赤峰市元寶山區(qū)氣象災(zāi)害對農(nóng)業(yè)的危害及防御策略

程雯 李娜

摘 要 內(nèi)蒙古赤峰市元寶山區(qū)氣溫波動(dòng)加劇、降水分布不均、大風(fēng)頻繁等異常氣象事件嚴(yán)重影響農(nóng)作物生長發(fā)育，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)。為減輕氣候變化對元寶山區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，保障區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全和糧食安全，分析元寶山區(qū)氣象災(zāi)害對農(nóng)業(yè)的具體影響，提出選育耐寒、耐熱作物品種，調(diào)整種植結(jié)構(gòu)；建設(shè)防洪排澇工程，提高土壤滲透性；建立防風(fēng)林網(wǎng)并發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，減少機(jī)械損傷；實(shí)施節(jié)水灌溉，提高作物抗旱性等防御策略。

關(guān)鍵詞 氣象災(zāi)害；防御策略；氣候變化；內(nèi)蒙古赤峰市元寶山區(qū)

中圖分類號(hào)：S42 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.10.028

內(nèi)蒙古赤峰市元寶山區(qū)屬溫帶半干旱大陸性氣候，農(nóng)作物以玉米、小麥等溫度敏感作物為主，當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)極易受到氣候變化的不利影響。近年來，元寶山區(qū)氣溫波動(dòng)加劇、降水分布不均、大風(fēng)頻繁等異常氣象事件屢有發(fā)生，嚴(yán)重影響農(nóng)作物生長發(fā)育，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)。為科學(xué)指導(dǎo)元寶山區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，有必要深入分析區(qū)域農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的危害機(jī)理，并提出針對性的防御對策。

1 元寶山區(qū)氣候特征及農(nóng)業(yè)發(fā)展概況

元寶山區(qū)年平均氣溫15.5 ℃，大于10 ℃活動(dòng)積溫4 900 ℃，無霜期240 d[1]，光照充足，年日照時(shí)間為1 858 h，年降水量為340 mm，雨熱同步，6—9月為氣象災(zāi)害頻發(fā)期，區(qū)域內(nèi)主要分布玉米、小麥種植區(qū)，近30年來，隨著全球氣候變暖的加劇，元寶山區(qū)的氣溫變化尤為明顯，其年代際變化率達(dá)到0.32 ℃/10 a，呈現(xiàn)出明顯的增溫趨勢，同時(shí)，異常高溫天氣頻發(fā)，日極端最高氣溫出現(xiàn)頻次增加了57%。此外，元寶山區(qū)的降水量也有所增加，年增幅達(dá)8.7%，但分布不均，短時(shí)強(qiáng)降水的邊際貢獻(xiàn)率提高至65%，加之大風(fēng)、干旱等極端天氣事件的頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響了元寶山區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。以玉米為例，過高氣溫會(huì)導(dǎo)致其生育期和灌漿期分別縮短14 d和7 d，最終產(chǎn)量減少8.5%，而強(qiáng)降水又可使玉米苗期和收割期淹死率分別達(dá)到38.6%和18.2%[2]。

2 元寶山區(qū)氣象災(zāi)害對農(nóng)業(yè)的具體影響

2.1 溫度異常導(dǎo)致作物生長期縮短

元寶山區(qū)在全球變暖的背景下，發(fā)生了顯著的氣候跳躍，表現(xiàn)為年平均氣溫以0.32 ℃/10 a的速率快速增溫。尤其在7—8月，日最高氣溫在39 ℃以上，遠(yuǎn)高于適宜溫度。溫度異常導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)主要作物出現(xiàn)了不同程度的生育期縮短和生長期調(diào)整，嚴(yán)重影響產(chǎn)量。以夏玉米為例，元寶山區(qū)夏玉米適宜平均氣溫為20～30 ℃，每當(dāng)最高氣溫升高1 ℃，其生育期會(huì)縮短0.8 d。模型模擬結(jié)果表明，若全球氣候變暖趨勢無明顯減緩，到2050年，該區(qū)域夏玉米生育期預(yù)計(jì)將比基準(zhǔn)期（1980—2010年）減少10 d以上[3]。此外，高溫易使玉米中淀粉含量下降，作物品質(zhì)下降。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，元寶山區(qū)2021年第三季度最高氣溫與優(yōu)質(zhì)玉米產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.86，每升高1 ℃可導(dǎo)致產(chǎn)量損失12.5 kg·hm-2[1]。

