江淮丘陵區農業旱災規律分析

石 城，蔣尚明，金菊良，3，劉蘭芳，酈建強

（1.合肥工業大學 土木與水利工程學院，安徽 合肥 230009；2.安徽省水利部淮委水利科學研究院 安徽省水利水資源重點實驗室，安徽 蚌埠 233000；3.合肥工業大學 水資源與環境系統工程研究所，安徽 合肥230009；4.衡陽師范學院 資源環境與旅游管理系，湖南 衡陽421008；5.水利部水利水電規劃設計總院，北京 100011）

0 引 言

旱災是世界上影響面最廣、造成農業損失最大的自然災害類型［1］，世界近一半的國家干旱狀況嚴重［2］。中國旱災頻繁、范圍廣、持續時間長，是造成農業經濟損失最嚴重的氣象災害［3］。據統計，中國每年旱災損失占各種自然災害的15%以上［4］，所以農業旱災規律研究非常重要，國內外也在積極研究并積 累了較 多的成 果［5－14］。如 李 彬 等［5］從 受 災 面 積和成災面積、受災率和成災率、干旱災害強度指數和災害異常指數等方面，系統分析了安徽省農業旱災規律，并闡明其對糧食安全的影響。梁紅梅等［15］通過對農業旱災規律的研究，推求廣東省旱災的時間分布規律和重災年份的預測。羅艷麗等［16］基于歷史資料，分析云南省的干旱演變趨勢等等。江淮丘陵區界于長江與淮河之間，該區人均、畝均地表水資源量低，由于水資源供給不足，導致江淮丘陵區旱災頻繁，作物受旱減產損失嚴重。研究該地區旱災變化規律有利于對旱災發生進行預測，可對抗旱工作的開展進行指導，減少災害損失。本文通過受旱面積、成災面積和播種面積等歷史資料數據，淺析江淮丘陵地區農業旱災變化規律。

1 數據來源和分析方法

江淮丘陵地區農業干旱的受旱面積、成災面積和播種面積等數據主要來自安徽省·水利部淮委水利科學研究院和安徽省統計年鑒，獲取數據后進行統計分析。本研究中依據統計的江淮丘陵區新中國成立后有關干旱的受旱面積和成災面積、受旱率和成災率與旱災異常指數等長序列數據，闡述干旱災害的動態變化特征［5］，揭示旱災變化規律，為該區抗旱工作的開展提供依據。

2 旱災變化規律分析

2.1 干旱等級確定

劃分江淮丘陵區歷年旱災的旱情等級，進而分析旱情的變化規律，本文中依據國家防總提出的區域干旱評估標準，見表1。

表1 區域綜合旱情等級劃分表

結合江淮丘陵區的具體實情，取受旱率7%～20%為輕旱，20%～45%為中等干旱，45%～60%為嚴重干旱，65%以上為特大干旱。據此分析可知，江淮丘陵區1949—2010年間輕旱年份共有13年，占20.97%；中等干旱年份共有18年，占29.03%；嚴重和特大干旱年份共有12年，占19.4%。這表明江淮丘陵區干旱的頻次高，特別是危害極大的嚴重和特大干旱頻發。

2.2 受旱面積和成災面積

對江淮丘陵區長系列的受旱面積和旱災成災面積的特性進行簡要分析，可了解該區旱災發生的年際絕對情況（即只考慮單因素，受旱面積或成災面積越大，旱災越嚴重，干旱程度越高）。

（1）周期性。統計江淮丘陵區1949—2010年的受旱面積和成災面積，如圖1所示：

圖1 干旱受旱、成災面積年際變化

由圖1可知，該區受旱面積與旱災成災面積年際分布呈災情輕重交替出現情況，具有明顯的周期性波動特點，波動周期大致為5～10年，其中1958—1967年、1976—1981年及1992—2001年為三個旱災多發期和嚴重期。

與年際變化相似，旱災的年代變化也具有明顯的波動性，各年代旱災受災及成災面積如表2及圖2所示：

表2 江淮丘陵區各年代年均受旱及成災面積

由表2及圖2分析可知，江淮丘陵區旱災特征在年代變化上可劃分為三個變化階段，即旱災上升期、旱災下降期及旱災奇異期。第1個上升期是20世紀50年代至20世紀60年代，年均受災面積由29.8萬hm2增至45.2萬hm2，增長率為51.46%，年均成災面積則由23.4萬hm2增至27.1萬hm2，增長率為15.72%；第2個上升期為20世紀80年代至90年代，年均受旱面積由20.9萬hm2增至58.8萬hm2，增長率高達181.56%，年均成災面積也相應由8.5萬hm2上升到32.7萬hm2，增長率高達284.17%；旱災下降期為20世紀60年代至80年代，年均受災面積由45.2萬hm2下降至20.9萬hm2，下降率為53.82%，年均成災面積則由27.1萬hm2降至8.5萬hm2，下降率為69.03%；而災害奇異期為20世紀90年代至21世紀初，年均受旱面積由58.8萬hm2降至51.5萬hm2，下降率為12.29%，但成災面積卻由32.7萬hm2增至37.1萬hm2，增長率為13.63%，這主要由于江淮丘陵區在20世紀初，發生了新中國成立后最為嚴重的干旱，而且是罕見的兩年連次極旱，成災率被整體抬高。

