山西省谷子低溫冷害風險評估與區劃

張敏，張劍

山西省谷子低溫冷害風險評估與區劃

張敏1，張劍2

（1.山西省大氣探測技術保障中心，山西 太原 030002；2.河曲縣氣象局，山西 忻州 036500）

以谷子作為研究對象，在自然災害風險理論的基礎上，從致災因子危險性、孕災環境敏感性、承災體易損性構建評估模型對谷子低溫冷害進行風險評估與區劃，評估結果為，致災因子危險性等級為北部地區要明顯高于中部與南部地區，低危險區分布范圍最大，高危險區分布范圍相對較小；敏感性等級為北部地區低于中部與南部地區；易損性等級為中部地區承災體易損性等級要高于北部與南部地區。區劃結果為，山西省北部地區谷子低溫冷害風險等級要高于南部與中部地區，并且低風險區與次低風險區在山西省的分布范圍最廣，中等風險區主要分布于山西省北部且分布范圍較小，高風險區分布于五寨、右玉兩地，分布范圍最小。

谷子；低溫冷害；風險評估；作物產量

在中國，低溫冷害是影響農業生產持續穩定發展的重要災害之一。它具有大尺度性、綜合性及地區差異性等特點。作物低溫冷害指作物在生長發育過程中遭遇一個或持續多個低溫天氣現象，導致作物的生長發育及產量受到不同程度的影響，不僅會使作物的品質與產量大幅下降，還會對次年的作物產量產生一定程度的影響。谷子又被稱為粟，是中國北方也是山西人民主要的小雜糧之一。截至目前，山西省仍然是谷子的主要產區，現擁有并保存5 000多份品種資源，每年播種谷子的面積在2 666.67 km2左右，在人們日常生活及實現當地經濟快速發展過程中發揮著不可替代的重要作用。目前，國外有關谷子低溫冷害的研究相對較少，已有的研究大都集中在冷害機理上，有關其他方面的研究少之又少。國內對谷子低溫冷害的研究很少，或許是由于谷子生育期比較短，各地種植面積較少。

研究表明谷子開花到成熟期間溫度低于20 ℃將產生秕谷。對谷子低溫冷害風險進行評估與區劃，加強低溫冷害防御是非常重要的。

1 研究方法

1.1 歸一化處理方法

在低溫冷害風險研究中，致災因子危險性、孕災環境敏感性、承災體易損性三個評價因子的指標不同，各指標的量綱也不同，為了消除量綱與指標間的差異，對數據采用歸一化處理。

1.2 層次分析法

層次分析法是將決策問題按總目標、各層子目標、評價準則直至具體的備投方案的順序分解為不同的層次結構，然后用求解判斷矩陣特征向量的辦法，求得每一層次的各元素對上一層次某元素的優先權重，最后再用加權和的方法遞階歸并各備擇方案對總目標的最終權重，此最終權重最大者即為優先權重，它表明子目標優越程度的相對量度。

1.3 自然災害風險理論

自然災害風險綜合了危險性、敏感性、易損性的結果。對于風險系統而言，是由致災危險性與承災體易損性等共同組成的，而承災體易損性對于自然災害危險性并不具備反作用，所以通常認為災害的發生是致災因子危險性與承災體易損性兩者之間共同作用的結果，對于致災危險性而言，是產生及是否存在風險的必要條件，是由發生災害的強度及頻率等共同決定的，風險源并不能夠決定是否存在風險，還要有與之相對應的風險載體。風險載體易損性就越高，相應的風險性也越大。

2 谷子低溫冷害風險研究

2.1 谷子低溫冷害風險評估指標的選取

本文采用的8月和9月的月平均氣溫小于等于16.5 ℃，且以8月中旬溫度小于等于20 ℃作為谷子低溫冷害溫度指標，對山西省谷子低溫冷害發生的頻率進行統計，并以此作為致災因子危險性指標；選取土壤濕度與高程作為谷子孕災環境敏感性指標，并以谷子耕地比例作為承災體易損性評估指標，從致災因子危險性、孕災環境敏感性及承災體易損性的角度對山西省谷子低溫冷害風險進行評估。谷子低溫冷害風險評估體系如圖1所示。

2.2 建立谷子低溫冷害風險評估模型

本文以自然災害風險理論為依據，將谷子低溫冷害風險評估劃分為以下三個部分：致災因子危險性評估、孕災環境敏感性評估及承災體易損性評估，建立起相應的評估模型：

式（1）中：FDRI為谷子低溫冷害風險指數，其值越大，災害風險程度就越大；VH為致災因子危險性；VE為孕災環境敏感性；VS為承災體易損性；wh，we，ws分別為各評價因子對災害損失的權重，表示各個因子對造成災害損失的相對重要性，并且wh+we+ws=1，其中wh，we，ws由層次分析法確定。最后對各評價因子進行歸一化處理，各因子權重見分別為0.4，0.3，0.3。