2.2 強(qiáng)降水導(dǎo)致水浸和土壤侵蝕

元寶山區(qū)地處東北季風(fēng)區(qū)與中緯度西風(fēng)帶交匯處，降水變化明顯。近30年來，元寶山區(qū)年降水量增加了8.7%，這主要是由于極端強(qiáng)降水事件增多。模型預(yù)測結(jié)果表明，隨著全球氣候變暖的加劇，2035—2050年元寶山區(qū)將出現(xiàn)降水增強(qiáng)的特征，強(qiáng)降水階段（日降水量大于50 mm）的頻次將增加一倍，將加劇水浸災(zāi)害的發(fā)生，嚴(yán)重影響區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[2]。以小麥為例，其最適宜降水量為450～650 mm，超過1 000 mm則會(huì)引起不同程度的水浸危害。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，元寶山區(qū)小麥主要生產(chǎn)區(qū)泥炭壤土層厚度較薄，保水保肥能力較差，強(qiáng)降水易導(dǎo)致土壤板結(jié)和養(yǎng)分流失[1]。相關(guān)模擬結(jié)果表明，未來30年元寶山區(qū)小麥種植區(qū)淹水深度可達(dá)15 cm，淹水期將延長4 d，減產(chǎn)可達(dá)20.6%[4]。此外，強(qiáng)降水還會(huì)加劇土壤侵蝕強(qiáng)度，區(qū)域內(nèi)部分旱地在徑流侵蝕作用下，土壤流失量增加，嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

2.3 大風(fēng)導(dǎo)致作物機(jī)械損傷

元寶山區(qū)屬強(qiáng)風(fēng)帶區(qū)，風(fēng)力資源豐富。隨著極端氣候事件的增多，區(qū)域內(nèi)大風(fēng)日數(shù)呈增加趨勢，導(dǎo)致機(jī)械性傷害成為常見的氣象災(zāi)害之一。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，元寶山區(qū)大于12級大風(fēng)日數(shù)的線性增長率達(dá)到3.2%/10 a，并有向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)密集區(qū)的苗期作物擴(kuò)散之勢[4]。以玉米為例，其抗倒伏能力較差，且大面積種植，一旦遭遇登熟期前的強(qiáng)風(fēng)且伴有強(qiáng)降雨天氣，將產(chǎn)生嚴(yán)重的機(jī)械性傷害。調(diào)查表明，元寶山區(qū)主要種植區(qū)作物倒伏率與每秒風(fēng)速呈指數(shù)關(guān)系，當(dāng)風(fēng)力達(dá)到10.8 m·s-1時(shí)，平均倒伏率高達(dá)76%[1]。有模型預(yù)測，未來30年元寶山區(qū)每年均有15 d左右將出現(xiàn)大風(fēng)天氣，極端最高風(fēng)速可達(dá)20 m·s-1，玉米損失率將高達(dá)35.2%[5]。除直接經(jīng)濟(jì)損失外，倒伏作物往往致病嚴(yán)重，嚴(yán)重影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)。

2.4 干旱導(dǎo)致作物水分脅迫

元寶山區(qū)年降水量僅340 mm，而作物生長期內(nèi)的有效積溫可達(dá)4 900 ℃，高溫大蒸發(fā)是區(qū)域性氣候特點(diǎn)。近年來，在全球氣候變暖的背景下，元寶山區(qū)旱情局部加重，灌漿期最為嚴(yán)重。以玉米為例，生育期平均氣溫每升高1 ℃，其耗水量增加30～60 mm。而模擬結(jié)果表明，未來30年赤峰市包含元寶山區(qū)7—8月平均氣溫將持續(xù)顯著增高[3]。此外，連續(xù)無雨天數(shù)也在增加，一旦超過12 d，輕度干旱即發(fā)生，這些都會(huì)導(dǎo)致作物出現(xiàn)不同程度的水分脅迫。研究表明，元寶山區(qū)玉米土壤永久萎蔫點(diǎn)含水量為18%，而生育期內(nèi)土壤含水量低于此閾值的概率已達(dá)38%[1]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，僅2020年植被健康指數(shù)低于0.4的輕度干旱面積就達(dá)到0.5萬hm2，導(dǎo)致減產(chǎn)12.5%以上，因此若不采取有力措施，未來元寶山區(qū)因干旱造成的農(nóng)業(yè)減產(chǎn)損失將持續(xù)加大[1]。

