啟東市青蠶豆氣候適宜性評價及高溫災(zāi)害風(fēng)險評估

王輝　繆明榕　陸鑫?！±顣?/p>

摘 要：利用啟東市及周邊8個氣象觀測站（1979—2018年）的氣象數(shù)據(jù)、各鎮(zhèn)歷年青蠶豆播種面積、產(chǎn)量等資料，從溫度、日照等方面對啟東市青蠶豆氣候適宜性和高溫災(zāi)害進行了評估，結(jié)果表明：啟東青蠶豆各個生育階段的溫度、光照條件均較為適合青蠶豆的生長，在啟東市范圍內(nèi)西北部地區(qū)更適合青蠶豆生長。基于自然災(zāi)害風(fēng)險形成理論，針對高溫發(fā)生的危險性，依據(jù)青蠶豆的暴露度、脆弱性以及地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)能力建立了風(fēng)險災(zāi)害評估模型。經(jīng)對對各因子評估的結(jié)果表明：啟東市南部地區(qū)由于高溫危險性和青蠶豆環(huán)境脆弱性較高，導(dǎo)致高溫風(fēng)險大，北部地區(qū)風(fēng)險較低，而且北部地區(qū)青蠶豆種植面積更大，布局較為合理。

關(guān)鍵詞：青蠶豆;適宜性評價;高溫災(zāi)害;風(fēng)險區(qū)劃

中圖分類號 S162.55;S643.6文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2020）13-0041-05

Abstract： By using the data of 8 weather stations from 1979-2018， green broad beans planting area and yield of towns in Qidong.The analysis of the climate division of Qidong green broad beans from the aspects of temperature and sunshine shows that the temperature and light conditions of Qidong green broad beans at various growth stages are more suitable for the growth of green broad beans .Based on the theory of natural disaster risk formation， a risk disaster assessment model is established for the danger of high temperature， the exposure and vulnerability of green broad beans， and the ability of local disaster prevention and reduction. The evaluation results of various factors indicate that the high temperature risk is high in the southern Qidong due to the high temperature danger and the high environmental fragility of the green broad beans， while the risk is low in the northern areas， and the planting area of green broad beans in the northern areas is larger and the layout is more reasonable.

Key words： Green broad beans; Suitability evaluation; High temperature; Risk regionalization

青蠶豆是啟東蠶豆的主打品種，種植歷史悠久，應(yīng)用的栽培技術(shù)先進，2017年啟東綠皮蠶豆獲得了國家農(nóng)產(chǎn)品地理標志稱號。近年來，隨著種植結(jié)構(gòu)調(diào)整力度的不斷加大，啟東市蠶豆種植結(jié)構(gòu)調(diào)整呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢，年出口量超過2萬t，年創(chuàng)匯近400萬美元。青蠶豆收入作為當?shù)剞r(nóng)戶重要的經(jīng)濟來源之一，對于促進農(nóng)村穩(wěn)定，農(nóng)民增收和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展起到了十分重要的作用。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，啟東青蠶豆年產(chǎn)量并不穩(wěn)定，造成農(nóng)作物產(chǎn)量波動的影響因素大致為社會因素、氣象因素及其他一些偶然因素，其中氣象因素尤其是氣象災(zāi)害對作物產(chǎn)量波動的影響最大[1-2]。因此，對啟東市青蠶豆進行氣候適宜性區(qū)劃[3-7]和主要氣象災(zāi)害風(fēng)險評估[8-10]是非常必要的。

1 蠶豆生長的氣象條件分析

青蠶豆生長于溫暖濕潤地區(qū)，耐-4℃低溫，但畏暑。蠶豆生長對溫度的要求隨生育期的變化而不同，種子發(fā)芽的適宜溫度為16～25℃，最低溫度為3～4℃，最高溫度為30～35℃。在營養(yǎng)生長期所需溫度較低，最低溫度為14～16℃，開花結(jié)實期要求16～22℃。啟東市青蠶豆生育期一般于10月中下旬播種，次年5月中下旬收獲。

啟東屬北亞熱帶濕潤氣候區(qū)，海洋性季風(fēng)氣候特征明顯，四季分明，年平均氣溫15℃，年平均降水量1128mm，平均相對濕度81%，年平均高于35℃的日數(shù)為5d，最多日數(shù)為31d（2013年），年最多風(fēng)向為東南風(fēng)，年平均風(fēng)速3.5m/s，年平均日照時數(shù)1957h，年平均無霜期222d[11]。得天獨厚的地理環(huán)境和氣候條件，造就了一批質(zhì)量優(yōu)良、特色鮮明、商品性佳的知名農(nóng)產(chǎn)品。由圖1可知，啟東各個月份的平均氣溫非常適宜青蠶豆的生長。

