甘肃省河东地区春玉米干旱演变特征及灾损风险区划

魏 堃，张 勃,马尚谦，吴乾慧，崔艳强

(西北师范大学地理与环境科学学院，甘肃 兰州 730070)

干旱比其他任何自然灾害的影响更加广泛，被认为是造成全球损失最大的自然灾害之一[1]，干旱对农作物的影响更为严重。据统计，我国70%的自然灾害为气象灾害，而气象灾害中的50%为干旱灾害[2]。甘肃省位于我国西北地区，地处欧亚大陆腹地，是受气候影响敏感地区之一[3]。甘肃河东地区为全省春玉米主要种植区，也是旱作雨养农业区[4]，该区春玉米种植面积仅次于小麦且其产量比重大于面积比重[5]。受降水时空分布不均的影响，河东地区季节性干旱时有发生，干旱会直接影响该区春玉米产量，因此，深入研究甘肃省河东地区春玉米各生育期干旱演变特征及其变化规律，对保障国家粮食安全具有现实指导意义。

国内外学者基于多种不同干旱指标对农业干旱进行了许多研究工作。Manatsa等[6]研究指出，SPI指数可以预估津巴布韦地区干旱对玉米的影响和预测其减产期。Martínez等[7]表明SWDI可以用于西班牙农业领域干旱监测，该指数的最大值与最小值可以很好地评估田间持水量。Quiring等[8]采用PDSI指数、Z指数、SPI指数、NOAA指数表征加拿大草原地区小麦干旱状况，发现Z指数最适合该地区。Nakalembe等[9]采用NDVI数据研究乌干达地区的农业干旱对粮食的影响。王柳等[10]通过温度、降水等气候因素对中国玉米产量影响分析发现，平均温度上升1℃，全国有25.1%的玉米种植地区出现明显减产，这些地区主要分布在黄土高原及其周边地区和西南的云南、贵州等地。联合国粮农组织(FAO)[11]推荐以蒸散量为参数的水分亏缺指标表征作物的需水状况。Pereira L S等[12]近年来通过作物蒸腾、土壤蒸发以及盐分胁迫等因素重新估算了作物潜在蒸散量。张艳红等[13]采用作物水分亏缺指数对我国不同农业区的适用性进行分析研究，发现该指数能很好地表征中国农业干旱。董朝阳等[14]采用作物水分亏缺指数对北方地区春玉米水分亏缺进行不同等级划分，其减产率在空间上由西向东呈减少趋势。杨小利等[15]通过计算陇东春玉米潜在蒸散量对陇东地区干旱灾损风险进行区划，认为该区干旱灾损率自南向北呈纬向性增加趋势。综合目前的已有研究，对于农业干旱的研究还存在以下不足：(1)大多数学者选用气象干旱指数来分析农业干旱，仅考虑了气象因素对农业干旱的影响，忽略了农业干旱具有滞后效应。(2)对于作物干旱风险区划,仅从气象因素、作物生长条件等自然因素考虑，忽略了人为因素的影响。(3)风险区划范围多以市级为单位，未能精确到县级。针对以上问题，本文选用作物水分亏缺距平指数(crop water deficit anomaly index, CWDI)，拟结合河东地区各县(区)春玉米播种面积、耕地总面积、多年平均产量、最大产量构建该区春玉米干旱风险指数，对该区春玉米进行风险分析与风险区划，以期为制定玉米避灾、减灾种植和栽培管理提供科学理论依据。

