基于氣候變化的農業(yè)氣象災害對春玉米產量的影響

摘? ? 要：澄城縣地處渭北高原東北部，春玉米是澄城縣主要農作物之一，容易遭受各種自然災害的影響。文章對澄城縣近幾十年氣候變化進行研究，分析了該縣主要農業(yè)氣象災害對春玉米產量的影響因素，進而列舉出對春玉米產量影響最大的農業(yè)氣象災害，以便為澄城縣春玉米生產規(guī)避風險提供理論依據。

關鍵詞：氣候變化；農業(yè)氣象；災害；春玉米；產量

文章編號：1005-2690（2023）08-0133-03? ? ? ?中國圖書分類號：S513；S42? ? ? ?文獻標志碼：A

作者簡介：賀晨昕（1994—），女，漢族，陜西榆林人，碩士，助理工程師，研究方向為農業(yè)氣象。

陜西省澄城縣位于渭北高原東北部地區(qū)，區(qū)域面積達到1 121 km2，糧食常年播種面積4萬hm2以上，其中春玉米常年播種面積為1.36萬hm2左右，是該縣的第一大糧食種植作物，年產量12萬t左右。長期以來，氣象災害一直是造成玉米產量降低的主要原因之一。目前對陜西省發(fā)生的氣象災害報道比較多，對澄城縣的氣象災害也有報道，但是這些研究多關注于氣象災害指標的建立和創(chuàng)新，但是在實際生產過程中，對氣象災害資料的討論及其規(guī)律性研究并不多[1]?，F在氣象災害的發(fā)生并不規(guī)律，而且呈現逐年增加的態(tài)勢[2]，澄城縣地處西北部，旱災的發(fā)生程度更為頻繁。

關于農業(yè)氣象災害對玉米生產的影響，國內報道較多，但深入研究較少。如陳振林等（2007）[3]利用數學建模的方式，研究了一定階段干旱對玉米產量的影響。另外，澇災、風災、蟲災等對玉米產量的影響也有報道[4]。隨著人類對自然環(huán)境的破壞日益加重，氣候也呈現出逐年變化趨勢，影響澄城縣春玉米生產的主要農業(yè)氣象災害的種類或發(fā)生頻率等有可能發(fā)生改變，嚴重影響該縣的玉米生產。因此，需要結合澄城縣氣候變化趨勢，對影響當地春玉米生產的氣候條件進行綜合研判。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

研究區(qū)域為陜西省澄城縣，該縣位于陜西省關中盆地，屬于溫帶半濕潤季風氣候，年平均氣溫為12 ℃，年降水量680 mm。該地區(qū)種植的玉米主要是春玉米，每年4月末至5月初播種，9月成熟，常年播種面積1.73萬hm2左右。不同生產季節(jié)的溫度、光照和水分等對春玉米的生長均會產生不同程度的影響。根據澄城縣的氣候，將春玉米生長過程大體分為3個階段。第1階段是4月底、5月初至6月的營養(yǎng)生長階段，第2階段是7月至8月初的生殖生長階段，第3階段是9月的成熟收獲階段。

1.2 研究數據和方法

本研究的氣象數據主要來源于研究區(qū)域內的氣象觀測點。春玉米的種植方式、面積、風災面積以及遭受冷害、凍害、冰雹等自然災害的面積數據來自于《澄城縣統(tǒng)計年鑒》。

由于影響澄城縣春玉米生產的農業(yè)氣象災害種類比較多，且各種農業(yè)氣象災害的產生和影響又有著相互促進、相互協(xié)同的關系，單一災害對春玉米生產的影響很難通過簡單分析得到。因此，采取通徑分析的方式，可以通過對自變量和因變量等進行定性分解，找出自變量對因變量最為直接的影響因素，并方便將因素按影響程度大小排序。