青蠶豆生長可能會遭遇氣象災(zāi)害，比較典型的有：在播種期（10月下旬）如遇氣溫過高，會造成幼苗生長過旺、莖稈細軟，在冬季會容易遭凍害;春季（3月底4月初）的低溫陰雨，田間濕度大，會誘發(fā)的青蠶豆赤斑病[12]，隨著溫度回升，病情發(fā)展將加快，使其品質(zhì)和產(chǎn)量受到一定的影響[13]。因此，在進行啟東市青蠶豆氣候區(qū)劃時主要考慮這幾個階段的氣溫和日照情況。

2 啟東市青蠶豆氣候區(qū)劃

2.1 資料來源 本文所用氣象資料來自于啟東市及周邊共8個氣象觀測站（1980—2018年）的逐日平均氣溫、日最高氣溫、降水及日照資料;基礎(chǔ)地理資料采用國家測繪局1∶1萬基礎(chǔ)信息;各鎮(zhèn)產(chǎn)量資料由市統(tǒng)計局提供。

2.2 區(qū)劃因子分析[14]

2.2.1 苗期平均氣溫 在蠶豆種子萌發(fā)期，青蠶豆最適宜溫度為16～25℃，溫度過高會導(dǎo)致苗莖稈細軟不易過冬，啟東市10月下半月的日平均氣溫在16.9～17.3℃，非常適合青蠶豆萌發(fā)。日均氣溫高值區(qū)出現(xiàn)在北部地區(qū)，南部地區(qū)日均溫略低更適宜青蠶豆生長。

2.2.2 春季平均氣溫 青蠶豆是無限花序，適宜的溫度有利于延長開花結(jié)莢數(shù)，適應(yīng)的溫度有利于延長開花結(jié)莢時間、增加結(jié)莢數(shù)，百粒重隨著結(jié)莢期氣溫的升高而下降，溫度過高易使青蠶豆早衰落葉、光合積累減少，百粒重下降，且高溫會加劇病害，如赤斑病。啟東市3、4月份的平均溫度11.0℃，此時啟東市溫度適宜青蠶豆結(jié)莢，蠶豆產(chǎn)量增多。啟東市3、4月份平均溫度從東南沿海地區(qū)到西北地區(qū)逐漸減小（見圖3）。平均溫度最高區(qū)域出現(xiàn)在寅陽鎮(zhèn)區(qū)域，為11.2℃;最低區(qū)域出現(xiàn)在呂四港鎮(zhèn)，為10.9℃。此時啟東市整體溫度較低，適宜青蠶豆結(jié)莢，有利于高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的青蠶豆培育，特別是西北部區(qū)域。

2.2.3 春季平均日照時數(shù) 青蠶豆是長日照作物，開花結(jié)莢期要求“干花濕莢”，即開花期需要較多日照。由圖4可知，啟東市3、4月份平均日照時數(shù)從東南沿海地區(qū)到西北地區(qū)逐漸增大，平均日照時數(shù)最高區(qū)域出現(xiàn)在呂四港鎮(zhèn)，為5.9h，更適合青蠶豆的生長。最低區(qū)域為惠萍鎮(zhèn)區(qū)域，為5.3h。

2.3 氣候適宜性 總體來看，啟東市青蠶豆各個生育階段的溫度、光照條件都非常適合其生長，在啟東市范圍內(nèi)西北部的地區(qū)春季溫度和光照條件更適合青蠶豆生長。

3 青蠶豆高溫災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃

基于自然災(zāi)害風(fēng)險形成理論，青蠶豆高溫災(zāi)害風(fēng)險是由高溫發(fā)生的危險性、青蠶豆的暴露度、脆弱性和地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)水平共同決定的。危險性是由高溫發(fā)生的頻率和強度決定，暴露度則是暴露在高溫環(huán)境下青蠶豆的種植范圍，脆弱性是青蠶豆對高溫災(zāi)害的敏感程度，地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)能力是減輕災(zāi)害損失的重要因素。

3.1 風(fēng)險評估模型構(gòu)建

3.1.1 危險性評價模型 青蠶豆高溫災(zāi)害危險性（H）是由高溫發(fā)生的頻率和強度決定。由于青蠶豆的生育期為10月下旬到次年的5月，因此高溫的定義不能以氣象上的日最高氣溫超過35℃定義高溫[15]。本研究結(jié)合青蠶豆生長特點以日最高氣溫超過30℃識別高溫事件。以青蠶豆生育期高溫事件發(fā)生的頻率、強度特征構(gòu)建危險性評價模型：