1 研究区概况、数据与方法

1.1 研究区概况

甘肃省河东地区处于黄土高原与青藏高原汇集区，行政区划包括兰州、白银、定西、天水、陇南、庆阳、平凉、临夏回族自治州以及甘南藏族自治州等9个地州市。河东地区除甘南高原为高寒气候外，其他地区均属于季风性气候，从南至北可分为5个气候区，分别为：北亚热带湿润区、暖温带湿润区、高山高寒区、冷温带半湿润区、冷温带半干旱区。降水的分布特点为南部多于北部，南北降水差异较大，年平均降水量在200～850 mm。该地区地貌类型丰富，地形格局复杂，形成陇中黄土高原、甘南高原和陇南山地三大自然区[16],河东地区为半干旱半湿润雨养农业区。据统计，自2009年起甘肃省玉米产量超过小麦成为甘肃省第一大粮食作物，2005—2016年河东地区春玉米单产量以每10年11.3的速率增加，该区也是易发生干旱的地区，2005—2016年该区年均春玉米耕地受旱面积约占耕地总面积的15.9%，图1为甘肃省河东地区春玉米各项数据统计[17]，总体来看河东春玉米因旱损失呈增加趋势，干旱的常态化给河东地区农业发展带来严重的挑战。

1.2 数据来源

本研究使用河东地区各县(区)共54个气象站点1961—2017年 4月中旬至9月中旬的逐日气象资料，气象数据来源于甘肃省气象局西北区域气候中心；由《甘肃省发展年鉴》获得2005—2016年甘肃省各县(区)春玉米单位面积产量、种植面积、耕地面积、因旱受灾面积。

1.3 研究方法

1.3.1 生育阶段的划分 本文综合FAO推荐的Kc值以及相关文献资料[3,19]结果，科学地确定河东地区春玉米生育期的Kc(作物系数)值，见表1。

1.3.2 干燥度指数分区计算 干燥度指数(AI)是潜在蒸散发和降水量的比值[12]，公式如下：

(1)

式中，ET0为年潜在蒸散发量(mm)；P为年降水量(mm)。ET0的计算公式如下：

(2)

式中，ET0为潜在蒸散量(mm·d-1)；Rn为净辐射(MJ·m-2·d-1)；G为土壤热通量(MJ·m-2·d-1)；T为日平均气温(℃)；u2为2 m高处风速(m·s-1)；es为饱和水汽压(kPa)；ea为实际水汽压(kPa)；Δ为饱和水汽压-温度曲线斜率(kPa·℃-1)；γ为干湿表常数。

本文根据研究区气候特点，结合春玉米生长季需水量特性，通过公式(1)计算河东地区年平均干燥度，将研究区域进行二级分区(如图2所示)，主要分为四个区域[20]，其中Ⅰ区为半干旱偏旱区，主要包括白银市的景泰县、靖远县、白银市区，兰州市皋兰县；Ⅱ区为半干旱区，主要包括白银市会宁县，兰州市永登县、兰州市区，定西市区；Ⅲ区为半湿润偏旱区，主要包括临夏市积石山县、永靖县、东乡县，定西市临洮县、渭源县、陇西县、漳县、通渭县，天水市武山县、甘谷县、秦安县，平凉市静宁县，庆阳市环县、华池县、庆城县、镇原县；Ⅳ区为半湿润区，主要包括陇南市，甘南州迭部县、舟曲县，天水市清水县、张家川县，平凉市区、庄浪县、华亭县、崇信县、灵台县、泾川县，庆阳市合水县、宁县、正宁县、庆阳市区。

图1 河东地区2005—2016年春玉米播种面积、因旱受灾面积和单产统计Fig.1 Statistics of sowing area， affected area by drought and yield from 2005-2016 in Hedong

表1 河东地区春玉米作物系数

图2 河东地区干燥度指数空间分区图Fig.2 The spatial subarea of aridity index in Hedong of Gansu Province

1.3.3 作物水分亏缺距平指数构建方法 作物水分亏缺距平指数(CWDIa)是国家质检总局和国家标准化管理委员会联合发布的农业干旱指标[18]，具体计算过程如下：

第一步，计算春玉米不同生育阶段作物需水量

ETc=Kc×ET0

(3)

式中,ETc为作物需水量(mm)；Kc为作物系数；ET0为参考作物蒸散量。

第二步，计算春玉米不同生育期的水分亏缺指数(CWDI)：

CWDI=a×CWDIi+b×CWDIi-1+c×CWDIi-2

+d×CWDIi-3+e×CWDIi-4

(4)