2.3 谷子低溫冷害致災因子危險性評估

致災因子危險性分布如圖2所示，孕災環境敏感性評估如圖3所示。

圖2 致災因子危險性分布圖

圖3 孕災環境敏感性評估圖

以谷子低溫冷害發生概率為致災因子危險性指標，計算山西省各個地區谷子低溫冷害的發生頻率，繪制谷子低溫冷害概率分布圖，從圖2能夠看出，低危險區分布于大部分地區，谷子發生低溫冷害的頻率小于20%；次低危險區分布在渾源、五臺、呂梁部分地區以及山陰、偏關、保德一帶；中等危險區分布在朔州到嵐縣形成一個危險帶；次高危險區分布在平魯、寧武、岢嵐、嵐縣一帶；高危險區分布在右玉、五寨，這些地區谷子低溫冷害發生的頻率在80%以上。

2.4 低溫冷害孕災環境敏感性評估

由于高程和土壤濕度從不同角度反映了孕災環境敏感性的大小。為了得到一個具有綜合性的評價指標，對高程和土壤濕度分別取0.7和0.3的權重系數，對孕災環境敏感性進行評估，將孕災環境敏感性劃分為5個區域，分別為低敏感區、次低敏感區、中等敏感區、次高敏感區與高敏感區。

由圖3能夠看出，低敏感區主要分布在右玉、寧武、五寨、岢嵐、嵐縣以及南部的陵川；次低敏感區主要分布在大同大部分地區、忻州和呂梁部分地區以及晉中、長治一帶；中等敏感區主要分布在中部和南部部分地區；次高敏感區主要分布在運城和臨汾的大部分地區；高敏感區分布在黎城一帶。

2.5 谷子低溫冷害承災體易損性評估

谷子耕地比例分布如圖4所示，山西省谷子低溫冷害風險區劃如圖5所示。

圖4 谷子耕地比例分布圖

圖5 山西省谷子低溫冷害風險區劃圖

由圖4能夠看出，低易損區分布在北部、南部大部分地區，具體為忻州大部分地區、朔州、大同、渾源、運城、臨汾大部分地區以及長治、晉城、晉中部分地區，這些地區谷子耕地比例不足1 hm2/km2；次低易損區主要分布于山西省的中部地區和北部部分地區，南部和北部地區也有少量分布，具體為天鎮、靈丘、陽曲、陽泉、汾陽離石以及南部的隰縣、晉城一帶；中等易損區分布在河曲、五寨、石樓、陽城一帶；次高易損區分布在岢嵐、襄垣一帶；高易損區分布在偏關、保德、興縣、臨縣、武鄉、垣曲等地，這些地區耕地比例在2.5 hm2/km2以上。

2.6 山西省谷子低溫冷害風險區劃

將山西省谷子低溫冷害風險劃分為Ⅰ～Ⅴ5個風險等級，Ⅰ級為高風險區，分布范圍最小，集中分布于五寨、右玉等地區；Ⅱ級為次高風險區，主要分布于山西省的北部，以嵐縣、岢嵐、寧武、朔州等地區為主；Ⅲ級為中等風險區，分布范圍較小，多分布于北部地區，中部地區也有少量分布；Ⅳ級為次低風險區；Ⅴ級為低風險區，谷子低溫冷害風險以低風險區與次低低險區為主，在南部、中部與北部地區都有分布。

3 結論

谷子低溫冷害評估結果：致災因子危險性等級方面，北部地區要明顯高于中部與南部地區，低危險區分布范圍最廣，高危險區分布范圍相對較??；敏感性等級方面，北部地區低于中部與南部地區；易損性等級方面，中部地區承災體易損性等級要高于北部與南部地區，低易損區主要分布于山西省北部與南部地區。

谷子低溫冷害區劃結果：山西省北部谷子低溫冷害風險等級要比中部與南部地區高。低風險區與次低風險區的分布范圍最廣；中等風險區主要分布于山西省北部且分布范圍較??；次高風險區主要分布在嵐縣、岢嵐、寧武、朔州等北部地區；高風險區分布于五寨、右玉兩地，分布范圍最小。對谷子低溫冷害進行風險評估與區劃，應用于實際的作物種植當中，能夠有效地預防或減輕低溫冷害帶來的影響。

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S426

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.01.022

2095－6835（2020）01－0070－02

〔編輯：張思楠〕