陇东地膜玉米干旱灾害风险评估及保险指数设计

张谋草，车 可，张俊林，周忠文，张红妮

庆阳市气象局，甘肃西峰 745000

陇东地区是以雨养农业为主的农业区，由于其特殊的地理环境和气候特点，有十年九旱之说。玉米作为陇东地区粮食作物之一，种植面积仅次于冬小麦。玉米不仅是居民日常消费的粮食品种，还是优质的畜牧饲料，更是重要的化工原料。在作物的生长过程中，干旱、高温、连阴雨、冰雹等灾害天气的频发，会影响玉米的正常生长，而干旱是当地的主要灾害，对极大地制约了玉米的生长及其产量[1]。许多学者从不角度就干旱对农业的影响进行研究，认为在玉米的不同生长发育阶段发生干旱对其产量的影响程度不同[2-8]。玉米产量高低直接影响农民收入和粮食安全。

近年来，通过农业保险分散灾害造成的粮食减产损失，成为保护农民稳定收入的一种重要手段，农业保险越来越受到重视[9-10]。在政府补贴扶持政策的大力推动下，庆阳市政策性农业保险取得了极大的发展，农户参保的积极性也有所提高。但目前陇东地区地膜玉米种植的农业保险在实践中仍存在一定问题，玉米种植的农业保险普遍采取统一费率形式。由于玉米干旱灾害的发生存在明显的地域性，各地受灾的风险程度并不相同，若保险费率采取统一形式，会造成参保农户之间保费的支付和获利的不对等，发生高风险灾害的农户参保性高，低风险灾害的农户参保意愿不强。因此，为了使农业保险费率厘定科学、合理，提高低风险区农户的参保积极性，本研究构建了陇东地区玉米干旱天气指数保险模型，探讨赔付标准，以实现不同地域之间不同受害程度上的差异费率，使种植户规避生产中面临的灾害风险，为乡村振兴和农业保险大范围推广提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 资料来源

1991—2020 年逐月降水资料来源于庆阳市七县一区的气候观测站，相应县（区）玉米产量资料来源于庆阳市统计局。

1.2 研究方法

本文中资料的处理、计算、分析、图表均采用Excel软件完成。

1.2.1 干旱天气指数的确定农业气象干旱是指作物生长过程中，由于土壤水分不足而造成的作物体内水分亏缺，影响作物正常生长发育的现象，农业气象干旱指数可用于对干旱发生的强度进行量化评价[11]。关于干旱指标的划分方法较多，本试验采用气象上常用的降水量指数。

式中：Pa为降水距平百分率；为多年同期平均降水量（mm），P为实际降水量（mm）。取降水距平百分率为负值时绝对值为干旱天气指数Hw，即：

1.2.2 玉米减产率的求取玉米产量采用直线回归法分解为趋势产量（Yt）、气象产量（Yw），减产率定义为气象产量与趋势产量的比值。计算得到1991—2020年庆阳市8个县（区）地膜玉米减产率数据[11-12]。

其中，Y是实际产量，将X＜-5%的年份视为减产年，相应地-X为减产率。

1.2.3 保险费率的厘定

其中，R为纯保险费率，E（loss）为灾害损失率的数学期望，Li为灾害损失率，Pi为该灾害损失率发生的概率，m为天气指数赔付触发值。

2 结果与分析

2.1 玉米生长期干旱天气指数与减产率对应关系的建立

陇东地区地膜玉米主要生长季为4—9月。根据姚小英等[13]研究，干旱影响陇东玉米生长的主要时段是春旱（4—5月）、初夏旱（6月）和伏旱（7—8）月。该地自20世纪90年代以来采用地膜覆盖技术，春旱对玉米苗期生长影响较小。因此，本研究利用公式（1）计算了夏季（6—8月）降水距平百分率，利用（2）式求得干旱天气指数Hw。利用回归法将玉米产量分离为趋势产量和气象产量，利用（4）式求得减产率X，选择减产率小于5%的年份与相对应年份的干旱天气指数Hw组成样本共82组，在此样本中选择玉米生长的6—8月受干旱影响最为明显的年份46组。对46组样本对应的干旱天气指数和减产率的数据进行分析，得到陇东地膜玉米干旱天气指数和减产率的模型。

