馬思源 ，何雨芩 ，金 燕 ，張明達(dá)， 閆偉兄 ，范立張

(1.云南省氣候中心，云南 昆明 650034；2.中國氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與風(fēng)險管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏 銀川 750004； 3.寧夏回族自治區(qū)氣象科學(xué)研究所，寧夏 銀川 750004)

干旱是全球最常見、最廣泛的自然災(zāi)害[1-3]，每年因干旱造成的全球經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)80億美元，遠(yuǎn)超其他氣象災(zāi)害。尤其在氣候變暖背景下，干旱災(zāi)害發(fā)生頻率和強(qiáng)度不斷增加，使其異常性和成災(zāi)率更加明顯[4-6]，因此利用可靠的觀測資料開展干旱的定量化監(jiān)測評估，準(zhǔn)確實(shí)時地反映旱情變化，是提高干旱災(zāi)害風(fēng)險管理的重要決策依據(jù)。

長期以來，國內(nèi)外學(xué)者一直致力于干旱監(jiān)測技術(shù)的研究，目前已提出100余種干旱監(jiān)測指標(biāo)[7]，按其描述的側(cè)重點(diǎn)不同，大致可分為氣象指標(biāo)、農(nóng)業(yè)指標(biāo)、水文指標(biāo)及其他綜合監(jiān)測指標(biāo)等[8-9]。由于干旱是一種長期的干燥少雨、氣候水熱不平衡的氣象災(zāi)害，因此，通過將降水量和多要素進(jìn)行組合的氣象干旱指標(biāo)，是目前氣象部門干旱監(jiān)測業(yè)務(wù)中較為常用的[10-11]。其中，由單一降水因子構(gòu)建的干旱指標(biāo)主要有標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)、Z指數(shù)、GEVI指數(shù)等，這類指數(shù)適用于任意時間尺度的干旱監(jiān)測，資料容易獲取，意義明確且反應(yīng)靈敏[12]。但該類指標(biāo)沒有考慮作物、下墊面及其蒸散發(fā)等相關(guān)因素的影響，只能大致反映干旱趨勢，不能準(zhǔn)確表征干旱的實(shí)際狀況[13-15]。因此，考慮多影響因子，如降水、蒸發(fā)、氣溫等因素的多要素干旱指標(biāo)，如帕默爾干旱指數(shù)(PDSI)、標(biāo)準(zhǔn)化蒸散發(fā)指數(shù)(SPEI)、綜合氣象干旱指數(shù)(MCI)等在干旱監(jiān)測中得到廣泛應(yīng)用[16-18]。其中，PDSI指數(shù)引入了溫度對干旱的影響，適用于全球變暖背景下對干旱的研究，但由于時間尺度固定，限制了對多時間尺度干旱監(jiān)測應(yīng)用的靈活性[19-20]。因此，兼具PDSI指數(shù)的溫度變化和SPI指數(shù)多時間尺度特征的SPEI指數(shù)具有較好的應(yīng)用前景[18]。從適用性分析來看，SPEI指數(shù)與干旱實(shí)況有較高的吻合率[21]，在冬季且時間尺度大于3個月以及夏季的任何時間尺度，SPEI指數(shù)監(jiān)測性能可靠，而對于冬、春季節(jié)內(nèi)尺度的干旱監(jiān)測能力相對較弱[22]，特別在西南地區(qū)SPEI指數(shù)對降水的響應(yīng)偏慢[23]。目前氣象干旱綜合指數(shù)MCI在全國范圍內(nèi)的旱情實(shí)時監(jiān)測業(yè)務(wù)中被廣泛應(yīng)用，且效果較SPEI指數(shù)有所提高[24]。在實(shí)際應(yīng)用中，MCI指數(shù)對較長持續(xù)時間的干旱過程刻畫較好，但也存在旱情不連續(xù)性跳躍點(diǎn)、干旱緩解階段對于實(shí)際旱情描述偏重、對有效降水反應(yīng)不敏感、對“驟發(fā)性”干旱反應(yīng)遲緩等問題[25-28]。由于農(nóng)業(yè)和農(nóng)村可能是未來50年受全球氣候變化特別是干旱影響最大的部門與地區(qū)[29]，土壤墑情指標(biāo)能直接反映土壤的濕度狀況，是表征旱情對農(nóng)作物水分脅迫的最直接、最成熟的標(biāo)志[30-31]。因此，土壤濕度作為干旱監(jiān)測的重要指標(biāo)，在農(nóng)業(yè)氣象等領(lǐng)域是更加適用的。

