基于改进SPEI与CMIP6多模式的中国耕地干旱暴露度预估

来源：农业机械学报杂志2026年第2期北京时间：

作者：林青霞，王欣智，吴志勇，程聪，彭涛，常文娟，刘冀，郭家力

单位：三峡大学;三峡库区生态环境教育部工程研究中心,三峡大学;三峡库区生态环境教育部工程研究中心,河海大学,华中科技大学,三峡大学;三峡库区生态环境教育部工程研究中心,三峡大学;三峡库区生态环境教育部工程研究中心,三峡大学;三峡库区生态环境教育部工程研究中心,三峡大学;三峡库区生态环境教育部工程研究中心,

摘要：气候变化加剧使得干旱成为威胁中国国家粮食安全的重大挑战，为保障国家粮食安全与农业可持续发展，迫切需要对我国耕地的干旱暴露风险进行深入研究。传统干旱评估方法因忽略CO2对植被气孔导度的动态调控作用，可能系统性高估了未来干旱风险。本研究基于CO2生理效应的改进标准化蒸散发指数(SPEI（CO2))与CMIP6多模式数据，通过Sen+MK趋势检验、暴露度评估模型和气候-土地利用双因子可加性分解法，系统量化了历史时期（1961—2022年）及未来情景（SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5）中国九大农业区的干旱趋势、耕地暴露度及其驱动贡献。结果表明：1961—2022年SPEI与SPEI(CO2)干旱化趋势网格占比分别为77%和64%，未来2023—2100年SPEI呈微弱干旱化趋势（Sen斜率为-0.0013a-1），而SPEI(CO2)呈微弱湿润化趋势（Sen斜率为0.0011a-1），其中北方干旱半干旱区(NASR)和青藏高原区(QTP)差异最为显著。至21世纪末，SPEI和SPEI(CO2)表征下SSP5-8.5情景对应全国0.25°网格的耕地平均暴露度由57km2/a下降为10km2/a，且北方干旱半干旱区(NASR)暴露度峰值下降最为显著。归因分析显示，气候变化主导了未来耕地暴露度变化，近期(2021—2040年)和未来中期(2041—2060年)的降水增加降低了暴露风险，而未来远期(2081—2100年)温度上升驱动了暴露度上升。CO2效应通过抑制蒸散发，在未来远期逆转了SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下主要农业区的干旱化趋势。

关键词：干旱;耕地暴露度;气候变化;CO2;SPEI;CMIP6

基金资助：国家自然科学基金项目（52009065、52179018、52479018）