寒冷地區(qū)農(nóng)業(yè)水文氣象特點(diǎn)與旱澇指標(biāo)的分析

收稿日期：2023-11-30

作者簡(jiǎn)介：張磊（1982—），男，河北青縣人，助理工程師，研究方向?yàn)樗乃Y源。

摘 要：在寒冷地區(qū)，農(nóng)業(yè)的發(fā)展受到自然環(huán)境，尤其是水文氣象條件的深刻影響。深入了解和掌握這些地區(qū)的水文氣象特點(diǎn)，并根據(jù)這些特點(diǎn)確定旱澇指標(biāo)，對(duì)于優(yōu)化農(nóng)業(yè)管理、保障糧食安全具有重要意義。探討寒冷地區(qū)農(nóng)業(yè)水文氣象特點(diǎn)和有關(guān)旱澇指標(biāo)的確定方法，為寒冷地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：寒冷地區(qū)；農(nóng)業(yè)水文氣象；旱澇指標(biāo)；核心方法

中圖分類號(hào)：S161 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：2095–3305（2024）03–0-03

寒冷地區(qū)的氣候條件極具挑戰(zhàn)性，極端低溫、降雪和降水分布不均等因素對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)巨大影響。了解這些特定的水文氣象特點(diǎn)，是制定有效的農(nóng)業(yè)管理策略和應(yīng)對(duì)氣候變化的關(guān)鍵。

1 寒冷地區(qū)農(nóng)業(yè)水文氣象特點(diǎn)

1.1 降水分布不均

寒冷地區(qū)的顯著特點(diǎn)之一是降水分布不均。特別是在春季和秋季，受到各種氣象因素的影響，降水量通常較少，許多地區(qū)甚至可能持續(xù)干旱。這種情況不僅會(huì)導(dǎo)致土壤濕度降低，還使得農(nóng)業(yè)灌溉所需的水源變得匱乏，嚴(yán)重威脅農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)。然而，在夏季和冬季，這些地區(qū)的降水量相對(duì)較多，甚至可能引發(fā)洪澇災(zāi)害，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施造成破壞。這種季節(jié)性的降水不均勻性給農(nóng)業(yè)管理帶來(lái)了巨大的復(fù)雜性[1]。

農(nóng)民需要根據(jù)季節(jié)變化靈活調(diào)整種植策略，以適應(yīng)可能出現(xiàn)的旱澇災(zāi)害。對(duì)于干旱期，農(nóng)民應(yīng)采取有效的節(jié)水措施，確保農(nóng)作物的水分供應(yīng)，包括精確的灌溉系統(tǒng)、土壤水分監(jiān)測(cè)以及采用抗旱作物品種等[2]。而在降水較多的季節(jié)，則應(yīng)通過(guò)排水系統(tǒng)等手段，防范洪澇風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)農(nóng)田和農(nóng)作物。這種對(duì)降水不均的情況，靈活適應(yīng)將對(duì)提高寒冷地區(qū)農(nóng)業(yè)的韌性和生產(chǎn)穩(wěn)定性起到關(guān)鍵作用。因此，農(nóng)業(yè)管理者需要在不同季節(jié)采取有針對(duì)性的水資源管理策略，以最大程度地減輕降水不均勻性對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不利影響[3]。

1.2 蒸發(fā)作用顯著

寒冷地區(qū)的氣溫普遍較低，導(dǎo)致地表和土壤中水分蒸發(fā)作用的顯著增強(qiáng)。這一現(xiàn)象使得水分在自然狀態(tài)下更為迅速和明顯地流失，無(wú)法滿足農(nóng)業(yè)灌溉用水量的需求。同時(shí)，在許多寒冷地區(qū)，由于灌溉水源的短缺和不均勻分布，農(nóng)民通常需要更加謹(jǐn)慎地使用灌溉用水，以確保農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)。此外，這種蒸發(fā)作用還可能加劇土壤鹽堿化，對(duì)農(nóng)田的生產(chǎn)力造成不利影響。因此，如何在保證農(nóng)作物正常生長(zhǎng)的前提下，合理利用和分配灌溉用水，成為寒冷地區(qū)農(nóng)業(yè)管理亟待解決的問(wèn)題。