式中,CWDI为作物生育期按旬时段计算的累积水分亏缺指数；CWDIi、CWDIi-1、CWDIi-2、CWDIi-3、CWDIi-4分别为该旬及前四旬的水分亏缺指数值；a、b、c、d、e分别为对应水分亏缺指数的权重系数，一般a取0.3，b取0.25，c取0.2，d取0.15，e取0.1。其中，CWDIi计算公式如下：

(5)

式中，CWDIi为第i旬玉米水分亏缺指数；ETc为玉米需水量(mm)；Pi为第i旬降水量(mm)；Ki为降水量远大于需水量时的水分盈余系数；分三种情况：(1)ETC≥Pi，玉米发生水分亏缺；(2)ETC35，考虑有效降水和水分盈亏，Ki值为：

(6)

式中，ETi为春玉米旬作物需水量基数，甘肃河东地区一般取33 mm[2]。

第三步，计算同期作物水分亏缺指数的平均值(取30年[13])，计算公式如下：

(7)

第四步，计算某时段作物水分亏缺距平指数(CWDIa)：

1.3.4 春玉米因旱减产率 采用HP滤波法[20]分离气象产量(Yw)与趋势产量(Yi)，计算相对气象产量(Y)，减产率为实际相对气象产量的负值百分比[21]，公式如下：

Y=YW/Yi×100%

(9)

表2 作物水分亏缺距平指数干旱等级划分

1.3.5 干旱灾损风险指数 干旱灾损风险是指作物生育期发生干旱造成的产量损失的灾损强度风险。本研究利用CWDIa模型的模拟结果，通过模型模拟的河东地区春玉米全生育期干旱灾损率以及春玉米种植面积比例、该区生产水平为评价指标，从春玉米产量损失角度对该区干旱灾损风险进行评估[15]，公式如下：

(10)

式中，Yi为第i种干旱下的平均减产率(%)，Pi为第i种干旱下的发生频率，Sp为春玉米播种面积，Sc为耕地面积，X为多年平均产量，Xm为最大产量。

2 结果与分析

2.1 河东地区春玉米不同生育期干旱的时间变化特征

2.1.1 春玉米生长季内水分亏缺距平指数的变化特征 如图3所示，6月下旬至9月上旬为河东地区春玉米生长季，Ⅰ区春玉米生长季旬平均降水量为12.81 mm，该区春玉米生育期平均CWDIa>58%，表明该区自然降水量满足不了春玉米生长所需水分。Ⅱ区旬平均降水量较Ⅰ区有所上升，在春玉米播种～七叶期、乳熟后期基本能满足所需水分，但拔节期、抽雄～开花期、乳熟前期降水量还是不能完全满足所需水分。Ⅲ区春玉米生长季平均旬降水量为26.62 mm，同期春玉米需水量为41.78 mm，CWDIa值约为44，表明该区该时段易发生中旱影响产量，需要适当补充水分。Ⅳ区春玉米生长季旬平均降水量为30.03 mm，同期需水量为36.97 mm，表明在春玉米关键生长季降水量依旧不能满足该区春玉米生长季所需水分。总体来看，河东地区春玉米需水量、CWDIa值在7月下旬达到最高点，然后出现缓慢下降趋势，但四个分区CWDIa均大于15，表明河东地区仅靠降水无法满足春玉米水分需求。

