农业干旱指标的研究进展简述

植物抗旱性研究进展植物是地球上生命的重要组成部分，而抗旱性是影响植物生长和发育的重要因素之一。

随着全球气候变暖的影响，干旱事件频繁发生，导致许多地区的农作物产量减少、土壤退化和生态系统失衡。

研究植物的抗旱性机制对于提高农作物产量、改善生态环境具有重要意义。

本文将对植物抗旱性研究的进展进行综述，并探讨未来可能的研究方向。

一、植物抗旱性的形成机制植物抗旱性的形成机制是一个复杂的过程，涉及到植物的生理学、生态学和遗传学多个层面。

在植物抗旱性的形成过程中，植物会通过一系列的生理生化反应来应对干旱胁迫，主要包括以下几个方面：1.根系结构调整：干旱条件下，植物会通过改变根系的形态和生理特性来增加水分吸收能力。

根系会增加毛细管根的数量和长度，以便更好地吸收土壤中的水分。

2.根系分泌物质的调节：植物在受到干旱胁迫时，会分泌一些特殊的物质，如植物激素和蛋白质，来调节根系的生长和发育，从而增强根系的水分吸收能力。

3.叶片气孔的调节：叶片气孔是植物进行气体交换的重要器官，也是水分蒸腾的主要通道。

在干旱条件下，植物会通过调节气孔的开闭程度来减少水分蒸腾，以保持水分平衡。

4.积累和调控抗氧化物质：干旱条件下，植物会积累大量的抗氧化物质，如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等，以应对氧化应激的损伤。

5.调控转录因子和蛋白质的表达：植物在受到干旱胁迫时，会产生一系列的转录因子和蛋白质，来调节相关基因的表达，从而增强植物的抗旱性。

以上几个方面是植物抗旱性形成机制中非常重要的环节，而不同植物种类之间可能存在着一定的差异，需要进一步的研究来揭示其中的分子机制。

二、植物抗旱性的研究方法为了深入研究植物抗旱性的机制，科学家们提出了许多研究方法，通过综合运用这些方法，可以更好地揭示植物抗旱性的形成机制。

以下是一些常用的研究方法：1.生理生化方法：生理生化方法是最直接的研究植物抗旱性的手段之一，可以通过测定植物的水分利用效率、叶片气孔导度、抗氧化物质的含量等指标来评估植物的抗旱性。

植物抗旱机理及抗旱性鉴定方法研究进展植物的抗旱机理是指植物在干旱环境中如何调节水分平衡，以维持正常的生长和发育。

随着全球气候变暖，干旱问题日益严重，研究植物的抗旱机理和鉴定抗旱性的方法对于农业生产和生态恢复具有重要意义。

本文将介绍植物抗旱机理的研究进展和抗旱性鉴定方法。

植物的抗旱机理主要包括：减少蒸腾损失、增加水分吸收能力、调节植物生长和发育等方面。

在减少蒸腾损失方面，植物通过改变气孔的开闭来控制蒸腾速率。

一些植物能够在干旱条件下调节其气孔的开合，降低蒸腾速率，减少水分流失。

同时，植物根系的生长和分布也对抗旱起着重要作用。

植物根系的发达程度和分布范围影响着植物吸收水分和养分的能力，从而影响植物的抗旱性。

另外，植物还通过产生一些抗旱物质来调节自身的生理代谢，如抗氧化物质、谷胱甘肽等，以抵抗干旱引起的氧化应激。

目前，研究人员采用了多种方法来鉴定植物的抗旱性。

一种常用的方法是通过测定植物的生理指标来评估其抗旱性。

例如，测定植物的相对水分含量、叶绿素含量、脯氨酸含量等指标，可以反映植物在干旱条件下的水分状态和生理代谢水平。

另外，测定植物的根系性状也是评估抗旱性的重要指标。

根系的发育程度和分布范围可以反映植物的水分吸收能力和适应干旱的能力。

此外，还可以通过评估植物的生长和发育状况来判断其抗旱性。

例如，测定植物的生物量、叶面积指数、根冠比等指标，可以反映植物在干旱条件下的生长状况。

近年来，研究人员还采用了分子生物学和基因工程等方法来研究植物的抗旱机理和鉴定抗旱性。

例如，通过研究与植物抗旱相关的基因，可以揭示植物在干旱条件下的分子调控机制。

同时，通过转基因技术来提高植物的抗旱性也是研究的热点之一、通过引入抗旱相关基因或调控植物内源基因的表达，可以提高植物的抗旱能力，从而增加农作物的产量和耐旱性。

综上所述，植物的抗旱机理及抗旱性鉴定方法研究已经取得了一些进展。

随着研究的深入和技术的进步，相信将会有更多的抗旱机理被揭示，也将有更多的有效方法用于评估和提高植物的抗旱性。

第16卷第3期1998年9月 干旱地区农业研究Agr icultura l Research i n the Ar id Area s V o l.16N o.3Sep t.1998农业干旱指标研究与进展Ξ王密侠1　马成军2　蔡焕杰1(1西北农业大学农业水土工程研究所　712100) (2宁夏水利水电勘测设计院　750000)摘　要　介绍了评价农业干旱的降水量指标、土壤含水量指标、作物旱情指标(作物形态指标、生理指标、冠层温度指标)及综合性指标。