云南屬典型的季風(fēng)性氣候區(qū)，干濕季分明[32]，是我國干旱發(fā)生頻率較高的地區(qū)之一[33-34]，近年來云南干旱發(fā)生的頻次和影響強(qiáng)度呈增加趨勢[35]。2009—2014年持續(xù)性極端干旱的發(fā)生，給旱區(qū)人民的生產(chǎn)生活，特別是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失[36-38]。近年來，云南地區(qū)除了2016年降水時空分布均勻，未出現(xiàn)明顯干旱災(zāi)害外，其余年份均有旱情出現(xiàn)。其中2019年高溫少雨引發(fā)嚴(yán)重的春夏連旱，旱情評估為21世紀(jì)以來僅次于2009—2010年嚴(yán)重干旱的次大值。同年秋末初冬，云南南部地區(qū)氣象干旱嚴(yán)重，影響強(qiáng)度與2009年同期相當(dāng)，但歷時稍短。此后，2020年又發(fā)生了嚴(yán)重的春夏連旱，強(qiáng)度及影響在近10年中僅次于2019年[39-44]。上述監(jiān)測印證了近年來在云南地區(qū)干旱災(zāi)害偏多發(fā)生的事實(shí)。因此，準(zhǔn)確監(jiān)測旱情的發(fā)生發(fā)展對有效防御干旱災(zāi)害、減輕災(zāi)害損失至關(guān)重要。云南在干旱監(jiān)測和研究中主要運(yùn)用年、季、月和候等常規(guī)時間尺度上的氣象要素構(gòu)建干旱指標(biāo)來對旱情進(jìn)行宏觀描述[45-47]，這對于干旱發(fā)生、演變的動態(tài)過程的監(jiān)測顯然是不全面的。由于氣象因子構(gòu)建的干旱監(jiān)測指數(shù)主要反映降水、氣溫和蒸散發(fā)的波動變化，難以準(zhǔn)確描述下墊面干濕變化對農(nóng)業(yè)旱澇的監(jiān)測評估，因此在云南農(nóng)業(yè)干旱監(jiān)測中引入土壤水分監(jiān)測指標(biāo)是很有必要的[48]。

在前人的研究和應(yīng)用中，不論采用土壤相對濕度還是絕對濕度，主要以劃分固定區(qū)間來評定[49]，沒有考慮當(dāng)?shù)赝寥佬再|(zhì)的差異；或者只考慮了土壤有效水上限而忽略了有效水下限的問題，不能體現(xiàn)植物可吸收利用的土壤有效水量[50]。近年來隨著土壤自動水分觀測站的大量建設(shè)，云南土壤水文參數(shù)的空間密度得到了有效改善，這為在干旱評估中引入土壤有效水進(jìn)行評估提供了有利條件。目前，內(nèi)蒙古、寧夏引入土壤有效水(相對凋萎濕度)的概念[31，51]，改進(jìn)當(dāng)?shù)氐耐寥浪直O(jiān)測指標(biāo)，提高了土壤有效水描述的準(zhǔn)確性，為干旱評估提供了新思路。云南與上述兩個區(qū)域同處于我國西南-東北向的干旱化帶[52]，但地形、地質(zhì)更為復(fù)雜，立體性氣候強(qiáng)，區(qū)域差異大，農(nóng)業(yè)種植相對分散，由降水分布不均勻造成的區(qū)域性干旱強(qiáng)度和頻率差異顯著[45]。因此，在云南監(jiān)測評估中構(gòu)建基于土壤有效水區(qū)間的干旱等級指標(biāo)，以期彌補(bǔ)使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來監(jiān)測全省旱情的不足，對土壤墑情監(jiān)測指標(biāo)的改良及云南干旱災(zāi)害風(fēng)險管理能力的提升有著重要意義。

