通遼市夏季干旱對農(nóng)業(yè)的影響及抗旱人工增雨個例分析

李 洋

(通遼市氣象局，內(nèi)蒙古 通遼 028000)

通遼市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東部，屬于半干旱氣候，經(jīng)統(tǒng)計，1999年以來夏季多干旱少雨，受500hPa環(huán)流特征及東亞阻塞高壓、太平洋副高、青藏高壓等影響較大[1]。因此，為了有效應對干旱問題，確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的水分供應充足，在氣候干旱或降雨偏少的夏季，應在現(xiàn)代化科學技術(shù)的基礎上，實時開展人工增雨作業(yè)，以有效緩解干旱對農(nóng)作物生產(chǎn)的影響，保證農(nóng)作物持續(xù)健康生長，提升農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)，對農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)有一定的促進作用[2]。

1 通遼市地理及氣候特點

1.1 地理特征

通遼市在內(nèi)蒙古東部地區(qū)，屬于內(nèi)蒙古下轄地級市。處于松遼平原西部的邊緣位置，華北與東北交界處，總面積59535km2。東邊靠近吉林省，南鄰遼寧省，西接赤峰市，東、北則分別與錫林郭勒盟、興安盟接壤。

1.2 氣候特點

實際上，通遼市境內(nèi)屬于干旱大陸性季風氣候,主要氣候特點是春季多風，干旱頻率高；夏季炎熱多雨，降水比較集中；秋季持續(xù)時間短且涼爽，溫度變化幅度大，南北地區(qū)出現(xiàn)霜凍時間有一定差異；冬季持續(xù)時間長且極為寒冷。多年來，通遼市年平均氣溫在0～6.0℃，多年平均降水量為350～400mm，年內(nèi)蒸發(fā)量將近是降水量的5倍，說明蒸發(fā)速率強；多年平均日照時數(shù)為3000h左右，而年內(nèi)≥10℃的活動積溫在3000～3200℃；無霜期140～160d；1a中8級以上大風天數(shù)為20～30d。

2 通遼市干旱災害特點

干旱是指長時間沒有出現(xiàn)有效降雨，且空氣較為干燥，相對濕度偏低，大氣和土壤內(nèi)的水分不足等現(xiàn)象，對不同農(nóng)作物生長發(fā)育的影響較大。在全球氣候變暖的大背景下，通遼市境內(nèi)出現(xiàn)干旱災害的幾率較大，其主要特點是出現(xiàn)頻率高、危害強度大、持續(xù)時間長、影響范圍廣，不利于優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)農(nóng)作物的形成，還會在很大程度上影響當?shù)剞r(nóng)牧民的經(jīng)濟收入水平。干旱出現(xiàn)頻率較高，主要以春季干旱為主，除了境內(nèi)庫倫、后期東部出現(xiàn)春季干旱的頻率較低外，其他地區(qū)的春季干旱出現(xiàn)頻率相對較大，大多在60%以上。近年來，春季干旱出現(xiàn)頻率也有一定程度的下降，通遼市春季干旱平均出現(xiàn)頻率在60%左右，而扎旗、舍伯吐地區(qū)則屬于春季干旱多發(fā)期，其出現(xiàn)頻率在67%～77%。夏季干旱比較少見，平均每2a發(fā)生1次，近年來呈逐漸增加的趨勢。夏季干旱發(fā)生頻率為60%～77%，尤其是開魯縣，夏季干旱造成的破壞更為嚴重，發(fā)生頻率為80%。通遼市秋季旱災頻率較低，發(fā)生頻率僅為56%左右；舍伯吐秋季旱災頻率較高，達到73%；春夏、夏秋季連續(xù)干旱頻率均為30%～40%，與春夏秋季相比，干旱減少的趨勢更為明顯，只有舍伯吐出現(xiàn)這種情況的頻率更高。

通遼市旱災多發(fā)，受災范圍較廣，受災面積較大。尤其是1967年、1972年、1980年、1982年和1999年這5a，通遼市發(fā)生旱災，導致當?shù)剞r(nóng)田、森林、草原等地出現(xiàn)不同程度的干旱，對當?shù)丶Z食產(chǎn)量和品質(zhì)有很大影響。此外，通遼市的旱災也較為明顯。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，1947—1995年，通遼市因旱災造成的經(jīng)濟財產(chǎn)損失達110億元以上。干旱進一步加劇了通遼市荒漠化現(xiàn)象，也是該地區(qū)的主要重大災害。

3 干旱災害對通遼市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

3.1 干旱對冬小麥的影響

通常，通遼市冬小麥結(jié)合期主要發(fā)生在每年的3月中旬，這段時間對小麥水的需求量會有所增加。隨后，幼穗開始分化，到4月底，小麥逐漸進入發(fā)穗、開花、成粒階段，由于該時期的小麥是整個生長發(fā)育的關(guān)鍵期，對水分需求較大。這一時期水分不足會不同程度地影響冬小麥的正常穗形成、粒重和粒數(shù)。如果旱災發(fā)生在春季，由于這個階段的冬小麥處于需水旺盛時期，對冬小麥的影響比較大。春旱對冬小麥在高需水期的生長發(fā)育構(gòu)成較大威脅。由于初期底部水分不足，會加劇春旱危害，進而降低冬小麥產(chǎn)量，甚至造成小麥絕收，對農(nóng)民的影響巨大。

