气象灾害对江西省不同季水稻产量影响的灰色关联分析

蔡 波，胡 凯，傅 青

（江西农业大学经济管理学院，江西 南昌 330045）

气象灾害对江西省不同季水稻产量影响的灰色关联分析

蔡 波，胡 凯，傅 青

（江西农业大学经济管理学院，江西 南昌 330045）

选取1986—2014年江西省早稻、中稻、晚稻单产数据以及水稻因不同气象灾害（旱灾、洪涝灾、风雹、霜冻和台风）造成的受灾、成灾和绝收面积数据，运用灰色关联分析法计算不同季水稻单产与5种气象灾害的关联系数，并利用相关数据计算不同季水稻的灾损量和灾损率。结果表明，不同季水稻单产与洪涝灾害的关联系数大，说明洪涝灾害对水稻产量的影响程度大；从时间跨度看，不同季水稻单产受气象灾害影响程度除风雹外都在减弱；不同季水稻由于播种和收获时间不同，受到气象灾害的影响程度不同，中稻受影响程度高于早稻和晚稻。灾损量分析结果显示，江西省气象灾害造成稻谷年均减产162.9万t，相当于年均31.33万hm2水稻种植面积的产量。最后，提出了建设高标准农田、加强农田水利、路渠配套等基础设施建设实现旱涝保收，合理规划不同季水稻种植区域等水稻生产和防灾减灾方面的对策建议。

气象灾害；水稻；产量；灾损量；灰色关联分析

水稻是江西省的重要粮食作物，其播种面积和产量仅次于湖南省，居全国第2位［1］。江西省水稻的年播种面积占粮食播种面积的90%左右，年产量占粮食总产量的95%左右。然而，江西省自然灾害事件频发，不同自然灾害对江西省水稻生产产生不同程度的影响。江西省水稻种植可分为早稻、中稻（指一季晚稻，简称中稻）和晚稻（指二季晚稻，简称晚稻），不同季水稻种植和收获时间都不相同，受到气象灾害影响程度也有差异。目前研究气象灾害对江西省水稻生产影响的研究成果较少。因此，运用定量分析方法研究不同气象灾害对江西省不同季水稻生产的影响，具有较好的现实价值和理论价值。

从现有研究成果来看，理论界研究气象灾害对水稻生产的影响已取得一定成果。沈陈华［2］研究了不同气象因子的变化特征及其与水稻气象单产间的相互影响关系，并且为应对气候变暖提出对策建议；罗丽华等［3］运用回归的方法研究了影响湖南早稻产量因子的主要气象因素及其敏感时期；龙方等［4］研究了影响稻谷单产变化的主要因素，结果表明自然因素是主要因素，水灾受灾未成灾率、其他灾害受灾未成灾率、水灾成灾率、旱灾成灾率和旱灾受灾未成灾率影响稻谷产量的关联度依次降低；彭春瑞等［5］分析了江西春寒、小满寒、寒露风、夏季高温、洪涝、干旱等气象灾害的发生概况及对水稻生产的不利影响，从技术角度提出了相应的减灾补救措施；王秋京等［6］利用灰色关联分析方法分析了黑龙江省气象灾害特征，认为干旱和洪涝是影响黑龙江省粮食生产的主要气象灾害。这些研究成果从宏观上反映了水稻产量与气象灾害之间的关系，具有重要的现实意义，但是对不同季水稻产量受自然灾害影响的研究很少。

1 材料与方法

1.1 数据来源

选取江西省1986—2014年水稻总产量，早稻、中稻、晚稻产量及其种植面积年度数据，这些数据主要来源于《江西统计年鉴》。同时还选取了江西省同期影响水稻的主要气象灾害（旱灾、洪涝灾、风雹、霜冻和台风）造成的受灾面积和成灾面积数据，数据主要来源于《中国农村统计年鉴》。

