甘肅省河東地區春玉米干旱演變特征及災損風險區劃

魏 堃，張 勃,馬尚謙，吳乾慧，崔艷強

(西北師范大學地理與環境科學學院，甘肅 蘭州 730070)

干旱比其他任何自然災害的影響更加廣泛，被認為是造成全球損失最大的自然災害之一[1]，干旱對農作物的影響更為嚴重。據統計，我國70%的自然災害為氣象災害，而氣象災害中的50%為干旱災害[2]。甘肅省位于我國西北地區，地處歐亞大陸腹地，是受氣候影響敏感地區之一[3]。甘肅河東地區為全省春玉米主要種植區，也是旱作雨養農業區[4]，該區春玉米種植面積僅次于小麥且其產量比重大于面積比重[5]。受降水時空分布不均的影響，河東地區季節性干旱時有發生，干旱會直接影響該區春玉米產量，因此，深入研究甘肅省河東地區春玉米各生育期干旱演變特征及其變化規律，對保障國家糧食安全具有現實指導意義。

國內外學者基于多種不同干旱指標對農業干旱進行了許多研究工作。Manatsa等[6]研究指出，SPI指數可以預估津巴布韋地區干旱對玉米的影響和預測其減產期。Martínez等[7]表明SWDI可以用于西班牙農業領域干旱監測，該指數的最大值與最小值可以很好地評估田間持水量。Quiring等[8]采用PDSI指數、Z指數、SPI指數、NOAA指數表征加拿大草原地區小麥干旱狀況，發現Z指數最適合該地區。Nakalembe等[9]采用NDVI數據研究烏干達地區的農業干旱對糧食的影響。王柳等[10]通過溫度、降水等氣候因素對中國玉米產量影響分析發現，平均溫度上升1℃，全國有25.1%的玉米種植地區出現明顯減產，這些地區主要分布在黃土高原及其周邊地區和西南的云南、貴州等地。聯合國糧農組織(FAO)[11]推薦以蒸散量為參數的水分虧缺指標表征作物的需水狀況。Pereira L S等[12]近年來通過作物蒸騰、土壤蒸發以及鹽分脅迫等因素重新估算了作物潛在蒸散量。張艷紅等[13]采用作物水分虧缺指數對我國不同農業區的適用性進行分析研究，發現該指數能很好地表征中國農業干旱。董朝陽等[14]采用作物水分虧缺指數對北方地區春玉米水分虧缺進行不同等級劃分，其減產率在空間上由西向東呈減少趨勢。楊小利等[15]通過計算隴東春玉米潛在蒸散量對隴東地區干旱災損風險進行區劃，認為該區干旱災損率自南向北呈緯向性增加趨勢。綜合目前的已有研究，對于農業干旱的研究還存在以下不足：(1)大多數學者選用氣象干旱指數來分析農業干旱，僅考慮了氣象因素對農業干旱的影響，忽略了農業干旱具有滯后效應。(2)對于作物干旱風險區劃,僅從氣象因素、作物生長條件等自然因素考慮，忽略了人為因素的影響。(3)風險區劃范圍多以市級為單位，未能精確到縣級。針對以上問題，本文選用作物水分虧缺距平指數(crop water deficit anomaly index, CWDI)，擬結合河東地區各縣(區)春玉米播種面積、耕地總面積、多年平均產量、最大產量構建該區春玉米干旱風險指數，對該區春玉米進行風險分析與風險區劃，以期為制定玉米避災、減災種植和栽培管理提供科學理論依據。