農(nóng)業(yè)管理者需采取科學(xué)有效的灌溉技術(shù)，包括精確測(cè)定土壤濕度、采用滴灌、噴灌等高效方式，以最大限度地減少水分流失。加強(qiáng)對(duì)土壤鹽堿化的監(jiān)測(cè)和治理，通過(guò)科學(xué)、合理的土壤改良措施，減緩鹽堿化進(jìn)程，有助于提高土地的耕作質(zhì)量，維護(hù)農(nóng)田的生產(chǎn)力。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，農(nóng)民需根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整灌溉方案，確保農(nóng)作物得到足夠的水分供應(yīng)，從而提高整體的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益，同時(shí)減輕對(duì)水資源的壓力，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。

1.3 冰雪融水的影響

在寒冷地區(qū)，冬季常常會(huì)出現(xiàn)大量的降雪，形成厚厚的積雪。隨著春季來(lái)臨，這些積雪開(kāi)始融化，釋放出大量的融水。這一現(xiàn)象對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉和水文循環(huán)產(chǎn)生重要影響。一方面，融水有助于補(bǔ)充河流、湖泊等水體，維持水循環(huán)的穩(wěn)定；另一方面，融水也是農(nóng)業(yè)灌溉的重要水源，可以為農(nóng)作物提供必要的水分[4]。

然而，需要注意的是，融水的出現(xiàn)時(shí)間和融水量存在較大不確定性。如果融水量過(guò)大或過(guò)快，可能引發(fā)洪澇災(zāi)害，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境帶來(lái)不利影響。因此，在寒冷地區(qū)的農(nóng)業(yè)管理中，農(nóng)業(yè)管理者必須密切關(guān)注冰雪融水變化，采取合理的水資源管理措施。建設(shè)蓄水設(shè)施，以便在需要時(shí)儲(chǔ)存多余的融水，確保在旱季或灌溉需要時(shí)能夠充分利用。制定科學(xué)的灌溉計(jì)劃，合理安排灌溉時(shí)機(jī)和水量，掌握冰雪融水的時(shí)序和數(shù)量，從而更有效地利用水資源。通過(guò)綜合考慮融水的時(shí)序和數(shù)量，農(nóng)業(yè)管理者可以更好地應(yīng)對(duì)冰雪融水的不確定性，最大程度地發(fā)揮融水對(duì)農(nóng)業(yè)和水文循環(huán)的正面作用，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1.4 作物生長(zhǎng)周期短

由于氣溫較低，寒冷地區(qū)農(nóng)作物的生長(zhǎng)周期短，這對(duì)作物的選擇和管理提出了更高的要求。在寒冷氣候下，溫度對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響較為顯著，限制了作物的生長(zhǎng)速度和周期。由于氣溫較低，寒冷地區(qū)的農(nóng)作物往往需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)完成各個(gè)生長(zhǎng)階段，包括發(fā)芽、生長(zhǎng)、開(kāi)花和結(jié)果等。相比之下，溫暖氣候地區(qū)的作物生長(zhǎng)季節(jié)更為延長(zhǎng)，有助于作物更充分地發(fā)育[5]。

在寒冷地區(qū)，農(nóng)作物的生長(zhǎng)周期被顯著縮短，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的管理和計(jì)劃提出了額外的挑戰(zhàn)。農(nóng)民和農(nóng)業(yè)管理者需要更加精細(xì)地選擇適應(yīng)寒冷氣候的作物品種，以確保其在短暫的生長(zhǎng)周期內(nèi)能夠完成生命周期。同時(shí)，采取科學(xué)的耕作措施和施肥方案，提供足夠的養(yǎng)分支持，以促進(jìn)作物的健康生長(zhǎng)。對(duì)于不同作物，可能需要更靈活的農(nóng)業(yè)管理策略，以適應(yīng)寒冷地區(qū)特有的氣象條件，確保最大程度地發(fā)揮農(nóng)作物的產(chǎn)量潛力，維護(hù)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的健康和可持續(xù)發(fā)展。對(duì)于寒冷地區(qū)的農(nóng)業(yè)從業(yè)者而言，深入了解和適應(yīng)作物的生長(zhǎng)周期特點(diǎn)是確保高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要一環(huán)。通過(guò)科學(xué)、合理的作物管理，可以更好地應(yīng)對(duì)氣溫對(duì)生長(zhǎng)周期的限制，提高作物的適應(yīng)性和產(chǎn)量，為寒冷地區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2 旱澇指標(biāo)