1 研究區(qū)域基本概況

云南省位于我國西南地區(qū)，全境西北高、東南低，高原、山地、盆地、河谷相間，地形地貌復(fù)雜多樣。氣候兼具低緯度氣候、季風(fēng)氣候、山原氣候的特點(diǎn)，“立體氣候”特征顯著[53]。復(fù)雜的地理環(huán)境、多樣的氣候類型使得云南光、熱、水等農(nóng)業(yè)資源地區(qū)差異、垂直差異明顯，是我國“立體農(nóng)業(yè)”特征最為明顯的地區(qū)之一[54]。加之云南下墊面土壤質(zhì)地類型豐富，砂土、壤土和黏土交錯分布，不具備大規(guī)模農(nóng)業(yè)的形成條件，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)多樣性顯著(圖1)。

圖1 云南土壤質(zhì)地、海拔高程及觀測站空間分布Fig.1 Soil texture, elevation and spatial distribution of observation stations in Yunnan

2 資料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

使用云南125個氣象站逐日降水、氣溫資料；云南37個土壤水分觀測站的水文常數(shù)和逐日土壤水分觀測數(shù)據(jù)，分10、20、30、40、50、60、70、80、90、100 cm共10層觀測。由于云南冬春季降水僅占全年降水量的近2成[53]，因此，冬春季干旱發(fā)生的概率較高[35]，這個時段農(nóng)作物多數(shù)處于播種期和苗期，因此本文將重點(diǎn)關(guān)注0～20 cm土層土壤的水文參數(shù)的變化特征。降水、氣溫、土壤相對濕度等數(shù)據(jù)由云南省氣象信息中心進(jìn)行質(zhì)量控制。

HWSD土壤類型數(shù)據(jù)來源于國際糧農(nóng)組織全球土壤類型數(shù)據(jù)庫，下載網(wǎng)址http://www.fao.org/soils-portal/soil-survey/soil-maps-and-databases/harmonized-world-soil-database-v12(accessed data)，分辨率為1 km×1 km。其中土壤質(zhì)地類別類型根據(jù)T_TEXTURE (Topsoil texture class)將土壤質(zhì)地重新合并分類。

2.2 研究方法

2.2.1 土壤水文相關(guān)參數(shù)

田間持水量(Field capacity，F(xiàn)C)：土壤所能穩(wěn)定保持的最高含水量，為衡量土壤保水性的重要指標(biāo)，通常被視作有效水的上限[55]，是作物水管理的重要常數(shù)。

凋萎濕度(Wilting points，WP)：由于土壤水分嚴(yán)重不足，植物吸收不到水分而使細(xì)胞失去膨壓，呈現(xiàn)萎蔫狀態(tài)時的土壤濕度，凋萎濕度是作物有效水的下限。

土壤相對濕度(Relative soil moisture，R)：土壤含水量與田間持水量的百分比。土壤相對濕度是一個應(yīng)用廣泛并且得到普遍認(rèn)可的農(nóng)業(yè)旱澇監(jiān)測評估指標(biāo)，但應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)就降低了其在干旱評估中的敏感性和準(zhǔn)確性。

土壤有效水：土壤中可以被植物有效利用的水分，通常為田間持水量和凋萎濕度之間的土壤水分，越接近田間持水量，可利用性越強(qiáng)，越接近凋萎濕度，可利用性越差。

相對凋萎濕度：在充分考慮有效水上、下限的基礎(chǔ)上，提出的土壤墑情改良指標(biāo)，更能準(zhǔn)確、直觀地體現(xiàn)測站土壤水分的盈虧狀況[56]。

(1)

