王亞婷

（寧夏回族自治區(qū)西吉縣氣象局，寧夏 西吉 756200）

農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害種類多樣，如洪澇、干旱、風(fēng)雹、凍害，這類農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害對作物產(chǎn)量的影響極為顯著，屬于影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動最主要的因素之一。為更好地應(yīng)對農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，應(yīng)設(shè)法明確其對作物產(chǎn)量的影響程度，能夠為水利設(shè)施建設(shè)、農(nóng)藥化肥使用、作物品種改良等工作提供依據(jù)。

1 常見的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害及特點

1.1 常見災(zāi)害

洪澇、干旱、風(fēng)雹、凍害均屬于常見的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害。洪澇災(zāi)害存在顯著地域性特點，在我國南部、東部地區(qū)多發(fā)，如兩廣、兩湖地區(qū)，多擁有范圍廣、強度大、季節(jié)性長的特征，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的威脅較大，直接影響作物質(zhì)量和產(chǎn)量。如存在持續(xù)性大暴雨天氣，農(nóng)作物可能因洪水而顆粒無收。干旱直接影響作物的種植和生長，土壤中水分會因干旱而流失，出現(xiàn)一定程度干裂，作物生長離不開水的支持，水分收支不平衡將引發(fā)干旱災(zāi)害，農(nóng)作物會因此減產(chǎn)。風(fēng)雹對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響也較為深遠，由于雷暴大風(fēng)與冰雹往往結(jié)伴而行，風(fēng)雹會帶來作物倒伏、花果脫落、葉片等器官受損、果實品質(zhì)降低等危害，直接影響作物質(zhì)量和產(chǎn)量。凍害指的是氣溫長時間較低，其會抑制作物生長發(fā)育，很容易導(dǎo)致減產(chǎn)、絕收。凍害多出現(xiàn)于深秋到初春時段，0 ℃以下的溫度會損害作物細胞及根部，嚴重的可能導(dǎo)致其死亡，冬小麥、果樹、油菜、茶樹等作物均很容易遭受凍害，具體影響與區(qū)域、作物種類、發(fā)育、水分等因素存在一定關(guān)聯(lián)[1]。

1.2 特點分析

我國農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害存在一定特點，主要可概括為季節(jié)性特點、地域性和局部性特點、并發(fā)性特點。

1.2.1 季節(jié)性特點 洪澇、干旱、風(fēng)雹、凍害均存在明顯的季節(jié)性特點，如干旱主要涉及春旱、秋旱，風(fēng)雹多源于春夏之交及夏秋季，由于農(nóng)作物的生長受氣溫的影響較大，在夏天、秋天溫度較高的季節(jié)是農(nóng)作物生長的主要時間，這2 個季節(jié)發(fā)生農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的頻率較高。尤其在我國四季較為明顯的北方，夏季的降雨量直接影響著農(nóng)作物的旱澇，冰雹強風(fēng)等影響著農(nóng)作物的生長狀態(tài)，此階段農(nóng)作物受氣象的影響較大。

1.2.2 地域性、局部性特點 我國不同地區(qū)出現(xiàn)的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害存在一定規(guī)律。一般來說，一個地區(qū)的自然災(zāi)害相對固定，具有一定的局部性，這種規(guī)律體現(xiàn)在種類和強度上，如凍害和干旱更多出現(xiàn)在東北地區(qū)，洪澇、風(fēng)雹則更多出現(xiàn)于南方地區(qū)（圖1、圖2）。

圖1 旱災(zāi)糧食百分比圖

圖2 我國水旱災(zāi)害分布圖

1.2.3 并發(fā)性特點 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害會表現(xiàn)出局部性發(fā)生的特征，但并不是說在一個區(qū)域范圍僅出現(xiàn)一種氣象災(zāi)害，不同農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害存在一定關(guān)聯(lián)，農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害經(jīng)常是以組合發(fā)生的形式出現(xiàn)的，當(dāng)出現(xiàn)一種氣象災(zāi)害時，很可能會同時出現(xiàn)或者先后出現(xiàn)其他類型的災(zāi)害，如干旱與蟲災(zāi)共同發(fā)生，暴雨會引發(fā)洪澇等等。農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的組合發(fā)生極大程度上會加重造成的破壞影響，而且多種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害同時出現(xiàn)的情況較為常見，這對作物產(chǎn)量和質(zhì)量帶來的影響極大，必須得到高度重視[2]。