1 研究區概況、數據與方法

1.1 研究區概況

甘肅省河東地區處于黃土高原與青藏高原匯集區，行政區劃包括蘭州、白銀、定西、天水、隴南、慶陽、平涼、臨夏回族自治州以及甘南藏族自治州等9個地州市。河東地區除甘南高原為高寒氣候外，其他地區均屬于季風性氣候，從南至北可分為5個氣候區，分別為：北亞熱帶濕潤區、暖溫帶濕潤區、高山高寒區、冷溫帶半濕潤區、冷溫帶半干旱區。降水的分布特點為南部多于北部，南北降水差異較大，年平均降水量在200～850 mm。該地區地貌類型豐富，地形格局復雜，形成隴中黃土高原、甘南高原和隴南山地三大自然區[16],河東地區為半干旱半濕潤雨養農業區。據統計，自2009年起甘肅省玉米產量超過小麥成為甘肅省第一大糧食作物，2005—2016年河東地區春玉米單產量以每10年11.3的速率增加，該區也是易發生干旱的地區，2005—2016年該區年均春玉米耕地受旱面積約占耕地總面積的15.9%，圖1為甘肅省河東地區春玉米各項數據統計[17]，總體來看河東春玉米因旱損失呈增加趨勢，干旱的常態化給河東地區農業發展帶來嚴重的挑戰。

1.2 數據來源

本研究使用河東地區各縣(區)共54個氣象站點1961—2017年 4月中旬至9月中旬的逐日氣象資料，氣象數據來源于甘肅省氣象局西北區域氣候中心；由《甘肅省發展年鑒》獲得2005—2016年甘肅省各縣(區)春玉米單位面積產量、種植面積、耕地面積、因旱受災面積。

1.3 研究方法

1.3.1 生育階段的劃分 本文綜合FAO推薦的Kc值以及相關文獻資料[3,19]結果，科學地確定河東地區春玉米生育期的Kc(作物系數)值，見表1。

1.3.2 干燥度指數分區計算 干燥度指數(AI)是潛在蒸散發和降水量的比值[12]，公式如下：

(1)

式中，ET0為年潛在蒸散發量(mm)；P為年降水量(mm)。ET0的計算公式如下：

(2)

式中，ET0為潛在蒸散量(mm·d-1)；Rn為凈輻射(MJ·m-2·d-1)；G為土壤熱通量(MJ·m-2·d-1)；T為日平均氣溫(℃)；u2為2 m高處風速(m·s-1)；es為飽和水汽壓(kPa)；ea為實際水汽壓(kPa)；Δ為飽和水汽壓-溫度曲線斜率(kPa·℃-1)；γ為干濕表常數。

本文根據研究區氣候特點，結合春玉米生長季需水量特性，通過公式(1)計算河東地區年平均干燥度，將研究區域進行二級分區(如圖2所示)，主要分為四個區域[20]，其中Ⅰ區為半干旱偏旱區，主要包括白銀市的景泰縣、靖遠縣、白銀市區，蘭州市皋蘭縣；Ⅱ區為半干旱區，主要包括白銀市會寧縣，蘭州市永登縣、蘭州市區，定西市區；Ⅲ區為半濕潤偏旱區，主要包括臨夏市積石山縣、永靖縣、東鄉縣，定西市臨洮縣、渭源縣、隴西縣、漳縣、通渭縣，天水市武山縣、甘谷縣、秦安縣，平涼市靜寧縣，慶陽市環縣、華池縣、慶城縣、鎮原縣；Ⅳ區為半濕潤區，主要包括隴南市，甘南州迭部縣、舟曲縣，天水市清水縣、張家川縣，平涼市區、莊浪縣、華亭縣、崇信縣、靈臺縣、涇川縣，慶陽市合水縣、寧縣、正寧縣、慶陽市區。

圖1 河東地區2005—2016年春玉米播種面積、因旱受災面積和單產統計Fig.1 Statistics of sowing area， affected area by drought and yield from 2005-2016 in Hedong

表1 河東地區春玉米作物系數

圖2 河東地區干燥度指數空間分區圖Fig.2 The spatial subarea of aridity index in Hedong of Gansu Province

1.3.3 作物水分虧缺距平指數構建方法 作物水分虧缺距平指數(CWDIa)是國家質檢總局和國家標準化管理委員會聯合發布的農業干旱指標[18]，具體計算過程如下：

第一步，計算春玉米不同生育階段作物需水量

ETc=Kc×ET0

(3)

式中,ETc為作物需水量(mm)；Kc為作物系數；ET0為參考作物蒸散量。

第二步，計算春玉米不同生育期的水分虧缺指數(CWDI)：

CWDI=a×CWDIi+b×CWDIi-1+c×CWDIi-2

+d×CWDIi-3+e×CWDIi-4

(4)