2.1.2 春玉米干旱年际变化趋势 图4显示了1961—2017年河东春玉米作物水分亏缺距平指数分区年际变化趋势。总体来看，河东地区春玉米出苗～七叶期CWDIa呈下降趋势，表明在该生育期水分亏缺程度有所缓解。20世纪60年代河东地区CWDIa无明显变化，70年代河东地区CWDIa呈明显增加趋势，1980—2000年河东地区CWDIa呈明显下降趋势，2000年以后河东地区CWDIa呈明显增加趋势。春玉米拔节期CWDIa与春玉米前一生育期呈相同趋势，四个分区减少速率分别为-2.65·10a-1、-1.07·10a-1、-1.79·10a-1、-0.25·10a-1，表明近57 a来干旱程度有减缓趋势。1960—1980年以2.59·10a-1的速率增加，1980—2000年以-6.85·10a-1的速率下降，2000年以后以4.00·10a-1的速率增加，可以看出CWDIa指数呈“N”型分布，表明河东地区经历了“干—湿—干”的变化过程。抽雄～开花期河东地区CWDIa以1.18·10a-1的速率上升，表明该期春玉米水分亏缺程度增加。通过二级农业分区发现除Ⅰ区外其他三区均呈增加趋势，速率分别为-2.92·10a-1、2.14·10a-1、1.94·10a-1、3.08·10a-1。以1986年为干湿节点，1961—1986年大体呈下降趋势，1986—2017年大体呈上升趋势。乳熟～成熟期春玉米CWDIa值变化趋势并不显著。1960—1970年四个分区均呈微弱下降趋势，1961—1970年CWDIa的变化幅度Ⅰ区=Ⅱ区>Ⅲ区>Ⅳ区，1971—1980年变化幅度Ⅰ区=Ⅱ区>Ⅲ区=Ⅳ区；1981—1990年四个分区呈微弱上降趋势,Ⅰ区>Ⅲ区>Ⅱ区=Ⅳ区；1991—2000年变化幅度Ⅰ区>Ⅲ区>Ⅳ区>Ⅱ区；2001—2017年四个分区基本无变化。

2.2 河东地区春玉米不同生育期干旱的空间变化特征

图5为河东地区春玉米各生长季干旱等级空间分布图。从图5可以看出，出苗～七叶期河东地区干旱发生等级：Ⅳ区>Ⅲ区>Ⅱ区>Ⅰ区。Ⅳ区特别是文县、舟曲县、武都区交界处发生重旱，麦积区东部、庄浪县、华亭县、张家川发生轻旱，庆阳市南部、临夏回族自治州南部为无旱区，其余地区发生中旱。Ⅲ区天水市北部、安定区，榆中县，会宁县部分地区为中旱区，定西市中部、平凉市为轻旱区，其余地区为无旱区。Ⅱ区中东部地区，兰州市北部永登县、榆中县中部、会宁县中部为轻旱区，其余地区为无旱区。Ⅰ区除靖远县为中旱区，其余地区为轻旱、无旱区。拔节期河东地区春玉米水分亏缺相比较出苗～七叶期更为严重，主要是这一时期降水较少、增温较快引起，干旱发生等级：Ⅰ区>Ⅱ区>Ⅲ区>Ⅳ区。无旱区仅出现在景泰县、东乡县，Ⅰ区、Ⅱ区干旱发生程度最高，白银市靖远县、平川区、会宁县、安定区、榆中县的交界为特旱区，兰州市北部永登县为重旱区,其余地区为轻旱区。Ⅲ区的干旱程度相比较Ⅰ区、Ⅱ区干旱程度有所下降，定西市大部分地区、天水市西部为重旱区,平凉市、庆阳市以南、临夏回族自治州为中旱区,庆阳市北部环县、华池县为轻旱区。Ⅳ区陇南市文县、礼县、西和县大部分地区为重旱区,其余地区为中旱区。抽雄～开花期为春玉米生长关键期，这一时期发生水分亏缺会影响春玉米雌穗的发育，致使雌穗分化异常，造成春玉米授粉不良，造成玉米结实率低或子粒瘦瘪[23]。河东地区干旱发生等级：Ⅰ区>Ⅱ区>Ⅲ区>Ⅳ区。河东特旱区主要分布在兰州市、白银市大部分地区，Ⅱ区会宁县、永靖县为重旱区。Ⅲ区定西市大部分、天水市西部地区为重旱区，天水市东部、陇南市北部交界地区为中旱区，庆阳市北部、中部地区为轻旱区。Ⅳ区陇南市大部分地区、舟曲县、迭部县西部为中旱区，其余地区为轻旱区。乳熟～成熟期受西风急流影响，降水较为丰富，河东地区干旱程度有所缓解，但高温高湿天气容易引发春玉米青枯病，造成产量和品质的下降[24]。河东地区Ⅳ区大部分地区为无旱区，除了迭部县有轻旱发生，Ⅲ区庆阳市为无旱区，定西市有中旱发生,临夏回族自治州、天水市西部地区有轻旱发生，特旱区位于Ⅰ区与Ⅱ区交界，即兰州市东部、白银市西部与定西市北部三市交界处。景泰县、永登县、兰州市西部为中旱区，其余地区为轻旱区。综合春玉米四个生育期水分亏缺情况来看，亏缺最为严重的时期为抽雄～开花期，从春玉米水分亏缺分布特征来看，出苗～七叶期干旱发生程度由南向北呈递减趋势，拔节期、抽雄～开花期、乳熟～成熟期干旱发生程度由南向北呈递增趋势。