2.1 降水量指標(biāo)

降水量是評(píng)估旱澇情況的關(guān)鍵指標(biāo)，其設(shè)定不同的標(biāo)準(zhǔn)可以有效地劃分旱澇等級(jí)。在農(nóng)業(yè)管理中，農(nóng)業(yè)管理者可以根據(jù)不同季節(jié)的降水量標(biāo)準(zhǔn)制定旱澇指標(biāo)，從而更好地應(yīng)對(duì)自然環(huán)境的變化。

以旱澇指標(biāo)的設(shè)定為例，針對(duì)不同季節(jié)的氣象特點(diǎn)，可以采用靈活的標(biāo)準(zhǔn)。例如，春季和秋季降水較少，可以將相對(duì)較低的降水量定義為干旱；而在夏季和冬季，降水相對(duì)較多，可以將較高的降水量定義為洪澇。這種差異化的設(shè)定有助于更準(zhǔn)確地反映不同季節(jié)農(nóng)田水分供應(yīng)的狀況，為農(nóng)業(yè)管理者提供更具針對(duì)性的信息[6]。

通過(guò)設(shè)定明確的降水量標(biāo)準(zhǔn)，農(nóng)業(yè)管理者可以及時(shí)了解并評(píng)估旱澇狀況，有針對(duì)性地制定灌溉和水資源利用計(jì)劃，提高農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的適應(yīng)性和韌性。這種基于季節(jié)性降水變化的旱澇指標(biāo)設(shè)定，有助于精細(xì)化農(nóng)業(yè)管理，更有效地保障糧食安全和提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平。因此，科學(xué)、合理的降水量指標(biāo)制定將為寒冷地區(qū)農(nóng)業(yè)管理提供可靠的依據(jù)，幫助農(nóng)業(yè)系統(tǒng)更好地應(yīng)對(duì)季節(jié)性氣象變化帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

2.2 土壤濕度指標(biāo)

作為直接反映作物生長(zhǎng)環(huán)境水分狀況的關(guān)鍵指標(biāo)，土壤濕度在農(nóng)業(yè)管理中發(fā)揮著重要作用。通過(guò)精確測(cè)定土壤濕度，可以有效評(píng)估作物的水分供應(yīng)狀況，從而提供有力的依據(jù)來(lái)確定旱澇情況。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，不同作物對(duì)土壤濕度的需求有所不同，因此設(shè)定土壤濕度指標(biāo)時(shí)需要考慮作物的特性和生長(zhǎng)階段。

一般而言，當(dāng)土壤濕度降至某一特定值以下時(shí)，可定義為土壤干旱；反之，當(dāng)土壤濕度超過(guò)某一特定值時(shí)，可視為土壤過(guò)濕或發(fā)生洪澇情況。這種基于土壤濕度的旱澇指標(biāo)不僅直觀地反映了作物生長(zhǎng)環(huán)境的水分狀況，還有助于農(nóng)業(yè)管理者及時(shí)調(diào)整灌溉措施，保障作物正常的生長(zhǎng)和發(fā)育。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析土壤濕度，農(nóng)業(yè)管理者可以更準(zhǔn)確地把握農(nóng)田水分狀況，采取有針對(duì)性的灌溉策略，避免因水分不足或過(guò)剩而導(dǎo)致的旱澇災(zāi)害。這種土壤濕度指標(biāo)的應(yīng)用有助于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水平，從而保障農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，為精細(xì)化農(nóng)業(yè)管理提供科學(xué)依據(jù)。在設(shè)定土壤濕度指標(biāo)時(shí)，應(yīng)充分考慮不同作物的生長(zhǎng)特性，以確保指標(biāo)的準(zhǔn)確性和實(shí)用性[7]。

2.3 作物生長(zhǎng)指標(biāo)