讨论了各类指标的研究进展及其应用于农业生产中的适用性与实用性,最后对农业干旱预报及其评价指标的研究发展作了简要介绍。

关键词　农业干旱　干旱指标　旱情预报中图分类号　S162.1水资源的日益短缺已愈来愈成为社会经济发展的限制因素,合理使用有限水资源已成为全社会关注的问题。

频繁发生的干旱也必然促使人们关注对农业干旱问题的进一步研究。

这其中也必然涉及到如何有效地对农业干旱进行监测,如何选择适宜的指标、恰当的方法来预测、评估旱情的发生、发展和变化情况,为使灌区可以最充分的利用有限水资源进行合理灌溉、使旱地最有效地利用天然降水提供基本依据。

1　干旱地区、农业干旱与旱灾评价指标辨异 干旱地区、农业干旱与旱灾的概念各不相同,其评价指标各异。

我们说一个地区属湿润区或干旱区,通常是以年、月降水量统计资料(如年降水量、季降水量、月降水量等)或降水量与可能蒸发量之比或差(如干燥度、湿润度、蒸发差等)作为区划或划分指标[1,3,5,9],它是对某一地区气候干旱与湿润程度的客观反映,它所描述的是某一地区的水分条件;说某地区某一时段内发生干旱,则指的是该时段内降雨与其多年均值发生了较大偏差这样一种事实,根据其影响范围不同,又可将干旱分为气象干旱,水文干旱,农业干旱与社会经济干旱等[2,7],其中农业干旱的发生则指的是这种偏差(旱灾为偏少)使该地区农业供水与需水状况不协调,农作物产生缺水的现象,农业干旱一般采用降水量指标、土壤含水量指标、作物旱情指标及综合类指标等来评价[3,12,13,14];旱灾的发生则指在干旱期农作物由于受缺水危害而不可避免地发生减产的情况。

水稻抗旱性鉴定方法及鉴定指标的研究进展2009/6/9中国种业近年来，在大范围缺水的情况下，我国每年用水总量为5000亿m3,农业用水占80%,而水稻又是耗水的第一大户，每年水稻用水量占农业用水量的65%以上，因此，节水农业生产责无旁贷，水稻抗旱节水更具重大意义。

有效利用水资源已成为21世纪最重要的问题之一。

当前水稻节水除采用节水灌溉技术外，筛选和应用抗旱品种应是水稻节水栽培的重要措施之一。

因此，建立水稻抗旱性鉴定指标体系，对现有生产上表现较好的丰产品种进行抗旱性鉴定，进而在生产上推广应用，将产生巨大的经济、社会和生态效益。

近年来，国内外农业科技工作者对水稻旱种和抗旱性作了一系列研究，取得了一定成就，本文主要就水稻抗旱性鉴定的研究进展作一简要综述。

1 水稻抗旱性鉴定方法要鉴定作物的抗旱性，首先要给作物创造一个适当的干旱胁迫环境，然后选择恰当的指标来区分作物间的抗旱性差异。

近年来，水稻抗旱性研究方面取得了一系列进展，在水稻抗旱性状的筛选和抗旱材料的鉴定方面也有重大突破，形成了一套行之有效的鉴定方法，主要有直接鉴定和间接鉴定。

1.1 直接鉴定主要有田间直接鉴定法、干旱棚鉴定法、人工气候室鉴定法、土壤干旱胁迫鉴定法等方法。

田间直接鉴定法即自然环境鉴定法，就是将供试品种在不同地区的旱地上栽种，以自然降水造成干旱胁迫，或在自然环境下灌水调控土壤水分，形成不同程度的干旱胁迫环境，就水稻所表现的形态或产量特征来评价其抗旱性，直接按照作物产量或生长状况来评价品种的抗旱性。

此方法简便易行，无特殊设备要求，既真实地反映了作物在不同干旱地区的生长状况，又有产量指标，结果很有说服力，是目前筛选抗旱性品种的主要方式。

它的缺点是受自然环境制约程度大，特别是年际间降水量变化幅度大，每年的鉴定结果很难重复，需多年鉴定才能评价出材料的抗旱性。

干旱棚或人工气候室法是在干旱棚或在能控制温度、湿度和光照的人工气候室内，研究不同生育期内水分胁迫对生长发育、生理生化过程或产量的影响来鉴定作物抗旱性。

植物抗旱性研究进展随着全球气候变化的加剧，干旱成为了世界各地农作物生产和生态系统的一大挑战。

植物抗旱性研究因此变得越发重要，帮助科研人员找到改善植物抗旱性的途径，以应对日益严重的气候变化所带来的挑战。

本文将就植物抗旱性研究的最新进展进行介绍，以及未来的发展方向进行讨论。

1. 植物体内的水分调控机制植物抗旱的核心是保持细胞内的水分平衡，这一过程主要由根系吸收水分、导管组织传输以及叶片气孔调节所完成。

近年来，研究人员对植物体内水分调控的机制进行了深入的研究，发现许多基因在这一过程中起到了至关重要的作用，如水通道蛋白、脱落酸及其相关信号通路等。

这些研究为制定提高植物抗旱能力的策略提供了重要的理论依据。

2. 与抗氧化应激相关的基因调控网络干旱环境会产生氧化应激，导致细胞内氧自由基的积累，从而对细胞结构和功能造成损害。

近年来的研究发现，植物体内存在着一套与抗旱相关的抗氧化应激调控网络，包括各类抗氧化酶、低分子量抗氧化剂以及相关的信号通路。

研究这些基因调控网络有助于揭示植物抗旱的分子机制，为培育具有抗旱性状的新品种提供了理论支持。

3. 辅助物质在植物抗旱中的作用植物在适应干旱胁迫的过程中会产生一系列的次生代谢产物，如脯氨酸、脒基甲酸、多酚类物质等，这些物质在维持细胞结构完整性以及对抗干旱应激中发挥了重要的作用。