式中，WRH為相對凋萎濕度，WP為土壤凋萎濕度，F(xiàn)C為田間持水量。

當(dāng)土壤相對濕度低于相對凋萎濕度時，可認(rèn)為土壤水對植物已無效?；谕寥老鄬Φ蛭疂穸鹊母珊翟u估指標(biāo)，將低于相對凋萎濕度作為評定干旱發(fā)生的標(biāo)準(zhǔn)，相比于傳統(tǒng)的根據(jù)土壤質(zhì)地劃分的干旱等級，能夠更真實(shí)地體現(xiàn)土壤水分的有效性，在生產(chǎn)中更具實(shí)際意義。

2.2.2 土壤水分干旱等級指標(biāo) 根據(jù)前面所提出的相對凋萎濕度的相關(guān)概念，以田間持水量作為100%土壤相對濕度，參照閆偉兄等[31]提出的方法，并兼顧云南地區(qū)土壤水文參數(shù)的特性，將各測站土壤凋萎濕度至田間持水量等間距劃分來確定干旱等級。本文中為便于與MCI指數(shù)劃分的干旱等級進(jìn)行比較，將標(biāo)準(zhǔn)劃分為5個等級，劃分結(jié)果見表1。此做法考慮了土壤有效水的上、下限，直觀體現(xiàn)土壤水分對植物的有效性。

表1 基于相對凋萎濕度的干旱等級劃分Table 1 Drought classification based on relative wilting moisture

2.2.3 MCI指數(shù) 按照《氣象干旱等級》國家標(biāo)準(zhǔn)(GBT 20481—2017)[11]，計算公式：

MCI=Ka×(aSPIW60+bMI30+cSPI90+dSPI150)

(2)

式中，SPIW60為近60天標(biāo)準(zhǔn)化權(quán)重降水指數(shù)，MI30為近30天相對濕潤指數(shù)，SPI90為近90天標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)，SPI150為近150天標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)，Ka為季節(jié)調(diào)節(jié)系數(shù)；a，b，c，d為經(jīng)驗(yàn)權(quán)重系數(shù)，在云南分別取0.3，0.5，0.3，0.2，根據(jù)MCI劃分的氣象干旱等級詳見《氣象干旱等級》[11]。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤水文參數(shù)的空間分布

云南0～20 cm土壤田間持水量在14.4%～44.7%，<25%的站點(diǎn)主要集中在滇中及滇西南的中北部地區(qū)，>30%的站點(diǎn)主要分布在滇東南和滇西北南部地區(qū)(圖2a)；0～20 cm土層土壤凋萎濕度在2.1%～28.3%，其中有超過6成的站點(diǎn)波動主要集中在5%～15%，<5%的站點(diǎn)主要分布在滇中及滇西南北部地區(qū)，>15%的站點(diǎn)主要分布在滇東南及滇西地區(qū)(圖2b)。云南0～20 cm土層土壤有效水波動范圍在3.2%～32.6%，有近7成的站點(diǎn)波動范圍以10%～20%為主，<10%的測點(diǎn)主要分布在滇中及滇西南地區(qū)(圖2c)。上述分析可見，田間持水量、凋萎濕度與土壤有效水空間分布較為相似，即滇中、滇西南中北部偏低，滇西北南部和滇南、滇東南偏高。

圖2 0～20 cm土層土壤水文參數(shù)空間分布Fig.2 Spatial distribution of soil hydrological parameters in 0～20 cm soil layer

云南0～20 cm土層土壤相對凋萎濕度在9.3%～87.2%(圖2d)，全省有近6成的測站相對凋萎濕度在30%～60%，有2成的測站相對凋萎濕度>60%。相對凋萎濕度越大，表明凋萎濕度和田間持水量越接近，土壤有效水就越少，其中耿馬、盈江站相對凋萎濕度最高，均超過70%。從空間分布來看，<30%的站點(diǎn)主要分布在滇中、滇南及滇東南北部，說明上述區(qū)域土壤有效水下限低。>60%的站點(diǎn)主要分布在西部地區(qū)，說明上述區(qū)域土壤有效水下限高。整體來看，云南相對凋萎濕度西部高于東部，地域差異明顯，這與云南的土壤質(zhì)地分布有關(guān)。