3.2 干旱對玉米的影響

實際上，玉米對水分的利用率極高，在玉米全生育期內(nèi)，對水分有較大需求，約為350～400mm，玉米不同生長發(fā)育期內(nèi)對水分需求有較大差異。若是玉米苗期內(nèi)遇到干旱災害，會使玉米植株生長發(fā)育速度延緩，極易形成細桿、黃葉；若是玉米喇叭口期出現(xiàn)干旱，則會阻礙雌穗正常發(fā)育，很容易出現(xiàn)半截穗，同時上半部分穗則會隨著時間的推移而退化，嚴重的情況下則不利于雌穗的正常發(fā)育，經(jīng)常會有空穗出現(xiàn)；如果旱災發(fā)生在穗期早期，會推遲雄蕊抽出時間，導致授粉不良，進而形成花籽粒；如果干旱災害出現(xiàn)在玉米授粉期，花粉活力會降低，對授粉的影響會更加明顯，出現(xiàn)空穗。從外觀上看，細絲會從殼中突出，同時會出現(xiàn)更長的晶須；如果在玉米灌漿期發(fā)生旱災，玉米粒不豐滿，玉米芯變得糊狀。干旱持續(xù)時間長，會導致玉米葉片變黃、起皺，植株矮小，阻礙生長速度的正常開展，甚至會造成玉米植株干枯死亡。

3.3 干旱對水稻的影響

干旱是通遼市嚴重的自然災害，對水稻的危害較大。旱災會延緩水稻的生長期，嚴重影響水稻植株的正常生長。嚴重的稻田旱災將導致吸盤數(shù)量減少，矮化植物數(shù)量增加。如果旱災發(fā)生在水稻分蘗期，分蘗時間較早的水稻將會出現(xiàn)死亡，進而降低有效分蘗速率。在水稻抽穗前5～11d、抽穗期和抽穗后的11～15d，如果發(fā)生旱災，將導致水稻產(chǎn)量顯著下降。如果旱災發(fā)生在稻穗的生長發(fā)育期，不利于優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)水稻的形成；如果在稻穗生長早期出現(xiàn)干旱，對枝條的正常分化極為不利，同時阻礙穎花的正常形成，減少單穗數(shù)量；如果旱災發(fā)生在稻穗生長中期，會導致穎花發(fā)育不良，畸形穎花增多，對水稻正常開花坐果極為不利；如果旱災發(fā)生在穗花期，就會影響受精結(jié)實的正常發(fā)生。

4 通遼市夏季抗旱人工增雨個例

4.1 前期氣候、土壤墑情概況及作業(yè)準備

2016年7月上旬，通遼市平均氣溫24.2～28.3℃，與常年同期相比，扎魯特旗、霍林郭勒市高4.9～5.9℃，其余地區(qū)高1.8～3.5℃。全市僅北部的霍林郭勒市、扎魯特旗有2.4～13.8mm降水，其余地區(qū)不足1mm或無降水，與常年同期相比，巴雅爾吐胡碩鎮(zhèn)少70%，其余地區(qū)少90%以上。截至7月18日，全市受前期降水影響，墑情較差，三類墑占比67.8%，二類墑占比31.9%，一類墑占比0.4%,無過濕墑。

根據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)人影指導產(chǎn)品與通遼市人影中心會商意見，7月19—21日通遼市有一次明顯降水過程。各級氣象部門指揮與作業(yè)人員密切監(jiān)測天氣，根據(jù)天氣形勢變化，及時制修訂作業(yè)計劃，開展人工增雨作業(yè)。

4.2 作業(yè)過程分析與預報

4.2.1 天氣條件分析

從2016年7月19日08∶00—21日20∶00，見圖1，500hPa高空槽由河套地區(qū)向東移動，在20日08∶00，華北南部地區(qū)形成低渦系統(tǒng)向內(nèi)蒙古東部移動；700hPa高空槽由河套地區(qū)向東南移動，并在華北南部地區(qū)形成低壓系統(tǒng)向內(nèi)蒙古東部地區(qū)移動，850hPa位于華南地區(qū)的低壓發(fā)展增強至華北南部，并向東北方向移動，配合有風場切變存在，地面上內(nèi)蒙古東部地區(qū)處于低壓控制。

圖1 2016年內(nèi)蒙古7月19日08∶00—21日20∶00 500hPa天氣圖

4.2.2 降水過程分析

7月19日10∶00，隨著系統(tǒng)云系移入內(nèi)蒙古東部地區(qū)，水汽條件進一步轉(zhuǎn)好，內(nèi)蒙古東部地區(qū)赤峰南部出現(xiàn)降水，20日20∶00通遼南部地開始出現(xiàn)降水，21日全天有降水，到22日08∶00，隨著主體系統(tǒng)云系移出通遼市，降水過程結(jié)束。