式中，X为减产率（%），回归方程通过R2为0.001的极显著性水平检验，拟合程度较高。利用公式（6），得出不同干旱天气指数对应的减产率（表1）。

表1 干旱天气指数与减产率之间的对应关系 %

2.2 干旱灾害风险评估模型构建

用干旱致灾因子危险性衡量发生干旱灾害对玉米产量的影响程度，其致灾因子危险性越大，发生干旱灾害的可能性也就越大，对玉米产量形成的影响程度也就越大；反之，则就越小。用干旱频率（F）和干旱强度（Q）的乘积表示陇东地区玉米全生育期干旱致灾因子危险性（E）。即

式（7）中，Ej为各县（区）玉米全生育期干旱风险度；Qj为各县不同等级的干旱强度；Fj为各县玉米干旱在不同干旱强度等级下的发生概率。

干旱强度（Qj）：取干旱减产5%~10%为轻旱（0），减产10%~20%为中旱（1），减产20%~30%为重旱（2），减产30%~40%为严重干旱（3），减产超过40%为极端干旱（4）。干旱发生概率（Fj）运用冯利华[14]信息扩散理论的风险分析方法进行计算。利用（7）式得出各县发生干旱程度的风险评估（表2）。

表2 各县发生干旱程度的风险评估

2.3 陇东地膜玉米干旱天气指数保险的赔付标准

陇东地区正常年份玉米产量可达400 kg/667 m2，以2.4元/kg计算，玉米亩产收入960.0元。该区干旱导致玉米最高减产62.85%，则农民收入最多损失 603.36元/667 m2，取最高赔付600元/667 m2。设干旱天气指数大于50%时为赔付起点，不同程度的天气干旱指数赔付标准（表3）。

表3 玉米干旱天气指数保险赔付标准

2.4 陇东地膜玉米保险费率的厘定

利用公式（5）计算陇东地区各县（区）保险费率的纯费率（其中灾害损失率用减产率）表4。即陇东地区初始保险费率在1.4%~8.2%，这与周玉淑等[15]人的结论一致。按600元/667 m2的最高赔付金计算，则需缴纳保费为8.4~49.2元/667 m2，其中缴纳保费的85%由中央、省、市三级政府财政承担，农户只承担15%，即农户缴纳保费为1.3~7.4元/667 m2。

表4 各县（区）初始保险费率、缴纳保费

3 结论与讨论

（1）农业生产对自然环境因素具有较强的依赖性，同一种灾害在不同地域之间危害程度不同。利用构建的干旱灾害风险评估模型，得出了陇东地区不同县（区）干旱致灾风险由高到低依次为：庆城县＞环县＞华池县＞西峰区＞正宁县＞镇原县＞合水县＞宁县。

（2）设定陇东地区地膜玉米干旱灾害保险赔付阈值是干旱天气指数大于50%。得出陇东地区分县（区）的初始保险费率在1.4%~8.2%，缴纳保费为8.4~49.2元/667 m2，其中农户缴纳保费为1.3~7.4元/667 m2。

（3）通过本研究，对陇东地区主要的干旱灾害按县域科学、合理制定保险指数和理赔标准，可以有效改善投保户和保险公司之间的分歧，对政策性农业保险的可持续发展具有积极意义。

（4）农作物遭受灾害往往是由多种自然灾害共同作用的结果，本研究的灾害风险评估仅以干旱一种致灾因子构建单一因子的天气保险指数。在今后的工作中应加强灾害的监测和记载，收集不同气象灾害（阴雨、高温、冰雹等）对玉米产量造成的影响，从而构建多种灾害因子的综合天气指数模型。