3 應(yīng)對策略

3.1 選育耐寒、耐熱作物品種，調(diào)整種植結(jié)構(gòu)

面對日益頻繁的氣候異常事件，為保障元寶山區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全和區(qū)域糧食安全，調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局，選擇適宜品種是關(guān)鍵途徑之一。具體來說，要針對元寶山區(qū)存在的溫度跳躍增暖趨勢，大力選育和引進(jìn)耐低溫、耐高溫的作物新品種，構(gòu)建高效、穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系。以玉米為例，元寶山區(qū)現(xiàn)有主流品種大部分屬中熟品種，適宜平均氣溫為23～26 ℃，而模擬結(jié)果表明，未來30年該區(qū)夏季平均氣溫將升高2.5 ℃，這將嚴(yán)重影響現(xiàn)有中熟品種的種植表現(xiàn)，導(dǎo)致其增產(chǎn)潛力下降15%以上[1]。因此，選育高溫適應(yīng)性強(qiáng)的玉米品種刻不容緩。模擬結(jié)果表明，若種植區(qū)中熟品種玉米種植面積減少12%，而改種適宜高溫的早中熟和早熟品種，2050年玉米減產(chǎn)率可以有效控制在5%左右[5]。此外，合理調(diào)整作物種植結(jié)構(gòu)，增加旱作物比例，構(gòu)建氣候適應(yīng)性更強(qiáng)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。研究表明，適當(dāng)減少溫敏性較高的中熟玉米種植面積，改種高溫和旱情對其影響較小的玉米、高粱等豐產(chǎn)經(jīng)濟(jì)作物，可以有效減輕氣候變化的不利影響，提高區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力[1]。

3.2 建設(shè)防洪排澇工程，提高土壤滲透性

元寶山區(qū)土壤質(zhì)地以堅(jiān)實(shí)的礦質(zhì)土壤為主，滲水性差是其主要特點(diǎn)。在全球氣候變暖、強(qiáng)降水頻發(fā)的背景下，水浸災(zāi)害發(fā)生加劇，將嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。因此，構(gòu)建高效的防洪排澇體系，保障農(nóng)田安全具有重要意義。具體來說，加大農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度，合理布局河道、塘堰等排澇系統(tǒng)，提高承洪能力。以元寶山區(qū)主要糧食生產(chǎn)區(qū)泥河流域?yàn)槔?，流域?nèi)水系發(fā)達(dá)，但防洪標(biāo)準(zhǔn)較低，計(jì)劃組織整治率系數(shù)僅為62%[2]。相關(guān)研究結(jié)果表明，泥河流域未來生育期強(qiáng)降水量將增加12.5%，超過現(xiàn)有防洪體系最大承受能力[3]。因此，若在該流域新增建2座中型水庫，并對18條支流實(shí)施河道治理，可提高防洪標(biāo)準(zhǔn)，有效減少強(qiáng)降水和內(nèi)澇對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的損失。此外，改善土壤自身抗旱性也十分必要。目前，元寶山區(qū)主要玉米種植區(qū)土層深度較淺，保水保肥性差，經(jīng)過節(jié)水間歇灌溉可提高土壤滲透系數(shù)，并提高土壤孔隙度和顆粒組成穩(wěn)定性，從而增強(qiáng)土壤蓄水保肥功能。該措施每年可減少灌溉用水量20%，并提高水分利用效率18%，值得在元寶山區(qū)推廣[2]。

3.3 建立防風(fēng)林網(wǎng)并發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，減少機(jī)械損傷