2 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害對作物產(chǎn)量的影響

2.1 區(qū)域概況

為提升研究的實踐價值，以寧夏回族自治區(qū)西吉縣作為研究對象，研究地域?qū)儆跍貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，年平均氣溫為5.8 ℃，年降水量為391.0 mm，農(nóng)業(yè)所占地位極高。當(dāng)?shù)匾孕←?、玉米、雜糧為主要糧食作物，種植面積廣闊，但近年來受到顯著增加的干旱、冰雹、大風(fēng)、暴雨、霜凍等農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害影響，當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動正面臨嚴重威脅。

2.2 數(shù)據(jù)來源

以中國種植業(yè)信息網(wǎng)及《中國統(tǒng)計年鑒》作為研究數(shù)據(jù)來源，主要涉及案例區(qū)域1990—2019 年主要糧食作物產(chǎn)量及作物播種面積數(shù)據(jù)以及干旱、冰雹、大風(fēng)、暴雨、霜凍等災(zāi)害數(shù)據(jù)及其造成的農(nóng)作物成災(zāi)面積、受災(zāi)面積等數(shù)據(jù)。為直觀展示農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的危害程度及其帶來的糧食損失量，研究采用災(zāi)害強度和受災(zāi)率指標(biāo)，量化農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害影響，成災(zāi)與受災(zāi)面積比值為災(zāi)害強度指數(shù)，受災(zāi)面積與播種面積比值為受災(zāi)率[3]。

2.3 研究方法

為明確農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害對作物產(chǎn)量的影響，研究采用灰色關(guān)聯(lián)分析法，對象間的相關(guān)程度可由此通過相關(guān)因素時間序列曲線間幾何相似程度進行判斷，越是相似的曲線幾何形狀代表存在越大關(guān)聯(lián)度。該方法的應(yīng)用需要首先建立比較數(shù)列和參考數(shù)列，選取糧食單產(chǎn)、糧食總產(chǎn)、小麥、玉米（糧食產(chǎn)量）作為參考數(shù)列，選擇干旱、冰雹、大風(fēng)、暴雨、霜凍的災(zāi)害強度、受災(zāi)率指數(shù)為比較數(shù)列，分別表示為式（1）、式（2），式中的i、n分別為因子數(shù)、年份數(shù)。

為降低數(shù)據(jù)間誤差，需標(biāo)準(zhǔn)化處理數(shù)據(jù)。在關(guān)聯(lián)系數(shù)的計算過程中，一個X0存在多個X1，以此對相同時刻下各比較數(shù)列與參考數(shù)列關(guān)聯(lián)系數(shù)，具體比較采用式（3）進行，即：

式（3）中，ρ為分辨系數(shù)，ρ△（man）、△（min）分別代表參考數(shù)列與比較數(shù)列差值最大、最小絕對值，ρ取0.5。

最后進行關(guān)聯(lián)度求取和關(guān)聯(lián)度排序，采用式（4）：

式（4）中，N、roi分別代表數(shù)列數(shù)值個數(shù)、xi對x0的灰色關(guān)聯(lián)度。按照大小次序，結(jié)合m個子序列對同一母序列關(guān)聯(lián)度組成關(guān)聯(lián)序，細分為強關(guān)聯(lián)、中等關(guān)聯(lián)、弱關(guān)聯(lián)，具體范圍分別為(0.7，1.0］、(0.35，0.7］［0，0.35］。

