论文总字数：13947字

目 录

摘要 1

Abstract 2

引言 3

1. 资料来源与方法 4

1.1 研究区域背景 4

1.2资料来源 4

1.3 研究方法 5

1.3.1 作物水分亏缺指数（CWDI）及其计算方法 5

1.3.2 不同生育阶段的干旱等级划分减产率的计算 6

1.3.3 干旱等级的划分方法 6

1.3.4 干旱频率 7

2 结果与分析 7

2.1 冬小麦全生育期作物需水量、降水量和CWDI的时间变化特征 7

2.1.1 1980-2011年的逐年变化——以全省平均值和徐州为例 7

2.1.2 典型干旱年的逐日变化 8

2.2 不同等级干旱阈值的划分 10

2.3 冬小麦全生育期干旱的时空演变特征 11

2.3.1 各等级干旱频率 11

2.3.2 干旱频率的时空分布 12

2.3.3 不同级别干旱频率的时空分布 13

3 结论 14

3.1江苏省降水量、作物需水量及CWDI的变化特征 14

3.2 基于CWDI的江苏省冬小麦干旱时空演变特征 15

参考文献： 15

致谢 17

基于CWDI指数的江苏省冬小麦干旱特征及区划

姬强

，China

Abstract：In recent years, the seasonal drought in Jiangsu Province has a serious impact on local crops, especially wintering crops. Based on the meteorological data of 10 meteorological stations in Jiangsu Province from 1980 to 2001 and the growth period and yield data of winter wheat, the crop water deficit index (CWDI) was used as an index to analyze the drought characteristics of winter wheat in Jiangsu Province. The results showed that winter wheat Drought frequency is prone to occur during the growing period. The frequency of drought is decreasing from north to south. The frequency of drought in the study area is decreasing and decreasing every 10 years. There is a certain interannual fluctuation. The drought risk in the northern part of Jiangsu Province is higher, and the drought and drought resistance capacity should be strengthened. The risk of drought disaster in the southern region is small, but the threshold is small and the drought resistance of the crop is poor. This experiment can provide scientific reference for the allocation of water resources in the winter wheat planting process and the macro-decision, drought and disaster prevention of the relevant departments.

Key words：CWDI, winter wheat, drought

引言

就全球范围看，旱灾的影响最广，造成经济损失最严重，被一致认为是世界上最严重的自然灾害类型之一，据测算，全球每年因干旱造成的经济损失高达 60 亿～80 亿美元，远远超过了其他自然灾害^[1]。进入20 世纪以来，全球气候变暖加剧，干旱灾害发生范围不断扩大，发生频率逐年增加，防旱抗旱及干旱灾害评估工作得到各国政府及广大科研学者前所未有的重视，提出很多灾害评估的工具和方法^[2-3]。评估工作一个非常重要的内容就是干旱指标的选择与等级标准的确定，干旱指标是表征某区域干旱程度的标准，据此可对干旱发生的程度和影响做出定量评价，进而描述干旱时空特性，但由于气候、地形、水资源条件、农业生产条件和农业生产状况等多种因素的差异，不同区域干旱指标差异很大。

干旱研究的关键是干旱指标，目前较为常用的干旱指标有：作物旱情指标、降水距平百分率、Palmer干旱指标、标准化降水指数等^[4]。D.G.Friedman提出干旱指数（或指标）应具有以下4个标准：1）时间尺度上应与所考虑的问题相匹配；2）所选指数应对所研究的问题有使用价值 ；3）所选指数应是对大尺度长期持续干旱的定量度量；4）所选指数应具有可能计算出长期精度的历史记录^[5]。国内外学者对干旱指标已作了大量的深入研究。如1965年Palmer提出了基于水平衡的干旱指数PDSI，已成为干旱研究史上的一个里程碑。此外，目前比较常用的农业气象干旱指标包括土壤含水量指标、降水指标、作物需水指标、作物冠层温度指标以及遥感干旱指标等^［6-9］。作物水分亏缺指数( CWDI) -是作物需水量与实际供水量之差占作物需水量的比值，以百分率（%）表示，能较好地反映出土壤、植物和大气三方面因素的综合影响，能比较真实地反映作物水分的亏缺状况与农业干旱情况^［10-13］。