研究发现，适当调节这些辅助物质的合成和积累对植物的抗旱性具有重要的意义，这为利用遗传工程技术培育耐旱作物提供了新的途径。

二、植物抗旱性研究的未来发展方向1. 基因组学和转录组学技术在植物抗旱性研究中的应用基因组学和转录组学技术的发展为研究植物抗旱性提供了强大的工具。

通过分析植物在不同干旱胁迫条件下的基因表达谱，可以发现一些与植物抗旱性相关的新基因，从而为植物抗旱性状的改良提供了新的候选基因。

基因组学技术还可以帮助揭示植物在抗旱过程中的分子调控网络，加深对植物抗旱机制的理解。

2. 遗传工程技术在培育抗旱作物中的应用利用遗传工程技术培育抗旱作物是目前植物抗旱性研究的重要方向之一。

干旱指标研究进展李柏贞;周广胜【摘要】干旱作为全球最为常见的自然灾害之一,已经对我国的农业生产造成了严重影响.为更好地预测影响作物的干旱并及时采取应对措施,综述了国内外广泛应用的各类干旱指标,包括气象指标、土壤墒情指标、作物生理生态指标及其它综合监测指标等,评述了各类干旱指标的优缺点以及在农业上的适用性,探讨了未来以作物干旱为核心的干旱指标研究拟重视的方面,以为减缓和预防干旱对农业的不良影响及制订科学的政策提供依据.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2014(034)005【总页数】10页(P1043-1052)【关键词】干旱指标;气象指标;土壤墒情指标;作物生理生态指标;综合监测指标【作者】李柏贞;周广胜【作者单位】中国气象科学研究院,北京100081;中国气象科学研究院,北京100081【正文语种】中文大量矿物燃料的燃烧、乱砍滥伐等人类活动和工业化过程已经导致地球环境的严重恶化及以气候变暖为标志的全球变化，包括冰川退缩、河道断流、湖泊萎缩、沙漠化加剧、生物多样性受损等，特别是干旱的发生日益频繁，已经成为全球最为常见的自然灾害之一[1- 2]。

干旱作为长时间的累积过程，是正常的气候现象。

气候变暖背景下，我国干旱呈现发生频率高、分布面积大、时空分布不均匀、持续时间长等特点[3]，对农业生产的影响尤其严重[4]，且农业和农村可能是未来50a受全球变化影响最大的部门和地区[1]。

影响作物的干旱发生发展非常复杂，不仅与作物本身的生物学特性有关，包括作物品种、作物生物特性、耐旱程度、种植布局、生长状况等，还受到气象和水文条件等自然因素、下垫面及人为管理、耕作制度的影响。

为减缓和预防干旱对作物生产带来的不良影响，与作物密切相关的干旱指标建立非常重要。

正因为如此，一系列干旱指标已被建立，包括气象指标、土壤墒情指标、作物生理生态指标及其它综合监测指标等，其中较为常用的干旱指标有土壤含水量、作物水分胁迫指数和帕尔默干旱指数(PDSI)[5- 6]。

干旱指数应用研究综述作者：沈彦军李红军雷玉平来源：《南水北调与水利科技》2013年第04期摘要：干旱指数作为干旱程度的量化指标，在干旱监测、预测和水资源管理中起着重要作用，同时也是水文水资源研究领域的有效工具。

近十几年来，对干旱指数的开发和改进取得了重要进展，包括将影响干旱的耗水指标--蒸散引入了指数计算、提高了模型模拟参数的精度、与水文过程模型算法相结合等方面。

在干旱指数应用方面的研究，主要包括区域干旱反演与预测、作物产量预测、森林火险检测、古气候重建等。

干旱指数的开发及应用为区域干旱监测和水资源管理提供了有效手段，但还需要把定量化和综合评估作为主要发展方向，提高模型监测的精确度和可靠性，从而为快速监测干旱提供新的选择和技术途径。

关键词：干旱指数；干旱监测；产量预测；火险检测；古气候重建；研究进展中图分类号：S166；P237文献标识码：A文章编号：1672-1683（2013）04-0128-06干旱是世界上主要的自然灾害之一，发生频率高，发生过程缓慢。

干旱灾害不仅较其他自然灾害影响范围广[1]，而且危害巨大，造成水资源短缺、作物减产或绝收、饥荒与流行病扩散，甚至导致人口迁移。

随着社会经济发展、人口持续增长、全球变化引起的气候变暖等问题的影响，水资源短缺等问题日趋严重，这也直接导致了干旱地区不断扩大和干旱化程度加重。

干旱灾害对北美、欧洲、亚洲、澳大利亚、非洲等均造成了极其严重的危害，已成为全球关注的问题[2-3]。

干旱及其影响的分析和评估需要一定的量化标准。

干旱指数作为一种最常用的评价指标，结合影响干旱的气象、水文等参数，可以对干旱强度、持续时间、频率、危害等进行客观地时空比较，一方面是旱情监测和发布等干旱管理的重要工具，另一方面在区域干旱评价和资源环境研究领域也有较多的应用。

