遼寧省主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害變化特征及其對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響

朱夢(mèng)媛

摘? 要：利用遼寧省近30年（1987—2016年）洪澇、干旱、風(fēng)雹、低溫4種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害受災(zāi)面積等災(zāi)情普查數(shù)據(jù)及農(nóng)作物產(chǎn)量資料，采用灰色關(guān)聯(lián)分析法，研究遼寧省農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的變化趨勢(shì)及其對(duì)作物產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，1987—2016年除風(fēng)雹災(zāi)害受災(zāi)面積呈明顯下降趨勢(shì)外，其余3種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的變化趨勢(shì)不明顯。20世紀(jì)80、90年代洪澇災(zāi)害的受災(zāi)比相對(duì)較大，干旱受災(zāi)比相對(duì)較小，是洪澇和風(fēng)雹災(zāi)害的多發(fā)期;進(jìn)入到21世紀(jì)后，遼寧省則處于比較干旱的階段。經(jīng)灰色關(guān)聯(lián)分析，4種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害對(duì)作物產(chǎn)量的影響大小依次為干旱、風(fēng)雹、洪澇、低溫。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害;農(nóng)作物產(chǎn)量;灰色關(guān)聯(lián)

中圖分類號(hào) S42文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2019）04-0127-04

Abstract：Based on the census data of crop yield and agrometeorological disaster such as flood，drought，wind-hail and frost from1987 to 2016，the impact of variations of the main agrometeorological disasters on agriculture in Liaoning Province were discussed through gray correlation analysis.The trend analysis results show that wind-hail were in decrease trend，while the other agrometeorological disasters trend was not obvious.In the 1980s and 1990s，the flood disaster ratio was relatively large，while the drought disaster ratio was relatively small.Flood and wind-hail were the frequent disasters in this period，Liaoning province was in a relatively dry stage after entering the 21st century.The gray correlation analysis revealed that the impact of the most serious disaster on crop yield was drought，followed by wind-hail and flood，and frost.

Key words：Agrometeorological disaster;Crop yield;Gray correlation analysis

東北地區(qū)地處亞歐大陸東岸的中高緯度地區(qū)，是氣候變暖最顯著的地區(qū)之一。氣候變化與自然災(zāi)害密切相關(guān)，農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害是中國最主要的農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害，約占全部農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害的70%，農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害已成為重點(diǎn)關(guān)注和研究的對(duì)象[1]。東北地區(qū)也是受氣象災(zāi)害影響較嚴(yán)重的地區(qū)之一。目前許多學(xué)者對(duì)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的變化特征進(jìn)行了研究和分析，王春乙等系統(tǒng)的論述了農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的進(jìn)展和展望[1]。吳吉東等從氣象災(zāi)害損失和發(fā)生頻次2個(gè)維度對(duì)1979—2013年中國氣象災(zāi)害災(zāi)情變化趨勢(shì)進(jìn)行分析[2]。馬建勇、許吟隆等利用1971—2009年主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害資料，分析了東北地區(qū)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的趨勢(shì)變化及其對(duì)糧食產(chǎn)量的影響[3]。趙秀蘭系統(tǒng)概括分析了近50年東北地區(qū)農(nóng)業(yè)氣候資源和災(zāi)害變化的特征及氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)的影響[4]。遼寧省作為東北糧食基地的重要省份，也是農(nóng)業(yè)災(zāi)害多發(fā)區(qū)之一。許多專家就氣候變化對(duì)遼寧的影響進(jìn)行了研究和探究，紀(jì)瑞鵬等利用1971—2006年的氣候資料和1981—2005年的物候期觀測(cè)資料，對(duì)遼寧地區(qū)氣候變化對(duì)主要農(nóng)作物及自然物候的影響進(jìn)行了分析，并提出了減輕自然災(zāi)害的對(duì)策和建議[5]。趙先麗等利用遼寧1996—2005年14個(gè)地區(qū)的成災(zāi)面積資料，分析了遼寧主要農(nóng)業(yè)災(zāi)害的時(shí)空分布特征及發(fā)展趨勢(shì)，研究表明對(duì)遼寧各地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響最大的農(nóng)業(yè)災(zāi)害是干旱，其次是風(fēng)雹[6]。筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，分析1987—2016年遼寧地區(qū)4種主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害（干旱、洪澇、風(fēng)雹、低溫）的變化特征，并利用灰色關(guān)聯(lián)分析方法研究氣象災(zāi)害對(duì)作物產(chǎn)量的影響，了解不同時(shí)期遼寧省農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的特點(diǎn)和變化規(guī)律，為建立現(xiàn)代科學(xué)的農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警體系，因地制宜采取防災(zāi)減災(zāi)措施提供依據(jù)，同時(shí)對(duì)遼寧主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害影響評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃提供參考。