元寶山區(qū)大風(fēng)災(zāi)害頻發(fā)，嚴(yán)重影響區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。構(gòu)建科學(xué)的防風(fēng)體系，保護(hù)耕地是關(guān)鍵。依托“三北”防護(hù)林工程，合理布局防風(fēng)林網(wǎng)。統(tǒng)計(jì)資料表明，元寶山區(qū)82%的農(nóng)田分布在局地風(fēng)力在7級及以上的主導(dǎo)風(fēng)向上，而當(dāng)?shù)胤雷o(hù)林覆蓋率僅為21%[5]。研究證明，防風(fēng)林可以使下墊面最大風(fēng)速下降60%，并使作物減產(chǎn)率降低約40%[1]。因此，按照“近遠(yuǎn)結(jié)合，遮蔽一體”的原則，在元寶山區(qū)主要糧食產(chǎn)區(qū)周邊5 km范圍內(nèi)新增建喬、灌混交防風(fēng)林，可使防風(fēng)林帶總覆蓋率提高到76%，預(yù)計(jì)到2030年，新增防風(fēng)林體系可使區(qū)內(nèi)農(nóng)田受害率降低約30%[3]。此外，發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)是重要技術(shù)路徑。元寶山區(qū)光熱資源豐富，使用薄膜大棚可有效改善微氣候，并能使多數(shù)作物減產(chǎn)率降低20%以上。以元寶山區(qū)第二大糧食作物玉米為例，徑流和風(fēng)蝕是導(dǎo)致其減產(chǎn)的主要原因。研究表明，采用大田作物立體覆膜技術(shù)可使作物抗倒率提高88%，產(chǎn)量較露地栽培提高56%[3]。因此，整合光熱、水肥資源優(yōu)勢，發(fā)展適度規(guī)?；O(shè)施農(nóng)業(yè)，將大幅提高元寶山區(qū)抗旱抗寒能力，保障區(qū)域糧食安全。

3.4 實(shí)施節(jié)水灌溉，提高作物抗旱性

元寶山區(qū)作物生長期土壤水分脅迫現(xiàn)象普遍存在，實(shí)施高效節(jié)水灌溉勢在必行。具體來說，構(gòu)建水肥一體化的微灌溉體系至關(guān)重要。以元寶山區(qū)主要糧食作物玉米為例，傳統(tǒng)漫灌方式下水分利用系數(shù)僅為0.48，灌溉用水可節(jié)約空間巨大。實(shí)證結(jié)果表明，采用管道微噴灌結(jié)合鹽基肥可使玉米產(chǎn)量提高26%，并使灌溉用水量減少35%，這主要是因?yàn)槲姽嗫删_控制灌水量，并通過封閉管道直接將水肥溶液輸送至作物根系，顯著提高水分吸收效率[3]。此外，選育抗旱作物品種也極為重要。元寶山區(qū)現(xiàn)有小麥品種以中耕性強(qiáng)和高耕性品種為主，對旱情敏感性較高，應(yīng)重點(diǎn)選育適宜干燥環(huán)境的玉米、小麥新品種。數(shù)據(jù)顯示，通過應(yīng)用雜交技術(shù)和基因編輯技術(shù)選育而成的耐旱小麥品種，其抗旱性能相較于原有品種可至少提高35%[1]。因此，全面實(shí)施高效微灌溉，并選育抗旱作物新品種，可以有效增強(qiáng)元寶山區(qū)農(nóng)業(yè)抗旱能力，確保區(qū)域糧食安全。

4 結(jié)語

元寶山區(qū)在全球氣候變暖的背景下，氣候變化特征明顯，溫度升高、降水增多等異常氣象氣候事件頻發(fā)，嚴(yán)重威脅區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全。因此，適應(yīng)性調(diào)整農(nóng)業(yè)布局，運(yùn)用現(xiàn)代科技手段增強(qiáng)抗災(zāi)能力，是應(yīng)對未來氣候挑戰(zhàn)、保障區(qū)域糧食安全的重要舉措。元寶山區(qū)應(yīng)大力培育和引進(jìn)耐寒耐熱的優(yōu)良作物品種，優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)，構(gòu)建高效、穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系。此外，加大水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度，合理配置防洪系統(tǒng)，并推廣微灌溉等節(jié)水技術(shù)，提高農(nóng)田抗旱性。面對日益嚴(yán)峻的氣候環(huán)境，推進(jìn)元寶山區(qū)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展，需要政府、科研單位和農(nóng)民密切配合要共同努力。

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（責(zé)任編輯：張春雨）

作者簡介：程雯（1995—），本科，工程師，研究方向?yàn)闅庀蠓?wù)。E-mail：cw96154@163.com。