概念
華北春旱原因分為以下幾類：（1）從雨帶移動規律看，春季雨帶還在華南地區，正在逐步北進，而華北尚未進入雨季；（2）華北地區是典型的季風氣候，春季增溫快，蒸發量較大；（3）華北地區春季正值春耕，對水需求量大；（4）其他因素：華北人口眾多，工農業發達，用水量大，污染較嚴重。
從自然和社會兩方面來考慮：
（1）自然：1.北方地區由於受單一氣流(冷氣流)的影響，加之，氣溫的迅速上升，蒸發加劇，而形成了春旱天氣；2.多大風，加速水分蒸發；3.主要仍受西北風影響，東南風帶來得水汽少，降水少；4.河流剛結束枯水期，徑流量小。
（2）社會：1.農作物進入生長期，需水量大，農業用水增加；2.工業生產和生活用水量增加，造成水資源短缺。
華北平原春旱原因及治理措施
華北平原（North China Plain）是中國三大平原之一，又稱黃淮海平原，是中國東部大平原的重要組成部分，部分在渤海—華北盆地。位於北緯32°～40°，東經114°～121°。北抵燕山南麓，南達大別山北側，西倚太行山一伏牛山，東臨渤海和黃海，跨越京、津、冀、魯、豫、皖、蘇7省市，面積30萬平方千米。平原地勢平坦，河湖眾多，交通便利，經濟發達，自古即為中國政治、經濟、文化中心，平原人口和耕地面積約占中國的1/5。
華北平原是華北陸台上的新生代斷陷區。晚第三紀和第四紀時期，形成連片的大平原，與此同時平原邊緣斷塊山地相對隆起，大平原輪廓日趨鮮明。新生代相對下沉，接受了較厚的沉積，局部沉積竟達千米。
華北平原海拔多不及百米，地勢平緩傾斜。由山麓向濱海順序出現洪積傾斜平原、洪積一衝積扇形平原、沖積平原、沖積一湖積平原、海積一衝積平原、海積平原等地貌類型。黃河、淮河、海河、灤河等河流所塑造的地貌構成了華北平原的主體，即黃河沖積扇平原；淮河中下游平原；海河中下游平原；灤河下游沖積扇平原。
黃河在孟津以下形成了巨大的沖積扇，扇緣向東直逼魯西南山地丘陵的西側。黃河沖積扇的中軸部位淤積較高，成為華北平原上的“分水脊”，並將淮河、海河兩大水系分隔南北。黃河沖積扇上尚保留有決口改道所遺留的大量沙崗、窪地、故道等地形。在黃河沖積扇前緣與魯西南山地之間分布。
乾旱的分析方法：乾旱的分析一般需要注意從兩個方面進行，一是水的來源減少，比如降水減少；融雪減少等；二是水的去向增加，比如蒸發增加，工農業用水增加等。
華北平原春旱的自然原因是：①春季鋒面雨帶還沒有到達，降水少； ②春季氣溫回升快，蒸發量大； ③春季農業用水增加。
治理措施：合理提取地下水；修建水庫等水利工程；跨流域調水；人工增雨，海水淡化；發展節水農業；工業用水循環利用；提高公民的節水意識。
華北春旱年型對冬小麥影響的模擬試驗
套用科學問題的提出
華北地區是我國主要產麥區，小麥產量占全國總產量的近一半，因此華北地區小麥產量的高低對全國農業生產具有舉足輕重的影響。本區年降水量70%以上集中在夏季，春季（3月—5月）降水量占年降水量不足20%，不僅量少，變率大，而且乾旱常在冬小麥需水關鍵期，特別是4、5月份，缺水量占全生育期的2/3左右。華北地區農業用水缺口很大，平水年缺水39×10 以上，估計到2000年平水年農業缺水仍在30×10 以上；春旱形勢十分嚴峻。從適水種植角度看不適宜冬小麥大面積種植，但從本區小麥產量對農業影響的重要地位看，還必須大面積種植，而且還要高產穩產。因此，春季乾旱將嚴重困擾本區的冬小麥生產。這裡就提出了一個十分重要的套用科學問題：如何定量、科學地診斷和評價不同春旱程度對冬小麥生長發育和產量的影響。本試驗利用中國氣象局農業氣象試驗基地周圍的保定、涿州、霸州、任邱、廊坊5個站1961年—1990年3月—5月逐日降水資料，及譜分析方法篩選出冬小麥的春季乾旱年型。利用大型活動式遮雨棚遮擋自然降水，通過定量噴灌模擬不同春旱年型下的自然降水和降水時段，進行田間試驗。研究不同春旱年型對冬小麥生長發育和產量形成的影響，以期對不同春旱年型對冬小麥生長發育和產量的影響作出定量的評價，為災後評估和政府決策提供科學依據。
模擬試驗結果分析
（1）同春旱年型對冬小麥生長發育的影響