近年来，干旱指数开发以及应用取得了较大的发展，对干旱指数及其应用加以综述和评价，可以为干旱的监测和评估、特别是干旱指数在区域资源环境、跨学科多领域的应用提供方法和依据。

基于遥感的干旱监测方法研究进展一、干旱监测指标1. 土壤水分指数土壤水分是反映干旱程度的重要指标之一。

遥感技术可以通过遥感影像获取植被生长指数（NDVI）、植被干旱指数（VCI）、土壤水分指数（SWI）等数据，来反映土壤水分状况。

研究表明，SWI在干旱监测中具有较高的准确性和实用性，能够及时监测并评估干旱程度。

2. 植被覆盖度指标植被覆盖度是评估干旱影响的另一个重要参数。

通过遥感技术获取的植被覆盖度数据可以反映植被生长状态，从而评估干旱对植被的影响。

近年来，一些新的植被指数如NDII、TVI等也被引入到干旱监测中，提高了遥感监测的准确性和可操作性。

3. 温度指标温度是影响植被生长和土壤水分蒸发的重要因素，因此在干旱监测中也具有重要作用。

遥感技术可以获取地表温度数据，并结合其他气象数据，如降雨量、湿度等，全面分析温度对干旱的影响。

二、遥感数据获取1. 光学遥感影像光学遥感影像是获取土地覆盖、植被生长等信息的重要数据源。

近年来，高分辨率遥感影像的广泛应用为干旱监测提供了更为精细的数据支持。

与传统的农田调查相比，遥感影像能够实现大范围、高效率的干旱监测，为干旱防治工作提供了更为全面的数据支持。

2. 雷达遥感数据雷达遥感技术可以获取地表粗糙度、植被结构、地形等信息，对干旱监测有着重要作用。

雷达遥感数据可以突破光学遥感在云雾天气下获取数据的限制，为干旱监测提供了更加可靠的数据来源。

热红外遥感数据可以获取地表温度信息，可用于反映地表水分蒸发、土壤湿度等情况，对干旱监测有着重要作用。

近年来，热红外遥感数据在干旱监测中得到了广泛应用，为干旱的预测和防治提供了重要数据支持。

三、遥感技术在干旱监测中的应用1. 干旱监测模型以遥感数据为基础的干旱监测模型成为研究的热点之一。

利用机器学习、人工智能等技术，结合遥感数据和气象数据，构建了一系列高效准确的干旱监测模型，为干旱监测工作提供了新的思路和方法。

基于遥感数据构建的干旱监测平台为各级政府部门和农业生产主体提供了便捷的干旱监测服务。

水稻抗旱性研究及其鉴定指标的筛选一、本文概述水稻作为全球最重要的粮食作物之一，其产量和品质受到多种环境因素的影响，其中干旱是限制水稻生产的主要非生物胁迫之一。

因此，研究水稻的抗旱性及其鉴定指标的筛选对于提高水稻的抗旱能力、保障粮食安全以及促进农业可持续发展具有重要意义。

本文旨在综述水稻抗旱性的研究进展，探讨抗旱性鉴定指标的筛选方法，以期为水稻抗旱育种和抗旱栽培提供理论依据和实践指导。

本文将对水稻抗旱性的定义和内涵进行阐述，明确抗旱性研究的重要性和紧迫性。

接着，综述国内外在水稻抗旱性研究方面的主要进展，包括抗旱性遗传基础、生理生化机制、分子生物学基础等方面的研究现状。

在此基础上，本文将重点介绍水稻抗旱性鉴定指标的筛选方法，包括形态学指标、生理生化指标和分子生物学指标等，分析各指标的优缺点及适用性。

本文还将探讨水稻抗旱性鉴定指标在实际应用中的问题与挑战，提出未来研究的方向和建议。

通过本文的综述和分析，旨在为水稻抗旱性研究提供全面的参考和借鉴，推动水稻抗旱性鉴定指标的筛选和应用，为水稻抗旱育种和抗旱栽培提供科学支撑和实践指导。

二、水稻抗旱性研究现状水稻作为世界上最重要的粮食作物之一，其产量和品质受到多种环境因素的影响，其中干旱是限制水稻产量和分布的主要非生物胁迫之一。

因此，对水稻抗旱性的研究具有重大的理论和实践意义。

目前，水稻抗旱性的研究主要集中在抗旱机制的解析、抗旱相关基因的克隆与功能验证、抗旱性的鉴定与评价以及抗旱育种等方面。

在抗旱机制方面，水稻通过调整生理生化过程、形态结构和生长发育策略来适应干旱环境。

例如，在干旱条件下，水稻会通过减少叶片蒸腾、提高根系吸水能力、增加渗透调节物质含量等方式来维持细胞内的水分平衡。

水稻还会通过调整叶片角度、增加根系生物量、优化冠层结构等方式来减少水分散失，提高水分利用效率。

在抗旱相关基因的克隆与功能验证方面，随着分子生物学技术的发展，越来越多的抗旱相关基因被克隆并进行了功能验证。

农业干旱监测指标研究进展韩宇平;张功瑾;王富强【摘要】从传统监测指标和遥感监测指标两个方面对农业干旱表征指标进行了综述.传统农业干旱监测指标主要包括降水量指标、土壤含水量指标以及作物需水量指标等;遥感监测指标包含基于裸露地表和基于有植被覆盖地表的干旱遥感监测指标两大类.由于遥感方法具有大范围、宏观、动态监测的优势,目前得到了较为广泛的使用.未来农业干旱监测应建立广义的、适合于作物各时期的监测模型,并在此基础上对双层模型进一步简化.【期刊名称】《华北水利水电学院学报》【年(卷),期】2013(034)001【总页数】5页(P74-78)【关键词】农业干旱;干旱监测指标;遥感监测;研究进展【作者】韩宇平;张功瑾;王富强【作者单位】华北水利水电学院,河南郑州450045;华北水利水电学院,河南郑州450045;华北水利水电学院,河南郑州450045【正文语种】中文【中图分类】S162.1农业干旱是我国农业生产的主要制约因素，构建合理的农业干旱指标体系，科学地监测、评价、预测预报农业干旱状况，对农业区划、资源开发、农业规划和粮食生产等具有重要意义.农业干旱受多种自然因素(气象条件、水文条件、下垫面状况等)和人为因素(农作物布局、耕作制度、人文经济条件等)的共同影响［1］，其监测指标也与自然因素和社会因素有关.农业干旱监测指标可分为传统干旱监测指标和遥感干旱监测指标.传统干旱监测指标包括降水量指标、土壤湿度指标、土壤含水量指标、作物湿度指标等［2］;遥感干旱监测指标分成2类:一类是基于裸露地表的干旱遥感监测指标，另一类是基于有植被覆盖地表的干旱遥感监测指标［3］.1 传统农业干旱监测指标1.1 基于降水量的监测指标降水作为农作物水分最主要的来源，其大小以及时空分布是影响农业干旱的最主要因素.干旱及半干旱地区的降水直接影响甚至支配着农作物产量的高低和稳定性.