65年來濮陽市冬小麥干熱風(fēng)災(zāi)害特征分析

干熱風(fēng)是指小麥生育后期出現(xiàn)的一種高溫低濕并伴有一定風(fēng)力的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害。干熱風(fēng)在我國北方麥區(qū)經(jīng)常發(fā)生，一般年份可造成小麥減產(chǎn)1～2成，偏重年份可減產(chǎn)3成以上，對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)影響較大。楊霏云等學(xué)者對干熱風(fēng)的基本特征、變化規(guī)律、成因以及對小麥千粒質(zhì)量影響等進(jìn)行了大量的研究，也取得豐富的研究成果。

本文利用1961—2016年氣象資料，研究高溫低濕型干熱風(fēng)特征、變化規(guī)律及對冬小麥產(chǎn)量的影響，對今后做好干熱風(fēng)災(zāi)害評估、冬小麥產(chǎn)量預(yù)報(bào)和防災(zāi)減災(zāi)等都具有重要意義。

一、資料與方法

（一）干熱風(fēng)指標(biāo)

干熱風(fēng)一般發(fā)生在小麥開花后20天左右至蠟熟期，其天氣背景為溫度突升，濕度驟降，并伴有較大的風(fēng)速。

（二）氣象資料

所用資料為1961—2016年濮陽市氣象站逐日最高氣溫、14：00相對濕度和14∶00風(fēng)速。冬小麥一般在4月下旬陸續(xù)進(jìn)入開花期，5月為小麥灌漿期，旱地小麥?zhǔn)斋@期在5月28日前后，水澆地小麥?zhǔn)斋@期偏晚幾天，在6月上旬。為了充分揭示干熱風(fēng)對小麥灌漿期的影響，選取每年5月的氣象資料進(jìn)行分析。

（三）研究方法

1.Mann-Kenda11突變檢驗(yàn)法。采用Mann-Kenda11突變檢驗(yàn)法分析干熱風(fēng)日數(shù)的時(shí)間變化規(guī)律，UF和UB曲線的交點(diǎn)顯示該序列在該時(shí)段發(fā)生突變。

2.冬小麥干熱風(fēng)災(zāi)損評估。按照小麥生產(chǎn)的氣象條件，利用下面公式計(jì)算發(fā)生干熱風(fēng)后的實(shí)測產(chǎn)量比5月未受災(zāi)的正常預(yù)計(jì)產(chǎn)量的減產(chǎn)百分比：

Yd=（Y0-Y）/Y0×100%

二、結(jié)果與分析

（一）干熱風(fēng)日數(shù)的時(shí)間變化

65年來，濮陽市干熱風(fēng)平均每年發(fā)生天數(shù)為1.5d，最大值為4.9d（2007年）；干熱風(fēng)主要集中在5月中下旬，占年總次數(shù)的86%，其中，5月中旬的干熱風(fēng)發(fā)生頻率為29%，這期間正是小麥乳熟、灌漿期，受其影響，冬小麥麥粒干秕、皮白、腹溝深；5月下旬小麥已進(jìn)入乳熟后期，旱地開始陸續(xù)收獲，干熱風(fēng)對其產(chǎn)量影響不太大。

將年均干熱風(fēng)日數(shù)進(jìn)行年代統(tǒng)計(jì)分析，可知2010以年以前，輕干熱風(fēng)日數(shù)、重干熱風(fēng)日數(shù)和總干熱風(fēng)日數(shù)規(guī)律一致，均為先減小后增大。最大值出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代，最小值出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代，且輕干熱風(fēng)遞減速率大于重干熱風(fēng)，80年代之后干熱風(fēng)呈增加趨勢。2010年后，輕干熱風(fēng)和總干熱風(fēng)日數(shù)有減小的趨勢，而重干熱風(fēng)日數(shù)仍處于增加的趨勢。

（二）干熱風(fēng)日數(shù)的突變檢驗(yàn)

利用Mann-Kenda11突變檢驗(yàn)法對1961—2016年濮陽市小麥灌漿期干熱風(fēng)日數(shù)進(jìn)行分析，給定的顯著性水平P=0.05，對應(yīng)的臨界值線Y=±1.96，結(jié)果表明：干熱風(fēng)日數(shù)的順序列統(tǒng)計(jì)量變化曲線（UF曲線）基本小于0，表明65年來干熱風(fēng)呈減少趨勢。