2.4 影響分析

2.4.1 糧食生產(chǎn)分析 結(jié)合糧食產(chǎn)量變化情況進行分析可以發(fā)現(xiàn)，1990—2019 年案例區(qū)域存在大體一致的糧食單產(chǎn)和總產(chǎn)量變化趨勢，表現(xiàn)為波動上升，單產(chǎn)、總產(chǎn)增產(chǎn)速率分別為每年73.41 kg/hm2、25.77 萬t，同時存在基本趨于穩(wěn)定的糧食作物播種面積，播種面積變化對糧食產(chǎn)量影響較小；結(jié)合不同糧食作物種類產(chǎn)量進行分析可以發(fā)現(xiàn)，小麥、玉米與糧食產(chǎn)量變化趨勢一致，糧食總產(chǎn)量中玉米的貢獻率最高，其次為馬鈴薯、小麥，糧食總產(chǎn)量與玉米產(chǎn)量間存在較為一致變化趨勢，玉米、水稻分別為當(dāng)?shù)氐谝?、第二大糧食作物，當(dāng)?shù)匦←湲a(chǎn)量較低，玉米產(chǎn)量較為穩(wěn)定。

2.4.2 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害數(shù)據(jù)分析 1990—2019 年案例區(qū)域存在變化趨勢基本一致的成災(zāi)面積和受災(zāi)面積，波動性較大，災(zāi)害強度和受災(zāi)率指數(shù)存在負向變動趨勢，即災(zāi)害發(fā)生范圍較窄時段存在較高災(zāi)害強度，反之則較低。1990—2019 年案例區(qū)域平均受災(zāi)率、平均災(zāi)害強度指數(shù)分別為37.21%、58.28%，災(zāi)害發(fā)生較強年份存在超過70%的災(zāi)害強度指數(shù)，2006年存在高達87%的災(zāi)害強度指數(shù)。案例區(qū)域農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害與時空分布不均的降水、東亞冬季風(fēng)偏強等因素存在密切關(guān)聯(lián)，如出現(xiàn)較為嚴重農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害。該年度存在糧食產(chǎn)量顯著下降的情況。

2.4.3 關(guān)聯(lián)分析 結(jié)合不同災(zāi)害類型受災(zāi)率和糧食產(chǎn)量，可圍繞3 個階段開展關(guān)聯(lián)分析，即1990—1996 年、1997—2007 年、2008—2019 年，表1 為2008—2019 年不同災(zāi)害類型受災(zāi)率與糧食產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)分析。

表1 2008—2019 年不同災(zāi)害類型受災(zāi)率與糧食產(chǎn)量關(guān)聯(lián)分析

1990—1996 年4 種氣象災(zāi)害受災(zāi)率與小麥、玉米單產(chǎn)、總產(chǎn)間存在基本一致的關(guān)聯(lián)度排序，干旱、洪澇為中等相關(guān)，凍害和風(fēng)雹為強相關(guān)，說明凍害和風(fēng)雹存在較大的作物產(chǎn)量影響，風(fēng)雹影響最大，干旱影響較小；1997—2007 年對糧食單產(chǎn)和總產(chǎn)影響最大的仍為風(fēng)雹，凍害影響最小，干旱為影響玉米和玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵氣象災(zāi)害；2008—2019 年洪澇和風(fēng)雹帶來的影響仍為強相關(guān)，風(fēng)雹為影響小麥和玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵氣象災(zāi)害，在對小麥產(chǎn)量的影響上，4 種氣象災(zāi)害均存在中等相關(guān)。綜合分析可以發(fā)現(xiàn)，在1990—1996 年、1997—2007 年、2008—2019 年間氣象災(zāi)害受災(zāi)率與糧食單產(chǎn)、總產(chǎn)間存在呈現(xiàn)一致的關(guān)聯(lián)度排序，但與特定糧食作物產(chǎn)量存在不同關(guān)聯(lián)性，說明不同作物在不同階段存在差異顯著的受災(zāi)范圍，特定災(zāi)害發(fā)生的時段會導(dǎo)致不同災(zāi)害受災(zāi)范圍帶來的影響發(fā)生變化。干旱和凍害受災(zāi)范圍對糧食產(chǎn)量存在下降顯著的關(guān)聯(lián)性，風(fēng)雹、洪澇的危害出現(xiàn)一定上升，危害較大的為風(fēng)雹，凍害在1990—1996 年危害較大，干旱在1997—2007 年危害顯著上升，洪澇在2008—2019 年危害略有上升。

