基于作物水分虧缺指數的寧夏中南部地區春小麥不同生育期干旱分析

中圖分類號：S512.1 文獻標志碼：B 文章編號：2095-3305（2025）05-0094-03

小麥是世界第二大主糧作物，也是我國第二大主糧作物，2023年寧夏小麥播種面積為 68900hm² ，灌區和中南部農業帶均有種植[1]。本文主要研究中南部農業帶的小麥干旱情況。寧夏中南部地區降水自南向北降水逐漸遞減，時空分布不均勻，年差異較大。干旱是制約小麥產量和品質的重要因素。

從現有的干旱指標來看，被廣泛應用的指標為PDSI和 SPIPDSI 是WaynePalmer在1965年提出的，用于衡量一個地區在一段時間內實際水分供應與當地氣候適宜水分供應之間的差異；SPI是Edwards和Mckee在1993年提出的，用于測量降水量與長期平均水平的偏差程度。 PDSI 多為計算短時的干旱，而SPI和SPEI可以監測不同時間尺度的干旱。上述指標在氣象學、水文學方面具有較好的適用性，但如果考慮作物的需水特性，在精確地描述特定作物的干旱指標方面則稍顯不足。

張曉芳將 SCWDI_sm 與 Pa SMAPI、MI、CWDI等常見干旱指數比較，發現 sCWDI_sm 的干旱監測有效性更強，優勢更明顯，并用該方法研究了北方旱作區的CWDI;包阿茹汗等[3用干旱風險系數（ADRI）對寧夏玉米和小麥進行了干旱風險評估。

1 區域概況

寧夏中南部分為中部平原地區和南部山區，其中中部平原地區為干旱帶和半干旱帶的過渡區域，海拔為 1200～1450m ，地勢相對較低且地形開闊，難以截留水汽，年降水量在 200～300mm 之間；南部山區為半干旱半濕潤地區的過渡區域，可細分為六盤山區和黃土丘陵區，平均海拔為 1 300～2 900m ，因為六盤山的“雨屏”效應，山地抬升夏季東南季風，導致迎風坡（涇源、隆德）降水較多，年降水量在 500～600mm 之間，背風坡（西吉、海原）降水減少，年降水量在 300～600mm 之間。寧夏中南部地區降水量整體上存在由南向北遞減的趨勢。寧夏中南部的積溫受地形、海拔及大陸性干旱氣候影響顯著，總體表現為，熱量資源有限且空間差異大。六盤山地區 的積溫范圍為 2000～ 2200‰ ，全年無霜期在 100～120d ；黃土丘陵區 ? 10‰ 的積溫范圍為 2500～3000^°C?d ，全年無霜期在120～140d ；中部干旱帶 ?10% 的積溫范圍為 3 000～ 3200‰ 雖然有些區域變化較大，但上述地區均符合小麥的種植條件。小麥是寧夏地區的重要主糧作物，2024年寧夏計劃種植春小麥為 36667hm² ，中南部山區計劃播種春小麥面積為 11800hm² ，是寧夏春小麥的重要種植區。

2數據來源與研究方法

2.1 數據來源

選取1991—2020年寧夏中南部鹽池、同心、海原、原州、西吉、隆德、涇源7個氣象站點逐日觀測資料，包括降水量 （P ）最高氣溫（ T_max ）、最低氣溫（ T_min ）、平均氣溫（ T_mean ）、日照時數（SH）、平均風速（WS）、相對濕度（RH）等指標。小麥生育期資料選自《農業干旱等級》（GB/T32136-2015）[4]

2.2 研究方法

作物CWDI需要較齊備的氣象觀測要素。基于農田水分收支，考慮干旱累積效應，在計算每旬的 CWDI_j 時，一般連續考慮5旬，以10d為步長，累計統計過去50d（5個步長）的 CWDI 計算公式如下：

CWDI_j=a×CWDI_j+b×CWDI_j-1+c×CWDI_j-2+d× CWDIj-3+e×CWDIj-4 （1）

式（1）、（2）中 CWDI_j 為第j旬 CWDI（%）;a，b，c，d， e 為對應旬的累計權重系數； P 為降水量 （mm）;ET_c 為作物需水量 （mm）

ET_c 根據FAO-56彭曼公式計算，公式如下：

ET_cj=ET_0j×Kc_j

式（3）（4中， ET₀ 為參考作物需水（ in/d ）； Kc 為作物系數，無量綱取值參考《農業干旱等級》GB/T32136—2015）；為氣溫一飽和水汽壓關系曲線在氣溫T處的切線斜率 為參照作物表面冠層接收的凈輻射 [MJ/（m²?d）];G 為土壤熱通量 [MJ/（Ωm²?dΩ）];e_a 為平均飽和水汽壓 （kPa）;e_d 為實際水汽壓（ kPa ）； T 為平均氣溫（ °C ；y為氣溫計常數（ kPa ）； u₂ 為 2m 高處平均風速 （m/s ）。

春小麥在生育期內，體現出了需水量較大，但耐旱程度較高的特性。生育期劃分采用已有研究成果（表1）。

3結果與分析

3.1寧夏中南部地區小麥生育期干旱強度的年際變化特征

如圖1所示，寧夏中南部春小麥全生育期干旱強度在30年時間尺度上，呈現波動變化，沒有表現出顯著的增減趨勢。春小麥全生育期內，在播種一出苗期與出苗一拔節期兩個階段干旱強度較弱，在拔節一抽穗期和抽穗一乳熟期干旱強度較強。所有站點的干旱強度最弱時間為1998年，該年研究中所有站點均未發生極端重旱，所有站點輕旱及正常春小麥生育期占比均高于 55% ;極端干旱峰值發生在2008年，所有研究站點干旱時段占比高于往年，其中涇原、隆德在該年中干旱時間占比超過小麥生育期的 60% ，鹽池在該年春小麥生育期內表現出遠高于往年的特旱極端現象。

