基于永優系列玉米品種的黃淮海地區夏玉米災害風險區劃

馬青榮 李彤霄 杜子璇

摘要：利用1980—2013年黃淮海地區氣象觀測資料和2014—2016年永優系列玉米品種浚單20、浚單29、浚單509和浚單3136的地理分期播種試驗數據，選取夏玉米生育期的干旱、連陰雨、大風倒伏3種災害，采用災害風險評估理論和3種災害指標，通過確定權重和加權求和得到夏玉米災害風險指數，對黃淮海地區永優系列玉米進行災害風險區劃。結果表明：（1）永優系列玉米品種在黃淮海地區的災害風險呈從南到西北逐漸加重的趨勢，即中低風險區主要分布在安徽、北京及河南、江蘇大部分地區，次高風險區主要分布在河北、山東大部分地區和天津地區，高風險區分布在河北西部和山東東部和北部地區。（2）永優系列4個玉米品種在黃淮海地區的災害風險分布略有不同，即浚單20和浚單3136的中低風險區面積最大;浚單29的高風險和次高風險區面積最大;浚單509的災害風險居中。（3）永優系列玉米品種隨著品種的更替，對氣候資源的利用效率和對災害的防御能力有不同程度的提升，配以科學的補灌措施，將進一步擴大該系列品種在黃淮海地區的適宜范圍。

關鍵詞：永優系列玉米;黃淮海地區;夏玉米災害風險;風險區劃;防御;措施

中圖分類號： S162.2;S42? 文獻標志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）12-0118-04

黃淮海地區是我國主要的夏玉米產區，夏玉米的播種面積和總產量均占全國玉米面積的1/3左右，對我國的糧食安全起到了重要的保障作用[1]。但黃淮海地區氣候資源時空分布不均，氣象災害及次生災害頻發，對夏玉米的穩產高產造成了一些影響[2-4]。因此，黃淮海地區夏玉米災害風險區劃研究就顯得非常重要。國內有許多學者對黃淮海地區或黃淮海局部地區夏玉米的災害進行了研究和風險區劃，薛昌穎等對黃淮海地區、華北地區及河南的夏玉米干旱風險進行了分析和區劃[5-9];蔣春麗等研究了黃淮海地區夏玉米洪澇災害的風險區劃[10];郁凌華等分析了黃淮海夏玉米不同發育階段的旱澇災害[11-12];徐虹等[13]、成林等[14-15]分別對黃淮海地區和河南省夏玉米的花期陰雨災害風險區劃進行了研究;李樹巖等[16]、陳楠[17]分別對河南省和山東省菏澤市的大風災害風險進行了分析。但以上研究主要是針對單一災害的研究，對各種災害綜合風險的研究較少。本研究選取黃淮海地區147個氣象觀測站33年的氣象觀測資料，針對夏玉米生育期的干旱、連陰雨、大風倒伏等3種主要災害，利用其災害指標對黃淮海地區夏玉米災害風險進行區劃。

由于以往夏玉米災害風險研究都是針對區域品種平均指標[18-19]，不能反映夏玉米品種更替引起的適應氣候變化和抗災能力提升的情況，不利于指導農業生產。本研究另外選取2014—2016年永優系列玉米品種浚單20、浚單29、浚單509和浚單3136的黃淮海地區地理分期播種試驗數據，對其黃淮海地區災害風險分別進行區劃，為提升黃淮海地區夏玉米品種適應性和優良品種選育提供參考。

1 資料選取

選取1980—2013年33年黃淮海地區147個站的氣象觀測資料和2014—2016年永優系列玉米品種浚單20、浚單29、浚單509和浚單3136的黃淮海地區地理分期播種試驗數據，以夏玉米生育期的主要氣象災害干旱、連陰雨和大風倒伏為研究對象，利用其災害指標對黃淮海地區災害風險進行區劃。永優系列玉米品種按照培育年份從早到晚依次為浚單20、浚單29、浚單509和浚單3136。浚單509和浚單3136為近幾年培育的新玉米品種。

