农业气象灾害及其对作物产量的影响分析

王亚婷

（宁夏回族自治区西吉县气象局，宁夏 西吉 756200）

农业气象灾害种类多样，如洪涝、干旱、风雹、冻害，这类农业气象灾害对作物产量的影响极为显著，属于影响农业生产活动最主要的因素之一。为更好地应对农业气象灾害，应设法明确其对作物产量的影响程度，能够为水利设施建设、农药化肥使用、作物品种改良等工作提供依据。

1 常见的农业气象灾害及特点

1.1 常见灾害

洪涝、干旱、风雹、冻害均属于常见的农业气象灾害。洪涝灾害存在显著地域性特点，在我国南部、东部地区多发，如两广、两湖地区，多拥有范围广、强度大、季节性长的特征，对农业生产的威胁较大，直接影响作物质量和产量。如存在持续性大暴雨天气，农作物可能因洪水而颗粒无收。干旱直接影响作物的种植和生长，土壤中水分会因干旱而流失，出现一定程度干裂，作物生长离不开水的支持，水分收支不平衡将引发干旱灾害，农作物会因此减产。风雹对农业生产的影响也较为深远，由于雷暴大风与冰雹往往结伴而行，风雹会带来作物倒伏、花果脱落、叶片等器官受损、果实品质降低等危害，直接影响作物质量和产量。冻害指的是气温长时间较低，其会抑制作物生长发育，很容易导致减产、绝收。冻害多出现于深秋到初春时段，0 ℃以下的温度会损害作物细胞及根部，严重的可能导致其死亡，冬小麦、果树、油菜、茶树等作物均很容易遭受冻害，具体影响与区域、作物种类、发育、水分等因素存在一定关联[1]。

1.2 特点分析

我国农业气象灾害存在一定特点，主要可概括为季节性特点、地域性和局部性特点、并发性特点。

1.2.1 季节性特点 洪涝、干旱、风雹、冻害均存在明显的季节性特点，如干旱主要涉及春旱、秋旱，风雹多源于春夏之交及夏秋季，由于农作物的生长受气温的影响较大，在夏天、秋天温度较高的季节是农作物生长的主要时间，这2 个季节发生农业气象灾害的频率较高。尤其在我国四季较为明显的北方，夏季的降雨量直接影响着农作物的旱涝，冰雹强风等影响着农作物的生长状态，此阶段农作物受气象的影响较大。

1.2.2 地域性、局部性特点 我国不同地区出现的农业气象灾害存在一定规律。一般来说，一个地区的自然灾害相对固定，具有一定的局部性，这种规律体现在种类和强度上，如冻害和干旱更多出现在东北地区，洪涝、风雹则更多出现于南方地区（图1、图2）。

图1 旱灾粮食百分比图

图2 我国水旱灾害分布图

1.2.3 并发性特点 农业气象灾害会表现出局部性发生的特征，但并不是说在一个区域范围仅出现一种气象灾害，不同农业气象灾害存在一定关联，农业气象灾害经常是以组合发生的形式出现的，当出现一种气象灾害时，很可能会同时出现或者先后出现其他类型的灾害，如干旱与虫灾共同发生，暴雨会引发洪涝等等。农业气象灾害的组合发生极大程度上会加重造成的破坏影响，而且多种农业气象灾害同时出现的情况较为常见，这对作物产量和质量带来的影响极大，必须得到高度重视[2]。

2 农业气象灾害对作物产量的影响

2.1 区域概况

为提升研究的实践价值，以宁夏回族自治区西吉县作为研究对象，研究地域属于温带大陆性季风气候，年平均气温为5.8 ℃，年降水量为391.0 mm，农业所占地位极高。当地以小麦、玉米、杂粮为主要粮食作物，种植面积广阔，但近年来受到显著增加的干旱、冰雹、大风、暴雨、霜冻等农业气象灾害影响，当地农业生产活动正面临严重威胁。

2.2 数据来源

以中国种植业信息网及《中国统计年鉴》作为研究数据来源，主要涉及案例区域1990—2019 年主要粮食作物产量及作物播种面积数据以及干旱、冰雹、大风、暴雨、霜冻等灾害数据及其造成的农作物成灾面积、受灾面积等数据。为直观展示农业气象灾害的危害程度及其带来的粮食损失量，研究采用灾害强度和受灾率指标，量化农业气象灾害影响，成灾与受灾面积比值为灾害强度指数，受灾面积与播种面积比值为受灾率[3]。

2.3 研究方法

为明确农业气象灾害对作物产量的影响，研究采用灰色关联分析法，对象间的相关程度可由此通过相关因素时间序列曲线间几何相似程度进行判断，越是相似的曲线几何形状代表存在越大关联度。该方法的应用需要首先建立比较数列和参考数列，选取粮食单产、粮食总产、小麦、玉米（粮食产量）作为参考数列，选择干旱、冰雹、大风、暴雨、霜冻的灾害强度、受灾率指数为比较数列，分别表示为式（1）、式（2），式中的i、n分别为因子数、年份数。

为降低数据间误差，需标准化处理数据。在关联系数的计算过程中，一个X0存在多个X1，以此对相同时刻下各比较数列与参考数列关联系数，具体比较采用式（3）进行，即：

式（3）中，ρ为分辨系数，ρ△（man）、△（min）分别代表参考数列与比较数列差值最大、最小绝对值，ρ取0.5。

最后进行关联度求取和关联度排序，采用式（4）：

式（4）中，N、roi分别代表数列数值个数、xi对x0的灰色关联度。按照大小次序，结合m个子序列对同一母序列关联度组成关联序，细分为强关联、中等关联、弱关联，具体范围分别为(0.7，1.0］、(0.35，0.7］［0，0.35］。

