科技进展：基于致灾过程与机理的农业干旱指标研究

干旱是一种全球性的、频繁发生的自然灾害，对社会发展和人民生活造成巨大损失，也严重威胁全球粮食安全。为了最大限度减少旱灾损失，基于干旱指标的干旱监测预警为国家部门、地方政府和经济实体提供了干旱发生、发展及影响的相关信息。然而，传统的干旱指标是独立反映水分短缺的物理变量，与干旱影响并没有直接联系，利用干旱指标将事后影响与干旱指标描述的严重程度定性的联系在一起。目前，对于干旱影响的开始和严重程度以及了解干旱严重程度与影响间的实时、定量关系研究较少。为了进一步提高农业干旱监测、预测技术，需要开展干旱致灾过程与机理研究，确定干旱对作物影响的开始时间、严重程度，建立农业干旱指标，以便更准确评估干旱对农作物的影响，提供更加准确的干旱监测预警信息。

基于68次不同气候区不同小麦品种的干旱过程大田和盆栽试验观测资料，研究了干旱胁迫下干旱严重程度与其对小麦生物学影响之间的定量联系，发现快速干旱过程（盆栽试验）较缓慢干旱过程更快，在短时间内对小麦造成更大的负面影响。从土壤水分充足到干旱胁迫，小麦的生物学参数随着土壤相对湿度的降低呈现出先小波动后快速下降的趋势，具有明显的阶段性变化和可识别的拐点，拐点对应的土壤相对湿度定义为小麦干旱影响的开始阈值（RSMdo），小于RSMdo的土壤相对湿度定义为小麦干旱影响的严重程度阈值（RSMds）。干旱对小麦的影响在干旱影响开始后随干旱严重程度的增加呈线性增加。在不同气候带，干旱对小麦影响的开始阈值约在50%左右；不同气候区小麦干旱影响的严重程度阈值不同，干旱影响开始后由干旱区向湿润区增加。王润元研究员团队表示研究成果在明确了土壤相对湿度与净光合速率损失的定量关系基础上建立了基于干旱致灾过程与机理的农业干旱指标，确定了干旱分类和土壤水分阈值，在小麦干旱监测方面具有广阔的应用前景。

研究成果以“Onset and severity thresholds of drought impacts on wheat”为题于2023年3月3日发表在Agricultural Water Management期刊，文章受国家自然科学基金面上项目“干旱致灾期作物光、温及CO2适宜阈值变化特征研究（项目号：42175192）”资助。 （ 拟稿：齐月  审核：王鹤龄 发布：杜亚卓）