在不具备灌溉条件且地下水位相对比较低的干旱农作物种植区，仅降水量这一指标就基本能够反映出农业干旱的程度，如降水量距平百分率、连续无雨日数等［2］.McKee T 等［4］在分析降水不足对土壤水、径流等方面影响差异的基础上，建立了标准化降水指数(Standardized Precipitation Index，SPI)，通过概率密度函数求解累积概率，再将累积概率标准化，具有计算稳定的特性，消除了降水的时空分布差异［5］，比简单的百分比法和距平法更能反映不同时间尺度内降水与水资源状态之间的关系［6］.Nalbantis I等［7］在SPI的基础上结合十分位数方法提出了综合干旱指标(Reconnaissance Drought Index，RDI)，并在希腊两河流域进行了试验性研究，结果表明RDI对不断变化的环境更为敏感.1.2 基于土壤水分的监测指标土壤水分的亏缺情况是决定农业干旱程度的关键.根据农田水量平衡原理，容易建立基于土壤、大气、植物三者的土壤水分监测模型.基于土壤水分的监测指标是应用广泛且成熟的一类农业干旱监测指标［8－9］.常采用的单一土壤水分指标有土壤湿度(土壤含水量占田间持水量的比值)、土壤有效水分存储(土壤某一厚度层中存储的能被植物根系吸收的水分)、土壤水分亏缺量(实际蒸散量与可能蒸散量之差)等.Palme W C［10］基于在持续数月或数年的时间尺度上监测地区的实际水分供给量明显少于适宜气候的水分供给期望值的现象，推求出水分亏缺持续时间和亏缺量的函数关系，建立了监测土壤水分供给亏缺的帕默尔干旱指数(Palmer Drought Severity Index，PDSI)，并分析了美国东北部地区的干旱时空分布特征.1983年，Henry F等［11］基于帕默尔旱度模式计算了美国地区1895—1981年逐月旱度值，并分析了包括美国邻近地区在内的不同时间尺度的干旱分布特征等.在国内，安顺清等［12－13］根据济南和郑州逐年逐月气温和降水等数据，对帕默尔旱度模式进行了修正，并建立了我国的气象旱度模式.2007年，姚玉璧等［14］根据全国515个气象站的资料，结合修正帕默尔干旱指数，分析了全国春季区域干旱演变特征.研究表明中国干旱变化全区一致性程度低，干旱演变的区域差别大，春季干旱指数年际变化周期分布不均匀，干旱的区域特征差别显著.2009年，叶建刚等［15］结合农业干旱发生时空特征，在土壤水分计算中引入了作物系数和胁迫系数，加以修正农业干旱持续时间，建立了用于农业干旱监测的逐旬帕默尔干旱指数，提高了对短期干湿变化的敏感度，对监测农业干旱具有实际意义.在国内外，帕默尔干旱指数在干旱监测、干旱时空分布特征分析、旱情评估方面应用广泛.1.3 基于作物需水量的监测指标作物需水量是指在作物正常生育、土壤水分充足下，消耗于棵间土壤蒸发和作物蒸腾的总水量［16］.其原理是根据作物生理特征的变化，运用最优分割理论建立反映干旱程度的作物旱情指标，可以直接灵敏地反映作物水分供应亏缺状况［17］. 在农业干旱监测中常采用的单一作物需水量指标有:作物需水量与降水量之比、作物供水量与需水量之比、农作物亏盈水量指标等.目前在国际上应用最广泛的基于作物需水量测定干旱状态的指标是作物湿度指标(Crop Moisture Index，CMI).1968 年由Palmer W C在PDSI的基础上设计出作物湿度指标(CMI)［18］，因其考虑的因子全面，故被国际上广泛地应用于农业干旱的监测评估.在国内，迄今在基于作物需水量的农业干旱监测中CMI指数依然得到了普遍的沿用和改进.2 遥感干旱监测指标2.1 基于裸露地表的干旱遥感监测指标2.1.1 热惯量热惯量是体现物质在温度变化热反应状态过程中与周围环境能量交换能力的一种量度.Watson K等［19］最早应用了土壤热惯量模型，该模式表达为式中:ATI为土壤表观热惯量;T日和T夜分别为白天的最高温度、夜晚的最低温度;A为全波段反照率;Q(1－A)为被地面吸收的太阳净辐射能.其原理是基于土壤的热特性反演土壤水分状况，进而获取土壤单元的温度信息.热惯量法适用于裸土或植被覆盖率低的下垫面的干旱监测.对于植被覆盖率高的下垫面，植被会改变土壤的热传导，获取的温度信息精度会受影响［4］.2.1.2 基于微波遥感的土壤水分指标微波遥感法利用目标物的介电特性对土壤湿度进行监测［20］.Moereman B 等［21］利用卫星雷达对两个不同空间尺度的区域进行了土壤含水量的监测和在裸土或植被覆盖率较低地区的后向散射系数与土壤含水量的相关性分析.Bindlish R ［22］在积分模型基础上提高了实测土壤水分与遥感获取数据的相关系数.运用微波遥感法监测农业干旱，解决了传统监测方法监测时间长、监测人员多、受天气状况影响、监测点少等问题，具备全天时、全天候并有一定穿透能力的优势，因此运用微波遥感进行土壤湿度监测逐渐成为土壤湿度监测的热门方法之一［23］.目前在裸土条件下利用微波遥感法监测土壤含水量已达到较高精度，但依然存在受覆盖植被影响等问题，因此对于植被覆盖率比较高的地区的干旱监测应做进一步研究或者使用其他遥感方法监测.2.2 基于植被覆盖地表的干旱遥感监测指标2.2.1 作物缺水指数在水分能量平衡原理基础上，Jackson R D等［24］在综合考虑土壤水分和农田蒸散的关系上建立了作物缺水指数，式中:CWSI为作物缺水指数;ET为实际蒸散;ETp为潜在蒸散.作物缺水指数相对于作物需水量与降水量之比、作物供水量与需水量之比、农作物亏盈水量指标等单一作物需水量指标，物理意义更明确，综合性更强，精度更高，可靠性更强.但遥感反演地表参数的精度目前还很难达到模型定量化计算的要求，涉及到的参数较多，计算量比较大，在一定程度上阻碍了该模型的推广应用.2.2.2 水分亏缺指数水分亏缺指数综合考虑了作物缺水指数中多数理论参数与植被覆盖度的近线性关系，结合地表和空气之间的温差与植被指数得到的区域干旱监测指标［25］.其中地表温度是在假设植被冠层与土壤之间不存在热交换前提下，通过作物冠层温度和土壤表面温度线性加权得到.