山东地区农业气象灾害的变化特征对主要农作物的影响

徐 祎 邹俊丽 刘 明

（山东省泰安农业气象试验站，山东 泰安 271000）

全球气候变暖已成为不争的事实。在此大背景下，全球各类极端灾害性天气显著增多。我国也不例外，每年均会因为各类农业气象灾害而造成较多的农业损失[1]。农业气象灾害近些年来成为广大气象科研工作者研究的热点，有大量学者针对农业气象灾害展开了研究，并取得了大量成效。杨尚英等[2-3]学者指出影响我国农业生产的主要气象灾害有旱灾、水灾、冷冻害等类型。王秋京等[4]则采用灰色关联法对黑龙江省农业气象灾害特征及其对粮食产量的影响展开了研究。马雅丽[5]用线性分析方法和灰色关联分析方法探究了山西省主要农业气象灾害变化特征及其对农业的危害；邱爽等[6]学者基于西南四省市的灾害数据, 利用滑动平均法、灰色关联度分析法分析了农业气象灾害的变化特征、各省市受灾程度的空间分布特征和气象灾害对粮食产量的影响；陈楠等[7]、陶学林等[8]、孙振生等[9]、王华银等[10]分别探究了菏泽市、邵阳市、海阳市、马鞍山农业气象灾害及其防灾措施。

山东省地处中国东部沿海、黄河下游地区，地理坐标处于34°22.9′~38°24.01′N、114°47.5′~122°42.3′E之间。境内地形地貌复杂，气候属暖温带季风气候类型。降水集中，雨热同季，春秋短暂，冬夏较长，境内干旱、台风、洪涝、风雹、低温冻害等气象灾害出现概率较大，经常给山东农业生产造成不利影响。因此，首先分析了山东省干旱、台风、洪涝、风雹、低温冻害等主要农业气象灾害变化特征，并重点探究了其对山东地区小麦、玉米等主要农作物的影响，为趋利避害，促进当地农业安全生产提供指导依据。

1 山东地区农业气象灾害特征

1.1 干旱灾害特征

干旱是在足够长的时期内，降水量严重不足，导致土壤蒸发而水分亏损，河川流量锐减，影响了人类生活的正常秩序以及农作物正常生长的灾害性天气现象。山东地区降水年际分布不均匀性，一年四季均会发生不同程度的干旱天气，主要涉及到冬旱、春旱、伏旱或者冬春连旱、秋冬春连旱，具备波及范围广、发生频率高、灾情严重以及危害性大等特征。春旱对处于需水旺长的冬小麦有严重威胁，对幼苗生长不利，会降低后期实穗率，对小麦产量和品质均会产生影响。夏季，山东地区温度较高，空气中的蒸发速率加快，干旱会导致土壤缺水严重，难以满足玉米生长过程中对水分的需求，导致玉米枯萎，会造成农作物减产甚至绝收，影响农民的经济收入水平。

1.2 台风灾害特征

在气象学上，按世界气象组织定义：热带气旋中心持续风速在 12 级-13 级（即32.7m/s~ 41.4 m/s）称为台风或飓风，台风通常指的是北太平洋西部（赤道以北，国际日期线以西，东经 100 °以东）的热带气旋。山东省台风主要发生于4~9月，尤其是夏季出现台风的几率较高。山东省台风具备影响范围广、破坏力度大以及灾情极端性强等特点，经常各农业生产造成十分严重损失。

1.3 洪涝灾害特征

山东省降水主要出现在汛期为4~9月份，特别是夏季（6~8月）暴雨天气占全年暴雨日数的一半以上。降水系统较复杂，主要由中高纬西风带的系统造成，产生暴雨的主要因素是锋面、涡流以及中小尺度对流；暴雨天气常常引发洪涝灾害，极易冲毁道路、水利基础设施、淹没农田等，给农业生产造成不利影响。

1.4 风雹灾害特征

冰雹和大风是山东地区经常出现的灾害性天气,两者经常同时出现，它出现的范围虽然较小，时间也比较短促，但来势猛、强度大，并经常伴随着强降水、急剧降温等阵发性灾害性天气过程。山东地区几乎每年均会出现不同程度的冰雹灾害，一年中，冰雹主要发生于3~10月，特别是5~7月最为集中，经常给农业生产造成极大危害。

1.5 低温冷冻灾害特征

低温冷冻灾害通常是由于来自极地的强冷空气和寒潮侵入所导致的连续多日气温骤降，致使作物由于环境温度太低而遭受损伤进而致使作物产量大大减少的农业气象灾害。低温冷冻灾害主要涉及到低温连阴雨、低温冷害、霜冻以及寒潮等。山东低温连阴雨秋冬春比较严重。春季遇到低温阴雨往往对春播春种危害极大。霜冻结合发生的季节，又可分为春季霜冻、秋季霜冻和冬季霜冻。秋末的寒潮常常会给北方带来大范围的初霜，使晚秋作物遭到冻害；春天的寒潮会引起南方的连阴雨；冬季的寒潮常常引起雪灾，给作物带来严重冻害。

