农业气象灾害及其对作物产量的影响分析

2024-12-01白志刚

吉林蔬菜 2024年4期

摘要：农业气象灾害对我国农业生产和粮食安全构成重大威胁。干旱、洪涝、冷害等灾害在不同区域有明显分布特征，通过干旱胁迫、高温热害、低温冻害、渍涝等途径影响作物生长发育和产量形成。作物在幼苗期、开花期和灌浆期对气象灾害最为敏感。农业气象灾害会导致不同生育阶段的作物因低温冻害、水分亏缺、高温危害、淹水等而受损。本文深入分析农业气象灾害对不同作物的影响机理，对于指导农业防灾减灾、提升农业综合生产能力具有一定意义。

关键词：气象灾害；农业生产；作物产量

农业是提供支撑国民经济建设与发展的基础产业，粮食安全关乎国计民生。但我国农业生产常年遭受干旱、洪涝、冷害等气象灾害的影响，给粮食生产和农民增收带来巨大挑战。据统计，我国每年因旱涝风冷等灾害造成的粮食损失占总产量的10%以上。极端天气气候事件频发，农业气象灾害呈现多样化、区域性、突发性的特点，防灾减灾形势日益严峻。

1 我国主要农业气象灾害的分布特征

我国幅员辽阔，各地区自然条件差异显著，农业气象灾害的类型和分布呈现明显的区域特征。在干旱灾害方面，我国西北、华北和东北地区受到的影响较为严重。西北地区气候干旱，年均降水量普遍低于400 mm，部分地区甚至低于200 mm，农业生产严重依赖灌溉。华北地区虽然降水量较西北地区高，但由于人口密集，粮食种植面积大，农业用水需求巨大，加之近年来气候变化导致降水时空分布不均，春季风速大，蒸发强烈，因此也易发生干旱[1]。东北地区纬度较高，虽然年均降水量可达500～800 mm，但降水多集中在夏季，春季降水偏少，而农业生产需水量大，极易发生春旱。

在洪涝灾害方面，长江中下游地区和东南沿海地区是我国洪涝灾害的高发区。这些地区年均降水量高达1 200～1 800 mm，降水多集中在5月～ 9月。梅雨季节降水集中，暴雨频发，江河水位暴涨，极易引发大面积洪涝灾害。此外，每年夏秋两季，我国东部沿海地区还常受台风等强对流天气影响，局地暴雨可超过200 mm，也会导致严重的洪涝灾害。华北和东北地区虽然年均降水量不高，但夏季降水强度大，极端降水事件时有发生，250～300 mm的日降水量并不罕见，短时强降水引发的局地洪涝灾害也不容忽视。

冷害灾害主要发生在我国北方地区，特别是东北地区和华北北部。这些地区纬度较高，春秋两季昼夜温差大，冷空气活动频繁，极易发生晚霜冷冻天气。东北三省是我国最大的玉米和大豆产区，但每年因春季倒春寒和秋季早霜而受冻受冷害的粮食作物面积高达1 000～1 500 hm²。华北地区小麦种植面积广，是我国小麦第一大产区，但由于纬度较高，冬季低温持续时间长，返青期易遭遇倒春寒，冬小麦常发生冻害[2]。

我国东部沿海地区常遭受台风袭击，强风和风暴潮会对农田造成严重破坏。西北地区部分山区多发冰雹灾害，对局部农业生产影响很大。南方部分丘陵山区发生低温阴雨寡照灾害，也会导致水稻减产。总的来看，干旱、洪涝、冷害是危害我国农业生产的三大主要气象灾害，但不同区域的灾害类型和危害程度差异很大。

2 农业气象灾害导致的作物减产机理

干旱胁迫会限制作物的水分吸收，导致气孔关闭，光合作用效率下降。严重干旱还会引起植株萎蔫、叶片卷曲，加速老化进程。据估算，小麦在拔节期至灌浆期若遭受连续性干旱，土壤相对含水量低于50%，产量减少20～40%。玉米在大喇叭口期至吐丝期若遭受干旱，产量损失可达30～50%。

高温胁迫会扰乱作物的酶促反应，加速呼吸消耗，引起植株提前衰老。高温还会导致花粉败育、叶片卷曲，破坏叶绿素结构，最终影响光合产物的合成与积累。水稻在开花期遇到38 ℃以上的高温天气，空壳率可达30～50%，减产幅度可达20～40%[3]。