在一定植被覆盖度下，式中:WDI为水分亏缺指数;ΔT为在一定植被覆盖度下地表与空气之间的温度差;ΔTBD为湿边上的地表与空气的温度差;ΔTAC为干边上的地表与空气的温度差.2.2.3 植被状态指数1990年，Kogan首次提出了植被状态指数［3］.植被状态指数是在距平植被指数、标准植被指数的基础上改进而来.植被状态指数克服了距平植被指数、标准植被指数等需要大量连续的遥感资料、与干旱之间缺乏定量关系、只适用于大尺度大范围的干旱定性监测等缺点，可以很好地对干旱及降水的时空分布动态进行有效监测，在我国基于遥感技术监测农业干旱中得到了广泛的试验性研究.2.2.4 植被供水指数植被供水指数是综合地表温度监测指标和植被指数监测指标的一种用于农业干旱监测的综合指数.其定义如下式中:VSWI为植被供水指数;NDVI为植被指数;Ts为植被冠层温度(以地表温度近似为植被的冠层温度).植被供水指数的原理是当植物供水不足导致作物缺水死亡时，归一化植被指数会急剧下降而叶表面温度迅速升高.因其利用的是作物缺水时在不同反射波段上的反应，所以在植被覆盖率比较高的地域上尤其是在作物生长期更为适用［26］，且操作简单，资料容易获取;由于受土壤物理特性、植被生理特性(如土壤含水量的滞后效应、植被气孔的闭合、植被种类等)、光照强度等因素的影响，不适合用于大尺度或大范围的干旱监测［27－28］.2.2.5 条件植被温度指数条件植被温度指数既考虑了区域内植被指数的变化，又强调了植被指数相同时地表温度的变化，是一种农业干旱监测综合指标.其定义为式中:VTCI为条件植被温度指数;LSTmax(NDVI)，LSTmin(NDVI)分别为在某一植被指数(NDVI)时，研究区域内地表温度的最大值和最小值;a1，b1，a2，b2均为待定系数，可以通过绘制研究区域的NDVI和LST的散点图近似获得.条件植被温度指数法解决了在干旱发生时时空变异参数的稳定性问题，尤其适用于区域级的干旱监测.在我国许多省份如河南、山西、内蒙古的农业干旱监测中得到了广泛应用.2.2.6 温度植被指数Sandholt T I等［29］提出了只考虑地表温度或植被指数进行干旱监测造成水分胁迫反映不够敏感的问题，研究发现在干旱监测中结合使用地表温度与植被指数既可消除土壤的影响，又可消除植被指数只有在水分胁迫严重受阻不利于作物生长时才会变化的滞后性，并基于此提出了温度植被干旱指数.其定义为式中:TVDI为温度植被指数;Ts为任意像元的地表温度;Ts min，Ts max分别为地表的最低温度和最高温度，可通过线性回归分析提取湿边和干边获取;a1，a2，b1，b2 均为待定系数.由于在特征空间干湿边的确定方面缺乏对降水量、蒸散作用等对监测结果影响的判别标准，会影响到线性拟合干湿边的精度.温度植被指数法有效地克服了土壤背景的影响，在不完全覆盖地区可以取得较好的效果.在我国的干旱监测中得到了广泛的应用.3 两类农业干旱监测指标的比较农业干旱指标是农业干旱监测、预报及风险评估的基础.随着农业干旱监测、预测宏观范围的扩大以及结合干旱监测情况的其他领域的综合评价工作的不断发展，应用传统研究方法依然是最简单实用的方法;而遥感方法在研究干旱监测和评价方面更为定量化，并且对于动态监测干旱方面很适用，运用遥感技术监测农业干旱也逐渐从理论研究开始向实用研究转变.1)传统农业干旱监测指标研究中，降雨量指标具有快捷、简单、实用的优势，目前依然广泛应用于对干旱的宏观监测.土壤含水量指标对于干旱监测更为直观，资料容易获取，作为建立土壤－大气－植物水分交换模型最基础的一环，已广泛应用于农业干旱监测中.作物生理指标具有可以灵敏反应作物水分供应状况的优点，但由于作物在不同的生育期对水分亏缺反应差异较大，难以模拟作物不同生育期的水分含量，存在指标测定困难、代表性差等问题，依然处于研究和试验阶段.2)对遥感农业干旱监测指标也展开了大规模多领域的研究.发生干旱的机理涉及作物生理、水文气象、水资源配置以及社会人文经济等方面的影响因素，所以在研究干旱监测时也应考虑适合条件的指标或综合指标.在实际应用中，对于不同的下垫面条件选用不同的旱情指标来监测.对于裸土的下垫面选用热惯量法和微波遥感法比较合适;对于有植被覆盖的下垫面，要根据植被覆盖程度来选择干旱监测方法，一般选用温度植被指数法、供水植被指数法、作物缺水指数法等.4 结语在对现有农业干旱监测指标研究的基础上，未来在干旱监测指标的选取和应用中应加强以下几个方面的研究.1)目前已有许多干旱指标，但大多只考虑一类或几类因素的影响.由于干旱自身的复杂特性，因而这些干旱指标并不能完全揭示干旱的形成机理，基于干旱指数的干旱识别也达不到定量化和客观化.选择干旱指标时要同时考虑指标要素的可收集度、可计算性、适时性以及便于使用和推广等，选取适合于实际条件的干旱监测指标. 2)对于干旱监测指标状况所应用的模型的计算量与其监测时期的时域尺度有关，要结合实际条件选择合适的时域尺度.3)在面向全国范围业务化服务的旱情预警系统的环境下，数据获得的范围和方便程度以及对数据与指标之间的时间序列分析将是决定系统运行的关键，应加强土壤水分的微波遥感反演技术的方法方面的研究并向实用化过渡.4)部分植被覆盖或全植被覆盖地表下的干旱监测，需要过多的诸如叶面积指数、气象水文因素等非遥感参数;对于部分植物覆盖的下垫面定义不明确，限制了对作物全生育期的监测，有很大的局限性.未来农业干旱监测应建立广义的、适合于作物各时期的监测模型以及在此基础上对双层模型做进一步简化.参考文献［1］王密侠，马成军，蔡焕杰.农业干旱指标研究与进展［J］.干旱地区农业研究，1998，16(3):119 －124.［2］丘宝剑，卢其尧.农业气候条件及其指标［M］.北京:测绘出版社，1990. ［3］张学艺，张晓煜，李剑萍，等.我国干旱遥感监测技术方法研究进展［J］.气象科技，2007，35(4):574 －578.［4］ McKee T，Doesken N，Kleist J.The relationship of drought frequency and duration to time scales［C］//Proceedings of the Eighth Conferenceon Applied Climatology.Boston:A-merican Meteorological Society，1993. ［5］袁文平，周广胜.