近年来，黄河流域气候发生明显变化，对流域地表水文、生态等过程产生显著影响。研究黄河流域蒸散时空变化特征，对加深陆-气相互作用认识及区域水资源管理有重要意义。本文分别在黄河源区、河套地区以及黄河下游地区选取一个代表性站点[海北、SACOL（Semi-Arid Climate and Environment Observatory of Lanzhou University）和禹城站]的观测资料，检验欧洲中期天气预报中心ERA5-Land产品中蒸散资料在黄河流域的适用性。在此基础上，利用ERA5-Land资料中1980—2021年逐月潜热通量资料，结合经验正交函数分解（Empirical Orthogonal Function，EOF）、功率谱和回归分析研究近42 a黄河流域蒸散时空变化特征。结果表明：ERA5-Land资料能够反映海北、SACOL和禹城站蒸散变化特征，与观测资料的相关性较好，偏差和均方根误差较小，适用于黄河流域蒸散时空变化特征分析。黄河流域不同区域蒸散存在多时间尺度变化，显著振荡周期主要为5、15 a，有明显的年际和年代际变化。黄河流域不同区域年蒸散EOF分解第1模态表现出同位相变化，在2004年前后由增大转为减少趋势;第2模态为偶极子分布，空间分布表现反向变化特征。近42 a黄河流域年蒸散为明显减少趋势，不同区域减幅不同，下游减少速率最快，为-3.74 mm·a^-1，河套地区为-2.82 mm·a^-1，黄河源区减少速率相对平缓。夏季蒸散变率最大，河套和下游减少速率较大;冬季蒸散变率较小，黄河源区减少速率最大，为-0.48 mm·a^-1。

马铃薯是继水稻、小麦和玉米之后的第四大主粮作物，对保障国家粮食安全有重要意义，为探索黄土高原半干旱区马铃薯（Solanum tuberosum L.）产量、叶片光合生理及干物质积累对水分胁迫的响应特征，以马铃薯主栽品种“新大坪”为试验材料，于2021年进行土壤水分胁迫试验，在块茎膨大关键期（8月）控制土壤水分，设置田间持水量的40%±5%（中度水分胁迫，T1处理）、55%±5%（轻度水分胁迫，T2处理），以田间持水量的75%±5%（充分供水处理，T3）为对照进行分析。结果表明：水分胁迫条件下，马铃薯单株最大块茎重、块茎重和产量均下降，块茎个数减少，屑薯重和屑薯个数显著增加（P<0.05），T1和T2处理产量较T3分别下降30%和13%；叶片净光合速率（Net Photosynthetic Rate，P_n）、气孔导度（Conductance to H₂O，G_s）、胞间CO₂浓度（Intercellular CO₂ Concentration，C_i）显著下降，其中气孔导度（G_s）降幅最大（59%），T1处理水分利用效率（Water Use Efficiency，WUE）较T3提高31%；在弱光区，中度和轻度水分胁迫对P_n影响不显著（P>0.05），在光强大于等于300 μmol·m^-2·s^-1时，处理间差异增大，T1、T2处理P_n较T3平均下降42%和32%；受水分胁迫影响，最大净光合速率（P_nmax）、光补偿点（Light Compensation Point，LCP）和暗呼吸速率（R_d）显著下降（P<0.05），轻度水分胁迫光饱和点（Light Saturation Point，LSP）最高，为893.32 μmol·m^-2·s^-1，中度水分胁迫叶片可利用的光合有效辐射（Photosynthetically Active Radiation，PAR）区间缩小，对强光的利用能力下降；水分胁迫导致根、茎、叶、叶柄干物重下降，其中中度水分胁迫叶柄降幅最大（63%），叶片次之（57%），根最小（53%）。该研究可为黄土高原半干旱区马铃薯干旱灾损评估和土壤水分的高效利用提供理论依据。