图3 河东地区不同分区春玉米生长季内需水量、降水量及作物水分亏缺距平指数Fig.3 Crop water requirement,precipitation and CWDIa of spring maize of different subarea in Hedong

图4 河东地区不同分区春玉米CWDIa年际变化Fig.4 Inter-annual variations of the CWDIa for spring maize in different regions in Hedong

2.3 春玉米CWDIa对产量的影响

2.3.1 春玉米减产率与各生育期CWDIa的关系 本文计算了分区后各县(区)2005—2016年春玉米不同生育期CWDIa年平均序列与春玉米年平均相对气象产量序列，建立了春玉米相对气象产量与春玉米不同生育期水分亏缺指数的一元线性关系，如表3所示。Ⅰ区抽雄～开花期、乳熟～成熟期R值通过0.05显著性检验，R2分别为0.7014、0.5949，表明该区这两个生育期若发生水分亏缺会直接影响Ⅰ区春玉米产量。Ⅱ区抽雄～开花期R值通过0.05显著性检验，R2为0.6896，若春玉米抽雄～开花期发生水分亏缺则会影响该区产量。Ⅲ区拔节期与抽雄～开花期R值通过0.05显著性检验，R2分别为0.5743、0.7039，这两期共同影响该区的气象产量。Ⅳ区拔节期R值通过0.05显著性检验，R2为0.5719，拔节期为主要影响该区春玉米产量的时期。通过上述模型分析，若Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区与Ⅳ区春玉米作物水分亏缺距平指数上升20%，则该区春玉米气象产量将分别减产7.50%、17.08%、18.20%、35.77%。总体来看，河东地区春玉米产量主要受不同生育期水分亏缺的影响，若四个分区的干旱发生程度相同，纬度较低的春玉米种植区要比纬度较高的地区响应明显，这主要是由于纬度较高的Ⅰ区一般种植较为耐旱的玉米品种[25]。

2.3.2 河东地区春玉米干旱对产量影响空间分布 由表3看出，主要影响河东地区产量的时期为春玉米的抽雄～开花期。图6为抽雄～开花期干旱造成减产率空间分布图，其中春玉米减产率Ⅰ区的高值区在皋兰县，Ⅱ区的高值区在永登县、兰州市，Ⅲ区的高值区在环县、华池县、漳县、陇西县，Ⅳ区的高值区在渭源县、迭部县、文县。Ⅰ区的较高值区在皋兰县，Ⅱ区的较高值区在永靖县，Ⅲ区的较高值区在会宁县、静宁县、武山县、崆峒区、庆城县，Ⅳ区的较高值区在礼县、西和县、康县、两当县、合水县、宁县。Ⅰ区的中值区在景泰县、白银区、靖远县，Ⅱ区的中值区在榆中县，Ⅲ区的中值区在安定区、通渭县、秦州区、麦积区、镇原县、西峰区，Ⅳ区的中值区在和政县、康乐县、临洮县、宕昌县、舟曲县、成县、清水县、张家川、庄浪县、华亭县、泾川县、灵台县。Ⅲ区的低值区在甘谷县、秦安县，Ⅳ区的低值区在临夏县、东乡县、广河县、武都区、徽县、崇信县、正宁县。近12年来，Ⅰ～Ⅳ4分区抽雄～开花期CWDIa与该时段春玉米减产率的Pearson相关系数分别为0.596、0.8327、0.8211、0.5107，总体来看，各区春玉米减产率与春玉米抽雄～开花期CWDIa呈显著线性相关，且Ⅱ区、Ⅲ区春玉米对水分亏缺的响应最为明显。