3.2 干旱等級指標(biāo)空間分布

按前文所述方法，將每個測站的相對凋萎濕度至100%土壤相對濕度這一區(qū)間等間隔劃分，得到基于0～20 cm土層單站土壤相對凋萎濕度的干旱監(jiān)測指標(biāo)，記為IRWM(Drought index based on relative wilting moisture)。37個測站按照IRWM劃分的各等級干旱對應(yīng)的土壤相對濕度最小值分別為45.6%、36.5%、27.5%和18.4%，即在云南，當(dāng)測站土壤相對濕度均小于45.6%時，全省大部發(fā)生輕旱；當(dāng)測站土壤相對濕度均小于36.5%、27.5%和18.4%時，將分別達(dá)到中旱、重旱和特旱。從全省不同干旱等級上限值所占比例來看(表2)，其中有73.0%的測站輕旱上限大于60%，而中旱、重旱和特旱的等級上限分別有51.4%、62.2%和73.0%的測站小于60%，說明在云南，當(dāng)大部土壤相對濕度低于60%，則發(fā)生中旱以上等級干旱災(zāi)害的可能極大。從重旱、特旱的土壤相對濕度判別標(biāo)準(zhǔn)空間分布來看，在云南中部、東部較低，在云南的西部邊緣地區(qū)，重旱、特旱等級上限較高，干旱等級上限越高的區(qū)域，土壤對水分更為敏感，有旱情發(fā)展波動大的特點(diǎn)(圖略)。

表2 不同干旱等級上限測站占總測站比例Table 2 Proportion of upper limit stations of different drought grades to total stations

3.3 IRWM與綜合氣象干旱指數(shù)(MCI)對干旱過程描述能力對比

云南2019年1—7月降水持續(xù)偏少，氣溫持續(xù)偏高，21個旬中有16個旬降水偏少～特少，氣溫偏高～特高(圖3a)，持續(xù)高溫少雨致使2019年春季至初夏云南發(fā)生嚴(yán)重干旱災(zāi)害。至5月下旬，干旱發(fā)展最強(qiáng)時段，全省125個站點(diǎn)中有117個站點(diǎn)出現(xiàn)氣象干旱，其中MCI監(jiān)測到重度以上氣象干旱站點(diǎn)有83個，災(zāi)害強(qiáng)度為2000年以來，僅次于2009—2010年秋冬春連旱的次大值[43]。本文以此次春夏連旱為例，選取和土壤濕度觀測一致的37個站點(diǎn)的MCI指數(shù)來檢驗(yàn)IRWM干旱指標(biāo)在云南的適用性。

從MCI指數(shù)的逐日演變來看(圖3b)，4月下旬干旱開始迅速發(fā)展，6月上旬，干旱發(fā)展最為嚴(yán)重。從IRWM干旱指標(biāo)的逐日演變來看(圖3c)，1月下旬干旱開始逐漸發(fā)展，由于3月上旬的降雨過程，導(dǎo)致特旱、重旱發(fā)展變緩。3月下旬開始，由于降水持續(xù)偏少，氣溫持續(xù)偏高，至5月下旬MCI和IRWM監(jiān)測的干旱發(fā)展均達(dá)到峰值。6月開始，全省進(jìn)入雨季，無論是MCI還是IRWM影響的干旱站數(shù)逐漸減少，大部地區(qū)干旱得到了緩解。值得注意的是，MCI在干旱緩解階段旱情描述偏重，這也印證了王素萍等[26]的研究成果。結(jié)合降水、氣溫和實(shí)際旱情實(shí)況來看，滇中及其以西等地在2—3月已有旱情出現(xiàn)，MCI未能監(jiān)測到旱情，這可能與極端降水對MCI指數(shù)的干擾有關(guān)。由于2019年1月上旬云南中南部降水異常偏多，全省平均偏多6倍以上，南部的35個縣市降水偏多10倍以上(圖略)，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)偏高，影響了MCI指數(shù)的監(jiān)測結(jié)果，造成其與實(shí)際旱情發(fā)展不符，相對來說IRWM更能反映實(shí)時的土壤水分情況，對云南省干旱過程能較好地識別與診斷。