低温冻害会抑制酶的活性，减缓代谢进程，引起膜脂过氧化，导致原生质膜透性增加。低温还可能破坏叶绿体结构，导致光合速率下降。当温度降至冰点以下时，植株体内液泡结冰，细胞质脱水，细胞结构遭到破坏，导致植株冻死。小麦在越冬期遭遇-18 ℃左右的极端低温，冻死率可达50%以上，减产幅度可达30～50%。

洪涝灾害会淹没农田，使土壤通气状况急剧恶化，引起土壤缺氧。根系呼吸受阻，养分吸收能力下降。洪水还可能冲走土壤表层，破坏土壤结构，导致肥力下降。玉米在大喇叭口期遭遇5～7 d的淹水，产量可减少30～50%。大豆在开花结荚期若遭遇3～5 d的洪涝，减产幅度可达30～50%。

强风和冰雹则主要通过直接破坏作物地上部结构而导致减产。6级以上大风会导致作物倒伏、茎秆折断，造成机械损伤。冰雹则会击打作物叶片、茎秆和幼穗，造成不同程度的伤害，影响光合作用和产量形成。据测算，小麦遭遇中雹灾害，减产幅度可达10～20%，而遭遇特大冰雹，减产可高达50%[4]。

3 农业气象灾害对作物生长发育的影响

3.1 不同生育期作物对气象灾害的敏感性

作物在不同生育期对气象灾害的敏感性存在显著差异。气象灾害发生的时间、强度和持续时间都会影响作物的生长发育和最终产量。一般而言，作物在幼苗期、开花期和灌浆期对气象灾害的敏感性最高。幼苗期的作物抗逆性较差，若遭遇低温、干旱或洪涝等灾害，容易导致幼苗死亡，出苗率降低，进而影响作物的整个生育进程和产量。小麦在幼苗期遭受-4 ℃以下的低温冻害，出苗率可降低50%以上[5]。

开花期是作物生殖生长的关键时期，气象灾害易导致花粉败育、受精障碍从而影响坐果率和产量。例如，水稻在开花期若遭遇35 ℃以上的高温天气，空壳率可达30%以上；玉米在开花授粉期若遭遇40 ℃以上的极端高温天气，产量可减少20～30%。

灌浆期是作物产量形成的重要时期，气象灾害会直接影响籽粒的饱满度和千粒重。小麦在灌浆期若遇到干旱灾害，籽粒充实度不足，容重降低，产量可减少15～20 %；大豆在灌浆期若遭遇连阴雨天气，籽粒易发生霉变，产量和品质均会下降[6]。

3.2 高温干旱对作物生长发育的影响

高温干旱是影响作物生长发育的主要气象灾害之一。高温会加速作物的生理代谢活动，增加呼吸消耗，导致光合产物积累减少。干旱则会限制作物的水分吸收，引起叶片萎蔫、气孔关闭，进而抑制光合作用。两者的复合胁迫效应会显著抑制作物生长发育和降低作物产量。

小麦是高温干旱敏感性较强的作物。小麦在孕穗期至灌浆期遭遇连续3～5 d的35 ℃以上高温天气，产量可减少10～20%。若同期伴有严重干旱，土壤相对含水量低于50%，产量损失可达30～50%[7]。玉米对高温干旱也较为敏感。玉米在大喇叭口期至吐丝期若遭遇38 ℃以上的高温天气，吐丝受阻，产量可减少15～25%。若同期土壤相对含水量低于60%，产量损失可超过40%[8]。

高温干旱还会影响水稻等喜温喜湿作物的生长发育。水稻在抽穗开花期遇到持续3 d以上的38 ℃高温天气，可导致花粉败育、结实率下降，进而影响产量。若同期出现干旱，土壤含水量低于饱和含水量的70%，产量损失可达20～30%。大豆在开花期和荚果形成期对高温干旱也较为敏感，日最高气温持续5 d超过35 ℃，产量可降低10～15%。若同期土壤相对含水量低于60%，产量损失可达25～35%[9]。