式中,CWDI為作物生育期按旬時段計算的累積水分虧缺指數；CWDIi、CWDIi-1、CWDIi-2、CWDIi-3、CWDIi-4分別為該旬及前四旬的水分虧缺指數值；a、b、c、d、e分別為對應水分虧缺指數的權重系數，一般a取0.3，b取0.25，c取0.2，d取0.15，e取0.1。其中，CWDIi計算公式如下：

(5)

式中，CWDIi為第i旬玉米水分虧缺指數；ETc為玉米需水量(mm)；Pi為第i旬降水量(mm)；Ki為降水量遠大于需水量時的水分盈余系數；分三種情況：(1)ETC≥Pi，玉米發生水分虧缺；(2)ETC35，考慮有效降水和水分盈虧，Ki值為：

(6)

式中，ETi為春玉米旬作物需水量基數，甘肅河東地區一般取33 mm[2]。

第三步，計算同期作物水分虧缺指數的平均值(取30年[13])，計算公式如下：

(7)

第四步，計算某時段作物水分虧缺距平指數(CWDIa)：

1.3.4 春玉米因旱減產率 采用HP濾波法[20]分離氣象產量(Yw)與趨勢產量(Yi)，計算相對氣象產量(Y)，減產率為實際相對氣象產量的負值百分比[21]，公式如下：

Y=YW/Yi×100%

(9)

表2 作物水分虧缺距平指數干旱等級劃分

1.3.5 干旱災損風險指數 干旱災損風險是指作物生育期發生干旱造成的產量損失的災損強度風險。本研究利用CWDIa模型的模擬結果，通過模型模擬的河東地區春玉米全生育期干旱災損率以及春玉米種植面積比例、該區生產水平為評價指標，從春玉米產量損失角度對該區干旱災損風險進行評估[15]，公式如下：

(10)

式中，Yi為第i種干旱下的平均減產率(%)，Pi為第i種干旱下的發生頻率，Sp為春玉米播種面積，Sc為耕地面積，X為多年平均產量，Xm為最大產量。

2 結果與分析

2.1 河東地區春玉米不同生育期干旱的時間變化特征

2.1.1 春玉米生長季內水分虧缺距平指數的變化特征 如圖3所示，6月下旬至9月上旬為河東地區春玉米生長季，Ⅰ區春玉米生長季旬平均降水量為12.81 mm，該區春玉米生育期平均CWDIa>58%，表明該區自然降水量滿足不了春玉米生長所需水分。Ⅱ區旬平均降水量較Ⅰ區有所上升，在春玉米播種～七葉期、乳熟后期基本能滿足所需水分，但拔節期、抽雄～開花期、乳熟前期降水量還是不能完全滿足所需水分。Ⅲ區春玉米生長季平均旬降水量為26.62 mm，同期春玉米需水量為41.78 mm，CWDIa值約為44，表明該區該時段易發生中旱影響產量，需要適當補充水分。Ⅳ區春玉米生長季旬平均降水量為30.03 mm，同期需水量為36.97 mm，表明在春玉米關鍵生長季降水量依舊不能滿足該區春玉米生長季所需水分。總體來看，河東地區春玉米需水量、CWDIa值在7月下旬達到最高點，然后出現緩慢下降趨勢，但四個分區CWDIa均大于15，表明河東地區僅靠降水無法滿足春玉米水分需求。

