基于永優(yōu)系列玉米品種的黃淮海地區(qū)夏玉米災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

馬青榮 李彤霄 杜子璇

摘要：利用1980—2013年黃淮海地區(qū)氣象觀測資料和2014—2016年永優(yōu)系列玉米品種浚單20、浚單29、浚單509和浚單3136的地理分期播種試驗(yàn)數(shù)據(jù)，選取夏玉米生育期的干旱、連陰雨、大風(fēng)倒伏3種災(zāi)害，采用災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估理論和3種災(zāi)害指標(biāo)，通過確定權(quán)重和加權(quán)求和得到夏玉米災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，對黃淮海地區(qū)永優(yōu)系列玉米進(jìn)行災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃。結(jié)果表明：（1）永優(yōu)系列玉米品種在黃淮海地區(qū)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)呈從南到西北逐漸加重的趨勢，即中低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在安徽、北京及河南、江蘇大部分地區(qū)，次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在河北、山東大部分地區(qū)和天津地區(qū)，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布在河北西部和山東東部和北部地區(qū)。（2）永優(yōu)系列4個(gè)玉米品種在黃淮海地區(qū)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布略有不同，即浚單20和浚單3136的中低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積最大;浚單29的高風(fēng)險(xiǎn)和次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積最大;浚單509的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)居中。（3）永優(yōu)系列玉米品種隨著品種的更替，對氣候資源的利用效率和對災(zāi)害的防御能力有不同程度的提升，配以科學(xué)的補(bǔ)灌措施，將進(jìn)一步擴(kuò)大該系列品種在黃淮海地區(qū)的適宜范圍。

關(guān)鍵詞：永優(yōu)系列玉米;黃淮海地區(qū);夏玉米災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn);風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃;防御;措施

中圖分類號： S162.2;S42? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）12-0118-04

黃淮海地區(qū)是我國主要的夏玉米產(chǎn)區(qū)，夏玉米的播種面積和總產(chǎn)量均占全國玉米面積的1/3左右，對我國的糧食安全起到了重要的保障作用[1]。但黃淮海地區(qū)氣候資源時(shí)空分布不均，氣象災(zāi)害及次生災(zāi)害頻發(fā)，對夏玉米的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)造成了一些影響[2-4]。因此，黃淮海地區(qū)夏玉米災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究就顯得非常重要。國內(nèi)有許多學(xué)者對黃淮海地區(qū)或黃淮海局部地區(qū)夏玉米的災(zāi)害進(jìn)行了研究和風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，薛昌穎等對黃淮海地區(qū)、華北地區(qū)及河南的夏玉米干旱風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析和區(qū)劃[5-9];蔣春麗等研究了黃淮海地區(qū)夏玉米洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃[10];郁凌華等分析了黃淮海夏玉米不同發(fā)育階段的旱澇災(zāi)害[11-12];徐虹等[13]、成林等[14-15]分別對黃淮海地區(qū)和河南省夏玉米的花期陰雨災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃進(jìn)行了研究;李樹巖等[16]、陳楠[17]分別對河南省和山東省菏澤市的大風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析。但以上研究主要是針對單一災(zāi)害的研究，對各種災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)的研究較少。本研究選取黃淮海地區(qū)147個(gè)氣象觀測站33年的氣象觀測資料，針對夏玉米生育期的干旱、連陰雨、大風(fēng)倒伏等3種主要災(zāi)害，利用其災(zāi)害指標(biāo)對黃淮海地區(qū)夏玉米災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行區(qū)劃。

由于以往夏玉米災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)研究都是針對區(qū)域品種平均指標(biāo)[18-19]，不能反映夏玉米品種更替引起的適應(yīng)氣候變化和抗災(zāi)能力提升的情況，不利于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。本研究另外選取2014—2016年永優(yōu)系列玉米品種浚單20、浚單29、浚單509和浚單3136的黃淮海地區(qū)地理分期播種試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對其黃淮海地區(qū)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分別進(jìn)行區(qū)劃，為提升黃淮海地區(qū)夏玉米品種適應(yīng)性和優(yōu)良品種選育提供參考。

