气候变化背景下玉米旱灾风险演变与预估研究——以松辽平原玉米产区为例

In this study, the main maize production areas Songliao Plain, which are affected by climate change and drought disaster, are studied. Selecting Maize as the research object, focusing on the key scientific problems, such as the questions if drought risk will change, how to change, how to quantitatively identify and predict the change, Based on the different growth stages of the crop and the soil-crop-atmosphere system, integrating multi-source data and multi-subject-crossing theory and methods, some contents were studied as follows: (1) study on the temporal and spatial regularity and risk evolution mechanism of maize drought under climate change; (2) identification and dynamic evaluation model of maize drought risk under climate change background; (3) the forecast of maize drought disaster risk under different climate change scenarios in the future. Finally, this project would construct a new generation method with the whole crop growth process of the drought disaster risk prediction technology of maize under the climate change background, which combines the future global climate change scenario model, crop growth model and disaster risk assessment model. The research results can be extended to other agricultural areas in China, improve the ability of agricultural production to cope with climate change, provide technical support for directing crop layout planning, grain production planning, agricultural ecological construction, ensuring food security and sustainable development, which is of great significance for scientific disaster prevention and active disaster mitigation.

本研究以我国受气候变化和干旱灾害影响严重的松辽平原玉米主产区为研究区，选择玉米为研究对象，围绕气候变化背景下玉米旱灾风险是否发生变化、如何变化、如何定量识别和预估等关键科学问题，以作物不同发育阶段为主线，从大气-农作物-土壤系统出发，综合多源数据和多学科交叉理论与方法，进行气候变化背景下玉米旱灾时空规律与风险演变机理、气候变化背景下玉米干旱灾害风险变化辨识与动态评估以及未来不同气候变化情景下玉米干旱灾害风险预估等技术研究，最终建立基于未来全球气候变化情景模式、作物生长模型和灾害风险评估模型相结合的新一代作物全过程的气候变化背景下的玉米干旱灾害风险预估技术。该研究成果可推广到我国其它农业地区，提高我国农业生产应对气候变化能力，为指导作物布局规划、粮食增产规划、农业生态建设、保障粮食安全和可持续发展提供技术支撑，对实现科学防灾和主动减灾具有重要意义。

本项目在执行期间，各项工作按时推进，预期目标顺利完成。本项目从土壤-作物-大气连续体系统出发，以作物不同生育阶段为切入点，以我国受气候变化和干旱灾害影响严重的松辽平原玉米主产区为研究区，依据区域灾害系统理论、农业气象灾害风险理论、农业气象灾害综合风险形成机理，利用气象数据、遥感数据、再分析数据、基础地理数据、作物生长发育及产量数据、历史灾害统计数据、全球气候模式数据以及野外实验数据等多源数据，通过选取多种干旱指数并分析降水和玉米气象产量之间的关系，进行气候变化下农业干旱灾害时空演变规律与风险变化的影响机理解析；改进了现阶段利用单一指标进行作物气象灾害危险性评价的现状，从土壤-作物-大气综合系统出发，根据不同干旱指数与产量相关性高原则，选取较优干旱指数并建立综合干旱指数，用Maxent模型量化与评价松辽平原玉米主产区玉米旱灾危险性，对松辽平原地区的玉米不同生育阶段的干旱灾害危险性进行区划评价；打破传统的基于指标体系的区域脆弱性评价方法，耦合野外大田试验和CERES-Maize作物生长模型，以天为步长逐日逐网格模拟玉米动态生长全过程，并在不同的生育阶段选择受干旱灾害最大的关键玉米指标，构建不同生育阶段不同干旱致灾强度下的玉米损失率曲线，即玉米干旱灾害脆弱性曲线。并基于承灾体的暴露性、敏感性和适应能力的基础之上，建立研究区玉米干旱灾害脆弱性评价的指标，构建研究区玉米干旱灾害脆弱性评价模型；基于研究区玉米干旱灾害风险形成和发生过程机制，从风险形成的危险性和脆弱性两个方面，建立了基于未来全球气候变化情景模式、作物生长模型和灾害风险评估模型相结合的新一代作物全过程的气候变化背景下的玉米干旱灾害风险动态评估及预估技术。研究结果可以推广到我国其它灾害类型和区域，推动灾害综合风险与管理研究的进程，具有重要的科学意义和应用价值。并对区域的防灾减灾工作提供指导，具有重要的现实意义。