基于农业旱情评估指标研究

江 炜，任玉敦

(1.浙江水利科技推广与发展中心，杭州310012;2.浙江水利水电专科学校，杭州310018)

0 引言

我国是一个农业大国。近年来旱灾频繁发生，已逐渐成为对农业影响最广，危害最大的自然灾害。旱情评估可以使人们提前预测干旱并及时制定有效的抗灾减灾措施，减少旱灾损失，作为一种行之有效的方法已引起人们的广泛关注。干旱过程复杂，影响因素众多，除降水之外，还受土壤、气候、作物等因素影响。目前的旱情评估方法还不完善，主要存在2个问题:1)部分评估指标考虑因素单一，不能正确反映旱情状况，如目前应用广泛的降水指标;2)部分指标资料获取困难，并不易检验其正确性，如土壤墒情指标、作物旱情指标等。本文通过分析影响旱情的各个因素，在连续无雨日数指标的基础上考虑其中影响显著、资料易得的建立修正连续无雨日数指标，并用宜昌市东风渠灌区实测资料对指标进行充实、检验。

1 修正连续无雨日数指标

1.1 原理

修正连续无雨日数指标是在连续无雨日数指标的基础上，综合考虑了作物种类、生长阶段和土壤类型3个因素，并把这些因素定量地反映到一个与时间有关的修正系数上。其具体表达公式为:

式中:d'为修正连续无雨日数指标计算值;β为修正系数;d为连续无雨日数值。

1.2 修正系数

修正系数是一个全面考虑作物种类、生长阶段及土壤类型三因素的综合性系数，它反映了干旱发生在不同的时段对农业造成的危害程度有所不同。其中作物种类和生长阶段对旱情状况的影响通过作物种植面积及敏感性系数来反映，不同土壤类型对旱情的影响通过土壤保水系数来体现。

1.2.1 作物敏感性系数

作物敏感性系数是表征不同作物、不同阶段缺水对产量影响大小的量，用λ表示，λ值越大表明缺水对产量的影响愈大，造成的危害也愈大，在相同的气候条件下干旱程度也愈重;反之λ愈小，表明在相同气候条件下干旱程度愈轻。该系数采用Jensen模型中的水分敏感指数来表示，我国大部分地区灌溉试验站都有关于这一指数的试验资料。

1.2.2 土壤保水性系数

土壤保水性系数是表征土壤持水能力大小的量，土壤持水能力是土壤重要的物理性状之一，土壤的物理性质，如土壤颗粒大小、有机质含量、土壤容重、孔隙率等决定了持水能力的大小。一般情况下用田间持水率、凋萎系数等来表示土壤持水能力。本文采用田间持水率与凋萎系数之差的有效含水率来反映土壤保水性系数的大小。不同的土壤类型其田间持水率、凋萎系数并不是一个确定的量而是一个范围，为了研究方便，通过参考有关文献，本文取该范围内的中间值表示其大小。对土壤保水性系数的划分本文以国际制土壤质地分类为基础，分为砂土、壤土、黏壤土、黏土4类。

1.2.3 作物种植面积

由于不同作物抵抗干旱的能力不同，强抗旱作物种植面积越大，在相同的气候条件下，整个地区抵御旱灾的能力越强，反之，低抗旱作物种植面积越大，在相同的气候条件下，整个地区抵御旱灾的能力越弱，干旱造成的损失越大。

1.2.4 修正系数表达式

利用上文的作物敏感性系数、土壤保水性系数及作物种植面积，通过式(2)的形式整合成一个综合的修正系数βm，用它反映旱灾程度的差异，该系数的计算公式为:

式中:λi表示某月份，第i种作物的作物敏感系数;ai表示第i种作物的种植面积;τi表示第i种作物相应的土壤保水系数。

各地区根据实际资料可以得到每个月的βm，对βm进行趋势配线得到修正系数配线曲线，根据曲线，可以得到各月份的βm'，对它进行等比例缩小，使其值在1.0上下，就得到各月份的修正系数值β。

2 等级划分

根据水利部颁布的《干旱评估标准》(试行)，本文把干旱划分为轻度干旱、中度干旱、严重干旱、特大干旱4个等级，采用排频适线评价法对修正连续无雨日数进行等级划分。

排频适线评价法是在频率曲线完成后，取频率p=50%的指标数据xp为干旱等级评价的下限，选择p=99%的指标数值xt作为特大干旱的上限，把两者的差值平均分成7等份，每一份的值为r，r=(xtxp)/7，则等级划分是以2r为间隔进行平均分配，等级划分见表1:

表1 干旱等级划分

3 实际应用

3.1 建立修正连续无雨日数指标

本文根据东风渠灌区自1976—2002年的27 a实际资料，确定各月份的修正系数值，然后根据统计的连续无雨日数值，通过计算可以得到修正连续无雨日数指标值。

3.1.1 作物敏感性系数

灌区作物种植面积主要统计早、中、晚稻以及小麦和棉花作物，其他的作物分别用这5种作物代替，如瓜果、烟叶用棉花代替;绿肥、油菜、大麦等冬播作物用小麦代替。这5种作物各月份的作物敏感性系数见表2。

表2 东风渠灌区内作物各月份的敏感性系数

3.1.2 土壤保水性系数

东风渠灌区土壤性质以黄棕壤土、潮土、水稻土为主。湖北黄棕土主要归为壤土;潮土作物主要为小麦、玉米、甘蔗、棉花、花生、油菜等，主要归为壤土;水稻土的耕层颗粒一般以＜0.01 mm的为主(占60%左右)，主要为黏壤土。各类型土壤保水系数见表3。

表3 各类型土壤保水系数

3.1.3 作物种植面积

根据灌区的资料，统计作5物种植面积见表4。

表4 作物种植面积 666.7hm2

3.1.4 修正系数值

通过式(2)代入各系数值进行计算，得到每1个月的βm，对其进行配线，根据配线曲线，并进行等比例缩小，得到各月份的修正系数值β见表5。

表5 修正系数值β

3.2 等级划分

根据修正连续无雨日数的指标形式，采用排频适线评价法进行修正连续无雨日数的等级划分，划分结果见表6。

表6 考虑月份系数的连续无雨日数指标

3.3 指标检验

利用修正连续无雨日数指标及其等级划分标准分别对东风渠灌区资料较为详细的4个典型干旱年1992年、1997年、1999年、2000年进行旱情评估，并与实际的旱情状况进行比较，可以得到在这4 a的48个月中，修正连续无雨日数指标的评估结果与实际相符合的有39个，正确率达到81%。

4 结论

在考虑干旱的影响程度时，区分干旱发生的时间极为必要，因为不同作物处于不同的生长阶段对干旱的承受能力不同，本文的修正连续无雨日数指标对这一因素有所考虑，对于干旱指标研究是一个进步，而且，该指标形式简单，资料可靠，通过检验其评估效果较好，旱情发生时间和程度与实际情况基本相符，可广泛用于农业旱情评估中。

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