黄土高原粮食生产系统的抗旱能力评估及其驱动因子识别

《Agronomy for Sustainable Development》：Assessing drought resilience and identifying its driving factors in Loess Plateau grain production systems

　　

摘要

在气候变化下干旱风险不断升级的背景下，增强粮食生产系统的韧性至关重要。然而，鲜有研究在宏观尺度上探讨这些系统对干旱的韧性响应特征及其内在机制。为弥合这一差距，本研究建立了一种基于扰动–响应的新型韧性曲线框架，以克服静态指标评估的局限性。利用空间自相关分析和具有灌溉分层随机斜率的贝叶斯分层模型，对中国生态脆弱的黄土高原地区县域级干旱韧性进行了评估，以识别其空间模式及驱动因素。结果显示：（1）县域级干旱韧性主要集中在中高水平区间（平均DRGP=233.5），其中高韧性系统的干旱敏感性较低，且韧性水平的产量损失差异随干旱加剧呈指数级扩大；（2）在空间上，干旱韧性呈现显著的西高东低梯度。热点区域集中在西北灌区及西南高山山麓地带，而冷点区域则分布在东北农牧交错带。显著的正面空间自相关性证实了这一明显的空间分异格局（Moran's I = 0.50，p < 0.01）；（3）灌溉基础设施作为核心效应调节因子，反转了十一个驱动因子中九个的方向性关联。在灌区，年降水量、平均气温、土壤有机碳密度、单位面积化肥施用率、耕地占比、农业机械总动力及农村居民人均可支配收入均与干旱韧性呈正相关，而草地占比和耕地坡度则与干旱韧性呈负相关。上述关联在非灌溉区发生反转。这些发现表明，干旱韧性遵循灌溉依赖型路径。灌区应追求协同增效式的集约化生产，而雨养地区则需要采取减灾策略并构建生态缓冲带。这些因地制宜的路径为全球干旱地区的气候韧性农业提供了理论与实用范式。