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在全球气候变暖、城市化进程加速、水资源持续短缺的背景下,旱灾对农业造成的影响日益加剧,旱灾风险管理是降低旱灾损失、提高抗旱能力的有效手段。旱灾风险定量评估是旱灾风险管理的核心,但由于旱灾的独特性和复杂性,目前关于农业旱灾风险定量评估理论和应用方面的研究仍存在对旱灾风险相关概念和成因机制缺乏统一认识;评估对象针对性不足、缺乏实际旱情灾情的验证;评估结果较难体现农业旱灾风险形成物理过程等问题。安徽省淮北平原作为我国重要的粮食生产基地,其特有的自然和社会因素导致该地区旱灾频发,严重影响粮食生产安全和社会经济稳定。为此,针对当前旱灾风险定量评估中存在的关键科学问题,以安徽省淮北平原为实证区域,结合作物受旱试验与DSSAT(Decision Support System for Agrotechnology Transter)作物生长模型,从干旱致灾因子危险性识别、承灾体受旱响应机制解析、承灾体干旱灾损敏感性定量评估和旱灾损失风险定量评估四个方面开展了基于试验与模拟的区域农业旱灾风险定量评估理论与应用研究,取得的主要成果如下:(1)为开展干旱致灾因子危险性识别的定量研究、明确安徽省淮北平原农业干旱发生规律,基于长历时气象序列对不同强度的干旱事件进行了频率估计,比较分析了研究区域干旱发生的时空分布特征。分别选取标准化降雨指数和综合气象指数作为干旱指标,基于游程理论识别确定了安徽省淮北平原各市1955-2012年间干旱事件的特征变量,利用Copula函数构造了干旱历时和干旱烈度的联合分布,对比分析了不同干旱指标的识别结果,并绘制了区域干旱特征分布图与不同等级干旱重现期分布图。结果表明,安徽省淮北平原北部的淮北市、宿州市属于干旱事件高发区,但平均干旱烈度较小,南部的淮南市、蚌埠市干旱发生频率较低但平均烈度与历时较大;全区域内夏季(6-9月)干旱频发,与代表性夏季作物(夏大豆、夏玉米)生长周期重合。研究成果可为区域农业旱情监测工作提供参考,并为后续开展区域农业旱灾风险定量评估提供科学依据与数据支撑。(2)为揭示作物在干旱胁迫下的损失响应机制,结合作物受旱试验从生理生长与产量形成角度定量分析了作物在不同生长阶段的干旱灾损敏感性大小。以2015-2016年夏大豆水分亏缺盆栽试验为基础,定量比较了大豆各生长阶段受旱对生长指标与产量形成的影响,建立了各阶段土壤水分亏缺程度与生长和产量指标损失率之间的关系曲线,对不同生长阶段的大豆干旱灾损敏感性大小进行了排序。结果表明,分枝期是大豆营养生长的关键时期,严重干旱胁迫会影响叶片发育与物质积累;花荚期是籽粒形成的关键时期,干旱胁迫会直接造成减产;后期恢复灌溉存在补偿效应,且复水越早补偿效果越好;不同生长阶段的大豆干旱灾损敏感性大小排序为:花荚期>鼓粒成熟期>分枝期>苗期。研究成果可为优化灌溉模式提供参考,验证了作物干旱灾损敏感性曲线评估方法的科学性与可靠性。(3)为从干旱致灾过程出发实现作物干旱灾损敏感性的定量评估,构建了基于灾损曲线的夏玉米各生长阶段干旱灾损敏感性定量评估模型。运用2016-2017年田间观测试验数据对DSSAT模型进行了参数本地化调试和验证,基于S型灾损曲线建立了夏玉米不同生长阶段的干旱灾损敏感性函数。结果表明,由于干旱胁迫的累积效应,土壤水分与作物蒸发蒸腾对干旱胁迫的响应具有明显滞后性;夏玉米苗期受旱造成的损失量不大但损失的增长速度较快(易达到旱灾发展转折点)、相对损失程度较大,拔节期受旱造成的损失量大但损失增长的速度较慢(易达到旱灾发展致灾点)。因此,应严格监测控制苗期干旱胁迫程度、保障拔节期充分灌溉。研究结果可为优化淮北平原灌溉制度和种植结构提供决策依据,并为后续构建区域农业旱灾损失风险曲线提供实现途径。(4)在上述干旱致灾因子危险性识别、承灾体受旱响应机制解析、承灾体干旱灾损敏感性定量评估的研究成果基础上,为进一步推进作物受旱响应机制和干旱致灾理论在农业旱灾损失风险定量评估和实际农业生产管理中的应用,构建了基于旱灾损失风险曲线的区域农业旱灾风险定量评估模型。基于干旱事件识别结果和经本地化参数调试与验证的DSSAT模型,构建了“干旱频率-作物因旱损失率-灌溉水平”关系曲线,并绘制了研究区域旱灾损失风险分布图,对区域农业旱灾风险状况进行了定量分析比较。结果表明,在无灌溉条件下,安徽省淮北平原西部各市损失风险较高,阜阳市减产率在80%以上,亟需提高当地的抗旱能力;充分灌溉条件下各市的平均减产率降低了34%-56%,淮南市的灌溉抗旱减灾效果最为明显,结合“淮南市平均干旱历时长、干旱烈度大”的特征,建议对淮南市农业灌溉制度的优化予以重视。研究成果可为区域农业旱灾风险评估和风险管理决策工作提供有效参考,有助于从实践层面提高区域农业旱灾风险管理水平。综上所述,论文从旱灾风险物理成因角度,结合作物受旱试验与作物生长模型模拟,在安徽省淮北平原开展了区域农业旱灾风险定量评估研究,在学科发展方面加强了对农业旱灾形成过程的认知解析,促进了水利科学与农业科学、管理科学等学科的交叉融合发展;在社会经济方面为提高区域农业旱灾风险管理水平、保障区域农业可持续发展和粮食生产安全提供了坚实的理论基础与技术支持。