2.1.2 春玉米干旱年際變化趨勢 圖4顯示了1961—2017年河東春玉米作物水分虧缺距平指數分區年際變化趨勢。總體來看，河東地區春玉米出苗～七葉期CWDIa呈下降趨勢，表明在該生育期水分虧缺程度有所緩解。20世紀60年代河東地區CWDIa無明顯變化，70年代河東地區CWDIa呈明顯增加趨勢，1980—2000年河東地區CWDIa呈明顯下降趨勢，2000年以后河東地區CWDIa呈明顯增加趨勢。春玉米拔節期CWDIa與春玉米前一生育期呈相同趨勢，四個分區減少速率分別為-2.65·10a-1、-1.07·10a-1、-1.79·10a-1、-0.25·10a-1，表明近57 a來干旱程度有減緩趨勢。1960—1980年以2.59·10a-1的速率增加，1980—2000年以-6.85·10a-1的速率下降，2000年以后以4.00·10a-1的速率增加，可以看出CWDIa指數呈“N”型分布，表明河東地區經歷了“干—濕—干”的變化過程。抽雄～開花期河東地區CWDIa以1.18·10a-1的速率上升，表明該期春玉米水分虧缺程度增加。通過二級農業分區發現除Ⅰ區外其他三區均呈增加趨勢，速率分別為-2.92·10a-1、2.14·10a-1、1.94·10a-1、3.08·10a-1。以1986年為干濕節點，1961—1986年大體呈下降趨勢，1986—2017年大體呈上升趨勢。乳熟～成熟期春玉米CWDIa值變化趨勢并不顯著。1960—1970年四個分區均呈微弱下降趨勢，1961—1970年CWDIa的變化幅度Ⅰ區=Ⅱ區>Ⅲ區>Ⅳ區，1971—1980年變化幅度Ⅰ區=Ⅱ區>Ⅲ區=Ⅳ區；1981—1990年四個分區呈微弱上降趨勢,Ⅰ區>Ⅲ區>Ⅱ區=Ⅳ區；1991—2000年變化幅度Ⅰ區>Ⅲ區>Ⅳ區>Ⅱ區；2001—2017年四個分區基本無變化。

2.2 河東地區春玉米不同生育期干旱的空間變化特征

圖5為河東地區春玉米各生長季干旱等級空間分布圖。從圖5可以看出，出苗～七葉期河東地區干旱發生等級：Ⅳ區>Ⅲ區>Ⅱ區>Ⅰ區。Ⅳ區特別是文縣、舟曲縣、武都區交界處發生重旱，麥積區東部、莊浪縣、華亭縣、張家川發生輕旱，慶陽市南部、臨夏回族自治州南部為無旱區，其余地區發生中旱。Ⅲ區天水市北部、安定區，榆中縣，會寧縣部分地區為中旱區，定西市中部、平涼市為輕旱區，其余地區為無旱區。Ⅱ區中東部地區，蘭州市北部永登縣、榆中縣中部、會寧縣中部為輕旱區，其余地區為無旱區。Ⅰ區除靖遠縣為中旱區，其余地區為輕旱、無旱區。拔節期河東地區春玉米水分虧缺相比較出苗～七葉期更為嚴重，主要是這一時期降水較少、增溫較快引起，干旱發生等級：Ⅰ區>Ⅱ區>Ⅲ區>Ⅳ區。無旱區僅出現在景泰縣、東鄉縣，Ⅰ區、Ⅱ區干旱發生程度最高，白銀市靖遠縣、平川區、會寧縣、安定區、榆中縣的交界為特旱區，蘭州市北部永登縣為重旱區,其余地區為輕旱區。Ⅲ區的干旱程度相比較Ⅰ區、Ⅱ區干旱程度有所下降，定西市大部分地區、天水市西部為重旱區,平涼市、慶陽市以南、臨夏回族自治州為中旱區,慶陽市北部環縣、華池縣為輕旱區。Ⅳ區隴南市文縣、禮縣、西和縣大部分地區為重旱區,其余地區為中旱區。抽雄～開花期為春玉米生長關鍵期，這一時期發生水分虧缺會影響春玉米雌穗的發育，致使雌穗分化異常，造成春玉米授粉不良，造成玉米結實率低或子粒瘦癟[23]。河東地區干旱發生等級：Ⅰ區>Ⅱ區>Ⅲ區>Ⅳ區。河東特旱區主要分布在蘭州市、白銀市大部分地區，Ⅱ區會寧縣、永靖縣為重旱區。Ⅲ區定西市大部分、天水市西部地區為重旱區，天水市東部、隴南市北部交界地區為中旱區，慶陽市北部、中部地區為輕旱區。Ⅳ區隴南市大部分地區、舟曲縣、迭部縣西部為中旱區，其余地區為輕旱區。乳熟～成熟期受西風急流影響，降水較為豐富，河東地區干旱程度有所緩解，但高溫高濕天氣容易引發春玉米青枯病，造成產量和品質的下降[24]。河東地區Ⅳ區大部分地區為無旱區，除了迭部縣有輕旱發生，Ⅲ區慶陽市為無旱區，定西市有中旱發生,臨夏回族自治州、天水市西部地區有輕旱發生，特旱區位于Ⅰ區與Ⅱ區交界，即蘭州市東部、白銀市西部與定西市北部三市交界處。景泰縣、永登縣、蘭州市西部為中旱區，其余地區為輕旱區。綜合春玉米四個生育期水分虧缺情況來看，虧缺最為嚴重的時期為抽雄～開花期，從春玉米水分虧缺分布特征來看，出苗～七葉期干旱發生程度由南向北呈遞減趨勢，拔節期、抽雄～開花期、乳熟～成熟期干旱發生程度由南向北呈遞增趨勢。

