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粮食安全是关系到国民生计和经济社会发展的重要战略问题,而保障中国粮食安全的关键又在于粮食生产的稳定发展。旱灾足威胁粮食生产最重要的不安全因素之一,己逐渐成为全球关注的焦点问题之一。在我国小麦、玉米和棉花在农业经济发展中占据重要地位,干旱对这儿种作物产量的影响不容忽视。因此,研究作物旱灾风险形成机制并进行科学评估,是农业旱灾风险管理的关键。本文选择旱灾严重的的华北地区的地跨山地、丘陵、平原的河北省邢台县为例,对开展该地区小麦、春玉米、夏玉米和棉花等几种主要农作物的旱灾脆弱性与风险进行研究,对农作物旱灾风险管理具有非常重要的应用价值。 本文首先基于灾害系统理论,在二度风险评价模型R=H×V中引入孕灾环境要素,对二度模型中的作物旱灾致灾危险性H和脆弱性V进行改进,发展了近三度风险评价模型:再次,以CROPWAT模型模拟,在分时.分类.分区评价的理念下,构建了“T-ER-V"分冬小麦、玉米、棉花小同种作物类型、分不同生育期内和不同孕灾环境下的旱灾脆弱性曲线;基于上述方法编制了分作物、分不同生育期的致灾危险性图谱、分生育期和孕灾环境分区的作物旱灾脆弱性图谱和作物旱灾产量损失图谱。并对区域作物旱灾风险时空格局进行了分析,研究结果可为制定区域防火减火策略提供决策依据,并对类似地区开展旱灾风险管理也具有重要的借鉴意义。论文取得的主要成果和主要结论如下: (1)基于灾害系统理论,将地形、土壤等孕灾环境要素分别引入致灾危险性和脆弱性评估中得到地形修正的干旱致灾危险性H和基于CROPWAT的分区.分类-分时作物旱灾脆弱性V评估模型,将二度模型R=f（H,V）发展为近三度风险评估模型R=f（H,’E’,V)。 首先,作物干旱致灾因子以当前生育期和上一个生育期的干旱致灾强度累积值作为致灾指标,并采用岭叫归方法得到致灾指标与海拔、坡度、坡向等孕灾环境要素的关系,在传统的地理空问插值方法的基础上进一。步改进,对插值结果进行纠正,得到基于地形冈素校正下的干旱致灾风险评估模型;其次,在作物旱灾脆弱性模拟方面选择较为简便的CROPWAt模型模拟得到作物在不同生育期以及全生育期因旱减产的损失率为灾情指标,同时将孕灾环境要素对灾情影响作用在CROPWAT模型的相关参数设置中予以体现,主要是考虑海拔、土壤持水性能等因子;再次,基于上述孕灾环境参与校正得到的致灾危险性日’和承灾体脆弱性V’评估模型的基础上,采用R=H’×V,构建了基于地形因子修正的干旱致灾危险性评估模型、分区.分类一分时的旱灾脆弱性评估模型和作物旱灾风险评价模型。 (2)分别似12个月份的Z指数和四种作物的生育期累积CZ指数为月尺度和作物生育期干旱致灾强度指标,对12月份的致灾风险以及冬小麦、春玉米、夏玉米和棉花四种农作物在生育期内干旱致灾危险性进行评价。 全年12个月份气温都有不同程度的升温现象,但降水没有显著变化,同时各个月份的Z指数没有显著的突变现象。同一重现期情景下的的致灾强度6～8月份明显要比其他月份偏高,同时,以2、6、8等月份的干旱指数变异程度最高,表明该时段春早、伏旱的危险性较高。作物生育期内的高致灾风险时段,冬小麦以发展期和发育后期相对致灾风险较高,春玉米以中期、后期致灾风险较高,夏玉米以发展期和后期的致灾风险相对较高,棉花以发育后期的致灾风险偏高;同时几种生育期干旱致灾强度空间分布规律一般呈西部地区>中部地区>东部地区,但干旱致灾强度变异规律与此相反。 (3)分别以cRoPwAT模型模拟的分生育期作物旱灾产量损失率和palmerz指数的生育期累积为脆弱性曲线的损失维和致灾强度维,并以分类.分时.分区脆弱性评价为思想,构建了冬小麦、玉米、棉花不同生育期内、不同孕灾环境下的旱灾脆弱性曲线。 作物生育期内的旱灾脆弱性特征,冬小麦以发育后期对土壤水分亏缺的敏感性较高,并且灾情对冬小麦的全生育期的总产量影响最大,其次是中期、发展期,而中期所对应的产量减损的变化梯度较大;玉米以发育中期干旱脆弱性最高,以发育中期旱情对全生育期总产量影响最大;棉花旱灾脆弱性以发育中期最为显著,同时,棉花中后期缺水造成的产量损失对总产量损失的影响较大。土壤孕灾环境对作物因旱减产的减损率的影响显著,一般情况下以砂土环境下的减产率最大,其次为粘土、壤土,而不同地形条件下对作物旱情.的影响各异;从临界干旱致灾强度的相位反映的作物旱灾敏感性情况来看,以棉花的抗旱性能最优,其次是玉米,小麦对旱情的响应最为敏感;但由于干旱所导致的产量的减损情况不同发育阶段表现不同。 (4)基于作物生育期干旱致灾危险性H’和承灾体脆弱性V’评估结果,采用近三度模型R=H×V对邢台县小麦、玉米和棉花分时.分区的旱灾风险进行了评价。 作物旱灾产量损失风险特征,冬小麦以发育后期减产风险较高,表现为中部丘陵地区的冬小麦产量减损风险较高,东中西分异规律明显;春玉米中期减产风险最大,其次为后期和前期,同时西部山地与中东部平原丘陵地区差异较大;夏玉米在发育中期、后期高风险区主要位于会宁、南石门、羊范以及西部呈条带分布的少量地区,尤以发育中期最为严重;从棉花不同生育期看,棉花发展期风险最大,依次为棉花后期和中期,旱灾损失风险一般表现为东西差异明显,西部山地与中东部平原丘陵地区差异显著。土壤环境为砂土的地区其产量减损明显高于同等条件下的壤土和粘土环境中的对应产量减损情况,但整体在研究区所占的面积较小,仅在西南部地区有少量呈条带型分布;受孕灾环境的影响,对于相同的干旱致灾情景下的几种作物减产损失率中部地区的会宁、南石门镇等地区较之周边地区偏高,而南部和西部少数地区是全区作物减产高风险地区。