作物的生長(zhǎng)狀況是評(píng)估旱澇狀況的另一關(guān)鍵指標(biāo)，其反映了作物在特定水分環(huán)境下的適應(yīng)性和生理狀態(tài)。通過(guò)觀察作物的生長(zhǎng)情況，包括葉面狀態(tài)、株高、生物量等方面的變化，農(nóng)業(yè)管理者可以判斷水分供應(yīng)是否充足，從而確定旱澇狀況。在作物生長(zhǎng)的不同階段，作物對(duì)水分的需求也各異，因此作物生長(zhǎng)指標(biāo)的設(shè)定需要考慮不同作物和不同生長(zhǎng)階段的特點(diǎn)。例如，當(dāng)作物出現(xiàn)葉片卷曲、顏色變化等情況時(shí)，可能提示水分不足，可以定義為旱情；而作物株高的明顯下降、生物量減少等現(xiàn)象可能暗示著過(guò)度浸水或洪澇。這種基于作物生長(zhǎng)指標(biāo)的旱澇評(píng)估方法不僅能夠直接反映作物對(duì)水分變化的敏感性，也為農(nóng)業(yè)管理者提供了一種實(shí)地觀察的手段，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并應(yīng)對(duì)潛在的旱澇問(wèn)題。通過(guò)綜合考慮降水量、土壤濕度和作物生長(zhǎng)等多方面指標(biāo)，農(nóng)業(yè)管理者可以制定更全面、有效的農(nóng)業(yè)水資源管理策略，提高作物產(chǎn)量，確保農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展。因此，在設(shè)計(jì)作物生長(zhǎng)指標(biāo)時(shí)，農(nóng)業(yè)管理者需細(xì)致分析作物的生長(zhǎng)特性和對(duì)水分的敏感程度，以確保指標(biāo)的科學(xué)性和實(shí)用性。

2.4 水文指標(biāo)

在水文指標(biāo)的研究中，深入分析河流、湖泊以及地下水位等水文數(shù)據(jù)至關(guān)重要。通過(guò)全面評(píng)估這些水文數(shù)據(jù)，農(nóng)業(yè)管理者能夠更準(zhǔn)確地了解寒冷地區(qū)水資源的豐缺狀況。河流和湖泊的流量、水位變化以及水質(zhì)情況提供了關(guān)鍵信息，有助于預(yù)測(cè)水資源的供需情況。同時(shí)，監(jiān)測(cè)地下水位可以揭示地下水資源的變化趨勢(shì)，為農(nóng)業(yè)灌溉和生態(tài)系統(tǒng)的水需求提供科學(xué)依據(jù)。水文數(shù)據(jù)分析不僅有助于灌溉計(jì)劃的制定，還為制定水資源管理政策提供了重要參考。

科學(xué)、合理的水資源管理政策需要建立在對(duì)水文系統(tǒng)全面了解的基礎(chǔ)上，以確保在寒冷地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中充分考慮水資源的可持續(xù)性。通過(guò)深度分析水文指標(biāo)，農(nóng)業(yè)管理者能夠更好地理解水文過(guò)程，及時(shí)應(yīng)對(duì)旱澇等極端氣候事件，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的科學(xué)、合理利用和保護(hù)。因此，水文指標(biāo)的深入研究不僅在農(nóng)業(yè)灌溉計(jì)劃上具有直接應(yīng)用，也對(duì)于制定全面有效的水資源管理政策至關(guān)重要[8]。

3 建議與展望

3.1 加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與預(yù)警

在寒冷地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與預(yù)警十分重要。第一，相關(guān)部門應(yīng)該強(qiáng)化水文氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)獲取降水、氣溫、土壤濕度等關(guān)鍵信息。通過(guò)建立高效可靠的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，全面、及時(shí)地了解氣象和水文狀況，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。監(jiān)測(cè)體系的應(yīng)用不僅有助于更好地了解當(dāng)前農(nóng)田水分狀態(tài)，還為灌溉計(jì)劃的制定提供了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支持。

第二，相關(guān)部門應(yīng)在寒冷地區(qū)建立健全的旱澇預(yù)警機(jī)制。通過(guò)整合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，建立合理的預(yù)警模型，及時(shí)識(shí)別并預(yù)測(cè)可能發(fā)生的旱澇事件。提前預(yù)警將為農(nóng)業(yè)決策者和生產(chǎn)者提供充足的準(zhǔn)備時(shí)間，使其能夠采取必要的措施，減輕旱澇帶來(lái)的損失，包括調(diào)整灌溉計(jì)劃、選擇適應(yīng)性更強(qiáng)的作物品種、制定應(yīng)對(duì)緊急情況的具體措施等。通過(guò)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與預(yù)警，可以有效提高對(duì)寒冷地區(qū)氣象和水文變化的應(yīng)變能力，從而更好地保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展。