4.3 作業(yè)條件潛勢預報和作業(yè)計劃制定

預報通遼地區(qū)上空有可作業(yè)的云系覆蓋，云系較為均勻，自西南向東北方向移動，云中冰晶濃度較少，降水粒子豐富，適合開展增雨作業(yè)。能夠?qū)嵤┳鳂I(yè)時段為2016年7月20日20∶00—22日08∶00，建議火箭作業(yè)高度為4000～7000m，發(fā)射仰角50°～70°，發(fā)射方位角0°～360°；建議飛機作業(yè)高度為3900～6000m，催化劑選取煙條與子焰彈。

4.4 增雨作業(yè)情況

第1架次設計飛行范圍為通遼南部地區(qū)，實際飛行航線：通遼—開魯—奈曼—庫倫—科左后旗—通遼，庫倫和后旗境內(nèi)實施作業(yè)區(qū)作業(yè)。實際飛行也是按照方案設計實施，7月21日05∶28起飛，08∶00落地，飛行時間152min，在0℃層以上，水汽充沛區(qū)域進行催化作業(yè)。

第2架次設計飛行范圍為通遼北部地區(qū)，實際飛行航線：通遼—開魯—扎魯特旗—科左中旗—科左后旗—通遼，開魯境內(nèi)實施作業(yè)區(qū)作業(yè)。7月21日15∶46起飛，18∶50落地，飛行時間184min。

本次作業(yè)累計飛行2架次，時長336min，燃燒煙條30根，發(fā)射子焰彈180枚；地面火箭作業(yè)10點次，發(fā)射火箭隊102枚，作業(yè)影響區(qū)內(nèi)普降小到中雨，取得明顯增雨效果。

5 人工增雨在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用

5.1 緩解干旱

有效降水相較于往年偏少、水資源不足是形成干旱災害的主要原因。在供水得不到保障的前提下，農(nóng)作物生長發(fā)育中很容易出現(xiàn)干枯、萎蔫等情況，嚴重的情況下會出現(xiàn)死亡。若是區(qū)域內(nèi)的降水量不穩(wěn)定且季節(jié)性降水較大，極易出現(xiàn)干旱災害。人工增雨可使區(qū)域內(nèi)的降水量得到增強，同時還能對水資源進行補充，不僅緩解了干旱產(chǎn)生的危害，還能滿足農(nóng)作物生長發(fā)育中的水分需求，可最大限度地降低干旱對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害。

5.2 優(yōu)化灌溉

農(nóng)作物全生育期內(nèi)需要保證水分供應充足，而外界環(huán)境、氣象條件對水資源的負面影響較大。在實際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，一旦發(fā)現(xiàn)干旱災害需及時為農(nóng)作物補充水分，對耕地周圍的水資源進行充分利用，以對農(nóng)作物進行有效灌溉，提升土壤內(nèi)的含水量，以滿足根系生長對水分需求。在農(nóng)業(yè)灌溉中，人們習慣選用噴灌、滴灌等方式，而這些灌溉方式則存在一定局限性，水分供應很難滿足農(nóng)作物生長發(fā)育需求。因此，農(nóng)業(yè)灌溉中，需充分利用人工增雨，可有效避免浪費水資源的現(xiàn)象。

5.3 改善生態(tài)環(huán)境

眾所周知，干旱不僅阻礙農(nóng)作物正常生長，還會影響生態(tài)環(huán)境，加快生態(tài)環(huán)境惡化程度，通過人工增雨的方式可對生態(tài)環(huán)境進行改善，進而減少干旱災害出現(xiàn)頻率。若是干旱災害持續(xù)時間較長，會降低糧食產(chǎn)量和水資源量，同時還會影響糧食安全，造成飲用水供應不足。開展人工增雨作業(yè)，在緩解干旱對農(nóng)作物生長危害的同時，還能增加土壤墑情，確保糧食高產(chǎn)豐收。實施人工增雨，可在短時間內(nèi)恢復水源涵養(yǎng)功能，進而擴大水域面積，以有效緩解水資源短缺，可促進農(nóng)作物和其他植物的生長發(fā)育。對于干旱區(qū)來說，干旱大都伴隨著高溫災害，高溫條件下會阻礙農(nóng)作物正常生長發(fā)育。開展人工增雨作業(yè)，在緩解高溫的同時，還能將高溫對農(nóng)作物生長的不利影響降到最低。

6 總結(jié)

本次人工增雨作業(yè)區(qū)域覆蓋通遼市大部地區(qū)，使用內(nèi)蒙古東部人工影響天氣中心自主研發(fā)效果評估軟件對本次作業(yè)進行效果評估，得到作業(yè)影響面積為25150km2，受自然降水與人工增雨作業(yè)共同影響增加降水量約468萬t。本次天氣過程結(jié)束后，通遼市森林草原火險等級降低，見圖2，土壤墑情得到明顯改善，三類墑占比10.5%，二類墑占比37.8%，一類墑占比38.7%，過濕墑占比12.9%，對農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)有積極貢獻。

圖2 2016年7月18日和7月23日通遼市土壤墑情圖