1 資料與方法

1.1 資料來源 研究資料來源于遼寧省統(tǒng)計(jì)年鑒、中國種植業(yè)信息網(wǎng)1987—2016年遼寧省農(nóng)作物單產(chǎn)及同期氣象災(zāi)害（旱災(zāi)、洪澇災(zāi)害、風(fēng)雹災(zāi)害和低溫災(zāi)害）的受災(zāi)面積和成災(zāi)面積。

1.2 研究方法 為了便于統(tǒng)計(jì)氣象災(zāi)害造成的相對(duì)損失量或?yàn)?zāi)害的為害程度，定義農(nóng)作物受災(zāi)面積與總播種面積之比為受災(zāi)比[3]。

灰色關(guān)聯(lián)分析是通過計(jì)算灰色關(guān)聯(lián)度來分析和確定系統(tǒng)諸因素間的影響程度或因素對(duì)系統(tǒng)主行為的關(guān)聯(lián)程度，是依據(jù)因子之間發(fā)展態(tài)勢(shì)的相似或相異程度來計(jì)算因子之間關(guān)聯(lián)程度[7]?；疑P(guān)聯(lián)分析方法對(duì)數(shù)據(jù)量的多少和數(shù)據(jù)的規(guī)律性沒有特定的要求，已廣泛應(yīng)用于自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，在氣象領(lǐng)域也有很好的應(yīng)用效果。本研究采用灰色關(guān)聯(lián)分析方法，研究農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害變化趨勢(shì)

2.1.1 干旱災(zāi)害 農(nóng)業(yè)干旱主要是由于農(nóng)作物需水過程與降水過程不同步造成的。干旱不一定造成農(nóng)作物減產(chǎn)，干旱也不能等同于旱災(zāi)[3]。從1987—2016年遼寧省干旱災(zāi)害的受災(zāi)面積變化來看，遼寧省近30年干旱災(zāi)害整體呈下降趨勢(shì)，但下降趨勢(shì)不顯著，災(zāi)害傾向率為1.011hm2/年，趨勢(shì)系數(shù)為2122。其中2000—2009年的受災(zāi)面積比較大，平均受災(zāi)面積達(dá)到了141.3萬hm2;在2000年出現(xiàn)最高點(diǎn)，受災(zāi)面積達(dá)280萬hm2;2010年以后有所下降。從干旱的年際變化振幅來看，20世紀(jì)的80年代末至90年代以及21世紀(jì)初的前10年振幅較大，分別為112萬hm2和124萬hm2。但在2014年和2015年遼寧出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的干旱災(zāi)害，受災(zāi)面積分別達(dá)到了182萬hm2和143萬hm2。

2.1.2 洪澇災(zāi)害 洪澇災(zāi)害主要包括洪災(zāi)、澇害和濕漬害。洪災(zāi)主要是強(qiáng)降水造成的洪水徑流沖毀設(shè)施、淹沒農(nóng)田;澇害是由于農(nóng)田積水造成的作物受淹;濕漬害則是由于土壤水分過剩影響農(nóng)作物的正常發(fā)育造成的災(zāi)害[8]。1987—2016年遼寧省洪澇災(zāi)害受災(zāi)面積總體呈下降趨勢(shì)，災(zāi)害傾向率為0.9369hm2/年，趨勢(shì)系數(shù)為1900.6。20世紀(jì)80、90年代是洪澇災(zāi)害的多發(fā)期，平均受災(zāi)面積為38.6萬hm2，1994年受災(zāi)面積最大，達(dá)到了155.3萬hm2，2000年以后受災(zāi)面積有所下降。從年際變化振幅來看，20世紀(jì)80年代末90年代初的振幅較大，為155萬hm2，2000—2016年的振幅較小。

