东北地区大豆干旱形成的时序特征及多源协同诊断研究

Northeast is the most important soybean production regions in China. To maintain high and stable yield of soybean in the Northeast and reduce the drought damage, is very meaningful for protecting the domestic soybean supply and international trade order. This study intends to Northeast soybean production area as the study area, use the growth observation data of soybean and meteorological data, based on the farmland water supply and demand balance, to analysis the temporal characteristics of soybean drought; through the experiment of water stress, study the response of soybean growth and yield during the key period of water on different levels and duration of drought conditions, determine of soybean drought damage index of different time series; combined with the analysis of climate and weather forecast, establish the weather-soil drought risk early warning model and index based on the current soil moisture and different time scales rainfall in the future; based on soybean growth monitoring and RS data, diagnose the crop drought on real-time; based on WOFOST, simulate the soybean growth and yeild on real-time by using the climate and weather forecast, get the comprehensive soybean drought index; use multi-source information to diagnose the soybean drought effect. It provides scientific basis for soybean drought diagnosis and reasonable irrigation in Northeast China, and also provides research methods reference for other crops drought early warning.

东北地区是我国最重要的春播大豆产区，维持东北大豆高产稳产，减轻干旱危害，对保障国内大豆供给和国际贸易秩序具有重要意义。本研究拟以东北大豆主产区为研究区，利用大豆生长发育和气象观测资料，基于农田水分供求平衡，分析大豆干旱时序特征；通过水分控制试验，研究大豆水分关键期不同程度和不同持续时间干旱条件下的生长发育和产量响应，确定不同时序干旱受损指标；结合气候分析、天气预报，建立基于当前水分和未来不同时间尺度降水的天气—土壤干旱风险预警模型和预警指标；基于大豆苗情、遥感资料对作物干旱进行实时宏观诊断；基于WOFOST作物模型，模拟大豆生长发育和产量形成，获得大豆干旱监测评估指标；综合多源信息进行协同诊断，为东北地区大豆干旱诊断和合理灌溉提供科学依据，也为其他作物干旱预警提供可行的研究方法参考。

东北地区是我国最重要的春播大豆产区，维持东北大豆高产稳产，减轻干旱危害，对保障国内大豆供给和国际贸易秩序具有重要意义。目前大多数的干旱风险评估模型的可预测性不强，且多见于玉米干旱风险评估，对大豆干旱风险评估的研究较为少见，且未见前期干旱与未来天气预报结合的预测评估技术研究，目前还没有可以直接用于大豆干旱风险评估模式和预警指标。因此，本研究针对东北地区大豆生产面对的干旱问题，为准确诊断旱情，提高旱情评估的准确性，引入多源协同诊断的理念。内容主要为：大豆干旱发生的时空特征分析；干旱对大豆生育形状及产量结构因素影响评价方法研究；东北地区大豆干旱多源协同诊断方法研究。.本项目利用气象、作物、土壤、遥感、灾害等资料，引入多源协同诊断的理念，采用数理统计、作物生长模拟、水分胁迫试验等方法，开展大豆干旱时序特征及协同诊断研究。主要成果：①揭示了东北地区大豆不同生育阶段干旱时序特征，构建了大豆全生育期干旱影响产量统计评估方程104组。②从大气环流特征角度揭示了大豆生长季干旱发生的气候可能性和形成机制。③构建了大豆生长季适宜气象指标，建立了土壤湿度预报方法。④开展大豆水分胁迫试验，获得土壤、作物试验资料近6000组。⑤提炼了大豆水分胁迫产量形成的量化评价指标和干旱灾损指标，揭示了大豆生育性状与产量因子对不同土壤干旱等级的响应特点，明确了土壤有效水分与大豆产量形成的相关性。⑥引入积温条件分区构建决策规则，实现了水、旱田分类提取，形成了旱地干旱遥感监测方法。⑦实现WOFOST模型区域化检验及大豆干旱影响模拟评估。⑧基于成果和文献，集成了东北地区大豆干旱诊断指标体系，构建了大豆干旱多源协同诊断模型。⑨完成论文28篇。成果揭示了东北地区大豆干旱时序特征，集成了全面的干旱指标体系，形成了干旱多源协同诊断方法，对科学、正确诊断东北地区大豆旱情、保障大豆稳产高产、提高中国在国际大豆市场的竞争力具有重要的参考价值和科学意义。