农业干旱监测预报指标及等级标准

-1-附件1农业干旱监测预报指标及等级标准农业干旱指标包括土壤相对湿度、作物水分亏缺指数距平、降水距平、遥感植被供水指数。上述指标从不同角度反映出农业干旱的程度，但存在各自的优势和劣势。土壤水分的优势在于能直观地反映旱地作物农田水分多少，但无法进行水田旱情监测，同时也忽略了蓄水量对干旱的抑制作用；作物水分亏缺指数距平虽能反映作物水分的满足程度，但在气候干燥的区域需水量偏大，且灌溉作用无法考虑；降水距平虽能直观反映出雨养农业的水分供应状况，但不能表征降水对作物利用的有效性；遥感方法虽直观，但在云和植被状况影响下，存在较大的不确定性。因此，需要发挥各种指标的优势，根据所处区域的土壤、气候、植被特点等加权集成综合农业干旱指数作为农业干旱监测预报的指标。一、农业干旱综合指数计算与等级划分农业干旱综合指数是对土壤相对湿度、作物水分亏缺指数距平、降水距平、遥感植被供水指数4种农业干旱指标的加权集成，计算方法如式（1）：niiiwfDRG1（1）-2-其中，DRG为综合农业干旱指数，f1、f2……fn分别为土壤相对湿度、作物水分亏缺指数距平、降水距平、遥感干旱指数等；W1、W2……Wn为各指数的权重值，可采用层次分析法确定，也可由专家经验判定。农业干旱综合指数的等级划分如表1。表1农业干旱等级序号干旱等级综合农业干旱指数1轻旱1＜DRG≤22中旱2＜DRG≤33重旱3＜DRG≤44特旱DRG＞4二、各种单指标的计算方法1.土壤相对湿度土壤相对湿度直接反映了旱地作物可利用水分的状况，它与环境气象条件、作物生长发育关系密切，也与土壤物理特性有很大关系，对于不同作物品种、同种作物的不同发育阶段、不同质地土壤，作物可利用水的指标间存在一定差异。考虑作物根系发育情况，在旱地作物播种期和苗期土层厚度分别取0-10厘米与0-20厘米，其它生长发育阶段取0-50厘米。土壤相对湿度的计算如（2）式:-3-nfwaRicinism/%)100(1(2)式中：Rsm为土壤相对湿度（%）；a为作物发育期调节系数，苗期为1.1，水分临界期（表2）为0.9，其余发育期为1；wi为第i层土壤湿度（%）；fci为第i层土壤田间持水量（%）；n为作物发育阶段对应土层厚度内观测层次（一般以10cm为划分单位）的个数（在作物播种期n=1，苗期n=2，其它生长阶段n=5）。土壤相对湿度的农业干旱等级划分如表3所示。表2几种主要作物的水分临界期作物水分临界期冬小麦孕穗至抽穗春小麦孕穗至抽穗水稻孕穗至开花玉米孕穗至乳熟油菜抽薹至开花棉花开花至成铃大豆开花至鼓粒花生开花下针至结荚高粱孕穗至灌浆谷子孕穗至灌浆向日葵花盘形成至开花-4-马铃薯开花至块茎形成表3土壤相对湿度（Rsm）的农业干旱等级划分表等级类型土壤相对湿度指数（%）砂土壤土粘土1轻旱45≤Rsm＜5550≤Rsm＜6055≤Rsm＜652中旱35≤Rsm＜4540≤Rsm＜5045≤Rsm＜553重旱25≤Rsm＜3530≤Rsm＜4035≤Rsm＜454特旱Rsm≤25Rsm≤30Rsm≤352.作物水分亏缺指数距平作物水分亏缺指数为水分盈亏量与作物需水量的比值，直接反映出作物水分需求与供给之间的差值，但由于不同季节、不同气候区域，作物种类不同，蒸散差别较大，难于以统一的标准表达各区域水分亏缺程度，因此，选用作物水分亏缺指数距平以消除区域与季节差异。某时段作物水分亏缺指数距平（CWDIa）按公式（3）采用逐日滚动的方法进行计算：0＞0%100100CWDICWDICDWDICWDICWDICWDICWDIa(3)式中：CWDIa为某时段作物水分亏缺指数距平（%）；CWDI为某时段作物水分亏缺指数（%）；CWDI为所计算时段同期作-5-物水分亏缺指数平均值（%）。