2.1.3 風(fēng)雹災(zāi)害 冰雹災(zāi)害的局地性和季節(jié)性明顯，持續(xù)時(shí)間短、來勢(shì)急，危害主要表現(xiàn)為砸傷農(nóng)作物[8]。從遼寧省近30年風(fēng)雹災(zāi)害受災(zāi)面積變化來看，1987—2016年災(zāi)害面積波動(dòng)較大，總體呈明顯下降的趨勢(shì)，災(zāi)害傾向率為0.4144hm2/年，趨勢(shì)系數(shù)為838.11。20世紀(jì)80、90年代風(fēng)雹災(zāi)害最為嚴(yán)重，波動(dòng)比較大，平均受災(zāi)面積達(dá)到了12.1萬hm2，1988、1994和2002年風(fēng)雹災(zāi)害最為嚴(yán)重，受災(zāi)面積均在20萬hm2以上。2000年后受災(zāi)面積總體明顯減少（除2002年）。2010—2016年的平均受災(zāi)面積為4.4萬hm2，較1986—1999年平均減少了近60%。從風(fēng)雹災(zāi)害的年際變化振幅來看，從20世紀(jì)80年代末至21世紀(jì)初呈階梯下降的趨勢(shì)，20世紀(jì)80、90年代振幅最大，達(dá)到了20.8萬hm2，2010年后振幅為6.7萬hm2。

2.1.4 低溫災(zāi)害 低溫災(zāi)害主要是農(nóng)作物在生長季內(nèi)，溫度降低不能滿足作物生長、發(fā)育、結(jié)實(shí)等對(duì)溫度和熱量的需求，而引發(fā)的災(zāi)害[9]。近30年遼寧省低溫災(zāi)害的受災(zāi)面積整體呈下降趨勢(shì)，災(zāi)害傾向率為0.1896hm2/年，趨勢(shì)系數(shù)為384.09。1986—1999年受災(zāi)面積波動(dòng)比較大，平均受災(zāi)面積為5萬hm2，而在2001年出現(xiàn)異常高值，受災(zāi)面積達(dá)到43.5萬hm2。2001年后受災(zāi)面積波動(dòng)不大，平均受災(zāi)面積為2萬hm2，較20世紀(jì)80、90年代減少60%。從低溫災(zāi)害的年際變化振幅來看，由于2001年出現(xiàn)了異常低溫，因此2000—2009年的振幅最大，達(dá)到了43.5萬hm2，其次為20世紀(jì)80、90年代，而2010年以后低溫災(zāi)害受災(zāi)面積的變化振幅明顯減小，出現(xiàn)異常低溫的頻率也明顯減少。

2.2 氣象災(zāi)害年際波動(dòng)分析旱澇受災(zāi)比的3年滑動(dòng)平均的距平變化可以看出，干旱災(zāi)害變率呈分散態(tài)，正值和負(fù)值交替出現(xiàn)，說明干旱災(zāi)害發(fā)生的不穩(wěn)定性大。洪澇災(zāi)害距平百分率的正值主要集中在20世紀(jì)80、90年代，而這個(gè)時(shí)期干旱多為負(fù)距平，說明這個(gè)時(shí)期遼寧地區(qū)相對(duì)濕潤。2000—2009年旱災(zāi)的受災(zāi)比平均值為37.4%，是同時(shí)期洪澇災(zāi)害的4.4倍，從3年滑動(dòng)平均的距平結(jié)果也能看出，洪澇災(zāi)害為負(fù)距平，干旱災(zāi)害為正距平，說明這個(gè)時(shí)期遼寧地區(qū)處于比較干旱的時(shí)段。2000年后遼寧地區(qū)洪澇災(zāi)害的受災(zāi)比平均值均低于30年平均值，說明2000年后的幾年洪澇對(duì)農(nóng)作物的影響相對(duì)較弱。