3.1.3 脆弱性評價模型 一個地區(qū)青蠶豆的脆弱性越大，則該地區(qū)發(fā)生高溫災(zāi)害的損失越嚴重，因此，采用高溫危險性與對應(yīng)的產(chǎn)量損失擬合的直線回歸的斜率代表脆弱性[16-17]。如圖5所示，橫坐標為匯龍鎮(zhèn)各年份的危險性指標值，縱坐標為各年對應(yīng)的青蠶豆產(chǎn)量損失，斜率為負值且越小，說明高溫帶來的產(chǎn)量損失越嚴重，該鎮(zhèn)越脆弱。

3.1.4 防災(zāi)減災(zāi)能力評價模型 本研究在防災(zāi)減災(zāi)能力評估時用各鎮(zhèn)人均生產(chǎn)總值來表征該地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平，人均生產(chǎn)總值越高，表明該地經(jīng)濟發(fā)展水平越高，防災(zāi)減災(zāi)能力就越強;反之亦然。防災(zāi)減災(zāi)能力越強則災(zāi)害風(fēng)險越小，是一個負向指標

3.1.5 評估指標歸一化處理方法 由于不同的指標量綱不同，在構(gòu)建風(fēng)險評估模型將各個指標進行組合之前需要對各個指標進行歸一化處理，使得各個指標具有相同的量綱，消除量綱不同給評估結(jié)果帶來的影響，采用下列公式對風(fēng)險評估的各個指標進行歸一化：

3.1.6 啟東市青蠶豆高溫災(zāi)害風(fēng)險評價模型 以自然災(zāi)害風(fēng)險形成機制為基礎(chǔ)，建立以下風(fēng)險評估模型：

3.2 啟東市青蠶豆高溫災(zāi)害風(fēng)險評估結(jié)果分析

3.2.1 單因子評估結(jié)果

3.2.1.1 高溫危險性評價結(jié)果 圖6為啟東市青蠶豆高溫事件危險性空間分布圖。從圖6可以看出，啟東市中北部地區(qū)高溫危險性較低，逐漸向南部地區(qū)降低，大部分地區(qū)都為中、低危險性地區(qū)。危險性較高的鎮(zhèn)主要有北新鎮(zhèn)、啟隆鎮(zhèn)、寅陽鎮(zhèn);危險性較低的鎮(zhèn)主要有呂四港鎮(zhèn)、海復(fù)鎮(zhèn)、合作鎮(zhèn)等。

3.2.1.2 青蠶豆暴露度區(qū)劃 圖7為啟東市青蠶豆高溫事件暴露度空間分布圖。由圖7可知，啟東市北部暴露度明顯高于市南地區(qū)，處于高暴露度的有呂四港鎮(zhèn)、海復(fù)鎮(zhèn)，處于中暴露度的有王鮑鎮(zhèn)、合作鎮(zhèn)、近海鎮(zhèn)、東海鎮(zhèn)和寅陽鎮(zhèn)等，處于低暴露度的有北新鎮(zhèn)、匯龍鎮(zhèn)、惠萍鎮(zhèn)和啟隆鎮(zhèn)等地區(qū)。

3.2.1.3 青蠶豆脆弱性區(qū)劃 圖8為啟東市青蠶豆高溫災(zāi)害脆弱性空間分布圖。從圖8可以看出，啟東市南部地區(qū)青蠶豆高溫脆弱性較高，主要有匯龍鎮(zhèn)、東海鎮(zhèn)、惠萍鎮(zhèn)、寅陽鎮(zhèn)等;北部地區(qū)脆弱性較低，主要為呂四港鎮(zhèn)。

3.2.1.4 防災(zāi)減災(zāi)區(qū)劃 圖9為啟東市各鎮(zhèn)防災(zāi)減災(zāi)能力空間分布圖。從圖9可以看出，防災(zāi)減災(zāi)能力最強的是北新鎮(zhèn)、王鮑鎮(zhèn);其次是呂四港鎮(zhèn)、合作鎮(zhèn)、海復(fù)鎮(zhèn)、南陽鎮(zhèn)、匯龍鎮(zhèn);近海鎮(zhèn)、東海鎮(zhèn)和寅陽鎮(zhèn)等防災(zāi)減災(zāi)能力較低?？傮w來看，防災(zāi)減災(zāi)能力從內(nèi)陸地區(qū)逐漸向東南沿海地區(qū)減小。

