01水平显著性检验,产量损失评估模型大部分通过0.05水平显著性检验。产量要素评估模型回代结果与冬小麦产量要素实测值间均通过0.01水平的F检验;产量损失评估模型验证结果表明,68.4%种植县通过0.05水平F检验,基本能准确评估全省大部分地方干旱对冬小麦产量造成的损失。修订后作物水分盈亏指数能客观反映甘肃省冬小麦干旱,建立的评估模型能准确评估干旱对冬小麦造成的损失,具有一定的应用价值。

基于天然降水的因旱粮食损失分析方法及评估模型

在系统分析因旱粮食损失因子的基础上,进一步分析了各影响因子作用下因旱粮食损失变化趋势。利用长系列降水资料,建立了基于降水量、时间变化的二元因旱粮食损失评估模型,可准确预估旱作农业区不同降水条件下不同水平年的粮食作物单位面积因旱损失数量,可科学有效地指导抗旱减灾工作。

华北冬小麦干旱产量损失评估方法

根据气候相似、农业生产水平相近的原则将华北分成15个亚区,利用1970-2010年华北逐日气温和降水资料计算逐日综合气象干旱指数(CI指数),采用线性内插法将相邻土壤墒情观测资料处理成逐日数据,通过对比逐日CI指数与土壤墒情资料,分区域和发育阶段对冬小麦发生干旱时的CI指数评判标准进行订正,并基于该指标建立冬小麦干旱累积标准指数,同时结合冬小麦单产资料,构建冬小麦干旱产量损失评估模型。结果表明,冬小麦生育期内CI指数与对应的土壤墒情变化趋势基本一致;各亚区修订后的冬小麦干旱指标均与直接用CI指数判别干旱的指标存在较大差异,且不同亚区冬小麦干旱指标不一致,其中豫西、鲁北、鲁东南、京津、豫中东干旱指标较小,鲁中、冀东北、冀中、冀南干旱指标较大;华北15个亚区冬小麦干旱产量损失评估模型均通过0.05水平的F检验,冬小麦干旱累积标准指数与干旱产量损失具有显著的相关性,其中京津、晋中、晋南、鲁中、鲁东南、豫西等亚区的模型历史评估结果与对应的干旱产量损失相关性显著。模型能较准确地评估冬小麦发生干旱时的产量损失,具有一定的应用和深入研究价值。

气候变化下干旱对中国玉米产量的影响

了解干旱的时空变化特征及其对农业生产的影响对于维护农业可持续发展具有重要意义。该研究以中国五大主要玉米种植区中241个地级行政单元作为研究对象,采用AquaCrop作物模型分别对rcp2.6、rcp4.5、rcp8.5,3种代表性浓度路径情景中玉米在不同灌溉条件下的受到的水分胁迫及相应产量进行模拟,在此基础上通过建立回归模型评估干旱强度对玉米产量损失的影响。结果表明,1)未来中国的干旱强度分布及玉米产量损失在空间上均呈现由西北至东南递减的趋势;2)未来时期全国大部分地区干旱水平相比于历史时期有所上升;3)玉米干旱损失率随干旱指数的变化特征符合Logistic曲线,回归结果的R2为0.96。4)未来北方春播玉米区和黄淮海夏播玉米区的玉米产量对干旱强度反应最敏感,应当引起格外重视。

基于APSIM模型的辽宁省玉米旱灾风险评估

利用位于辽宁省内的14个国家气象站1961-2013年的气象数据作为APSIM作物模型的输入数据,统计年鉴中1996-2005年各地市玉米产量及玉米生育期数据对APSIM作物模型进行参数率定,2006-2013年产量数据对模型进行验证。利用参数率定后的APSIM模型对各地市玉米生长过程进行模拟,分析玉米因旱损失规律,评估玉米旱灾风险等级。研究结果表明:APSIM作物模型在辽宁省各地市具有良好的适用性,能较好地模拟玉米生长过程;模型模拟辽宁省1961-2013年平均玉米因旱损失为2 250 kg/hm^2,因旱损失严重;玉米因旱损失-频率曲线符合P-Ⅲ型概率分布;旱灾风险评估结果表明辽宁西北部地区玉米旱灾风险较大。

干旱对呼伦贝尔草原牧草生物量的影响

利用野外观测试验、数理统计、模型模拟等技术手段,探讨干旱对草原牧草生物量的影响及其造成的损失。结果表明,在1961~2017年期间,呼伦贝尔市气候趋于干旱,尤其是2000年以后,干旱发生的频率和程度均有所增加;空间上,新巴尔虎左旗和新巴尔虎右旗发生严重和极端干旱的次数较多。6个月和12个月尺度的干旱趋势率呈显著增加趋势,趋势率较大地区包括满洲里市、额尔古纳市和新巴尔虎右旗。通过计算呼伦贝尔市6个地区2004~2016年5~8月份的生物量损失率后,发现2004~2009年和2015~2016年两个时期大多地区牧草生物量均有不同程度的损失,平均损失率达到了-50%,严重月份达到了-80%^-70%。利用牧草生物量损失率与SPEI 3构建了呼伦贝尔草原6个地区干旱-损失率模型,结果显示两者之间呈显著线性相关关系,随着干旱程度的增加,相应地区的牧草生物量损失率有所增加。

基于WOFOST模型的辽西地区典型旱年不同播期玉米干旱损失评估

针对干旱灾害频发的辽西地区,以春玉米为研究对象,选取WOFOST作物模型,利用干旱胁迫控制试验数据、田间试验数据和气象数据驱动模型,进行典型旱年的模型适用性及不同播期的干旱损失评估研究。结果表明:经过参数校准后的WOFOST模型能够较好的模拟辽西地区典型旱年春玉米产量及损失。辽西地区不同播期受干旱的影响程度不同,因旱减产风险随播期推迟而减小,2015年(中旱)干旱导致的平均减产率可达59%—61%,2018年(轻旱)可达20%—39%,2020年(中旱)可达36%—62%。不同生育期内干旱对产量的影响程度不同,总体上拔节期—抽雄期和抽雄期—乳熟期持续重旱对产量的影响最大,其次是抽雄期—乳熟期、拔节期—抽雄期。玉米各生育期受干旱影响程度,朝阳站最大,其次是黑山站和阜新站。辽西地区在旱年,拔节期—抽雄期发生中旱和重旱风险随播期推迟而增加,抽雄期—乳熟期发生中旱和重旱风险随播期推迟而减少,当拔节期—抽雄期和抽雄期—乳熟期连续发生重旱,干旱灾损程度随播期推迟而加重,减产率可高达46%—84%。