1.2 研究方法

本研究旨在分析不同季水稻与气象灾害的相关性，得出不同气象灾害对水稻产量的影响程度。由于气象灾害的受灾和成灾面积数据具有很大的不确定性甚至可能会出现零值，选取回归的方法来研究可能会出现量化结果与定性分析的结果不相符，而灰色关联分析法可以很好地解决这些问题。灰色关联分析法（GRA）是衡量因素间关联程度的一种方法，反应的是各因素发展趋势的相似或相异程度［7］。灰色关联度的计算步骤如下：

（1）求各序列的初值像（或均值像）。令

（2）求差序列。记

（3）求两极最大差与最小差。记

（4）求关联系数

（5）计算关联度

2 结果与分析

2.1 气象灾害对江西省水稻播种面积和产量的影响

江西省作为水稻主产区之一，水稻播种面积和产量保持相对稳定，居粮食主产区前二位。如图1所示，江西省粮食播种面积和产量随着水稻播种面积和产量的变化而变化，水稻播种面积占粮食播种面积及水稻产量占粮食总产量的比重一直较高，近10年来这两个比率保持相对平稳，水稻播种面积保持在90%左右，水稻产量比率保持在95%左右。同时，从长期波动趋势来看，虽然水稻播种面积和产量整体保持平稳上升，但是经历了几个时间段的下降：第一个时间段是1992—1993年，该时间段出现下降是由于出现了严重的伏夏干旱导致1993年水稻播种面积下降，从而使水稻产量下降；第二个时间段是1997—1998年，由于1998年长江中下游地区出现了严重的洪涝灾害，使水稻的产量受到了较严重的影响；第三个时间段是2002—2003年，该时间段尤其是2003年出现了多种极端天气的叠加影响，导致水稻减产。

图1 江西省1986—2014年水稻播种面积及产量、粮食播种面积及产量情况

2.2 气象灾害对江西省不同季水稻产量的影响

江西省水稻种植可以分为早稻、中稻和晚稻，不同季水稻种植面积和产量各有差异，其中早稻的种植面积是中稻面积的3.5倍左右，晚稻的种植面积最大，是中稻种植面积的4倍左右。为了更好反映各季水稻产量情况，这里选取各季水稻单产进行分析，如图2所示，不同季水稻单产变化趋势并不相同，同一年份不同季水稻单产有的增加有的减少，这说明不同季水稻可能因为受到气象灾害的影响不同导致这种现象的发生，例如1998年早稻和晚稻的单产都有所下降，但是中稻的产量不减反增。从整体来看，中稻的单产要高于早稻和晚稻，但是晚稻的单产相对稳定。

图2 江西省不同季水稻1986—2014年单产变化情况

3 气象灾害对江西省不同季水稻生产影响的实证分析

气象灾害对不同季水稻影响程度如何，本研究从灾害强度这一角度来分析气象灾害对不同季水稻的灰关联度。由于台风对粮食作物的受灾和成灾面积2000年后才有统计，因此以2000年为界分两个时间阶段进行分析。在进行灰色关联分析时，利用不同季水稻的单产为参考序列，气象灾害强度指数为比较序列，计算关联系数并进行排序，并对不同季水稻的灾损量进行计算，以明晰气象灾害对不同季水稻影响程度。

3.1 气象灾害对早稻产量影响的灰色关联分析

江西省早稻的播种时间一般为3月底4月初，收获季节为7月中、下旬。气象灾害对早稻的影响程度可以用旱灾、洪涝灾、风雹、霜冻和台风的灰关联度来表示，如表1所示，江西省早稻在1986—1999年时间段受洪涝灾害的影响最大、关联系数为0.9385，其次是旱灾、关联系数为0.8854，早稻在该时间段受风雹的影响最小、关联系数只有0.6416。

早稻受气象灾害影响的程度会随着时间的变化而改变。由表1可知，2000—2014年期间，早稻受气象灾害影响的程度除了风雹以外都有所下降，其中受旱灾和霜冻影响的程度下降最明显，该时间段早稻与旱灾、霜冻的关联系数分别由0.8854、0.8141下降到0.6807和0.6345。虽然整体受到的影响有所减小，但是该时间段早稻受洪涝灾的影响依然最大，其关联系数为0.8272；其次是旱灾对早稻的影响，但影响程度远远没有洪涝灾害强，其关联系数为0.6807；值得注意的是风雹对早稻的影响比1986—1999年有所上升为第三因素，说明随着时间的推移，风雹对早稻的影响程度越来越大；2000—2014年期间，台风对早稻的影响程度最小，其关系系数为0.6238。