圖3 河東地區不同分區春玉米生長季內需水量、降水量及作物水分虧缺距平指數Fig.3 Crop water requirement,precipitation and CWDIa of spring maize of different subarea in Hedong

圖4 河東地區不同分區春玉米CWDIa年際變化Fig.4 Inter-annual variations of the CWDIa for spring maize in different regions in Hedong

2.3 春玉米CWDIa對產量的影響

2.3.1 春玉米減產率與各生育期CWDIa的關系 本文計算了分區后各縣(區)2005—2016年春玉米不同生育期CWDIa年平均序列與春玉米年平均相對氣象產量序列，建立了春玉米相對氣象產量與春玉米不同生育期水分虧缺指數的一元線性關系，如表3所示。Ⅰ區抽雄～開花期、乳熟～成熟期R值通過0.05顯著性檢驗，R2分別為0.7014、0.5949，表明該區這兩個生育期若發生水分虧缺會直接影響Ⅰ區春玉米產量。Ⅱ區抽雄～開花期R值通過0.05顯著性檢驗，R2為0.6896，若春玉米抽雄～開花期發生水分虧缺則會影響該區產量。Ⅲ區拔節期與抽雄～開花期R值通過0.05顯著性檢驗，R2分別為0.5743、0.7039，這兩期共同影響該區的氣象產量。Ⅳ區拔節期R值通過0.05顯著性檢驗，R2為0.5719，拔節期為主要影響該區春玉米產量的時期。通過上述模型分析，若Ⅰ區、Ⅱ區、Ⅲ區與Ⅳ區春玉米作物水分虧缺距平指數上升20%，則該區春玉米氣象產量將分別減產7.50%、17.08%、18.20%、35.77%。總體來看，河東地區春玉米產量主要受不同生育期水分虧缺的影響，若四個分區的干旱發生程度相同，緯度較低的春玉米種植區要比緯度較高的地區響應明顯，這主要是由于緯度較高的Ⅰ區一般種植較為耐旱的玉米品種[25]。

2.3.2 河東地區春玉米干旱對產量影響空間分布 由表3看出，主要影響河東地區產量的時期為春玉米的抽雄～開花期。圖6為抽雄～開花期干旱造成減產率空間分布圖，其中春玉米減產率Ⅰ區的高值區在皋蘭縣，Ⅱ區的高值區在永登縣、蘭州市，Ⅲ區的高值區在環縣、華池縣、漳縣、隴西縣，Ⅳ區的高值區在渭源縣、迭部縣、文縣。Ⅰ區的較高值區在皋蘭縣，Ⅱ區的較高值區在永靖縣，Ⅲ區的較高值區在會寧縣、靜寧縣、武山縣、崆峒區、慶城縣，Ⅳ區的較高值區在禮縣、西和縣、康縣、兩當縣、合水縣、寧縣。Ⅰ區的中值區在景泰縣、白銀區、靖遠縣，Ⅱ區的中值區在榆中縣，Ⅲ區的中值區在安定區、通渭縣、秦州區、麥積區、鎮原縣、西峰區，Ⅳ區的中值區在和政縣、康樂縣、臨洮縣、宕昌縣、舟曲縣、成縣、清水縣、張家川、莊浪縣、華亭縣、涇川縣、靈臺縣。Ⅲ區的低值區在甘谷縣、秦安縣，Ⅳ區的低值區在臨夏縣、東鄉縣、廣河縣、武都區、徽縣、崇信縣、正寧縣。近12年來，Ⅰ～Ⅳ4分區抽雄～開花期CWDIa與該時段春玉米減產率的Pearson相關系數分別為0.596、0.8327、0.8211、0.5107，總體來看，各區春玉米減產率與春玉米抽雄～開花期CWDIa呈顯著線性相關，且Ⅱ區、Ⅲ區春玉米對水分虧缺的響應最為明顯。