1 資料選取

選取1980—2013年33年黃淮海地區(qū)147個(gè)站的氣象觀測資料和2014—2016年永優(yōu)系列玉米品種浚單20、浚單29、浚單509和浚單3136的黃淮海地區(qū)地理分期播種試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以夏玉米生育期的主要?dú)庀鬄?zāi)害干旱、連陰雨和大風(fēng)倒伏為研究對象，利用其災(zāi)害指標(biāo)對黃淮海地區(qū)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行區(qū)劃。永優(yōu)系列玉米品種按照培育年份從早到晚依次為浚單20、浚單29、浚單509和浚單3136?？?09和浚單3136為近幾年培育的新玉米品種。

2 研究方法

3 災(zāi)害等級指標(biāo)的選取

由于黃淮海地區(qū)地域廣闊、災(zāi)害分布不均，為了更好地統(tǒng)計(jì)災(zāi)害發(fā)生頻率，本研究依據(jù)干旱、連陰雨、大風(fēng)倒伏的災(zāi)害指標(biāo)對災(zāi)害發(fā)生頻率進(jìn)行計(jì)算。對于連陰雨等災(zāi)害，以指標(biāo)確定的發(fā)生最大等級為當(dāng)年的發(fā)生等級。

3.1 干旱等級指標(biāo)的選取

本研究選取參照作物水分虧缺指數(shù)（Imean）建立夏玉米干旱災(zāi)害指標(biāo)。按出苗-拔節(jié)期、拔節(jié)-抽雄期、抽雄-乳熟期3個(gè)生育階段，將夏玉米干旱劃分為無旱、輕旱、中旱、重旱4個(gè)等級，建立適用于黃淮海夏玉米區(qū)的干旱指標(biāo)。具體計(jì)算步驟見文獻(xiàn)[24]，但第j旬累計(jì)水分虧缺指以該旬為基礎(chǔ)向作物生長前期推3旬（共4旬）進(jìn)行計(jì)算，a、b、c、d為權(quán)重系數(shù)，取值分別為0.4、0.3、0.2、0.1，具體等級指標(biāo)見表1。

3.2 連陰雨等級指標(biāo)的選取

黃淮海地區(qū)部分省份開展了連陰雨氣象指標(biāo)的研究工作[13-15]。本研究參考河南省的連陰雨災(zāi)害研究的指標(biāo)[14]，確定黃淮海地區(qū)連陰雨氣象災(zāi)害標(biāo)準(zhǔn)。

過程指標(biāo)：連續(xù)3 d或3 d以上有降水（日降水量≥0.1 mm）作為1次連陰雨過程;在>3 d的連陰雨過程中，允許1 d無降水，但該日日照時(shí)間應(yīng)<2 h，或有微量降水，但該日日照時(shí)間應(yīng)<4 h。

等級指標(biāo)：依據(jù)連陰雨天氣持續(xù)時(shí)間將其劃分為2級：3～6 d 的連陰雨過程為1次短連陰雨過程;≥7 d的連陰雨過程為1次長連陰雨過程。

3.3 大風(fēng)倒伏等級指標(biāo)的選取

統(tǒng)計(jì)多年農(nóng)業(yè)氣象觀測資料和歷史典型年大風(fēng)災(zāi)害數(shù)據(jù)，可以初步得到夏玉米大風(fēng)倒伏致災(zāi)因子指標(biāo)，進(jìn)而確定大風(fēng)倒伏等級（表2）。