标准化降水指标与Z指数在我国应用的对比分析［J］.植物生态学报，2004(4):523－529.［6］王英，迟道才.干旱指标研究与进展［J］.科技创新导报，2009(35):72－74. ［7］ Nalbantis I，Tsakiris G.Assessment of hydrological drought revisited ［J］.Water Resources Management，2009，23(5):881－897.［8］李保国.区域土壤水贮量及旱情预报［J］.水科学进展，1991，2(4):264 －270.［9］陈万金，信乃诠.中国北方旱地农业综合发展与对策［M］.北京:中国农业科技出版社，1994.［10］ Palmer W C.Meteorological drought［R］.Washington D C:US Department of Commerce Weather Bureau，1965.［11］ Henry F，Diaz.Some aspect of major dry and wet periods in the contiguous United States(1895—1981)［J］.Journal of Climate and Applied Meteorology，1983，22(1):3 －16.［12］安顺清，邢久星.修正的帕默尔干旱指数及其应用［J］.气象，1985，11(12):17 －19.［13］安顺清，邢久星.帕默尔旱度模式的修正［J］.气象科学研究院院刊，1986，1(1):75 －81.［14］姚玉璧，董安祥，王毅荣，等.基于帕默尔干旱指数的中国春季区域干旱特征比较研究［J］.干旱区地理，2007(1):22－29.［15］叶建刚，申双和，吕厚荃.修正帕默尔干旱指数在农业干旱监测中的应用［J］.中国农业气象，2009(2):257－261.［16］袁文平，周广胜.干旱指标的理论分析与研究展望［J］.地球科学进展，2004，19(6):982 －991.［17］ Duff G A，Myers B A，Williams R J，et al.Seasonal patterns in soil moisture，vapour pressure deficit，tree canopy cover and predawn water potential in a northern Australian savanna［J］.Australian Journal of Botany，1997，45(2):211－224.［18］ Palmer W C.Keeping track of crop moisture conditions，nationwide:the new crop moisture index［J］.Weatherwise，1968，4(21):156 －161.［19］ Watson K，Rownen L C，Officeld T W.Application of ther-mal modeling in the geologic interpretation of IR images［J］.Remote Sensing of Environment，1971(3):2017－2041.［20］姜淼，李国春.微波遥感土壤湿度研究进展［J］.农业网络信息，2006(4):21－23.［21］ Moeremans B，Dautrebande S.Soil moisture evaluation by means of multi-temporal ERSSAR PRI images and interferometric coherence ［J］.Journal of Hydrology，2000，234:162－169.［22］ Bindlish R.Parameterization of vegetation backscatter in radar-based，soil moisture estimation［J］.Remote Sensing of Environment，2001，76(1):130 －137.［23］袁文平，周广胜.干旱指标的理论分析与研究展望［J］.地球科学进展，2004，19(6):982 －991.［24］ Jackson R D，William P K，Bhaskar J C.A reexamination of the crop water stress index［J］.Irrigation Science，1988，4(9):309 －317.［25］齐述华，张源沛，牛铮，等.水分亏缺指数在全国干旱遥感监测中的应用研究［J］.土壤学报，2005(3):367－372.［26］ Moron M S，Clarke T R，Inoue Y，et al.Estimating crop water deficit using the relation between surface air temperature and spectral vegetation index［J］.Remote Sensing of Environment，1994，49:246 －263.［27］郭虎，王瑛，王芳.旱灾灾情监测中的遥感应用综述［J］.遥感技术与应用，2008，23(1):111 －116.［28］肖斌，沙晋明.基于MODIS数据的水热指数及其DEM订正［J］.遥感信息，2007(5):35－38.［29］ Sandhol T I，Rasmussen K，Andersen J.A simple interpretation of the surface temperature/vegetation index space for assessment of surface moisture status［J］.Remote Sensing of Environment，2002，79(2 －3):213 －224.。