成災率指農業(yè)氣象災害受災面積與農作物種植面積的比值，是反映作物受災嚴重程度最直接的體現，方便統(tǒng)計每個年份的受災程度。因此，將農作物受災率與澄城縣春玉米產量進行通徑分析，得出農業(yè)氣象災害對澄城縣春玉米產量的影響。

2 結果與分析

2.1 澄城縣氣候變化特征

2.1.1 氣溫變化

根據氣象資料顯示，1959—2021年澄城縣氣溫呈整體上升趨勢，在50余年的時間內，氣溫上升了3 ℃；但氣溫并不是逐年增加的，而是呈現周期性回落的波動上升趨勢，周期為3～5年。2000年以后，澄城縣氣溫上升幅度快速增大。1959—2021年澄城縣年平均氣溫最低的年份為1984年，僅有11.2 ℃；年平均氣溫最高的年份是2006年，達到了15.2 ℃。

2.1.2 年降水量變化

澄城縣屬于典型的內陸氣候，年平均降水量隨當地氣溫變化呈現有規(guī)律的變化態(tài)勢，與大陸性氣候類型降水趨勢基本相同。1961—2000年，澄城縣年平均降水量呈現下降趨勢，且每3～4年出現1次周期變化，2000—2021年，澄城縣降水量有所回升。由此可見，澄城縣降水量總體呈現下降趨勢，雖然下降的幅度不大，但加之總體溫度升高，導致空氣干燥程度加劇，不利于春玉米生產。

2.2 澄城縣主要農業(yè)氣象災害

2.2.1 干旱

干旱是澄城縣主要的農業(yè)氣象災害之一，主要原因在于澄城縣年降水量較少，特別是在一些年份降水量持續(xù)偏少，導致水分分布嚴重不均，造成河流流量減少甚至枯竭、地下水位下降等環(huán)境問題，當土壤中的水分蒸發(fā)量或者農作物蒸騰量超過降水量時，就會發(fā)生干旱。因此對澄城縣來說，干旱是農業(yè)生產中面臨的最嚴重的一種災害。

近年來，澄城縣的干旱面積呈現逐年增加態(tài)勢，經過對近年來的數據統(tǒng)計分析顯示，澄城縣全縣年平均干旱次數達2次，年平均干旱天數接近180 d。如2017年澄城縣連續(xù)100 d以上沒有有效降水，加上氣溫偏高和大風沙塵暴天氣的影響，當年成為澄城縣1951年有氣象數據以來最嚴重的干旱年份之一。據統(tǒng)計，當年澄城縣供水不足，全縣缺水人口達20多萬人；由于連續(xù)干旱，全縣有60余條河流斷流。

2.2.2 洪澇

洪澇災害在澄城縣發(fā)生也比較頻繁。洪澇災害主要有澇淹和洪水災害兩大類。主要是短時間內的強降水引起江河泛濫，淹沒田地和村莊等。澇災主要是強降水或者暴雨后，地表或田地內會形成大量積水或者徑流，由于地表積水過多，地表排水能力有限，低洼地區(qū)就會形成大量積水。降水強度過大或降水量過多是造成洪澇災害的主要原因。2022年7月11—15日，澄城縣遭遇當年入汛以來最強暴雨，最大降水量達到190.7 mm，全縣出現全域性大暴雨，有7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現洪澇災害，農作物受災面積達1.33萬hm2以上，有320多間房屋受損。

2.2.3 冰雹

冰雹是澄城縣的主要災害性天氣之一。冰雹會使得農作物遭受機械損傷，冰雹直徑越大，農作物受災就越嚴重，其中豆類、棉花以及春玉米、水果等受災最為嚴重。特別是當農作物處在開花或者成熟期時最容易受災，嚴重時會導致農作物遭受毀滅性傷害。農作物遭受冰雹襲擊后，創(chuàng)傷口還易遭受病蟲害侵襲。陜西關中渭北有2個冰雹源地，即子午嶺和六盤山冰雹源地，澄城縣距離子午嶺影響區(qū)較近。另外，澄城縣為渭南市冰雹出現頻率最高的縣區(qū)之一，年均降雹3～4次，但直徑≥2 cm的大冰雹出現頻次較少。如2020年5月30日，受冷空氣影響，澄城縣500 hpa上短波槽槽前有上升運動，帶來明顯的冷空氣輸送；700 hpa、850 hpa有暖脊移入，導致該縣部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)遭受突發(fā)性冰雹襲擊，受災面積廣，春玉米等農作物絕收。