表1 江西省早稻与不同气象灾害的灰色关联分析结果

3.2 气象灾害对中稻产量影响的灰色关联分析

江西省中稻的播种时间一般为4月初至5月底，收获时间为9月中下旬。该季水稻1986—1999年期间受到气象灾害影响的结果见表2，中稻受洪涝灾危害程度最大，其关联系数为0.8828；其次是旱灾，关联系数为0.8017；该季水稻受风雹的影响最小，关联系数只有0.5985，相对于其他3种气象灾害关联度要低很多。与早稻相比，中稻受气象灾害影响的程度明显降低，说明不同的播种和收获时间受气象灾害的影响在发生改变。

随着时间的推移，气候也在不断发生变化，气象灾害对中稻的影响程度也在发生变化。由表2可知，2000—2014年期间洪涝灾对中稻的影响程度最大，其关联系数为0.8473，该系数比1986—1999年有所下降，说明洪涝灾的危害程度变小；其次该季水稻受旱灾影响较大，关联系数为0.6964。从表2还可以看出，该季水稻受风雹和霜冻的影响基本相同，虽然受台风的影响最小，但是与早稻相比受台风影响的程度要高。

表2 江西省中稻与不同气象灾害的灰色关联分析结果

3.3 气象灾害对晚稻产量影响的灰色关联分析

江西省晚稻的播种时间为7月中下旬至8月上旬，收获时间为10月中上旬。晚稻1986—1999年期间受气象灾害影响的结果见表3。分析结果说明，晚稻单产受洪涝灾的影响程度最大，其关联系数为0.8749；其次是旱灾，关联系数为0.7955；受到霜冻的影响要高于风雹，该时间段受风雹影响的程度最小，晚稻单产与风雹之间的关联系数为0.6123。

与早、中稻一样，近年来晚稻受气象灾害的影响，除了风雹外都有所减弱。如表3所示，晚稻受洪涝灾影响程度最大，其关联系数为0.8342，与1986—1999年相比，关联系数相对值有所下降；其次是旱灾，关联系数为0.6751，说明晚稻近些年受旱灾影响的程度在不断减弱。与其他气象灾害不同的是，风雹对晚稻的影响程度在增强，关联系数由0.6123上升到0.6732。同时从表3还可以看出，晚稻在该时间段受霜冻和台风的影响基本相同，关联系数都在0.63左右。

表3 江西省晚稻与不同气象灾害的灰色关联分析结果

3.4 不同季水稻灾损分析

由灰色关联分析可知，气象灾害影响水稻生产，导致水稻减产。气象灾害对江西省不同季水稻造成的稻谷损失量进行定量分析，可以明晰气象灾害对水稻生产的危害程度，为今后江西省制定防灾减灾措施提供参考。参照李茂松等［8］学者对我国粮食灾损的计算方法，利用不同气象灾害造成农作物受灾面积、成灾面积和绝收面积数据，根据灾损定义，并取损失率的中位值，进行减产量的计算。受灾面积是指农作物产量损失率为0～30%，取中位值即15%作为受灾农作物产量的损失系数；成灾面积是指农作物产量损失率为30%～70%，取中位值即50%作为成灾农作物产量的损失系数；绝收面积是指农作物产量损失率为70%～100%，取中位值即85%作为绝收农作物产量损失系数。由于目前统计资料中成灾面积指的是农作物的成灾面积，没有单独反映水稻成灾情况的指标，因此假定气象灾害对不同农作物的影响是均匀的，进而得出水稻灾损的计算公式为：

