基于气候变化的农业气象灾害对春玉米产量的影响

摘    要：澄城县地处渭北高原东北部，春玉米是澄城县主要农作物之一，容易遭受各种自然灾害的影响。文章对澄城县近几十年气候变化进行研究，分析了该县主要农业气象灾害对春玉米产量的影响因素，进而列举出对春玉米产量影响最大的农业气象灾害，以便为澄城县春玉米生产规避风险提供理论依据。

关键词：气候变化；农业气象；灾害；春玉米；产量

文章编号：1005-2690（2023）08-0133-03       中国图书分类号：S513；S42       文献标志码：A

作者简介：贺晨昕（1994—），女，汉族，陕西榆林人，硕士，助理工程师，研究方向为农业气象。

陕西省澄城县位于渭北高原东北部地区，区域面积达到1 121 km2，粮食常年播种面积4万hm2以上，其中春玉米常年播种面积为1.36万hm2左右，是该县的第一大粮食种植作物，年产量12万t左右。长期以来，气象灾害一直是造成玉米产量降低的主要原因之一。目前对陕西省发生的气象灾害报道比较多，对澄城县的气象灾害也有报道，但是这些研究多关注于气象灾害指标的建立和创新，但是在实际生产过程中，对气象灾害资料的讨论及其规律性研究并不多[1]。现在气象灾害的发生并不规律，而且呈现逐年增加的态势[2]，澄城县地处西北部，旱灾的发生程度更为频繁。

关于农业气象灾害对玉米生产的影响，国内报道较多，但深入研究较少。如陈振林等（2007）[3]利用数学建模的方式，研究了一定阶段干旱对玉米产量的影响。另外，涝灾、风灾、虫灾等对玉米产量的影响也有报道[4]。随着人类对自然环境的破坏日益加重，气候也呈现出逐年变化趋势，影响澄城县春玉米生产的主要农业气象灾害的种类或发生频率等有可能发生改变，严重影响该县的玉米生产。因此，需要结合澄城县气候变化趋势，对影响当地春玉米生产的气候条件进行综合研判。

1 材料与方法

1.1 研究区域

研究区域为陕西省澄城县，该县位于陕西省关中盆地，属于温带半湿润季风气候，年平均气温为12 ℃，年降水量680 mm。该地区种植的玉米主要是春玉米，每年4月末至5月初播种，9月成熟，常年播种面积1.73万hm2左右。不同生产季节的温度、光照和水分等对春玉米的生长均会产生不同程度的影响。根据澄城县的气候，将春玉米生长过程大体分为3个阶段。第1阶段是4月底、5月初至6月的营养生长阶段，第2阶段是7月至8月初的生殖生长阶段，第3阶段是9月的成熟收获阶段。

1.2 研究数据和方法

本研究的气象数据主要来源于研究区域内的气象观测点。春玉米的种植方式、面积、风灾面积以及遭受冷害、冻害、冰雹等自然灾害的面积数据来自于《澄城县统计年鉴》。

由于影响澄城县春玉米生产的农业气象灾害种类比较多，且各种农业气象灾害的产生和影响又有着相互促进、相互协同的关系，单一灾害对春玉米生产的影响很难通过简单分析得到。因此，采取通径分析的方式，可以通过对自变量和因变量等进行定性分解，找出自变量对因变量最为直接的影响因素，并方便将因素按影响程度大小排序。

成灾率指农业气象灾害受灾面积与农作物种植面积的比值，是反映作物受灾严重程度最直接的体现，方便统计每个年份的受灾程度。因此，将农作物受灾率与澄城县春玉米产量进行通径分析，得出农业气象灾害对澄城县春玉米产量的影响。

2 结果与分析

2.1 澄城县气候变化特征

2.1.1 气温变化

根据气象资料显示，1959—2021年澄城县气温呈整体上升趋势，在50余年的时间内，气温上升了3 ℃；但气温并不是逐年增加的，而是呈现周期性回落的波动上升趋势，周期为3～5年。2000年以后，澄城县气温上升幅度快速增大。1959—2021年澄城县年平均气温最低的年份为1984年，仅有11.2 ℃；年平均气温最高的年份是2006年，达到了15.2 ℃。

2.1.2 年降水量变化

澄城县属于典型的内陆气候，年平均降水量随当地气温变化呈现有规律的变化态势，与大陆性气候类型降水趋势基本相同。1961—2000年，澄城县年平均降水量呈现下降趋势，且每3～4年出现1次周期变化，2000—2021年，澄城县降水量有所回升。由此可见，澄城县降水量总体呈現下降趋势，虽然下降的幅度不大，但加之总体温度升高，导致空气干燥程度加剧，不利于春玉米生产。