表3 河東地區春玉米水分虧缺距平指數與相對氣象產量的關系

2.3.3 甘肅省春玉米干旱災損風險區劃 本文根據公式10劃分了河東地區春玉米四個災損風險區，如圖7所示。Ⅰ區、Ⅴ區、Ⅷ區為低風險區，標準化災損風險指數E≤0.2。Ⅰ區為隴東南部地區，春玉米生育期年平均降水量在450～500 mm之間，春玉米因旱減產率為13.25%。Ⅴ區為隴南中部、北部、南部地區，春玉米生育期年平均降水量在432～571 mm之間，該區春玉米因旱減產率為31.56%。Ⅷ區為甘南高原東部地區受地形氣候的影響，該區無霜期短，僅有少量春玉米種植，春玉米生育期年平均降水量在400～478 mm之間，春玉米因旱減產率為12.21%。Ⅱ區、Ⅳ區、Ⅵ區為中風險區，標準化災損風險指數0.2≤E≤0.5。Ⅱ區為隴東中部地區，該區土層深厚且肥沃，光熱條件良好，春玉米生育期年平均降水量在360～370 mm之間，春玉米因旱減產率為16.43%，應進一步加強田間管理，推廣全膜雙壟覆蓋等旱作農業新技術，提高春玉米單產。Ⅳ區為隴南東南部地區，春玉米生育期年平均降水量在640～700 mm之間，春玉米因旱減產率為10.47%。Ⅵ區為隴西黃土高原中部地區，春玉米生育期年平均降水量在450～532 mm之間，區內多黃土梁峁、溝壑區，春玉米因旱減產率為28.61%。較高風險區為Ⅲ區、Ⅶ區，標準化災損風險指數0.5≤E≤0.7。Ⅲ區為黃土高原西部與北部邊緣，為黃土丘陵、溝壑地貌，土壤墑情較差，土壤肥力較低，春玉米生育期年平均降水量在150～360 mm之間，春玉米因旱減產率為5.87%。Ⅶ區為渭北地區，年平均降水400～650 mm，受地形影響，該區河谷川的春玉米因旱減產率為10.56%。高風險區為Ⅸ區，標準化災損風險指數E≥0.7。春玉米生育期年平均降水量在200～450 mm之間，該區多為黃土梁峁、溝壑區，森林植被稀疏，降水量少且不穩定是造成該區農業產量不穩的根本原因，該區春玉米因旱減產率為32.48%。總體來看，河東地區地貌類型多樣，地形復雜，從而造成了河東地區春玉米干旱災損風險區不僅由南向北呈緯向分布，而且受海拔影響，高于2 500 m以上的高山地區積溫不足不適于春玉米的種植。