水稻灾损量=（水稻播种面积/农作物播种面积）×〔0.15×（受灾面积-成灾面积）+0.5×（成灾面积-绝收面积）+0.85×绝收面积〕×水稻单产

根据以上公式，计算1986—2014年江西省不同季水稻灾损量情况，结果（表4）显示，晚稻的灾损量最大，年均灾损量75.6万t；其次是早稻，年均灾损量为66.3万t；中稻的灾损量最小，年均灾损量为21万t。三者合计年均灾损量为162.9万t，将这一灾损量按照1986—2014年江西省稻谷单产量换算成稻谷种植面积，则相当于年均31.33万hm2水稻种植面积的产量，约为江西省稻谷种植面积10%的产量。可见，气象灾害对江西省水稻生产带来了严重影响，防灾减灾对保障江西省粮食安全、节约耕地面积具有重要的现实意义。

4 结论与建议

4.1 结论

通过对江西省水稻种植和气象灾害的分析，以及气象灾害对不同季水稻影响的实证分析，可以得出以下结论：

（1）并非所有季水稻单产都会随着当年气象灾害的影响而下降。同一年份不同季水稻单产，有的减少也有的可能增加，这要根据水稻的播种期和收获期来决定，例如1998年洪涝灾害严重，早稻和晚稻的单产都有所下降，但是中稻的产量不减反增，这充分说明自然灾害对江西省水稻生产会产生较大影响。

（2）洪涝灾害的灰关联系数相对于其他气象灾害，在不同季水稻生产中都是最大，说明水稻单产受洪涝灾害的影响程度大。无论是1986—1999年还是2000—2014年，这两个时间段不同季水稻与洪涝灾害的灰色关联系数都是最大的，这表明江西省不同季水稻在不同时期受到洪涝灾害的影响都是最大的。旱灾对不同季水稻生产的影响在5种气象灾害中都居第二位，其中旱灾对中稻生产的影响最大，其次是早稻，对晚稻生产的影响最小。

表4 江西省1986—2014年不同季水稻灾损量情况表

（3）从时间跨度来看，不同季水稻单产受到气象灾害的影响除了风雹外都在减弱。无论早稻、中稻还是晚稻，1986—1999年期间受到洪涝灾、旱灾和霜冻的影响，单产都要强于2000—2014年，但各季水稻单产与风雹的灰色关联系数却在上升，一方面说明农田水利基础设施建设对抵抗洪涝灾与旱灾等取得了较大成绩，另外一方面风雹对水稻产量的影响在增强。

（4）不同季水稻由于播种和收获时间不同，受到气象灾害的影响程度不一样，中稻受不同气象灾害的影响强度高于早稻和晚稻。从2000—2014年期间各气象灾害与水稻单产的灰色关联度可知，中稻与旱灾、洪涝灾、风雹、霜冻和台风的关联系数分别为0.6964、0.8473、0.6778、0.6613、0.6551，早稻与5种气象灾害的关联系数分别为0.6807、0.8272、0.6683、0.6345和0.6238，晚稻与5种气象灾害的关联系数为0.6751、0.8342、0.6732、0.6335和 0.6326。可见，不同气象灾害与中稻的关联系数比其它季水稻大，对其影响程度也较大。

（5）利用灾损率中值法进行计算，1986—2014年，江西省自然灾害造成的稻谷减产年均162.9万t，换算成稻谷种植面积，相当于每年31.33万hm2的稻谷种植面积产量，平均占当年稻谷种植面积的10%。由此可见，提高江西省稻谷防灾减灾能力，对于保障江西省粮食安全、节约耕地，具有重要的战略意义。

4.2 对策建议

通过对江西省不同季水稻受气象灾害影响的实证分析，根据相关结论提出相对应的水稻生产和防灾减灾方面的对策建议：

（1）进一步加强高标准农田建设，实现路渠一体化协调推进，大力提高旱涝保收能力。洪涝灾和旱灾是影响水稻减产的两大主要因素，为了最大程度的减小自然灾害的影响，必须加大农田的基本建设，保证水利设施能在旱涝情况下都能发挥作用，实现旱涝保收。

（2）合理规划不同季水稻种植区域，减少气象灾害对水稻产量的影响。由于不同区域气象灾害发生的概率不同，可以根据不同季水稻播种和收获的时间避免一些灾害的影响。例如，在江西东部地区7、8月份受台风的影响可能会大些，可以适当多种植晚稻，避免在水稻抽穗等时期受到台风的影响而减产。