2 研究方法

3 災害等級指標的選取

由于黃淮海地區地域廣闊、災害分布不均，為了更好地統計災害發生頻率，本研究依據干旱、連陰雨、大風倒伏的災害指標對災害發生頻率進行計算。對于連陰雨等災害，以指標確定的發生最大等級為當年的發生等級。

3.1 干旱等級指標的選取

本研究選取參照作物水分虧缺指數（Imean）建立夏玉米干旱災害指標。按出苗-拔節期、拔節-抽雄期、抽雄-乳熟期3個生育階段，將夏玉米干旱劃分為無旱、輕旱、中旱、重旱4個等級，建立適用于黃淮海夏玉米區的干旱指標。具體計算步驟見文獻[24]，但第j旬累計水分虧缺指以該旬為基礎向作物生長前期推3旬（共4旬）進行計算，a、b、c、d為權重系數，取值分別為0.4、0.3、0.2、0.1，具體等級指標見表1。

3.2 連陰雨等級指標的選取

黃淮海地區部分省份開展了連陰雨氣象指標的研究工作[13-15]。本研究參考河南省的連陰雨災害研究的指標[14]，確定黃淮海地區連陰雨氣象災害標準。

過程指標：連續3 d或3 d以上有降水（日降水量≥0.1 mm）作為1次連陰雨過程;在>3 d的連陰雨過程中，允許1 d無降水，但該日日照時間應<2 h，或有微量降水，但該日日照時間應<4 h。

等級指標：依據連陰雨天氣持續時間將其劃分為2級：3～6 d 的連陰雨過程為1次短連陰雨過程;≥7 d的連陰雨過程為1次長連陰雨過程。

3.3 大風倒伏等級指標的選取

統計多年農業氣象觀測資料和歷史典型年大風災害數據，可以初步得到夏玉米大風倒伏致災因子指標，進而確定大風倒伏等級（表2）。

4 權重系數的確定

4.1 不同災害等級災損率及權重的確定

災損率一般用產量災損率表示。考慮到災害對夏玉米植株的影響也是災損評估的一個方面，因此本研究災損率用產量災損率和受災植株比例的開方來表示。浚單20是黃淮海地區主要的玉米品種，國內氣象災害和病蟲害對浚單20影響的研究較多，因此根據2014—2016年永優玉米黃淮海地區地理分期播種試驗數據和以往對浚單20災害損失的研究結果，分別確定不同等級災害的災損率（表3），然后依照4種災害不同階段的發生頻率和發生確定不同災害各生育期的權重（表4）。

4.2 不同品種災損敏感系數的確定

結合2014—2016年永優玉米黃淮海地區地理分期播種試驗中受災害的影響對比情況，確定不同品種的災害敏感系數（表5）。由于試驗年份中沒有統計到連陰雨的災害情況，因此設定4個品種的連陰雨敏感系數相同，都為1.00。由表5可知，各品種對不同災害的敏感系數各不相同。其中，浚單29對干旱的敏感系數值最大，浚單3136對干旱的敏感系數值最小。總的來看，永優系列玉米品種抗大風倒伏和抗干旱能力雖然新的品種抗性不同，但總體有增強的趨勢。永優系列玉米品種抗災害能力逐漸增強。

5 黃淮海地區玉米災害區劃

利用熵權理論對大風倒伏、連陰雨和干旱進行分析，可以得到3個災害的風險指標的權重，各災害權重大小依次為干旱>連陰雨>大風（表6），通過加權求和得到黃淮海區夏玉米災害風險指數。

5.1 浚單20災害風險區劃

由圖1可知，黃淮海地區大部分災害風險不大，基本上都在中低風險范圍，安徽、江蘇大部分地區和河南全部及山東南部、河北西部、北京西部屬于低風險區;山東大部分地區、河北東部、北京東部、天津地區及江蘇局部屬于中風險區;膠東半島局部地區屬于次高風險區。