2.2.4 低溫凍害

澄城縣3—4月冷空氣會逐步北退，但非常容易遭受倒春寒。西伯利亞冷空氣侵襲會使氣溫急劇下降，且在短時間內伴有大風和揚沙天氣，對春玉米以及油菜、小麥等作物的生長和開花、結實造成嚴重影響，還會凍害果樹等，導致結果率、果數下降。低溫凍害容易使溫室大棚內的蔬菜和農作物受凍，嚴重時甚至可以凍死農作物，造成非常嚴重的經濟損失。

2.2.5 霜凍

澄城縣的霜凍具有明顯的季節(jié)性。初霜凍出現在澄城縣的秋末，而終霜凍出現在春季末期。澄城縣在這段時間都是冷暖空氣的交替，秋季大陸性的干冷氣團經常隨西伯利亞強風南下，再加上地面輻射造成的冷卻等，導致澄城縣在秋季氣溫下降，出現了初霜凍，而終霜凍一般伴隨著最后一次強冷空氣南下而結束。隨著終霜凍期結束，澄城縣的天氣逐漸回暖，然后氣候進入無霜期。霜凍能造成農作物減產，如2002年3月，渭南市北部地區(qū)和澄城縣部分地區(qū)遭受冷空氣影響，日平均氣溫下降了近10 ℃，地面溫度下降到0 ℃以下，連續(xù)2 d出現了較為嚴重的霜凍，使蘋果、春玉米等經濟作物和農作物受災嚴重。

2.2.6 干熱風

干熱風主要對小麥等作物造成影響，是小麥的主要災害之一。當在小麥揚花灌漿期出現干熱風，會對小麥的光合作用造成影響，造成小麥產量下降。干熱風對春玉米的危害性較小，會使得春玉米葉子出現脫水癥狀，受旱嚴重。

2.3 澄城縣農業(yè)氣象災害特點

2.3.1 具有明顯的季節(jié)性

澄城縣地處我國內陸地區(qū)，氣候變化季節(jié)性非常明顯，因此引起的農業(yè)氣象災害也具有非常明顯的季節(jié)性特點。例如，澄城縣的冰雹災害、洪澇災害和干熱風等災害，一般都出現在夏季；而干旱一般在春季或秋季發(fā)生，嚴重時甚至一年四季都會發(fā)生；霜凍一般在初春或秋季發(fā)生；低溫凍害一般發(fā)生在冬季或春季。

2.3.2 多樣性

從對澄城縣農業(yè)氣象災害的分析可以看出，澄城縣農業(yè)氣象災害影響因素多種多樣，除洪澇、冰雹、霜凍等災害外，陰雨天和大風天氣也是澄城縣經常遭受的農業(yè)氣象災害。如大風天氣可以把春玉米刮斷，也可造成其他經濟作物和農作物的花蕾和果實脫落。有文獻記載，澄城縣全年平均發(fā)生連陰雨的天數達到3～4 d，陰雨天既可能造成作物霉爛、病變等，也可引發(fā)病蟲害，影響作物的產量和質量，減少經濟效益。

2.3.3 拓展性和累積性

澄城縣的農業(yè)氣象災害具有明顯的拓展性和累積性。近年來，澄城縣幾乎每年都會發(fā)生干旱，導致水資源的供需矛盾非常嚴重。2015—2021年，澄城縣共出現了4次冬春連旱，對工農業(yè)生產的影響非常嚴重，導致農作物抵御自然災害的能力降低。另外，氣象災害的頻發(fā)，除影響農業(yè)生產以外，還會對交通、供電、基礎設施等造成嚴重影響。