2 山东地区农业气象灾害对主要农作物的影响

山东地区农业气象灾害主要包括干旱、台风、洪涝、风雹、低温冷冻五个类型，在这里选择灰色关联分析统计方法来分析这些农业气象灾害对山东地区主要农作物小麦、玉米、棉花的影响情况。

2.1 山东地区农业气象灾害对小麦的影响

在农业气象灾害与小麦的影响的关联分析中，主要将山东地区农业气象灾害受灾比率当成比较数列，将1950~2016年小麦产量当成参考数列。由小麦产量和受灾比率的灰色关联度分析了解到（表1），20世纪50年代、20世纪60年代、20世纪70年代山东地区台风受灾范围和小麦的产量之间关联性最大，风雹灾害次之，也就是说20世纪50年代至70年代（1950-1979年）年台风是影响山东省小麦产量的一类主要农业气象灾害。20世纪80年代山东省各农业气象灾害的受灾范围和小麦产量的关联度最大的为旱灾，洪涝灾害次之，风雹灾害排第三，低温排第四，台风关联度最小，旱灾是山东省20世纪80年代（1980-1989年）对小麦产量造成影响最大的一类农业气象灾害。20世纪90年代至21世纪00年代（1990-2008年）山东省各类农业气象灾害的受灾范围和小麦产量的关联度最大的为风雹灾害，洪涝、旱灾次之，低温较小，台风关联性最小。21世纪10年代（2010-2016年）中，对小麦产量影响最大的为洪涝灾害。总的来说，在山东省各类农业气象灾害中，对小麦含量危害最大的为风雹、洪涝以及旱灾。尤其是风雹灾害在各个年代中的关联度都比较大，成为对小麦影响特别大的一类农业气象灾害，需要高度重视防雹减灾工作。

2.2 山东地区农业气象灾害对玉米的影响

在农业气象灾害与玉米的影响的关联分析中，主要将山东地区各类农业气象灾害当成比较数列，将1950—2016年玉米产量当成参考数列。由玉米产量和受灾比率的灰色关联度分析了解到（表2），20世纪50年代、20世纪60年代对山东省玉米产量关联性最大的一类气象灾害为台风，风雹次之。台风是山东省20世纪50年代至60年代（1950-1969年）影响玉米产量的最为关键的农业气象灾害。20世纪70年代受灾范围与山东省玉米产量的关联度最大的为洪涝灾害；20世纪80年代受灾范围与山东省玉米产量的关联度最高为旱灾。20世纪90年代至21世纪00年代（1990-2009年）对东省玉米产量影响最大的农业气象灾害是风雹灾害。21世纪10年代(2010—2016年)中关联性由大到小排列如下：低温＞洪涝＞风雹＞旱灾＞台风。总体来说，在近67年来，对玉米作物造成影响的最大的农业气象灾害为风雹灾害，其次是低温冷冻灾害、旱灾。

表2 山东玉米产量与受灾比率的灰色关联度分析

2.3 山东地区农业气象灾害对棉花的影响

在农业气象灾害与棉花的影响的关联分析中，主要将山东地区各类农业气象灾害当成比较数列，将1950—2016年小麦产量当成参考数列。由棉花产量和受灾比率的灰色关联度分析了解到(表3)，20世纪50年代、20世纪60年代、20世纪70年代山东地区台风受灾范围和棉花产量之间关联性最大，20世纪80年代山东地区农业气象灾害受灾范围和棉花产量的关联度从大到小排列依次为：旱灾＞风雹＞洪涝＞低温＞台风，由此可知，山东地区20世纪80年代对棉花产量影响最大的农业气象灾害为旱灾。20世纪90年代至21世纪10年代（1990-2016年）的气象灾害受灾范围和棉花产量的关联度从大到小排列依次为：风雹＞洪涝＞旱灾＞低温＞台风，由此可知风雹近30年来对棉花产量影响最大的农业气象灾害为风雹。从整体情况分析来看，1950—2016年影响棉花作物产量的最为关键的农业气象灾害包括风雹、旱灾以及洪涝灾害。

表3 山东棉花产量与受灾比率的灰色关联度分析

3 结论

总之，山东地区主要农业气象灾害包括干旱、台风、洪涝、风雹、低温冷冻五个类型，这些农业气象灾害出现概率较高，危害性较大，基本上每年均会给农业生产带来不同程度的损失。采用灰色关联法对山东省主要农作物产量与气象灾害受灾情况展开研究了解到，在山东省各类农业气象灾害中，对小麦含量危害最大的为风雹、洪涝以及旱灾。尤其是风雹灾害在各个年代中的关联度都比较大，成为对小麦影响特别大的一类农业气象灾害；对玉米作物造成影响的最大的农业气象灾害为风雹灾害，其次是低温冷冻灾害、旱灾。影响棉花作物产量的最为关键的农业气象灾害包括风雹、旱灾以及洪涝灾害。对于山东地区，最好种植耐干旱性作物，还需要注重防雹减灾工作以及汛期洪涝灾害的防御工作，尽可能保障农作物的安全生长，促进山东地区农业的持续、健康发展。