（3）适当增加早稻和晚稻的播种面积，保证水稻高产稳产。中稻受气象灾害的影响相对其他季水稻要大，要根据区域情况适当减少对该季水稻的种植，保证水稻的高产稳产。

（4）加强水稻新品种的培育，培育适合江西地区种植的水稻品种。水稻良种的培育可以增加水稻的一些抗性，江西水稻的种植尤其是早稻还是会受到低温天气的影响，培育具有抗寒和抗旱的品种对保持水稻的高产稳产具有很重要的作用。

［1］志萌，杨志诚. 粮食主产区的传统优势、发展困境与政策保障—— 基于江西粮食发展的调研分析［J］. 农业考古，2012（6）：88-95.

［2］沈陈华. 气象因子对江苏省水稻单产的影响分析［J］. 生态学报，2015，35（12）：1-16.

［3］罗丽华，陈桂华，胡英，等. 气象因素与早稻产量因子的相关性分析［J］. 自然资源学报，2010，25（10）：1718-1726.

［4］龙方，杨重玉，彭澧丽. 自然灾害对中国粮食产量影响的实证分析—— 以稻谷为例［J］. 中国农村经济，2011（5）：33-44.

［5］彭春瑞，刘小林，李名迪，等. 江西水稻主要气象灾害及防御对策［J］. 江西农业学报，2005，17（4）：127-130.

［6］王秋京，马国忠，李宇光，等. 黑龙江省主要农业气象灾害特征及其对粮食产量影响的灰色关联分析［J］. 南方农业学报，2015，46（5）：823-827.

［7］刘思峰，党耀国，方志耕，等. 灰色系统理论及其应用［M］. 第3版. 北京：科学出版社，2004.

［8］茂松，李章成，王道龙，等. 50年来我国自然灾害变化对粮食产量的影响［J］. 自然灾害学报，2005，14（2）：55-60.

Grey correlation analysis of meteorological disasters affecting different season rice production in Jiangxi Province

CAI Bo，HU Kai，FU Qing
（School of Economics and Management，Jiangxi Agricultural University，Nanchang 330045，China）

This paper selected the data of per unit yield of early rice，middle-season rice and late rice and the data of damage，inundated and crop area caused by different meteorological disasters from 1986 to 2014 in Jiangxi province，and the correlation coefficients between different season rice yield and meteorological disasters were calculated by using the grey correlation analysis method. And related data were used to calculate the amount of damage and the damage rate of different season rice. The results showed that the correlation coefficient between different season rice and flood was larger than other meteorological disasters，it meant that the impact of flood on rice yield was heavy. From the time span，different season rice yield affected by meteorological disasters degree were diminished besides wind hail. Due to the various time of sowing and reaping，different season rice was affected by meteorological disasters with varying degrees，middle-season rice was affected by meteorological disasters more heavy than early rice and late rice. Through analysis on the amount of damage，the annual production reduce of rice caused by meteorological disasters in Jiangxi province was 1.629 million tons，equivalent to 0.31 million hm2of rice planting area of production. Finally，according to the conclusion，some suggestions were put forward，like construction of high standard farmland，strengthening irrigation and water conservancy，road drainage equipment and infrastructure construction to achieve absolute returns，reasonable planning planting area of different season rice.

meteorological disasters；rice；yield；amount of damage；grey correlation analysis

S511；F326.11

A

1004-874X（2017）07-0001-07

蔡波，胡凯，傅青. 气象灾害对江西省不同季水稻产量影响的灰色关联分析［J］.广东农业科学，2017，44（7）：1-7.

2017-04-07

教育部人文社科项目（11YJC630008）；江西省高校人文社会科学研究项目（JJ1224）；江西省社会科学规划项目（11YJ34）；江西省教育厅科学技术研究项目（GJJ14279）

蔡波（1976-），男，硕士，讲师，E-mail：53727577@qq.com

胡凯（1974-），博士，教授，E-mail：327029584@qq.com

（责任编辑 邹移光）