3 氣象災(zāi)害防范的具體措施

3.1 利用氣候資源優(yōu)化現(xiàn)代農(nóng)業(yè)

農(nóng)業(yè)和氣候的關(guān)系非常緊密。充分掌握當(dāng)?shù)貧夂蛸Y源及特性，提早采取防范措施，可以有效避免災(zāi)害性氣候造成的損害。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，要按照當(dāng)?shù)貧夂驐l件、農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害出現(xiàn)的規(guī)律，改善耕作制度，合理分配作物生產(chǎn)，引入新品，合理規(guī)劃，并根據(jù)天氣預(yù)報進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動。

3.2 多部門聯(lián)合，實施整體防范

氣象災(zāi)害的防范是一項系統(tǒng)工程，需要相關(guān)單位的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，協(xié)調(diào)各部門聯(lián)合行動，真正實現(xiàn)有效防范。災(zāi)害發(fā)生前，氣象部門要完成測量報警并及時傳達給相關(guān)單位，相關(guān)單位要制訂應(yīng)急預(yù)案，并根據(jù)測報結(jié)果采取防范措施；災(zāi)害發(fā)生時，相關(guān)單位要及時實施應(yīng)急救援，唯有整體防范才能使氣象災(zāi)害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人民生命財產(chǎn)所造成的危害最大限度地減輕。

3.3 建立保障渠道

在采取農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害防范措施時，可以建立保障方案。第一，當(dāng)農(nóng)田發(fā)生災(zāi)害時，將造成非常嚴重的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟危害。為了避免這一問題出現(xiàn)，必須建立氣候保障方案，改善氣象災(zāi)害防御力工作中的弊端。例如,在多雨季節(jié)，氣象專家可以給農(nóng)戶提供防災(zāi)工作建議。如果氣象災(zāi)害出現(xiàn)，便可以及時采取措施，有效防止農(nóng)業(yè)遭受災(zāi)害。第二，由于農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害發(fā)生突然，為了有效減少氣象災(zāi)害造成的損害，必須建立農(nóng)業(yè)服務(wù)項目保障機制，宣傳普及防災(zāi)手段，提高農(nóng)戶的風(fēng)險防控意識。在這個過程中，氣候管理人員還可以建立災(zāi)害應(yīng)急方案，降低農(nóng)業(yè)損失。

3.4 延伸氣象服務(wù)領(lǐng)域

氣象部門要不斷創(chuàng)新發(fā)展一系列氣象服務(wù)產(chǎn)品。首先，要加強農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)，在災(zāi)害發(fā)生前公布氣象預(yù)報預(yù)警信息內(nèi)容，災(zāi)后進行跟蹤調(diào)查，編寫災(zāi)害影響評估分析報告。其次，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c，提高特色農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)，氣象部門應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況，開發(fā)設(shè)計出畜禽、農(nóng)作物、大棚種植等類別的氣象服務(wù)產(chǎn)品。除此之外，加強氣象決策服務(wù)，提高對農(nóng)業(yè)新產(chǎn)品、新技術(shù)、新模式推廣和運用的氣象科學(xué)研究。

4 結(jié)論

農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害對作物產(chǎn)量的影響較為深遠，為了更好地保障農(nóng)作物的正常生長發(fā)育和農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展，相關(guān)部門務(wù)必高度重視且加強災(zāi)害性天氣的信息預(yù)警工作，并提出詳細的應(yīng)對措施。同時，為了更好地應(yīng)對農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害，防災(zāi)減災(zāi)措施優(yōu)選、作物品種改良、水利設(shè)施建設(shè)等工作必須得到高度重視。