3 討論與結論

3.1 討 論

甘肅河東地區位于西北內陸地區，屬于東部季風區，受季風影響降水相對較多，變率大，易受干旱威脅，進而導致河東雨養農業區作物受水分虧缺的影響較大。陳麗萍等[25]研究了甘肅省玉米氣候產量與水分的關系指出，苗期玉米如果發生春旱，則不利于全苗、壯苗，會影響玉米后期產量。本文通過計算甘肅省春玉米不同生育期作物水分虧缺指數并與春玉米近15年來干旱減產率進行對比，發現出苗～七葉期春玉米出現水分虧缺對產量的影響遠小于抽雄～開花期產生的影響，白向歷[26]等研究指出，如果干旱發生在播種～拔節階段，當后期水分條件好轉，作物可以恢復或彌補干旱影響，對產量的影響較小；干旱發生在春玉米抽雄～開花期，即使后期水分條件好轉，也會對產量造成嚴重影響，甚至絕收。趙一飛[27]研究發現甘肅省河東地區近30年來≥10℃積溫增加，且降水呈減少趨勢，認為降水是影響河東地區春玉米減產的主要原因。本文通過分區發現，春玉米作物水分虧缺距平指數每上升20%，則四個區域春玉米氣象產量將分別減產7.50%、17.08%、18.20%、35.77%。吳統文等[28]認為青藏高原北支的西風急流致使河東地區8月下旬開始增溫減濕，本文研究發現8月下旬為河東地區春玉米的成熟期，該時段雖然有大量的降水，但對該區春玉米產量的影響并不大。王鶯等[29]通過干旱災害的致災因子危險性、孕災環境脆弱性、承災體暴露性和防災減災能力四個方面構建干旱災害風險評估模型，認為河東地區自北向南干旱災害風險逐漸降低。本文從春玉米因旱災損風險出發，將河東地區分為四個春玉米因旱風險區，認為河東春玉米干旱災損風險區由南向北呈緯向分布，且受積溫影響，河東海拔2 500 m以上的高山地區不適于春玉米的種植。

圖5 河東地區春玉米各生長季CWDIa空間分布圖Fig.5 Spatial distribution of CWDIa at different growth stages in Hedong

圖6 春玉米抽雄～開花期干旱造成減產率空間分布圖Fig.6 Yield reduction of spring maize caused by drought at stages from male-flowering stage

圖7 河東地區春玉米干旱災損風險區劃Fig.7 The risk zoning of drought disaster loss of spring maize of Hedong of Gansu

3.2 結 論

本文基于甘肅省河東地區54個氣象站點數據，選用作物水分虧缺距平指數對近57年來河東地區春玉米不同生育期的干旱時空分布特征及其變化進行分析，并確定河東地區春玉米干旱災損風險區劃，取得的主要結論如下：

(1)河東地區春玉米需水量、CWDIa值在7月下旬達到最高點，然后出現下降趨勢，這主要是7—9月為河東地區雨季降水增多導致，但四個區CWDIa值>15，表明河東地區僅靠降水是無法滿足春玉米水分需求。出苗～七葉期、拔節期CWDIa整體呈緩慢下降趨勢；抽雄～開花期除Ⅰ區CWDIa呈減少趨勢，其他三區呈增加趨勢；乳熟～成熟期四個分區CWDIa多年變化趨勢并不顯著，從春玉米水分虧缺變化幅度來看：抽雄～開花期>拔節期>乳熟～成熟期>出苗～七葉期。

(2)從春玉米水分虧缺分布特征來看，出苗～七葉期干旱發生程度由南向北呈遞減趨勢，這主要是受氣溫的影響，干旱發生程度低；拔節期、抽雄～開花期、乳熟～成熟期干旱發生嚴重程度由南向北呈遞增趨勢，主要是該時段為河東地區的雨季，降水的空間分布影響河東春玉米水分虧缺程度。河東地區四個區春玉米產量主要受不同生育期水分虧缺的影響，若四個區的干旱發生程度相同，緯度較低的春玉米種植區要比緯度較高的地區響應明顯。

(3)河東地區地貌類型多樣，地形復雜，從而造成了河東地區春玉米干旱災損風險區不僅由南向北呈緯向分布，而且受海拔影響，積溫不足的高山地區不適于種植春玉米。河東地區低風險區主要為隴東南部地區，隴南中部、北部、南部地區，甘南高原東部地區；中風險區主要為隴東中部地區，隴南東南部地區，隴西黃土高原中部地區；較高風險區主要為環縣、渭北地區；高風險區主要為黃河以南地區至靖遠-榆中線。