圖3 云南省2019年1—7月逐旬降水距平百分率和平均氣溫距平變化(a)、同期 37個站點(diǎn)MCI指數(shù)(b)和IRWM(c)逐日干旱站數(shù)演變Fig.3 Percentage precipitation anomaly and mean temperature anomaly of ten-day in Yunnan from January to July in 2019(a)， the daily variations of MCI index (b) and IRWM(c) of 37 water observation stations in the same period

為檢驗(yàn)在不同土質(zhì)區(qū)域，MCI指數(shù)和IRWM指數(shù)的干旱監(jiān)測能力，選取在云南不同區(qū)域，旱情發(fā)展情況不同(楚雄旱情嚴(yán)重，文山旱情中等)，且土壤質(zhì)地有顯著差別的楚雄、文山2個代表站來進(jìn)行比較。結(jié)合災(zāi)情信息(表3)，楚雄2月開始出現(xiàn)旱情，一直持續(xù)到6月上旬；文山從2月開始，降水偏少，出現(xiàn)旱情，干旱一直持續(xù)到6月上旬。

從兩站逐日MCI指數(shù)、IRWM指標(biāo)和降水量變化來看(圖4)，IRWM指標(biāo)監(jiān)測到的旱情出現(xiàn)較MCI指數(shù)偏早，但災(zāi)情嚴(yán)重程度的描述沒有MCI指數(shù)劇烈。在干旱發(fā)展階段，無明顯降水時，MCI指數(shù)的值逐漸降低，IRWM指標(biāo)在下降到一定值時，處于比較平緩發(fā)展的狀態(tài)，特別是楚雄的砂土區(qū)更為明顯(圖4a)；當(dāng)出現(xiàn)明顯降水時，MCI指數(shù)和IRWM指標(biāo)對降水都比較敏感，對于干旱的緩解反應(yīng)較為迅速；在旱情緩解階段MCI指數(shù)和IRWM指標(biāo)在砂土和黏土區(qū)域監(jiān)測的旱情變化趨勢較為相近，但MCI指數(shù)對旱情的描述偏重。

結(jié)合災(zāi)情信息(表3)與逐日干旱指標(biāo)的變化(圖4a)，楚雄2月開始出現(xiàn)旱情，一直持續(xù)到6月上旬，MCI指數(shù)在4月上旬至6月上旬由輕旱發(fā)展至特旱；而IRWM指標(biāo)表明在1月下旬當(dāng)?shù)睾登榫陀兴l(fā)展，2月上旬至6月中旬一直維持中旱至重旱等級，旱情發(fā)展與災(zāi)情調(diào)查概述更為相符。由于楚雄站土壤質(zhì)地屬于砂土，土壤的保水能力相對最弱，所以對于降水影響最為敏感。文山站土壤質(zhì)地屬于黏土，土壤的滲透能力相對弱、保水能力相對最強(qiáng)，在1月上旬強(qiáng)降水過程后土壤濕度緩慢下降，非明顯降水(小雨)對于IRWM指標(biāo)監(jiān)測的旱情緩解不明顯，這也是IRWM指標(biāo)監(jiān)測旱情較MCI指數(shù)監(jiān)測偏早的原因之一(圖4b)。

表3 代表站災(zāi)情概況Table 3 Disaster overview of representative stations

圖4 代表站2019年1—7月逐日MCI、土壤相對濕度及降水演變 (點(diǎn)虛線表示土壤相對濕度達(dá)到不同干旱等級的閾值)Fig.4 The daily changes of MCI, soil relative moisture and precipitation at representative stations from January to July 2019 (The dash dot line indicates that soil relative moisture threshold of different drought grades)