2.4 影响分析

2.4.1 粮食生产分析 结合粮食产量变化情况进行分析可以发现，1990—2019 年案例区域存在大体一致的粮食单产和总产量变化趋势，表现为波动上升，单产、总产增产速率分别为每年73.41 kg/hm2、25.77 万t，同时存在基本趋于稳定的粮食作物播种面积，播种面积变化对粮食产量影响较小；结合不同粮食作物种类产量进行分析可以发现，小麦、玉米与粮食产量变化趋势一致，粮食总产量中玉米的贡献率最高，其次为马铃薯、小麦，粮食总产量与玉米产量间存在较为一致变化趋势，玉米、水稻分别为当地第一、第二大粮食作物，当地小麦产量较低，玉米产量较为稳定。

2.4.2 农业气象灾害数据分析 1990—2019 年案例区域存在变化趋势基本一致的成灾面积和受灾面积，波动性较大，灾害强度和受灾率指数存在负向变动趋势，即灾害发生范围较窄时段存在较高灾害强度，反之则较低。1990—2019 年案例区域平均受灾率、平均灾害强度指数分别为37.21%、58.28%，灾害发生较强年份存在超过70%的灾害强度指数，2006年存在高达87%的灾害强度指数。案例区域农业气象灾害与时空分布不均的降水、东亚冬季风偏强等因素存在密切关联，如出现较为严重农业自然灾害。该年度存在粮食产量显著下降的情况。

2.4.3 关联分析 结合不同灾害类型受灾率和粮食产量，可围绕3 个阶段开展关联分析，即1990—1996 年、1997—2007 年、2008—2019 年，表1 为2008—2019 年不同灾害类型受灾率与粮食产量的关联分析。

表1 2008—2019 年不同灾害类型受灾率与粮食产量关联分析

1990—1996 年4 种气象灾害受灾率与小麦、玉米单产、总产间存在基本一致的关联度排序，干旱、洪涝为中等相关，冻害和风雹为强相关，说明冻害和风雹存在较大的作物产量影响，风雹影响最大，干旱影响较小；1997—2007 年对粮食单产和总产影响最大的仍为风雹，冻害影响最小，干旱为影响玉米和玉米产量的关键气象灾害；2008—2019 年洪涝和风雹带来的影响仍为强相关，风雹为影响小麦和玉米产量的关键气象灾害，在对小麦产量的影响上，4 种气象灾害均存在中等相关。综合分析可以发现，在1990—1996 年、1997—2007 年、2008—2019 年间气象灾害受灾率与粮食单产、总产间存在呈现一致的关联度排序，但与特定粮食作物产量存在不同关联性，说明不同作物在不同阶段存在差异显著的受灾范围，特定灾害发生的时段会导致不同灾害受灾范围带来的影响发生变化。干旱和冻害受灾范围对粮食产量存在下降显著的关联性，风雹、洪涝的危害出现一定上升，危害较大的为风雹，冻害在1990—1996 年危害较大，干旱在1997—2007 年危害显著上升，洪涝在2008—2019 年危害略有上升。

3 气象灾害防范的具体措施

3.1 利用气候资源优化现代农业

农业和气候的关系非常紧密。充分掌握当地气候资源及特性，提早采取防范措施，可以有效避免灾害性气候造成的损害。在农业生产过程中，要按照当地气候条件、农业气象灾害出现的规律，改善耕作制度，合理分配作物生产，引入新品，合理规划，并根据天气预报进行农业生产活动。

3.2 多部门联合，实施整体防范

气象灾害的防范是一项系统工程，需要相关单位的统一领导，协调各部门联合行动，真正实现有效防范。灾害发生前，气象部门要完成测量报警并及时传达给相关单位，相关单位要制订应急预案，并根据测报结果采取防范措施；灾害发生时，相关单位要及时实施应急救援，唯有整体防范才能使气象灾害对农业生产及人民生命财产所造成的危害最大限度地减轻。

3.3 建立保障渠道

在采取农业气象灾害防范措施时，可以建立保障方案。第一，当农田发生灾害时，将造成非常严重的农业经济危害。为了避免这一问题出现，必须建立气候保障方案，改善气象灾害防御力工作中的弊端。例如,在多雨季节，气象专家可以给农户提供防灾工作建议。如果气象灾害出现，便可以及时采取措施，有效防止农业遭受灾害。第二，由于农业气象灾害发生突然，为了有效减少气象灾害造成的损害，必须建立农业服务项目保障机制，宣传普及防灾手段，提高农户的风险防控意识。在这个过程中，气候管理人员还可以建立灾害应急方案，降低农业损失。

3.4 延伸气象服务领域

气象部门要不断创新发展一系列气象服务产品。首先，要加强农业防灾减灾服务，在灾害发生前公布气象预报预警信息内容，灾后进行跟踪调查，编写灾害影响评估分析报告。其次，根据当地气候特点，提高特色农业气象服务，气象部门应结合当地实际情况，开发设计出畜禽、农作物、大棚种植等类别的气象服务产品。除此之外，加强气象决策服务，提高对农业新产品、新技术、新模式推广和运用的气象科学研究。

4 结论

农业气象灾害对作物产量的影响较为深远，为了更好地保障农作物的正常生长发育和农业的健康发展，相关部门务必高度重视且加强灾害性天气的信息预警工作，并提出详细的应对措施。同时，为了更好地应对农业气象灾害，防灾减灾措施优选、作物品种改良、水利设施建设等工作必须得到高度重视。