表3 河东地区春玉米水分亏缺距平指数与相对气象产量的关系

2.3.3 甘肃省春玉米干旱灾损风险区划 本文根据公式10划分了河东地区春玉米四个灾损风险区，如图7所示。Ⅰ区、Ⅴ区、Ⅷ区为低风险区，标准化灾损风险指数E≤0.2。Ⅰ区为陇东南部地区，春玉米生育期年平均降水量在450～500 mm之间，春玉米因旱减产率为13.25%。Ⅴ区为陇南中部、北部、南部地区，春玉米生育期年平均降水量在432～571 mm之间，该区春玉米因旱减产率为31.56%。Ⅷ区为甘南高原东部地区受地形气候的影响，该区无霜期短，仅有少量春玉米种植，春玉米生育期年平均降水量在400～478 mm之间，春玉米因旱减产率为12.21%。Ⅱ区、Ⅳ区、Ⅵ区为中风险区，标准化灾损风险指数0.2≤E≤0.5。Ⅱ区为陇东中部地区，该区土层深厚且肥沃，光热条件良好，春玉米生育期年平均降水量在360～370 mm之间，春玉米因旱减产率为16.43%，应进一步加强田间管理，推广全膜双垄覆盖等旱作农业新技术，提高春玉米单产。Ⅳ区为陇南东南部地区，春玉米生育期年平均降水量在640～700 mm之间，春玉米因旱减产率为10.47%。Ⅵ区为陇西黄土高原中部地区，春玉米生育期年平均降水量在450～532 mm之间，区内多黄土梁峁、沟壑区，春玉米因旱减产率为28.61%。较高风险区为Ⅲ区、Ⅶ区，标准化灾损风险指数0.5≤E≤0.7。Ⅲ区为黄土高原西部与北部边缘，为黄土丘陵、沟壑地貌，土壤墒情较差，土壤肥力较低，春玉米生育期年平均降水量在150～360 mm之间，春玉米因旱减产率为5.87%。Ⅶ区为渭北地区，年平均降水400～650 mm，受地形影响，该区河谷川的春玉米因旱减产率为10.56%。高风险区为Ⅸ区，标准化灾损风险指数E≥0.7。春玉米生育期年平均降水量在200～450 mm之间，该区多为黄土梁峁、沟壑区，森林植被稀疏，降水量少且不稳定是造成该区农业产量不稳的根本原因，该区春玉米因旱减产率为32.48%。总体来看，河东地区地貌类型多样，地形复杂，从而造成了河东地区春玉米干旱灾损风险区不仅由南向北呈纬向分布，而且受海拔影响，高于2 500 m以上的高山地区积温不足不适于春玉米的种植。