（2）同步性。從20世紀80年代至21世紀初，受旱率及旱災成災率均呈明顯增加的趨勢。這表明從20世紀80年代起，江淮丘陵區的干旱災害有逐漸加重的趨勢，且可以看出受旱面積與成災面積具有明顯的同步性，即受旱面積大的年份，成災面積也大。對1949—2010年的62年間干旱面積與成災面積進行統計分析，二者相關系數r＝0.9447（n＝62），在α＝0.01時顯著相關。這表明：江淮丘陵區農業生產面臨干旱威脅比較大，一旦受旱將會有很大可能性成災，農業生產抗旱能力較弱。

圖2 江淮丘陵區各年代年均受旱及成災面積圖

2.3 受旱率和成災率

受旱率是指當年農作物受旱面積與當年農作物播種面積的比值，它反映旱災的影響范圍；成災率是指當年農作物成災面積與當年農作物播種面積的比值，它反映旱災的致災程度。通過對江淮丘陵區歷年受旱率和旱災成災率的統計分析，可得該區旱災發生的相對情況。

（1）周期性。由圖1可得江淮丘陵區1949—2010年的受旱面積和成災面積，進而求取受旱率及成災率，如圖3所示。

為揭示江淮丘陵區受旱率與旱災成災率在年代間的變化，統計計算各年代干旱受旱率和成災率，具體如表3及圖4所示。

表3 受旱率、成災率年代變化

由表3及圖4可知，江淮丘陵區各年代受旱率和旱災成災率均具有明顯的波動變化特征，波峰出現在20世紀60年代及20世紀90年代，波谷出現在20世紀80年代。此外，各年代受旱率和旱災成災率有較為明顯的波動上升趨勢，特別是20世紀80年代以后，受旱率和成災率整體上升趨勢明顯。

（2）同步性。運用統計分析軟件對江淮丘陵區歷年受旱率及成災率序列進行統計分析，受旱率與旱災成災率相關系數r＝0.939 5（n＝62），在α＝0.01時顯著相關。這表明江淮丘陵區受旱率及旱災成災率隨時間變化趨勢基本一致，均有顯著的周期性波動特征，即存在變化的同步性，其波動周期大致為5～10年。

2.4 旱災異常指數

由于每年的農作物播種面積、受旱面積及成災面積均不相同，旱災損失和危害程度也有差別。因此僅用受旱面積，成災面積等一些絕對的值來研究災害事件變化規律或是進行預測，都不能全面地反映災害的嚴重程度［15］，在此基礎上，需引用旱災異常指數。

旱災異常指數是指受旱率或旱災成災率偏離平均狀態的參量，它反映災害嚴重程度和等級［5］。受旱率或成災率異常指數可通過如下公式計算：

式中：ξi為第i年旱災受旱率或旱災成災率異常指數；Mi為第i年受旱率或旱災成災率；M為多年平均受旱率或旱災成災率；δ為受旱率或旱災成災率標準差。

江淮丘陵區受旱率異常指數和旱災成災率異常指數基本呈“負—正”交替出現的周期性波動變化趨勢，其“正—負”變化周期大致為5～10年。具體情況如圖5所示。

圖5 受旱率、成災率異常指數年際變化

取受旱率異常指數－0.7＜ξ＜0時為輕度干旱，0≤ξ＜0.7時為中度干旱，0.7≤ξ＜1.5時為嚴重干旱，ξ＞1.5時為特大干旱。62年間特大干旱年份8年，嚴重干旱年份3年，二者共計11年；中度干旱年份14年，輕度干旱年份為15年。各干旱等級所占比例分別為：輕度干旱24.2%、中度干旱22.6%、嚴重和特大干旱共計17.7%。因此，江淮丘陵區干旱具有重災年份多、重災發生幾率大，旱災危害嚴重的基本特征文獻［5］所得結論相一致。

綜上可知，用旱災異常指數分析的結果與用受旱率、成災率分析得出的結果基本相同。表明旱災異常指數也可作為干旱災害程度的一種判斷指標，應用于旱災變化規律分析中。

近年來，隨著水利建設和抗旱科技進步，江淮丘陵區干旱災害得到一定程度扼制，但由于受特定的氣候與自然地理條件以及人類活動的影響，在分水嶺脊地區還有相當部分耕地缺乏灌溉條件，而在水利設施覆蓋區內，由于灌區灌溉工程老化以及配套工程不足，抗御旱災的能力比較低。江淮丘陵區總體上旱災呈加劇的趨勢，區域旱災范圍擴大，旱災程度加大，旱災損失增加。

3 結 論

（1）江淮丘陵地區在整個安徽省屬于較易干旱地區，過去62年中有超過40年的干旱，即每4年至少有3次干旱。

（2）根據受旱面積和成災面積、受旱率和成災率、旱災異常指數等，可以很好地揭示江淮丘陵地區的農業旱災規律，該區具有明顯的波動性，波動周期大約5～10a。

（3）干旱災害情況呈現輕重交替的分布，一旦受旱極有可能成災，受旱與成災具有明顯的同步性。

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