從以上個例分析可以看出按照IRWM指標(biāo)識別的干旱等級與實(shí)際最接近，且變化連續(xù)；IRWM指標(biāo)在云南旱情監(jiān)測中，效果優(yōu)于MCI指數(shù)，可作為由極端降水導(dǎo)致的MCI指數(shù)旱情監(jiān)測不準(zhǔn)確及旱情緩解階段描述偏重的訂正參考。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié) 論

(1)云南0～20 cm土層土壤水文參數(shù)在數(shù)值波動、空間分布上較為相似，土壤水分的利用率總體呈現(xiàn)東高西低，南高北低的區(qū)域分布特點(diǎn)，這與云南的土壤質(zhì)地分布關(guān)系密切。

(2)從基于土壤相對凋萎濕度的IRWM指標(biāo)來看，輕旱、中旱、重旱和特旱上限對應(yīng)的土壤相對濕度分別為45.6%、36.5%、27.5%和18.4%。根據(jù)測站干旱指標(biāo)上限來看，當(dāng)云南大部土壤相對濕度低于60%，則發(fā)生中旱以上等級干旱災(zāi)害的可能極大。云南中部、東部重旱、特旱等級上限較低，而云南的西部邊緣地區(qū)重旱、特旱等級上限較高，干旱等級上限越高的區(qū)域，土壤對水分更為敏感，有旱情發(fā)展波動大的特點(diǎn)。

(3)從監(jiān)測能力對比來看，在不同土質(zhì)地區(qū)，IRWM指標(biāo)能降低極端降水對旱情監(jiān)測的影響，對災(zāi)情描述連續(xù)、平緩，對災(zāi)情嚴(yán)重程度的描述沒有MCI指數(shù)劇烈。在旱情發(fā)展過程中，MCI指數(shù)和IRWM指標(biāo)對降水都比較敏感，能對降水做出迅速反應(yīng)。在旱情緩解階段MCI指數(shù)對旱情的描述總體偏重，IRWM指標(biāo)描述更為準(zhǔn)確。

4.2 討 論

近年來，大量實(shí)測和模擬的土壤水文參數(shù)成果為改進(jìn)基于土壤濕度的干旱指標(biāo)提供了條件。本文分析表明，引入土壤相對凋萎濕度構(gòu)建的干旱指標(biāo)，能更好反映云南干旱情況，并彌補(bǔ)單純采用等間隔土壤相對濕度分作物生育期和土壤質(zhì)地確定干旱等級或土壤墑情的不足。一些研究認(rèn)為在土壤有效水范圍內(nèi)，土壤水分對植物的有效性是等效的[57]，而一些研究則認(rèn)為并非等效[58]，不管怎樣，本文基于凋萎濕度確定的最旱等級是客觀和明確的。事實(shí)上，從土壤水分特征曲線可得出，土壤水分與作物吸水關(guān)系復(fù)雜，故而干旱等級是等比例、等間隔或是其他方法劃分，均有必要進(jìn)一步試驗(yàn)和研究。

前人基于土壤相對濕度確定的干旱等級均為固定區(qū)間，很可能出于兩種考慮，一種是無法獲得足夠多的土壤水文水參數(shù)，另一種則出于諸如農(nóng)田等擾動后的土壤其水文參數(shù)發(fā)生一定程度變化的考慮，僅粗略給出不同土壤質(zhì)地的指標(biāo)值。故而，獲得大量準(zhǔn)確的土壤水文參數(shù)是本研究能否實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵所在。我們在前面研究中也發(fā)現(xiàn)耿馬、盈江站相對凋萎濕度偏高，均超過70%。經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)測站的土壤質(zhì)地偏黏。因此，可借助已有估算或模擬的相關(guān)土壤數(shù)據(jù)成果(如世界土壤地圖)，對現(xiàn)有云南自動土壤水分測站的水文參數(shù)進(jìn)行代表性驗(yàn)證分析，及為后續(xù)自動土壤水分觀測站的建設(shè)提供參考。