摘要
河南省是我国重要的粮食生产基地，粮食产量长期居于全国前列，是国家粮食安全的重要保障。历史上河南省各类气象灾害十分频繁，其中干旱灾害发生频率最高、危害最大，对农业生产和社会经济的发展造成了巨大阻碍。玉米是河南省第二大粮食作物，在农业生产中占据重要地位，而发生在玉米生育期内的初夏旱、卡脖旱都会导致玉米产量不稳。土壤湿度在大气水循环中起着重要作用，是作物生长发育的基本条件，也是评价干早的重要指标之一。因此，开展河南省土壤湿度时空变化特征及其对玉米产量影响的定量研究对该区域农业生产和经济发展具有重要理论与现实意义。 本文使用MODIS传感器提供的EVI、LST数据构建EVI-Ts双抛物线型特征空间，基于TVDI反演河南省2000-2019年土壤湿度信息；采用线性趋势法、相关分析、双向固定效应模型等方法，分别从地形、土地利用类型、气象因素等方面探究河南省土壤湿度时空变化特征及影响因素，并将玉米生育期划分为不同生长阶段，分别讨论各生长阶段旱地土壤湿度变化对玉米产量的影响。主要结论如下： (1)基于EVI-Ts双抛物线型特征空间计算的TVDI指标在不同季节与同期0~10cm土壤相对湿度监测数据均表现为显著负相关，可用于反映河南省土壤湿度状况。河南省多年平均TVDI值为0.42,整体偏向湿润；空间上豫东、豫南及豫西伏牛山脉整体比豫北、豫中及豫西浅山丘陵区湿润，其中豫南最为湿润，豫西浅山丘陵区最为干旱。 (2)2000-2019年河南省土壤湿度缓慢下降，呈干早化趋势，干旱发生区域向东南扩张，2012年是是土壤湿度发生明显变化的时间节点。空间上，豫东平原与南阳盆地大部分地区显著变干，豫西山区及豫南呈轻微变湿状态；不同土地利用类型下耕地的干旱化趋势明显，林地、草地表现出向好趋势。河南省年内8月份土壤湿度最高，10月份最低；空间上土壤湿度随时间变化存在东西转移特征，1-8月早情自豫西山区向浅山丘陵区转移，程度与范围均有所降低；9-10月西部山区旱情基本消失，南阳盆地出现旱情并发展至整个豫东平原；11-12月豫东平原旱情消失，南阳盆地旱情减弱，西部山区则再次出现旱情。 (3)河南省土壤湿度与海拔、坡度整体呈正相关；土地利用变化会导致土壤湿度改变，总体趋势表现为水田、林地、草地、旱地土壤湿度依次递减；气象因素中，降水、日照时数对土壤湿度表现为促进作用，气温、蒸散与土壤湿度则呈负相关关系，气温对土壤湿度的作用程度高于其他因素。 （4）研究时段内，河南省玉米产量逐年上升，而气象产量则表现出减少趋势。各生育阶段中，播种-拔节期玉米产量与旱地土壤湿度呈负相关，其他各阶段及全生育期玉米产量与土壤湿度呈正相关；河南省玉米生育期内旱地土壤湿度水平整体低于最优产量土壤湿度阈值，提升旱地土壤湿度有利于进一步增产；20年间，河南省玉米生育期内旱地土壤湿度呈不明显的上升趋势，对玉米实际单产总体表现为促进作用，影响值在-1.07%~1.90%，气候变化对玉米产量综合表现为负面作用，影响值在-10.28%~-17.75%之间，其中气温的不适宜性最为明显。
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