3.2.2 高溫災(zāi)害風(fēng)險評估 圖10為啟東市青蠶豆高溫災(zāi)害風(fēng)險空間分布圖。從圖10可以看出，啟東市南部地區(qū)青蠶豆高溫災(zāi)害風(fēng)險相對較高，風(fēng)險值向北部地區(qū)逐漸降低。將風(fēng)險值與前面的單因子評估結(jié)果相對比，發(fā)現(xiàn)南部地區(qū)脆弱性和危險性較高，這是造成南部地區(qū)青蠶豆高溫災(zāi)害風(fēng)險高的主要原因。北部地區(qū)脆弱性和危險性低，是風(fēng)險較低的主要原因。此外，北部地區(qū)暴露性高，說明在該地區(qū)青蠶豆種植面積更大，風(fēng)險低的地區(qū)種植面積比例更大，布局合理。

4 結(jié)論

青蠶豆是啟東市的主要經(jīng)濟作物之一，從溫度、日照等方面對啟東市的青蠶豆氣候適宜性及高溫災(zāi)害風(fēng)險進行評估，結(jié)果顯示，啟東市氣候總體非常適合青蠶豆的生長。青蠶豆生長對生育期的高溫天氣較為敏感，無論是苗期還是春季的高溫都可能帶來減產(chǎn)。經(jīng)過對啟東市青蠶豆的高溫災(zāi)害風(fēng)險進行區(qū)劃發(fā)現(xiàn)，啟東市南部地區(qū)由于高溫危險性和青蠶豆環(huán)境脆弱性較高，導(dǎo)致高溫風(fēng)險大;北部地區(qū)風(fēng)險較低，種植面積更大，布局較為合理。

參考文獻

[1]張宇.近40年來我國糧食產(chǎn)量變化特征初步分析[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，1995，16（3）：1-4.

[2]王玉斌，蔣俊朋，王曉志，等.中國糧食產(chǎn)量波動影響因素實證分析[J].北京農(nóng)學(xué)院學(xué)報，2007，22（4）：38-41.

[3]仇東輝，孫加亮，胥益鋒，等.大棚草莓種植技術(shù)[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2009（7）：204.

[4]張建軍.大棚溫濕條件對草莓生長結(jié)實及土傳病害的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2015（5）：35-41.

[5]房志遠，遠紅杰.氣象為特色農(nóng)業(yè)服務(wù)分析：以遵化市設(shè)施草莓種植為例[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2016（5）：242-243.

[6]高浩，黎貞發(fā)，潘學(xué)標，等.中國設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)服務(wù)現(xiàn)狀與對策[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，2010（8）：242-243.

[7]林明麗，劉灝，彭輝志，等.湘潭市特色農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)發(fā)展探析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2015（10）：207-208.

[8]李世奎，霍治國，王素艷，等.農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險評估體系及模型研究[J].自然災(zāi)害學(xué)報，2004，13（1）：77-87.

[9]李志明，臧俊嶺，焦仁慶.農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險評估研究綜述[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2009（14）：269-270.

[10]王麗媛，于飛.農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險分析及區(qū)劃研究進展[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（11）：84-88.

[11]劉正洪，黃誠，程向陽，等.啟東近半個世紀氣溫變化特征分析[J].氣象研究與應(yīng)用，2012，33（01）：39-41.

[12]李平.蠶豆赤斑病的發(fā)生及防治[J].云南農(nóng)業(yè)，2002（12）：13.

[13]葉茵.中國蠶豆學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.

[14]FMChmieleki，W.Kohn.Impact of weather on yield components of winter rye over 30 years[J].Agricultural and Forest Meteorology.2000，102：253-261.

[15]張倩，等.我國主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害指標研究進展[J].自然災(zāi)害學(xué)報，2010，19（6）：51.

[16]葛全勝，鄒銘，鄭景云，等.中國自然災(zāi)害風(fēng)險綜合評估初步研究[M].北京：科學(xué)出版社，2008：156-246.

[17]陳家金，張春桂，王加義，等.福建省糧食產(chǎn)量氣象災(zāi)害風(fēng)險評估[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2009，25（10）：277-281.

[18]陳家金，王加義，李麗純，等.極端氣候?qū)Ω＝ㄊ「庞[產(chǎn)量影響的風(fēng)險評估[J].中國農(nóng)業(yè)氣象，2011，32（4）：632-637.

（責編：張宏民）