4 權(quán)重系數(shù)的確定

4.1 不同災(zāi)害等級災(zāi)損率及權(quán)重的確定

災(zāi)損率一般用產(chǎn)量災(zāi)損率表示?？紤]到災(zāi)害對夏玉米植株的影響也是災(zāi)損評估的一個(gè)方面，因此本研究災(zāi)損率用產(chǎn)量災(zāi)損率和受災(zāi)植株比例的開方來表示。浚單20是黃淮海地區(qū)主要的玉米品種，國內(nèi)氣象災(zāi)害和病蟲害對浚單20影響的研究較多，因此根據(jù)2014—2016年永優(yōu)玉米黃淮海地區(qū)地理分期播種試驗(yàn)數(shù)據(jù)和以往對浚單20災(zāi)害損失的研究結(jié)果，分別確定不同等級災(zāi)害的災(zāi)損率（表3），然后依照4種災(zāi)害不同階段的發(fā)生頻率和發(fā)生確定不同災(zāi)害各生育期的權(quán)重（表4）。

4.2 不同品種災(zāi)損敏感系數(shù)的確定

結(jié)合2014—2016年永優(yōu)玉米黃淮海地區(qū)地理分期播種試驗(yàn)中受災(zāi)害的影響對比情況，確定不同品種的災(zāi)害敏感系數(shù)（表5）。由于試驗(yàn)?zāi)攴葜袥]有統(tǒng)計(jì)到連陰雨的災(zāi)害情況，因此設(shè)定4個(gè)品種的連陰雨敏感系數(shù)相同，都為1.00。由表5可知，各品種對不同災(zāi)害的敏感系數(shù)各不相同。其中，浚單29對干旱的敏感系數(shù)值最大，浚單3136對干旱的敏感系數(shù)值最小?？偟膩砜矗纼?yōu)系列玉米品種抗大風(fēng)倒伏和抗干旱能力雖然新的品種抗性不同，但總體有增強(qiáng)的趨勢。永優(yōu)系列玉米品種抗災(zāi)害能力逐漸增強(qiáng)。

5 黃淮海地區(qū)玉米災(zāi)害區(qū)劃

利用熵權(quán)理論對大風(fēng)倒伏、連陰雨和干旱進(jìn)行分析，可以得到3個(gè)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的權(quán)重，各災(zāi)害權(quán)重大小依次為干旱>連陰雨>大風(fēng)（表6），通過加權(quán)求和得到黃淮海區(qū)夏玉米災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。

5.1 浚單20災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

由圖1可知，黃淮海地區(qū)大部分災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)不大，基本上都在中低風(fēng)險(xiǎn)范圍，安徽、江蘇大部分地區(qū)和河南全部及山東南部、河北西部、北京西部屬于低風(fēng)險(xiǎn)區(qū);山東大部分地區(qū)、河北東部、北京東部、天津地區(qū)及江蘇局部屬于中風(fēng)險(xiǎn)區(qū);膠東半島局部地區(qū)屬于次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

5.2 浚單29災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

由圖2可知，黃淮海地區(qū)從南到東北災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)逐漸升高，南部風(fēng)險(xiǎn)較低，西北部風(fēng)險(xiǎn)較高。安徽全部、河南大部分地區(qū)、江蘇西部屬于中風(fēng)險(xiǎn)區(qū);河北大部分地區(qū)、山東南部和西部、江蘇西部、河南西部和東北部、北京及天津局部地區(qū)屬于次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū);河北東部、山東東北部屬于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

5.3 浚單509災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

由圖3可知，黃淮海地區(qū)大部分災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)略高，南部風(fēng)險(xiǎn)較低，東北部風(fēng)險(xiǎn)較高。安徽大部分地區(qū)及江蘇、河南局部地區(qū)屬于低風(fēng)險(xiǎn)區(qū);河南、河北、江蘇、北京大部分地區(qū)及山東南部、安徽局部地區(qū)屬于中風(fēng)險(xiǎn)區(qū);山東大部分地區(qū)、河北東部、北京局部和天津?qū)儆诖胃唢L(fēng)險(xiǎn)區(qū);膠東半島局部屬于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