2.4 農業(yè)氣象災害對春玉米產量的影響

農業(yè)氣象災害的根本誘因主要在于氣象條件在一定時間段內或者一定區(qū)域內出現明顯變化，包括光照、溫度和水分等方面發(fā)生了明顯改變。光照、氣溫和水分等突然明顯下降或突然明顯增多，都可能影響春玉米生長，造成產量下降。對澄城縣春玉米全生命周期的積溫（≥10 ℃）以及在3個不同生長發(fā)育階段的氣溫、降水量和實際產量進行相關性分析得出，澄城縣春玉米實際產量與當地氣溫之間呈正向顯著性關系。其中，澄城縣春玉米實際產量和氣溫的相關性極顯著的月份是9月，當9月氣溫較高時，有利于提高春玉米的產量。在播種期到營養(yǎng)生長期氣溫較高也有利于提高春玉米積累養(yǎng)分的效率，從而為春玉米高產奠定基礎。但當7—8月氣溫較高時，氣溫反而與春玉米產量呈明顯負相關，主要原因在于7—8月正值春玉米的抽穗期，這個階段如果溫度過高，將使雄蕊不能正常抽出花粉，或者過早散開花粉，導致玉米穗后期禿尖。

對澄城縣春玉米的產量和各個時間段的降水量的相關性進行分析后可以看出，如果澄城縣5—6月降水量增多，則春玉米的產量將會顯著增加。由此可見，澄城縣的春玉米氣象產量與溫度因子呈顯著的負相關關系，但是與降水量則呈極顯著的正相關關系。這也充分說明，在澄城縣的春玉米種植方面，溫度是春玉米產量增加的主要限制性因子，但是降水量或者水分條件較好的情況下能明顯促進春玉米產量增加。

進一步分析澄城縣春玉米的產量與農業(yè)氣象災害的關系后可以得出，春玉米產量與災害總面積呈顯著性相關。其中，澄城縣春玉米的產量波動，70％是由農業(yè)氣象災害造成的。通過分析農業(yè)氣象災害對春玉米產量的綜合影響，按影響從大到小排序，前3位分別是干旱、洪澇、冰雹。

3 結論

澄城縣地處我國渭北高原東北部，由于地處西北的緣故，干旱已經成為該地區(qū)的主要農業(yè)氣象災害之一。春玉米生長的季節(jié)是5—9月，除了干旱對春玉米產量影響最大以外，溫度和冰雹等災害的影響也較大。這反映了澄城縣玉米生產的穩(wěn)定性較低，易遭受多重災害的影響。針對農業(yè)氣象災害對春玉米的影響，應該強化災害的預防和對災害的抵御能力。在預防方面，可以采取人工影響天氣的方式，主要手段有手工防雹和人工增雨等。同時要加速氣象災害預警系統(tǒng)的建設與研發(fā)，加強對氣象災害的預測和預報等，增加應對策略，提高減災能力。另外，還要積極培育抗逆能力強的春玉米高產作物品種，積極推廣種子包衣、蹲苗、水肥一體化、地膜和秸稈覆蓋等種植技術。

參考文獻：

[1]崔雅祺.中國主要糧食作物氣象災害標準體系評價[D].沈陽：沈陽農業(yè)大學，2020.

[2]賈秋洪.農業(yè)氣象災害及其對作物產量的影響分析[J].農業(yè)與技術，2021，41（11）：130-132.

[3]陳振林，張建平，王春乙，等.應用WOFOST模型模擬低溫與干旱對玉米產量的綜合影響[J].中國農業(yè)氣象，2007（4）：440-442，445.

[4]劉亮，陳美娟，范婷婷.農業(yè)氣象災害對玉米產量的影響[J].新農業(yè)，2022（6）：10-11.