3.2 推廣節(jié)水農(nóng)業(yè)

為了有效應(yīng)對(duì)寒冷地區(qū)水資源的稀缺性，相關(guān)部門應(yīng)在該地區(qū)推廣節(jié)水農(nóng)業(yè)，并采取一系列措施，提高灌溉效率，減少水分浪費(fèi)，并積極探索新的節(jié)水技術(shù)。第一，農(nóng)業(yè)管理者可以通過(guò)引入現(xiàn)代化灌溉系統(tǒng)，如微噴灌溉和滴灌技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水分更為精確的控制。這種精準(zhǔn)灌溉不僅可以避免過(guò)度使用水資源，還能夠根據(jù)植物的實(shí)際需求量來(lái)進(jìn)行供水，提高灌溉效率。

第二，農(nóng)業(yè)管理者需要積極推廣水資源管理的最佳實(shí)踐，例如引入土壤水分監(jiān)測(cè)技術(shù)，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤的水分狀況。通過(guò)及時(shí)了解土壤的濕度，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者可以更科學(xué)地安排灌溉計(jì)劃，避免過(guò)度或不足的灌溉，從而最大限度地利用有限的水資源[9]。

第三，培訓(xùn)農(nóng)業(yè)從業(yè)人員，使其更加了解和掌握現(xiàn)代農(nóng)業(yè)水資源管理的技能和知識(shí)，以提高他們?cè)诿鎸?duì)水資源緊缺挑戰(zhàn)時(shí)的應(yīng)對(duì)能力。通過(guò)上述綜合節(jié)水措施的應(yīng)用，寒冷地區(qū)可以更加有效地應(yīng)對(duì)水資源的稀缺性，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，同時(shí)為未來(lái)的水資源管理提供參考。

3.3 提升農(nóng)業(yè)科技水平

為了應(yīng)對(duì)寒冷地區(qū)農(nóng)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門應(yīng)通過(guò)提升農(nóng)業(yè)科技水平推動(dòng)農(nóng)業(yè)的創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展。一方面，相關(guān)部門應(yīng)致力于培育適應(yīng)寒冷環(huán)境的抗旱抗寒作物品種。通過(guò)基因改良和選擇育種，研發(fā)更具抗逆性和適應(yīng)性的植物品種，使作物能夠在低溫、降雪等惡劣條件下更為穩(wěn)健地生長(zhǎng)，減輕寒冷氣候?qū)r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不利影響。

另一方面，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)科技的應(yīng)用，如智能農(nóng)業(yè)技術(shù)、遙感監(jiān)測(cè)等，有助于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科技含量。智能化的農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤濕度、氣溫等參數(shù)，為農(nóng)民提供精準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)指導(dǎo)，從而更有效地利用水資源，降低浪費(fèi)。遙感技術(shù)能夠迅速獲取大范圍的農(nóng)田信息，幫助科學(xué)家和農(nóng)業(yè)從業(yè)者更好地了解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，提前預(yù)警可能發(fā)生的旱澇等災(zāi)害。通過(guò)農(nóng)業(yè)科技的創(chuàng)新應(yīng)用，可以降低寒冷地區(qū)農(nóng)業(yè)對(duì)自然環(huán)境的依賴，實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)量、保障糧食安全的目標(biāo)，有助于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[10]。

4 結(jié)束語(yǔ)

寒冷地區(qū)的農(nóng)業(yè)水文氣象特點(diǎn)獨(dú)特而復(fù)雜，直接影響著農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為了更好地應(yīng)對(duì)這些地區(qū)的氣候挑戰(zhàn)，相關(guān)部門必須深入研究和全面了解當(dāng)?shù)厮臍庀筇卣鳎⒒谶@些了解明確旱澇指標(biāo)，從而更全面地把握寒冷地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況，優(yōu)化農(nóng)業(yè)管理、提高農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的適應(yīng)性和韌性以保障糧食安全。

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