niiCWDInCWDI11(4)式中：n为30年，.,,2,1ni4321jjjjjCWDIeCWDIdCWDIcCWDIbCWDIaCWDI（5）式中：jCWDI为第j时间单位（考虑到农业干旱为累积型灾害，一般取10天为一个时间单位，采用逐日滚动方法计算）的水分亏缺指数（%）；1jCWDI为第j-1时间单位的水分亏缺指数（%）；2jCWDI为第j-2时间单位的水分亏缺指数（%）；3jCWDI为第j-3时间单位的水分亏缺指数（%）；4jCWDI为第j-4时间单位的水分亏缺指数（%）；a、b、c、d、e为权重系数，a取值为0.3；b取值为0.25；c取值为0.2；d取值为0.15；e取值为0.1。各地可根据当地实际情况确定相应系数值。jCWDI由（6）式计算：%100)1(jjjETcIPCWDI（6）式中：Pj为某10天累计降水量(mm)；Ij为某10天的灌溉量(mm)；ETcj为作物某10天实际蒸散量（mm）,可由（7）式计算：0ETkETcjc（7）ET0为某10天的作物可能蒸散量(采用联合国粮农组织（FAO1998）推荐的Penman-Monteith公式计算，具体方-6-法采用GB/T20481-2006）Kc为某10天某种作物所处发育阶段的作物系数或多种作物的平均作物系数,有条件的地区可以根据实验数据来确定本地的作物系数，无条件地区可以直接采用FAO的数值(表4)或国内临近地区通过试验确定的数值(表4-表12)。作物水分亏缺指数距平(CWDIa)的农业干旱等级划分如表13所示。表4FAO主要作物各生育阶段的作物系数Kc的参考值作物KciniaKcmidKcend最大作物高度（m）冬小麦0.4土壤封冻0.7未封冻1.150.2～0.4b1.0春小麦0.31.150.2～0.4b1.0玉米0.31.200.60，0.35c2.0水稻1.051.200.9～0.61.0棉花0.351.15～1.200.70～0.501.2-1.5高粱0.31.0～1.100.551.0-2.0大豆0.41.150.500.5-1.0花生0.41.150.600.4向日葵0.7～0.81.05～1.2b0.7～0.8d2.0油菜0.351.0～1.15b0.35d0.6马铃薯0.51.150.75e0.6a表中的Kcini常规值较土壤湿润的状况偏低，对经常喷灌和几乎天天降雨的地区其值可增大到1.0至1.2；b手工收割的作物Kcend值高于机械收割；cKcend的前值表示籽粒含水量较高的情况，后值表示在籽粒干燥的情况；d在雨养农业区作物的Kcmid值低于高密度种植区；e生长周期长，直到地上部分枯死的马铃薯Kcend值为0.4左右。表5冬小麦各月作物系数Kc值地区10月11月12月1月2月3月4月5月6月山西0.580.760.40.140.240.581.041.240.84-7-河北0.850.920.540.330.240.421.141.420.73河南0.630.830.930.310.500.911.401.290.60山东0.670.700.740.640.640.901.221.130.83安徽1.181.151.251.131.141.071.160.87江苏1.141.141.190.820.910.861.771.430.41表6春小麦各月作物系数Kc值地区3月4月5月6月7月8月9月全生育期辽宁0.580.770.891.190.82内蒙古0.47～0.550.78～0.91.16～1.590.82～1.480.92～1.13青海0.25～0.640.29～0.750.97～1.231.0～0.320.97～1.971.011.410.9～1.15宁夏0.90.51.431.310.611.118表7棉花各月作物系数Kc值地区4月5月6月7月8月9月10月全生育期山东0.53～0.620.6～0.670.52～0.731.24～1.431.4～1.431.06～1.260.69～0.980.94～0.97河北0.38～0.780.38～0.620.53～0.730.78～1.071.07～1.210