江苏省地居长江、淮河下游，受地形地貌及冬夏季风影响，气候具有明显的季风特征，处于亚热带气候向暖温带气候的过渡区，雨量充沛，但气候很不稳定，降水和气温年际变化明显，季节分布不均导致干旱时有发生，是中国近50年（1951-2003年）干旱灾害频发的区域之一^[14]。如1978年全省出现春夏秋连旱，结果是河水断流，塘坝干涸，高亢区人畜饮水苦难，农业生产遭受严重危害，据统计全省受灾面积386.7万。20世纪90年代以来全省又多次在不同季节发生区域性干旱，如：镇江市因干旱造成楸树作物成灾面积43.48万亩、绝收面积1.98万亩；句容市有16万亩水稻受灾，严重受旱8万亩，旱谷作物受旱7.8万亩^[15-16]。冬小麦作为江苏省第二大粮食作物，如果在其关键生育期内出现持续时间长，影响范围大，干旱等级高的灾害性天气，将造成其粮食产量大幅减产，对江苏省粮食安全带来严重影响。故选取合适的农业干旱指标，分析其干旱的时空变化特征及分布规律，对农作物种植布局和水资源分配以及当地防灾减灾工作具有重要实践意义。

鉴于作物水分亏缺指数（CWDI）能够较好地反映主要生长季作物水分亏缺与农业干旱情况，且对不同区域具有较好的适用性，因此，本研究以CWDI作为农业干旱指标，对冬小麦生育期间干旱时空分布特征和规律进行总结分析，为江苏省冬小麦生产的合理布局、趋利避害提供科学参考。

1. 资料来源与方法

1.1 研究区域背景

江苏省，地处中国大陆东部沿海，介于东经116°18’-121°57’，北纬30°45’-35°20’之间，地形地貌以平原为主。气候具有明显的季风特性，气候类型位于亚热带气候向暖温带气候的过渡带，以淮河-苏北灌溉总渠为界，以南属于亚热带湿润性季风气候，以北属于暖温带湿润性季风气候。全省年平均气温15.8^[17-20]，年降水量700-1100mm，除苏南南部和江淮东北部地区降水偏多，其他地区经常会受到干旱的威胁。

1.2资料来源

气象资料选取我国江苏省1980年—2011年近30年10个站点气象要素及部分农气站冬小麦生育期资料，其中气象要素包括逐日平均气温、最高气温、最低气温、日照时数、水气压、相对湿度、平均风速、降水量等，选择科学合理的计算方法利用已测气象资料计算作物水分亏缺指数，以此指标来展开江苏省冬小麦干旱特征分析，进行江苏省冬小麦干旱区划。

个站点的冬小麦资料包括各站点的冬小麦种植面积、产量等数据，数据资料主要来自于历年各省的历年年鉴和农业统计报表。冬小麦的产量资料来源于中国种植业数据库（http://www.moa.gow.cn）;干旱灾情资料来源于《中国气象灾害大典》和《中国气象灾害年鉴》。^[21]

各站点位置如图1所示：

图 1 江苏省农业气象站点分布图

1.3 研究方法

1.3.1 干旱指标及其计算方法

（1）作物水分亏缺指数（CWDI）^[22]考虑到作物水分亏缺的累积效应以及对后期作物生长发育的影响，从某生育阶段开始的日期算起，将作物生长前期推50天，每10天（旬）一个单位计算CWDI，则该生育阶段某一天的CWDI的表达式为：

(1)

式中，、、、、为旬及其前一、二、三、四旬的水分亏缺指数; a、b、c、d、e 为各对应旬水分亏缺指数对累计水分亏缺指数的影响权重系数，该值一般使用 0.3、0.25、0.2、0.15 和 0.1。

为第i旬的水分亏缺指数，当需水量大于实际降水量代表出现了水分亏缺问题，相反当需水量小于实际降水量可以看成水分不亏缺，该指数计算方法如下：

（2）

式中：为第i个时间单位的水分亏缺指数（%）；为第i个时间单位的累计降水量（mm）；为作物第i个时间单位的累计需水量（mm）；为第i个时间单位的累计灌溉量（mm）。

其中为作物需水量，可以由参考作物的蒸散量与不同作物的作物系数相乘得到，计算方法如式（3）所示：

（3）

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