2.2 澄城县主要农业气象灾害

2.2.1 干旱

干旱是澄城县主要的农业气象灾害之一，主要原因在于澄城县年降水量较少，特别是在一些年份降水量持续偏少，导致水分分布严重不均，造成河流流量减少甚至枯竭、地下水位下降等环境问题，当土壤中的水分蒸发量或者农作物蒸腾量超过降水量时，就会发生干旱。因此对澄城县来说，干旱是农业生产中面临的最严重的一种灾害。

近年来，澄城县的干旱面积呈现逐年增加态势，经过对近年来的数据统计分析显示，澄城县全县年平均干旱次数达2次，年平均干旱天数接近180 d。如2017年澄城县连续100 d以上没有有效降水，加上气温偏高和大风沙尘暴天气的影响，当年成为澄城县1951年有气象数据以来最严重的干旱年份之一。据统计，当年澄城县供水不足，全县缺水人口达20多万人；由于连续干旱，全县有60余条河流断流。

2.2.2 洪涝

洪涝灾害在澄城县发生也比较频繁。洪涝灾害主要有涝淹和洪水灾害两大类。主要是短时间内的强降水引起江河泛滥，淹没田地和村庄等。涝灾主要是强降水或者暴雨后，地表或田地内会形成大量积水或者径流，由于地表积水过多，地表排水能力有限，低洼地区就会形成大量积水。降水强度过大或降水量过多是造成洪涝灾害的主要原因。2022年7月11—15日，澄城县遭遇当年入汛以来最强暴雨，最大降水量达到190.7 mm，全县出现全域性大暴雨，有7个乡镇出现洪涝灾害，农作物受灾面积达1.33万hm2以上，有320多间房屋受损。

2.2.3 冰雹

冰雹是澄城县的主要灾害性天气之一。冰雹会使得农作物遭受机械损伤，冰雹直径越大，农作物受灾就越严重，其中豆类、棉花以及春玉米、水果等受灾最为严重。特别是当农作物处在开花或者成熟期时最容易受灾，严重时会导致农作物遭受毁灭性伤害。农作物遭受冰雹袭击后，创伤口还易遭受病虫害侵袭。陕西关中渭北有2个冰雹源地，即子午岭和六盘山冰雹源地，澄城县距离子午岭影响区较近。另外，澄城县为渭南市冰雹出现频率最高的县区之一，年均降雹3～4次，但直径≥2 cm的大冰雹出现频次较少。如2020年5月30日，受冷空气影响，澄城县500 hpa上短波槽槽前有上升运动，带来明显的冷空气输送；700 hpa、850 hpa有暖脊移入，导致该县部分乡镇遭受突发性冰雹袭击，受灾面积广，春玉米等农作物绝收。

2.2.4 低温冻害

澄城县3—4月冷空气会逐步北退，但非常容易遭受倒春寒。西伯利亚冷空气侵袭会使气温急剧下降，且在短时间内伴有大风和扬沙天气，对春玉米以及油菜、小麦等作物的生长和开花、结实造成严重影响，还会冻害果树等，导致结果率、果数下降。低温冻害容易使温室大棚内的蔬菜和农作物受冻，严重时甚至可以冻死农作物，造成非常严重的经济损失。

2.2.5 霜冻

澄城县的霜冻具有明显的季节性。初霜冻出现在澄城县的秋末，而终霜冻出现在春季末期。澄城县在这段时间都是冷暖空气的交替，秋季大陆性的干冷气团经常随西伯利亚强风南下，再加上地面辐射造成的冷却等，导致澄城县在秋季气温下降，出现了初霜冻，而终霜冻一般伴随着最后一次强冷空气南下而结束。随着终霜冻期结束，澄城县的天气逐渐回暖，然后气候进入无霜期。霜冻能造成农作物减产，如2002年3月，渭南市北部地区和澄城县部分地区遭受冷空气影响，日平均气温下降了近10 ℃，地面温度下降到0 ℃以下，连续2 d出现了较为严重的霜冻，使苹果、春玉米等经济作物和农作物受灾严重。

2.2.6 干热风

干热风主要对小麦等作物造成影响，是小麦的主要灾害之一。当在小麦扬花灌浆期出现干热风，会对小麦的光合作用造成影响，造成小麦产量下降。干热风对春玉米的危害性较小，会使得春玉米叶子出现脱水症状，受旱严重。