.89～1.390.74～0.780.71～0.75河南0.32～0.690.32～0.690.48～1.071.07～1.281.23～1.730.55～1.40.55～1.20.87～0.89陕西0.660.60～0.730.69～0.771.16～1.231.29～1.441.25～1.581.60～1.650.96江苏0.490.851.321.261.11.060.97表8夏玉米各月作物系数Kc值地区6月7月8月9月全生育期山东0.47～0.880.92～1.081.27～1.561.06～1.271.05～1.18河北0.49～0.650.6～0.840.94～1.221.34～1.760.84～0.96河南0.47～0.851.13～1.351.67～1.791.06～1.320.99～1.14陕西0.5～0.540.67～1.050.94～1.430.99～1.860.85～1.07表9春玉米各月作物系数Kc值地区4月5月6月7月8月9月全生育期辽宁0.36～0.460.4～0.70.7～0.921.13～1.261.04～1.250.77～0.890.76～0.82内蒙0.160.621.511.391.210.86-8-古陕西0.550.75～0.790.78～0.791.18～1.640.95～1.681.09～1.250.89～1.07表10早稻各月作物系数Kc值地区3月4月5月6月7月湖南11.03～1.321.29～1.481.17～1.45广东1.651.39～1.461.29～1.481.44～1.451.19～1.31广西1.02～1.091.11～1.121.1～1.140.99～1.03福建1.08～1.121.18～1.331.19～1.341.08～1.21浙江0.93～1.521.01～1.810.94～1.51湖北11.09～1.321.30～1.441.20～1.26安徽1.071.13～1.291.23～1.451.09～1.49表11晚稻各月作物系数Kc值地区6月7月8月9月10月11月湖南0.9～1.071.12～1.291.33～1.571.18～1.571广东1.411.12～1.161.30～1.371.53～1.541.51～1.531.33～1.49广西1.03～1.051.1～1.151.09～1.121.05～1.10福建0.99～11.10～1.161.44～1.471.47～1.571.23～1.42浙江1.07～1.411.12～1.510.85～1.340.84～1.16湖北1.01～1.091.09～1.151.26～1.421.10～1.33安徽1.02～1.241.17～1.611.37～1.801.11～1.74表12中稻各月作物系数Kc值地区5月6月7月8月9月安徽1.021～1.331.20～1.351.20～1.451.05～1.30四川1.0～1.31.1～1.51.1～1.71.2～1.81.0～1.6湖北1.351.51.40.941.24云南1.31.51.71.81.5陕西1.621.28～1.641.54～1.721.37～1.81.79～1.98表13作物水分亏缺指数距平(CWDIa)的农业干旱等级划分表等级类型作物水分亏缺指数距平（%）水分临界期其余发育期1轻旱35＜CWDIa≤5040＜CWDIa≤552中旱50＜CWDIa≤6555＜CWDIa≤70-9-3重旱65＜CWDIa≤8070＜CWDIa≤854特旱CWDIa＞80CWDIa＞853．遥感植被供水指数植被供水指数方法适用于有植被覆盖区域。它重点反映作物受旱程度。其物理意义是：作物受旱时，作物冠层通过关闭部分气孔而使蒸腾量减少，避免过多失去水分而枯死。蒸腾减少后，卫星遥感的作物冠层温度增高，另一方面，作物受旱之后不能正常生长，且叶片萎缩，叶面积指数减少，致使气象卫星遥感的归一化植被