5.2 浚單29災害風險區劃

由圖2可知，黃淮海地區從南到東北災害風險逐漸升高，南部風險較低，西北部風險較高。安徽全部、河南大部分地區、江蘇西部屬于中風險區;河北大部分地區、山東南部和西部、江蘇西部、河南西部和東北部、北京及天津局部地區屬于次高風險區;河北東部、山東東北部屬于高風險區。

5.3 浚單509災害風險區劃

由圖3可知，黃淮海地區大部分災害風險略高，南部風險較低，東北部風險較高。安徽大部分地區及江蘇、河南局部地區屬于低風險區;河南、河北、江蘇、北京大部分地區及山東南部、安徽局部地區屬于中風險區;山東大部分地區、河北東部、北京局部和天津屬于次高風險區;膠東半島局部屬于高風險區。

5.4 浚單3136災害風險區劃

由圖4可知，黃淮海地區大部分災害風險基本上都在中低風險范圍內。災害分布情況與浚單20的相似，都是安徽、河南全部、江蘇大部分地區及山東南部、河北西部、北京西部屬于低風險區;山東大部分地區、河北和北京東部、天津地區

及江蘇局部屬于中風險區;膠東半島局部地區屬于次高風險區。只是低風險區域略往南偏，比浚單20小。

由以上分析可知，總體來說，永優系列玉米品種隨著品種的更替，災害風險區劃范圍在逐步變化，中低風險區有逐漸向北擴大的趨勢，次高風險區呈減少的趨勢，高風險區也隨著品種的更替逐漸消失。可見， 品種的更替使夏玉米對災害的防御能力逐漸提升，對氣候變化的適應性逐漸加強，對黃淮海地區的適宜范圍也逐漸增大，為黃淮海地區夏糧的高產穩產提供了保障，也為夏玉米的品種生育提供了參考。

6 結論與討論

本研究針對黃淮海地區永優系列4個玉米品種，利用災害風險評估理論和3種災害指標確定了不同品種各災種的災損權重，其中浚單29對干旱的敏感系數值最大，浚單3136的最小。采用熵權法分析確定了3種災害的風險指標權重，各災害權重大小依次為干旱>連陰雨>大風，通過加權求和得到黃淮海區夏玉米災害風險指數，對黃淮海地區永優系列玉米4個品種進行了災害風險區劃。

（1）永優系列玉米品種在黃淮海地區的災害風險呈從南到東北逐漸加重的趨勢，南部較輕，東北部較重。中低風險區主要分布在安徽、河南、江蘇大部分地區，次高風險區主要分布在河北、山東大部分地區和北京、天津地區，高風險區分布在河北東部和山東東北部地區。

（2）永優系列4個玉米品種在黃淮海地區的災害風險之間略有不同。浚單20和浚單3136的分布相對較輕，大部分地區主要是中低風險區，次高風險區面積較少，主要分布在膠東半島局部地區。浚單20略好于浚單3136;浚單29的災害風險略高，南部風險較低，北部風險最高。高風險區主要分布在山東東北地區和河北東部，中低風險區主要分布黃河以南地區。509的災害風險居中，低風險區主要分布在安徽大部分地區、河南、江蘇局部地區，次高及高風險區在河北東部、山東東北部和天津地區。

（3）對比4個玉米品種的災害風險區劃發現，永優系列玉米品種中浚單20的抗災能力最強，因此在黃淮海地區種植面積最大。其他品種隨著品種的更替，對災害的防御能力有所提升，中低風險區都有逐漸向北擴大的區域，次高風險區呈減小的趨勢，高風險區也隨著品種的更替逐漸消失。

（4）永優系列玉米品種隨著品種的更替，對氣候資源的利用效率和對災害的防御能力有不同程度的提升，針對黃淮海區域夏玉米生長季干旱問題突出，配以科學的補灌措施，將進一步擴大該系列品種在黃淮海地區的適宜范圍，為黃淮海地區夏糧的高產穩產提供保障，也為夏玉米的品種選育提供參考。

由于本研究沒有考慮黃淮海地區澇漬災害，黃淮海南部地區的災害風險值略有偏低。在以后的工作中須要增加澇漬等災害的研究。

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