3 讨论与结论

3.1 讨 论

甘肃河东地区位于西北内陆地区，属于东部季风区，受季风影响降水相对较多，变率大，易受干旱威胁，进而导致河东雨养农业区作物受水分亏缺的影响较大。陈丽萍等[25]研究了甘肃省玉米气候产量与水分的关系指出，苗期玉米如果发生春旱，则不利于全苗、壮苗，会影响玉米后期产量。本文通过计算甘肃省春玉米不同生育期作物水分亏缺指数并与春玉米近15年来干旱减产率进行对比，发现出苗～七叶期春玉米出现水分亏缺对产量的影响远小于抽雄～开花期产生的影响，白向历[26]等研究指出，如果干旱发生在播种～拔节阶段，当后期水分条件好转，作物可以恢复或弥补干旱影响，对产量的影响较小；干旱发生在春玉米抽雄～开花期，即使后期水分条件好转，也会对产量造成严重影响，甚至绝收。赵一飞[27]研究发现甘肃省河东地区近30年来≥10℃积温增加，且降水呈减少趋势，认为降水是影响河东地区春玉米减产的主要原因。本文通过分区发现，春玉米作物水分亏缺距平指数每上升20%，则四个区域春玉米气象产量将分别减产7.50%、17.08%、18.20%、35.77%。吴统文等[28]认为青藏高原北支的西风急流致使河东地区8月下旬开始增温减湿，本文研究发现8月下旬为河东地区春玉米的成熟期，该时段虽然有大量的降水，但对该区春玉米产量的影响并不大。王莺等[29]通过干旱灾害的致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性、承灾体暴露性和防灾减灾能力四个方面构建干旱灾害风险评估模型，认为河东地区自北向南干旱灾害风险逐渐降低。本文从春玉米因旱灾损风险出发，将河东地区分为四个春玉米因旱风险区，认为河东春玉米干旱灾损风险区由南向北呈纬向分布，且受积温影响，河东海拔2 500 m以上的高山地区不适于春玉米的种植。

图5 河东地区春玉米各生长季CWDIa空间分布图Fig.5 Spatial distribution of CWDIa at different growth stages in Hedong

图6 春玉米抽雄～开花期干旱造成减产率空间分布图Fig.6 Yield reduction of spring maize caused by drought at stages from male-flowering stage

图7 河东地区春玉米干旱灾损风险区划Fig.7 The risk zoning of drought disaster loss of spring maize of Hedong of Gansu

3.2 结 论

本文基于甘肃省河东地区54个气象站点数据，选用作物水分亏缺距平指数对近57年来河东地区春玉米不同生育期的干旱时空分布特征及其变化进行分析，并确定河东地区春玉米干旱灾损风险区划，取得的主要结论如下：

(1)河东地区春玉米需水量、CWDIa值在7月下旬达到最高点，然后出现下降趋势，这主要是7—9月为河东地区雨季降水增多导致，但四个区CWDIa值>15，表明河东地区仅靠降水是无法满足春玉米水分需求。出苗～七叶期、拔节期CWDIa整体呈缓慢下降趋势；抽雄～开花期除Ⅰ区CWDIa呈减少趋势，其他三区呈增加趋势；乳熟～成熟期四个分区CWDIa多年变化趋势并不显著，从春玉米水分亏缺变化幅度来看：抽雄～开花期>拔节期>乳熟～成熟期>出苗～七叶期。

(2)从春玉米水分亏缺分布特征来看，出苗～七叶期干旱发生程度由南向北呈递减趋势，这主要是受气温的影响，干旱发生程度低；拔节期、抽雄～开花期、乳熟～成熟期干旱发生严重程度由南向北呈递增趋势，主要是该时段为河东地区的雨季，降水的空间分布影响河东春玉米水分亏缺程度。河东地区四个区春玉米产量主要受不同生育期水分亏缺的影响，若四个区的干旱发生程度相同，纬度较低的春玉米种植区要比纬度较高的地区响应明显。

(3)河东地区地貌类型多样，地形复杂，从而造成了河东地区春玉米干旱灾损风险区不仅由南向北呈纬向分布，而且受海拔影响，积温不足的高山地区不适于种植春玉米。河东地区低风险区主要为陇东南部地区，陇南中部、北部、南部地区，甘南高原东部地区；中风险区主要为陇东中部地区，陇南东南部地区，陇西黄土高原中部地区；较高风险区主要为环县、渭北地区；高风险区主要为黄河以南地区至靖远-榆中线。