①不同春旱年型對冬小麥根系生長發育的影響
表1 不同春旱年型對冬小麥各發育期根數的影響（%）對根數的影響。在冬小麥拔節前期，根的數量差異不大（表1），14a一遇春旱處理甚至比CK多6.5%，隨著乾旱程度的增加，不同春旱處理對根的數量的影響越來越明顯。不同春旱年型對冬小麥生育中期的開花期的根數影響最大，最小比CK根數減小44.8%；在抽穗期，春旱對冬小麥根數影響相對較小，最小比CK根數減少13%。雖然各個發育期根數隨春旱年型的增加而減少，樣本間有所波動，甚至個別樣本還略有增加，但其總趨勢是隨著春旱程度的增加根的數量減少。各個發育期平均，3、5、7、10、14a一遇的春旱處理，其根數分別比CK減少13.4%、19.0%、18.9%、26.6%、23.6%。因此隨著春旱年型的增加，冬小麥根的數量減少，將不利於冬小麥對土壤水分的吸收利用。
對根系乾重的影響。比較3月28日、4月25日、5月14日不同春旱年型下冬小麥的根乾重變化曲線，隨著春旱年型的增加，根系的生長速度逐漸下降，根系乾重逐漸降低。在3月28日不同春旱年型處理的根乾重在同一水平上，由於後期乾旱程度的不同，使得CK和乾旱程度較輕的3a一遇春旱處理的根系乾重明顯大於5、7、10、14a一遇春旱處理。
②不同春旱年型對冬小麥莖生長發育的影響
對莖幹重的影響。在冬小麥拔節期，7、14a一遇春旱處理的莖幹重比CK分別高36.3%、21.1%，其後隨著春旱年型的增加，冬小麥各個發育期的莖幹重明顯減少。其中在成熟期10a一遇的春旱處理的莖幹重比CK減少了43.3%，即10a一遇的春旱處理，冬小麥成熟期的莖幹重僅為CK的56.7%。各個發育期平均，3、5、7、10、14a一遇的春旱處理莖幹重分別比CK少了10.7%、16.5%、19.4%、28.1%、32.4%。可見隨著春旱程度的增加，冬小麥主莖的生長發育和乾物質累積明顯減少，主莖長勢變弱，直接影響到冬小麥對水分和營養物質的輸送和分配。
對株高的影響。隨著春旱年型的增加，冬小麥植株逐漸變矮，其中以成熟期和灌漿期乾旱影響最大，成熟期、灌漿期14a一遇的春旱處理其株高分別比CK減少28.6%、24.7%。各發育期平均，3、5、7、10、14a一遇的春旱處理冬小麥株高分別比CK減少了0.4%、3.2%、7.8%、12.3%、16.1%。即隨著春旱程度的增加，冬小麥植株明顯矮化。
③不同春旱年型對冬小麥葉生長發育的影響
對葉面積係數的影響。比較3月28日、4月25日、5月14日不同春旱年型下葉面積變化曲線，葉片的葉面積變化與莖幹重變化呈類似趨勢，只是在生育後期，由於葉片衰老，葉面積明顯減小。前期CK、3、5a一遇春旱處理的葉面積還低於7、10、14a一遇春旱處理，但由於其春旱程度較輕，後期葉面積均趕上並超過了7、10、14a’一遇春旱處理，且在葉面積回落後亦保持此態勢。以5月14日CK的葉面積為基準，3、5、7、10、14a一遇春旱處理的葉面積分別比CK減少了14.0%、15.5%、24.7%、36.4%、32.4%。此外根據發育期觀察，最大葉面積出現的時間各處理間亦不一致，春旱程度較重的7、10、14a處理出現較早，乾旱加速了冬小麥葉片的衰老進程。
對葉片數的影響。比較4月25日、5月14日、5月29日不同春旱年型下的黃、綠葉片數，在4月25日取樣中CK、3、5a一遇春旱處理的黃葉數還大於7、10、14a一遇春旱處理，隨著春旱程度的增加，到5月14日、5月29日，7、10、14a遇春旱處理的黃葉數明顯高於CK、3、5a一遇春旱處理，顯然乾旱加速了冬小麥葉片的衰老進程。
隨著春旱年型的增加，乾旱程度加強，冬小麥綠葉片數呈逐漸減少的趨勢，到5月29日3、5、7、10、14a一遇的春旱處理其綠葉片數分別比CK減少了13.6%、24.7%、46.9%、45.7%、60.5%。
乾旱阻止了冬小麥葉原基的產生和分化，使葉片數目較正常減少，4月25日黃葉與綠葉之和隨春旱程度的增加而依次遞減就說明了這一點。