5.4 浚單3136災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

由圖4可知，黃淮海地區(qū)大部分災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)基本上都在中低風(fēng)險(xiǎn)范圍內(nèi)。災(zāi)害分布情況與浚單20的相似，都是安徽、河南全部、江蘇大部分地區(qū)及山東南部、河北西部、北京西部屬于低風(fēng)險(xiǎn)區(qū);山東大部分地區(qū)、河北和北京東部、天津地區(qū)

及江蘇局部屬于中風(fēng)險(xiǎn)區(qū);膠東半島局部地區(qū)屬于次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。只是低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域略往南偏，比浚單20小。

由以上分析可知，總體來說，永優(yōu)系列玉米品種隨著品種的更替，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃范圍在逐步變化，中低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)有逐漸向北擴(kuò)大的趨勢，次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)呈減少的趨勢，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)也隨著品種的更替逐漸消失?？梢?， 品種的更替使夏玉米對災(zāi)害的防御能力逐漸提升，對氣候變化的適應(yīng)性逐漸加強(qiáng)，對黃淮海地區(qū)的適宜范圍也逐漸增大，為黃淮海地區(qū)夏糧的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供了保障，也為夏玉米的品種生育提供了參考。

6 結(jié)論與討論

本研究針對黃淮海地區(qū)永優(yōu)系列4個(gè)玉米品種，利用災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估理論和3種災(zāi)害指標(biāo)確定了不同品種各災(zāi)種的災(zāi)損權(quán)重，其中浚單29對干旱的敏感系數(shù)值最大，浚單3136的最小。采用熵權(quán)法分析確定了3種災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)權(quán)重，各災(zāi)害權(quán)重大小依次為干旱>連陰雨>大風(fēng)，通過加權(quán)求和得到黃淮海區(qū)夏玉米災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，對黃淮海地區(qū)永優(yōu)系列玉米4個(gè)品種進(jìn)行了災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃。

（1）永優(yōu)系列玉米品種在黃淮海地區(qū)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)呈從南到東北逐漸加重的趨勢，南部較輕，東北部較重。中低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在安徽、河南、江蘇大部分地區(qū)，次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在河北、山東大部分地區(qū)和北京、天津地區(qū)，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分布在河北東部和山東東北部地區(qū)。

（2）永優(yōu)系列4個(gè)玉米品種在黃淮海地區(qū)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)之間略有不同?？?0和浚單3136的分布相對較輕，大部分地區(qū)主要是中低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積較少，主要分布在膠東半島局部地區(qū)?？?0略好于浚單3136;浚單29的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)略高，南部風(fēng)險(xiǎn)較低，北部風(fēng)險(xiǎn)最高。高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在山東東北地區(qū)和河北東部，中低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布黃河以南地區(qū)。509的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)居中，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在安徽大部分地區(qū)、河南、江蘇局部地區(qū)，次高及高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)在河北東部、山東東北部和天津地區(qū)。

（3）對比4個(gè)玉米品種的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃發(fā)現(xiàn)，永優(yōu)系列玉米品種中浚單20的抗災(zāi)能力最強(qiáng)，因此在黃淮海地區(qū)種植面積最大。其他品種隨著品種的更替，對災(zāi)害的防御能力有所提升，中低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)都有逐漸向北擴(kuò)大的區(qū)域，次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)呈減小的趨勢，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)也隨著品種的更替逐漸消失。

（4）永優(yōu)系列玉米品種隨著品種的更替，對氣候資源的利用效率和對災(zāi)害的防御能力有不同程度的提升，針對黃淮海區(qū)域夏玉米生長季干旱問題突出，配以科學(xué)的補(bǔ)灌措施，將進(jìn)一步擴(kuò)大該系列品種在黃淮海地區(qū)的適宜范圍，為黃淮海地區(qū)夏糧的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供保障，也為夏玉米的品種選育提供參考。

由于本研究沒有考慮黃淮海地區(qū)澇漬災(zāi)害，黃淮海南部地區(qū)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值略有偏低。在以后的工作中須要增加澇漬等災(zāi)害的研究。

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