2.3 澄城县农业气象灾害特点

2.3.1 具有明显的季节性

澄城县地处我国内陆地区，气候变化季节性非常明显，因此引起的农业气象灾害也具有非常明显的季节性特点。例如，澄城县的冰雹灾害、洪涝灾害和干热风等灾害，一般都出现在夏季；而干旱一般在春季或秋季发生，严重时甚至一年四季都会发生；霜冻一般在初春或秋季发生；低温冻害一般发生在冬季或春季。

2.3.2 多样性

从对澄城县农业气象灾害的分析可以看出，澄城县农业气象灾害影响因素多种多样，除洪涝、冰雹、霜冻等灾害外，阴雨天和大风天气也是澄城县经常遭受的农业气象灾害。如大风天气可以把春玉米刮断，也可造成其他经济作物和农作物的花蕾和果实脱落。有文献记载，澄城县全年平均发生连阴雨的天数达到3～4 d，阴雨天既可能造成作物霉烂、病变等，也可引发病虫害，影响作物的产量和质量，减少经济效益。

2.3.3 拓展性和累积性

澄城县的农业气象灾害具有明显的拓展性和累积性。近年来，澄城县几乎每年都会发生干旱，导致水资源的供需矛盾非常严重。2015—2021年，澄城县共出现了4次冬春连旱，对工农业生产的影响非常严重，导致农作物抵御自然灾害的能力降低。另外，气象灾害的频发，除影响农业生产以外，还会对交通、供电、基础设施等造成严重影响。

2.4 农业气象灾害对春玉米产量的影响

农业气象灾害的根本诱因主要在于气象条件在一定时间段内或者一定区域内出现明显变化，包括光照、温度和水分等方面发生了明显改变。光照、气温和水分等突然明显下降或突然明显增多，都可能影响春玉米生长，造成产量下降。对澄城县春玉米全生命周期的积温（≥10 ℃）以及在3个不同生长发育阶段的气温、降水量和实际产量进行相关性分析得出，澄城县春玉米实际产量与当地气温之间呈正向显著性关系。其中，澄城县春玉米实际产量和气温的相关性极显著的月份是9月，当9月气温较高时，有利于提高春玉米的产量。在播种期到营养生长期气温较高也有利于提高春玉米积累养分的效率，从而为春玉米高产奠定基础。但当7—8月气温较高时，气温反而与春玉米产量呈明显负相关，主要原因在于7—8月正值春玉米的抽穗期，这个阶段如果温度过高，将使雄蕊不能正常抽出花粉，或者过早散开花粉，导致玉米穗后期秃尖。

对澄城县春玉米的产量和各个时间段的降水量的相关性进行分析后可以看出，如果澄城县5—6月降水量增多，则春玉米的产量将会显著增加。由此可见，澄城县的春玉米气象产量与温度因子呈显著的负相关关系，但是与降水量则呈极显著的正相关关系。这也充分说明，在澄城县的春玉米种植方面，温度是春玉米产量增加的主要限制性因子，但是降水量或者水分条件较好的情况下能明显促进春玉米产量增加。

进一步分析澄城县春玉米的产量与农业气象灾害的关系后可以得出，春玉米产量与灾害总面积呈显著性相关。其中，澄城县春玉米的产量波动，70％是由农业气象灾害造成的。通过分析农业气象灾害对春玉米产量的综合影响，按影响从大到小排序，前3位分别是干旱、洪涝、冰雹。

3 结论

澄城县地处我国渭北高原东北部，由于地处西北的缘故，干旱已经成为该地区的主要农业气象灾害之一。春玉米生长的季节是5—9月，除了干旱对春玉米产量影响最大以外，温度和冰雹等灾害的影响也较大。这反映了澄城县玉米生产的稳定性较低，易遭受多重灾害的影响。针对农业气象灾害对春玉米的影响，应该强化灾害的预防和对灾害的抵御能力。在预防方面，可以采取人工影响天气的方式，主要手段有手工防雹和人工增雨等。同时要加速气象灾害预警系统的建设与研发，加强对气象灾害的预测和预报等，增加应对策略，提高减灾能力。另外，还要积极培育抗逆能力强的春玉米高產作物品种，积极推广种子包衣、蹲苗、水肥一体化、地膜和秸秆覆盖等种植技术。

参考文献：

[1]崔雅祺.中国主要粮食作物气象灾害标准体系评价[D].沈阳：沈阳农业大学，2020.

[2]贾秋洪.农业气象灾害及其对作物产量的影响分析[J].农业与技术，2021，41（11）：130-132.

[3]陈振林，张建平，王春乙，等.应用WOFOST模型模拟低温与干旱对玉米产量的综合影响[J].中国农业气象，2007（4）：440-442，445.

[4]刘亮，陈美娟，范婷婷.农业气象灾害对玉米产量的影响[J].新农业，2022（6）：10-11.