對綠葉乾重的影響。在拔節期，除5a一遇的春旱處理綠葉乾重較CK稍有減少外，其它處理均比CK高，最大為7a一遇春旱處理，較CK高39.2%。隨著乾旱程度的加強，冬小麥乾重隨春旱年型的增加而明顯減少；最小值為灌漿期14a一遇的春旱處理，綠葉乾重比CK減少了71.3%，即14a一遇的春旱處理其綠葉乾重僅為CK的28.7%。各個發育期平均，3、5、7、10、14a一遇春旱處理其綠葉乾重分別比CK減少11.5%、21.4%、20.4%、20.0%、29.9%。綠葉乾重的減少將使其葉面生物活性大為降低。眾所周知，葉片是光合作用生產乾物質的源，綠葉片數的多少關係到源的多少，葉面積的大小關係到源的大小，綠葉乾重的大小關係到源的生物活性強弱。所以隨著春旱程度的增加，由於源少、小、弱，必然導致其乾物質生產量的降低。
④不同春旱年型對冬小麥總生物量乾重的影響
在拔節期除5、10a一遇春旱處理的總生物量較CK稍偏低外，其它處理均較CK明顯偏高，其後隨著乾旱程度的加強，冬小麥各發育期的總生物量隨春旱年型的增加而明顯降低。其中最小值在灌漿期14a一遇的春旱處理，總生物量乾重比CK減少了36.1%，即在灌漿期14a一遇的春旱處理只累積了對照63.9%的總生物量。不同發育期比較，冬小麥開花—灌漿期，乾旱對其生物量乾重的影響較大。各發育期平均，3、5、7、10、14a一遇的春旱處理，冬小麥總生物量乾重分別比CK減少了9.9%、16.4%、17.2%、23.5%、29.6%。上述結果是不同春旱年型對冬小麥根、莖、葉影響的綜合反映；總生物量乾重的減少必然導致最終產量的降低。
（2）不同春旱年型對冬小麥產量構成因素的影響
①不同春旱年型對分櫱數的影響
表2 不同春旱年型對冬小麥分櫱數的影響（株）返青時，因前期管理措施相同，土壤濕度差異不大；返青後，溫度迅速回升，冬小麥需水量增加。由於後期乾旱程度的不同，土壤濕度發生差異，造成春生分櫱的差異。由表2可以看出：3月28日取樣，總莖數差異不大（CK比其它處理還少），到4月25日CK的分櫱數已明顯高於其它處理，且隨著春旱年型的增加，冬小麥分櫱數逐漸減少。後期的有效分櫱亦隨著春旱年型的增加而逐漸減少，到5月29日，3、5、7、10、14a一遇春旱處理，冬小麥的有效分櫱數分別比CK減少了6.7%、16.8%、17.9%、19.6%、23.5%。可見春旱使冬小麥的總分櫱數、有效分櫱數減少，單位面積的穗數減少。
②不同春旱年型對穗部發育狀況的影響
表3 不同春旱年型對冬小麥穗發育狀況的影響（20株）隨著春旱程度的增加，成熟時冬小麥穗數逐漸減少，穗長逐漸變短，穗粒數減少（表3）。不孕小穗數隨乾旱程度的加重而增加，這是由於冬小麥開花期遭遇乾旱，影響了其傳粉、受精，進而影響了結實率。
表3表明：隨著春旱程度的增加，退化小穗數呈減少趨勢，這可能由於冬小麥總分櫱數隨春旱年型減輕而增加，CK及春旱較輕的處理群體中下層穗子較多，在子粒形成期光照條件不好，造成小花發育不良，逐漸退化。
研究結論
上述研究得出以下結論：
（1）春季乾旱延緩、破壞了冬小麥的正常生長發育，加快植株器官的衰老進程。
（2）隨著春旱年型的增加，冬小麥根數減少，根系乾重降低，根系生長速度降低，不利於根系對土壤水分的吸收和利用。
（3）隨著春旱年型的增加，冬小麥葉面積減小，綠葉數減少，黃葉數增加，植株明顯矮化；試驗觀察表明，嚴重春旱年型處理可明顯提早成熟。
（4）隨著春旱年型的增加，冬小麥莖、葉、總生物量乾重逐漸降低。
（5）春季乾旱使冬小麥春生分櫱減少，總穗數減少，穗長變短，穗粒數減少，不孕小穗數增加。3、5、7、10、14a一遇春旱處理的千粒重分別比CK減少了4.2%、5.5%、9.5%、13.7%、18.1%；產量分別降低2.6%、14.6%、22.1%、43.0%、47.2%。
（6）在春旱條件下，冬小麥千粒重、產量與春季3月—5月模擬降水量累積值有較好的指數曲線相關關係。當春季3月—5月模擬降水量累積值小於40mm時，冬小麥千粒重、產量隨模擬降水量累積值的減少而亟劇下降，當春季3月—5月模擬降水量累積值大於40mm時，則模擬降水量累積值對冬小麥千粒重、產量影響相對較小。