通過分析發(fā)現(xiàn)：UF和UB曲線在1973年、1999年、2002年、2007年、2013年、2015年前后相交，且交點(diǎn)在[-1.96，1.96]的置信區(qū)間內(nèi)。對應(yīng)的累積距平曲線在1973年前后出現(xiàn)了峰值，并開始下降，1999年出現(xiàn)低谷，隨后開始上升，2007年前后出現(xiàn)相對較高值，然后又開始遞減，表明干熱風(fēng)呈“先減少、后增加、又減少”的變化趨勢。

（三）干熱風(fēng)災(zāi)害的氣象要素分析

干熱風(fēng)災(zāi)害的氣象指標(biāo)主要包括日最高氣溫、14：00相對濕度和14∶00風(fēng)速，分別對小麥灌漿期日最高氣溫≥32 ℃、14：00相對濕度≤30%、14：00風(fēng)速≥ 3.0m/s的日數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并計(jì)算概率，結(jié)果表明：日最高氣溫≥32 ℃的概率為0.03～0.19，相對濕度≤30%的概率為 0.19～0.31，風(fēng)速≥ 3.0m/s的概率為 0.26～0.65。

對比溫、濕、風(fēng)三要素，風(fēng)速條件相對容易達(dá)到，其次相對濕度，最后是溫度，三者的概率值分別為0.49、0.27、0.15。將三要素分別與干熱風(fēng)發(fā)生日數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)干熱風(fēng)日數(shù)與溫度概率的相關(guān)性最大，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.86，相對濕度次之，相關(guān)系數(shù)為0.72，風(fēng)速概率與干熱風(fēng)日數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.45，三者的相關(guān)系數(shù)均通過0.01水平顯著性檢驗(yàn)?？梢姕囟葪l件是制約干熱風(fēng)發(fā)生日數(shù)的最主要的氣象要素。

（四）干熱風(fēng)災(zāi)損評估

將冬小麥產(chǎn)量分離為趨勢產(chǎn)量與氣象產(chǎn)量之和，本文中趨勢產(chǎn)量用5日滑動平均法擬合；氣象產(chǎn)量通過進(jìn)行氣象要素溫度、光照、降水的相關(guān)分析，建立擬合方程。對比冬小麥實(shí)測產(chǎn)量與模擬產(chǎn)量的結(jié)果，方程擬合準(zhǔn)確率為92.2%，說明構(gòu)建的模型可以反映氣象條件對產(chǎn)量的影響。

按照上一年10月至翌年4月的氣象條件，預(yù)計(jì)未發(fā)生干熱風(fēng)災(zāi)害的產(chǎn)量，選擇干熱風(fēng)災(zāi)害嚴(yán)重年份，將實(shí)測產(chǎn)量與正常投入應(yīng)得到的產(chǎn)量比較，計(jì)算減產(chǎn)百分比，結(jié)果顯示，干熱風(fēng)危害下，小麥減產(chǎn)率在1.28%～8.66%，平均減產(chǎn)率為4.63%。

三、結(jié)論

65年來，濮陽市冬小麥干熱風(fēng)平均每年發(fā)生1.5d，從發(fā)生時(shí)段來看，干熱風(fēng)主要集中在5月中下旬。氣候變化背景下，干熱風(fēng)發(fā)生日數(shù)整體上趨于減弱，但最近的20年又有所反彈。突變檢驗(yàn)分析，干熱風(fēng)總?cè)諗?shù)在1973年前后出現(xiàn)了不顯著的遞減突變，1999年前后呈不顯著的遞增突變，2007年出現(xiàn)了遞減突變。從干熱風(fēng)發(fā)生的氣象要素來看，滿足風(fēng)速條件的日數(shù)概率＞相對濕度＞溫度，溫度條件是制約干熱風(fēng)災(zāi)害形成的最主要的氣象要素。

根據(jù)光、溫、水氣象要素，構(gòu)建冬小麥自播種至灌漿期（上一年10月至翌年4月）的氣象產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)模型，結(jié)合趨勢產(chǎn)量，預(yù)計(jì)未發(fā)生干熱風(fēng)災(zāi)害的冬小麥產(chǎn)量。在干熱風(fēng)嚴(yán)重年份，對比干熱風(fēng)災(zāi)害發(fā)生后的實(shí)際產(chǎn)量與正常投入應(yīng)得到的產(chǎn)量，進(jìn)一步評估干熱風(fēng)災(zāi)害造成小麥減產(chǎn)率為1.28%～8.66%，平均減產(chǎn)率為4.63%。