從近30年遼寧省風(fēng)雹災(zāi)害比的3年滑動(dòng)平均距平可以看出，2001年前遼寧地區(qū)風(fēng)雹災(zāi)害比表現(xiàn)為正距平，2001年后為負(fù)距平，受災(zāi)比平均值4.5%，較2001年前降低了近49%，說明20世紀(jì)80、90年代遼寧地區(qū)受風(fēng)雹災(zāi)害影響較大，而現(xiàn)階段風(fēng)雹災(zāi)害對(duì)遼寧省農(nóng)作物影響減弱。低溫災(zāi)害受災(zāi)比的年際變化趨勢(shì)與風(fēng)雹災(zāi)害類似，但波動(dòng)性較大。在氣候變暖的背景下，近年來遼寧省低溫災(zāi)害發(fā)生頻率有所減弱，低溫災(zāi)害在1991—1994年及2001年前后表現(xiàn)為正距平，2001年遼寧省出現(xiàn)了嚴(yán)重的低溫災(zāi)害，災(zāi)害比達(dá)到了32.4%，除2001年異常值外，自1997年以后遼寧省低溫災(zāi)害受災(zāi)比均低于30年平均值。

2.3 農(nóng)作物產(chǎn)量影響因素的灰色關(guān)聯(lián)分析 根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析方法，以遼寧省1987—2016年序列資料為基礎(chǔ)，選取干旱災(zāi)害受災(zāi)面積、洪澇災(zāi)害受災(zāi)面積、風(fēng)雹災(zāi)害受災(zāi)面積、低溫災(zāi)害受災(zāi)面積的1987—2016年數(shù)據(jù)為樣本，根據(jù)灰色建模理論和程序，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行均值化處理，然后建立遼寧省農(nóng)作物生產(chǎn)灰色系統(tǒng)模型，經(jīng)過計(jì)算得到遼寧省農(nóng)作物單產(chǎn)和4種災(zāi)害影響因素的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)結(jié)果（見表1）。從遼寧省4種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害與農(nóng)作物產(chǎn)量的灰色關(guān)聯(lián)度分析的結(jié)果可以看出，影響遼寧省農(nóng)作物產(chǎn)量的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害依次為干旱>風(fēng)雹>洪澇>低溫，干旱對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量影響最大。1987—2016年遼寧省年均干旱受災(zāi)面積為99.4萬hm2，是其他3種災(zāi)害年均受災(zāi)面積的2.5倍。其次影響遼寧省農(nóng)作物產(chǎn)量的災(zāi)害為風(fēng)雹災(zāi)害，遼寧處于我國北方多雹日帶[10]，災(zāi)害較重，成災(zāi)占受災(zāi)比重較大。

3 結(jié)論與討論

（1）1987—2016年遼寧省4種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害中，干旱是影響遼寧省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最嚴(yán)重的災(zāi)害。從30年來受災(zāi)面積的整體變化趨勢(shì)來看，除風(fēng)雹災(zāi)害受災(zāi)面積呈明顯下降趨勢(shì)外，其余3種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害（干旱、洪澇、低溫）受災(zāi)面積變化趨勢(shì)均不明顯。從年代際變化來看，干旱和冰雹災(zāi)害發(fā)生的波動(dòng)性比較大，20世紀(jì)80、90年代洪澇災(zāi)害的受災(zāi)比相對(duì)較大，干旱受災(zāi)比相對(duì)較小，遼寧省處于比較濕潤的時(shí)期，這個(gè)時(shí)期是洪澇和風(fēng)雹災(zāi)害的多發(fā)期;而進(jìn)入到21世紀(jì)后，遼寧省則處于比較干旱的階段。

（2）遼寧省4種主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害與農(nóng)作物產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)序列為：干旱>風(fēng)雹>洪澇>低溫，其中干旱是對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量影響最大的災(zāi)害。因此，防御干旱、風(fēng)雹和洪澇是農(nóng)業(yè)氣象防災(zāi)減災(zāi)、提高農(nóng)作物產(chǎn)量的主要任務(wù)。

現(xiàn)階段氣候變化導(dǎo)致極端事件頻發(fā)，遼寧是東北地區(qū)極端高溫事件頻發(fā)的地區(qū)之一。為做好糧食生產(chǎn)，需因地制宜推廣減災(zāi)技術(shù)，加強(qiáng)現(xiàn)代科學(xué)的災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警體系的建設(shè)，提高對(duì)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的防御和抵抗能力。為應(yīng)對(duì)干旱氣象災(zāi)害，保證糧食產(chǎn)量，在作物所需熱量條件得到充分滿足的情況下，可對(duì)作物品種布局進(jìn)行調(diào)整，對(duì)作物種植界限適當(dāng)北移;改良作物品種，培育耐旱優(yōu)質(zhì)品種，提高作物的抗旱能力。

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（責(zé)編：徐世紅）