气候变化背景下，为探索黄土高原半干旱区春玉米光合生理过程对土壤水分、温度变化的响应机制，以春玉米为研究对象，于2017年在中国气象局定西干旱气象与生态环境试验基地进行盆栽水分控制试验，在春玉米七叶期设置对照处理（Control，简称“CK处理”，土壤水分为田间持水量的80%）和控水处理（Water Stress，简称“WS处理”，土壤水分为田间持水量的45%~50%）以及3个叶片温度梯度，分别为适宜温度25 ℃、高温35 ℃及极端高温40 ℃（CK处理对应CK-25、CK-35及CK-40；WS处理对应WS-25、WS-35及WS-40），分析春玉米叶片气体交换参数和水分利用效率对土壤水分、温度变化的响应特征。结果表明：在一定的光合有效辐射（Photosynthetically Active Radiation， PAR）范围内，春玉米叶片净光合速率（Net Photosynthetic Rate， P_n）随PAR的增加逐渐增大。水分供给不足时，随着PAR不断增加，WS处理春玉米叶片气孔限制因素向非气孔限制因素转变，光合作用出现明显的光抑制，WS-35处理叶片P_n最大，WS处理叶片P_n在PAR高值区明显小于CK处理，且不同温度梯度下叶片达到光饱和的PAR下降；与CK-40处理相比，WS-40处理春玉米叶片P_n随PAR增大显著减小（P<0.05），光合作用表现出明显的光抑制。水分供给充足时，蒸腾速率（Transpiration Rate， T_r）随温度升高而增大；水分供给不足时，WS-40处理春玉米叶片T_r、气孔限制（L_s）较CK-40处理显著降低（P<0.05），胞间CO₂浓度（C_i）显著增加（P<0.05）。WS-40处理春玉米T_r随着PAR的增大而减小，水分利用效率（Water Use Efficiency， WUE）较CK处理高。该研究可为气候变化背景下黄土高原半干旱区春玉米应对极端气候生理特征变化提供参考。

干旱是当今世界出现频率最高、持续时间最长、危害范围最广的重大气象灾害，对全球农业、生态、社会发展和国民经济等影响巨大而广泛。农业旱灾是影响农业生产的重要因素，农业生产关乎着国家粮食安全。我国是一个农业大国，同时也是一个旱灾频发的国家，深入了解农业干旱灾害的成因、影响特征、旱灾强度、严重程度以及作物致灾的生理过程和机理等是提升农业干旱灾害监测预测预警水平、减轻和防御灾害损失、提高国家粮食安全生产需要解决的重要科学问题。本文综合回顾了国内外不同程度的农业干旱及其对粮食生产影响的最新研究进展，从农作物形态、生理、细胞和分子水平等方面探究了干旱影响特征及机制，围绕粮食生产如何有效应对农业干旱问题，评述了当前农业干旱监测的主要指标、方法、预警系统等，针对农业可持续发展和干旱新特征，讨论了当前防旱减灾和农业干旱应对的现状，强调了适应与减缓并举的一系列干旱应对措施，在此基础上结合国家、区域和行业发展需求提出了今后应着重加强的重要科学问题、研究对策及学科发展展望。

随着气候变暖对农业生态系统影响加剧，水资源极为短缺的西北干旱半干旱农作物将面临重大挑战。本文通过开展干旱半干旱区玉米抽雄期开始控水至生育期结束（T1处理）和全生育期自然干旱（T2处理）的干旱过程模拟试验，揭示干旱半干旱区同一作物干旱灾害形成的异同，以期为不同气候区作物干旱致灾过程提供理论依据。结果表明：不同干旱胁迫显著影响干旱半干旱区玉米株高、叶面积与叶绿素含量。其中，T1处理对半干旱雨养区玉米株高、单株叶面积生长影响更显著；T2处理下干旱区玉米对干旱胁迫的响应敏感于半干旱区。半干旱区不同干旱处理玉米单株叶面积从七叶至灌浆期总体呈增加趋势，干旱胁迫虽然降低玉米单株叶面积，但植株为保证后期生长发育，增加叶面积来弥补干旱胁迫导致的光合产量不足。因此，为保证干旱半干旱区玉米产量，半干旱区适宜种植光合能力较强的品种，干旱区适宜种植株高、叶面积适宜的品种，且抽雄期是半干旱区玉米生长发育的敏感期。