作物在不同生育阶段对高温干旱的敏感性存在差异。一般而言作物在开花结实期和籽粒灌浆期对高温干旱的敏感性最高。因此，在这两个关键时期，应加强农田水分管理，通过灌溉等措施来缓解干旱胁迫，同时结合遮阴、通风等手段降低作物体温，以减轻高温干旱对作物生长发育和产量的不利影响。

3.3 低温冻害对作物生长发育的影响

低温冻害是指作物遭受低于其耐受临界温度的寒冷胁迫，导致生长发育受阻甚至死亡的现象。不同作物的耐寒性存在差异，因此低温冻害对作物生长发育的影响也有所不同。

小麦是较为耐寒的作物，但在越冬期和拔节期遭受-15 ℃以下的极端低温时，仍可能导致冻害。小麦在越冬期遭遇-18 ℃的低温，冻死率可达50%以上，导致产量损失30～50%。拔节期是小麦对低温最为敏感的时期，若遭遇-5 ℃以下的晚霜冻害，小麦幼穗会受损，结实率下降，产量可减少20～40%[10]。

玉米虽然是喜温作物，但其耐寒性随着生育进程的推移而逐渐增强。玉米在苗期遭受0 ℃以下低温会导致叶片卷曲、变色，生长缓慢。若低温持续3～5 d，还可能造成幼苗的死亡，出苗率降低，进而影响最终产量。据估算，玉米苗期每降温1 ℃，产量就会减少3～5%。

水稻是对低温冻害高度敏感的作物。水稻在分蘖期和孕穗期遭受10～12 ℃的低温会引起冷害，导致分蘖数减少、穗粒数下降，最终影响产量。开花期是水稻最怕冷的时期，若遇到17 ℃以下的低温，会造成颖花不孕、结实率下降，产量可减少15～30%。如果开花期低温持续3 d以上，减产损失可超过50%。

大豆在发芽出苗期对低温较为敏感，若遭遇5 ℃以下的低温，出苗率会显著下降。开花期和荚果形成期也是大豆容易受冷害的关键时期，若遇到15 ℃以下的低温，花粉活力下降，荚果数减少，产量可降低20～40%[11]。

3.4 强降水和洪涝对作物生长发育的影响

强降水和洪涝灾害会对作物的生长发育造成显著影响，导致产量和品质下降。暴雨和持续性强降水会导致农田积水，造成土壤缺氧，根系呼吸受阻，养分吸收能力下降。洪涝则会淹没作物，阻断植株与空气的联系，导致作物窒息死亡。

小麦对渍水胁迫较为敏感。小麦在分蘖期若遭遇5～7 d的淹水，分蘖数可减少30～50%，产量损失20～30%。孕穗期是小麦最怕涝的时期，若淹水3～5 d，穗粒数减少，产量可降低40～60%。若淹水超过7 d，小麦还可能因缺氧而大面积死亡。

玉米的耐涝性相对较强，但在苗期和大喇叭口期也容易受涝害影响。玉米苗期若连续遭受3～5 d的渍水，出苗率可降低15～25%，生长缓慢。大喇叭口期是玉米对洪涝最为敏感的时期，若此时遭受5～7 d的淹水，花粉败育，产量可减少30～50%[12]。

水稻虽然是水生植物，但在分蘖期和孕穗期也怕洪涝。水稻在分蘖盛期若遭遇淹水，分蘖数可减少20～40%。孕穗期若遭遇连续一周的淹水，穗粒数减少，结实率下降，减产可达30～50%。成熟期也应避免洪涝，否则会造成倒伏或穗发芽，影响产量与品质。

大豆在发芽出苗期和开花结荚期对强降水和洪涝灾害敏感。大豆播种后若遭遇连续强降水，土壤板结，出苗困难，出苗率可降低20～40%。开花结荚期若遭遇淹水3～5 d，花荚大量脱落，减产可达30～50%[13]。

4 结语

农业气象灾害风险管理与防灾减灾工作任重道远。要从完善灾害监测预警体系、优化抗灾品种和种植结构、建立多元化的农业保险和补偿机制等方面综合发力，广泛联动政府、保险、科技、农民等各方力量，构建多层级的农业气象灾害综合风险管理体系。发挥农业大国的科技优势，加强农业气象灾害机理和防灾减灾关键技术研究，不断提升农业现代化水平。

参考文献

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