农作物的抗旱性研究农作物的抗旱性研究随着全球气候变化的不断加剧，干旱成为了制约农业生产的一大因素。

农作物的抗旱性研究既是解决粮食安全问题的重要途径，也是保护农业可持续发展的关键。

本文将探讨农作物的抗旱性研究的意义、影响因素以及当前的研究进展。

一、研究背景和意义农作物的抗旱性研究对于确保世界粮食供应具有重要意义。

随着全球人口的不断增长，粮食需求日益旺盛，而气候变化导致的干旱现象严重威胁了农业的可持续发展。

因此，深入研究农作物的抗旱性机制，寻找抗旱农作物的培育方法，成为了当今农业科研的紧迫任务。

二、影响农作物抗旱性的因素农作物的抗旱性受到多种因素的影响，主要包括植物内部形态、生理和遗传特性，以及外部环境因素的相互作用。

1. 植物内部特性：植物根系的生长发育、根系的吸收功能以及光合作用等生理特性对农作物的抗旱性具有重要影响。

2. 植物遗传特性：农作物抗旱性遗传基础研究是提高抗旱性的关键。

通过选择、杂交和基因编辑等手段，有效提高农作物的抗旱性。

3. 外部环境因素：干旱、高温、盐碱等环境胁迫对农作物的抗旱性产生重要影响。

适应不同环境的农作物品种的筛选和培育是提高抗旱性的重要途径。

三、农作物抗旱性研究的进展过去几十年来，农作物的抗旱性研究取得了长足的进展。

科学家们运用分子生物学、遗传学、生理学等多种研究方法，不断深入钻研农作物的抗旱性机制。

1. 抗旱相关基因的鉴定：通过比较对照组与干旱应激组的基因表达差异，科学家们发现了许多与农作物抗旱性相关的基因。

如水稻中的DREB基因家族以及拟南芥中的ABA信号转导途径相关基因。

2. 抗旱物质的研究：植物内源性抗旱物质的研究对于增强农作物的抗旱性具有巨大潜力。

例如，脯氨酸、脂类物质以及内源激素等物质的研究为培育抗旱作物提供了新思路。

3. 遗传育种方法的应用：利用遗传育种的方法，科学家们已经成功培育了许多抗旱作物。

例如，利用转基因技术导入DREB基因使作物提高了耐旱性。

四、未来展望尽管农作物抗旱性的研究已经取得了显著的进展，但仍然面临许多挑战。