3.2寧夏中南部地區小麥生育期干旱的空間分布特征

根據寧夏中南部地區研究站點干旱頻率統計顯示（圖2），春小麥干旱頻率自南向北逐漸升高，干旱強度也自南向北遞增，較符合中國等降水量線的區域劃分。其中南部的涇原、西吉和隆德位于半干旱半濕潤過渡帶，在統計的30年中春小麥全生育期中發生特旱的頻率為 0% ，且干旱頻率發生主要集中在輕旱和中旱水平上。興仁、固原和海原位于半干旱地區，發生特旱的頻率很低，中旱和重旱頻率較高。同心、鹽池位于中部干旱帶，發生重旱頻率較高，這兩個站點重旱及以 上發生頻率在 50% 以上，且容易出現特旱現象。

4結論

時間維度上，1991—2020年寧夏中南部地區春小麥全生育期干旱強度在30年尺度上呈現波動變化，無顯著增減趨勢。播種一出苗期未現干旱，時長約1旬；播種一出苗期與出苗一拔節期干旱強度較低，拔節—抽穗期和抽穗一乳熟期干旱強度較高。其中，1998年所有站點干旱強度最弱，2008年為極端干旱峰值年。

2013年以“出苗一拔節期”存在較為明顯的波動，且極值間隔為2＼～3年，在2013年以后波動趨于平緩；各個地區在時間尺度上波動情況較為一致，但拔節一抽穗期”各地區波動存在差異。

空間維度上，寧夏南部山區干旱頻率和強度偏低，整體干旱強度與頻率隨緯度升高而升高。南部涇原、西吉和隆德處于半干旱半濕潤過渡帶，30年內春小麥全生育期特旱頻率為 0% ，干旱多為輕旱和中旱；興仁、固原和海原位于半干旱地區，特旱頻率低但中旱和重旱頻率高；同心、鹽池處于中部干旱帶，重旱及以上頻率超 50% ，易出現極端干旱。

作物CWDI能結合氣象要素與作物需水特性，有效反映寧夏中南部春小麥生育期干旱狀況，相較傳統干旱指標，對作物干旱指征描述更精準。明確了寧夏中南部地區春小麥生育期干旱的時空分布特征，可為當地春小麥種植的干旱應對策略制定提供科學依據。

不足之處：CWDI指標雖在考慮作物需水方面有優勢，但計算過程依賴多氣象要素的準確觀測，實際應用中部分氣象站點數據可能存在誤差或缺失，影響CWDI的精度，后續需強化數據質量管控與校驗方法研究。研究僅聚焦于1991—2020年這30年，若未來氣候發生變化，寧夏中南部地區降水、氣溫等氣象要素可能改變，春小麥生育期干旱特征或隨之變化，應持續開展長期監測與研究，動態更新干旱信息，保障農業生產適應氣候變化。研究區域內地形、土壤質地等因素存在空間差異，這些因素會與干旱協同作用于春小麥生長，后續研究可綜合考慮多因素耦合效應，進一步細化干旱對春小麥影響機制，為精準農業發展提供更有力支撐。

結合當地特色和氣候特點在春小麥品種選擇上給出以下建議：

六盤山區（隆德、涇原）降水較多，海拔較高，無霜期較短，適宜種植早熟品種的春小麥或選取耐寒的高海拔主糧作物種植（如青稞）;黃土丘陵區（固原、海原、西吉）降水較少，日照充足，需預防春旱及早霜，種植春小麥應該選取中晚熟品種，也可選取馬鈴薯、小雜糧等更加耐旱的主糧作物。中部干旱帶（鹽池、同心），干旱是作物生長的主要約束條件，選取的小麥品種大致與黃土丘陵區相同，也可選取更加耐旱的糜子等主糧作物。

在節水措施上，推廣節水高效的灌溉技術。采取覆膜種植，如全膜雙壟溝播技術（玉米、馬鈴薯），減少土壤水分蒸發 30%～50% ，提高水資源利用率；在河谷川道（如清水河沿岸）推廣滴灌系統，較傳統漫灌節水40%～60% ；推廣水肥一體化，結合灌溉系統精準施肥，提升水肥利用效率。

在土地耕作上，將深松耕與保墑結合，打破犁底層，增強土壤蓄水能力，配合秸稈覆蓋減少水分蒸發；將等高種植與壟溝集雨結合，在黃土丘陵區沿等高線種植，利用集雨技術，增加降水利用效率，解決作物關鍵生長期用水需求。

參考文獻

[1]寧夏回族自治區統計局國家統計局寧夏調查總隊.寧夏回族自治區2023年國民經濟和社會發展統計公報sup[1]sup[N].寧夏日報，2024-04-29（004）.

[2]張曉芳.北方旱作區標準化作物水分虧缺指數的構建與適用性研究[D].蘭州：西北師范大學，2023

[3]包阿茹汗，覃志豪，高懋芳，等.寧夏玉米和小麥干旱風險評價研究[J].中國農業資源與區劃，2019，40（4）：70-84，92

[4]國家氣象中心，中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，中國氣象局沈陽大氣環境研究所.農業干旱等級：GB/T32136-2015，[S].北京：中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.2015.