河南省大豆干旱風險區劃研究

李聰 孫菀 劉佳 李彤霄

摘要：利用1981-2014年河南省118個觀測站氣象觀測資料，4個農業氣象觀測站大豆生育期作物觀測資料以及2000-2010年118個縣大豆、豆類種植面積、耕地面積、灌溉面積資料，利用干旱等級指標和自然災害風險指數等方法，對河南省大豆干旱風險進行了區劃。結果表明，河南省大豆干旱的高危險區域主要分布在河南省大豆主要種植區域周口大部、商丘東部及新鄉和濮陽西部地區;河南省大豆干旱暴露性最高主要分布在商丘永城，其次為豫西西部、豫東南部、豫西南東部及長垣;河南省大豆干旱抗災能力較強的區域主要分布在河南省的北部、東部及豫南部分地區，豫西、豫西南山區及新密、方城抗災能力較差。河南省大豆干旱綜合風險分布規律為西部高于東部，南部高于北部。總的來說，除西部山區外大豆主要種植區周口大部、商丘東部、南陽東部、新鄉長垣、濮陽范縣局部的干旱風險較高，豫北、豫南大部和開封、漯河、駐馬店、商丘局部地區的大豆干旱風險等級較低。大豆干旱綜合風險較高的地區在大豆生產過程中應加強科技研發，切實做好大豆干旱防災減災工作。

關鍵詞：大豆;干旱;災害風險;區劃

中圖分類號：S565.1;S423

文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（ 2020）12-0051-05

DOI：10.1408 8/j .cnki.issn043 9- 8114.2020.12.010

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

干旱是中國常見的農業氣象災害之一，對農作物生長的影響較為嚴重。近年來，在全球氣候變暖的新形勢下，中國干旱天氣呈現頻率更高、范圍更廣的趨勢…。大豆是世界五大經濟作物之一，在中國廣泛種植。但由于大豆需水量多，根系不發達，從萌發到成熟都需要較多的水分，因此大豆對缺水最為敏感[2，3]。國內外專家學者分別從生理生化[4-7]、農藝特征L8-10]、產量[11-14]、品質[15，l6]、時空分布[17]等方面對大豆干旱進行了研究，獲得了不少研究成果。但目前對大豆干旱風險區劃的研究相對較少，對大豆生產服務和干旱災害防御較為不利。

河南省位于黃淮海夏大豆產區的腹地，大豆面積和產量常年位于全國前列，由于黃淮地區降水分布不均，干旱災害頻發[1.18]，經常給大豆生產造成一定的經濟損失[19，20]。因此，有必要對河南省大豆干旱風險進行區劃。本研究通過建立大豆干旱等級指標，利用自然災害風險指數等方法，分析了影響大豆干旱風險的主要因子，以期得到河南省大豆干旱風險分布情況，以此為大豆安全生產和干旱防御提供重要的理論依據。

1 資料及來源

1.1 氣象資料

河南省118個氣象觀測站1981-2014年大豆主要生育期的逐日基本地面氣象資料，主要包括日降水量、最高溫度、最低溫度、日照時數、10 m風速數據，由河南省氣候中心提供，站點分布見圖1。

1.2 作物資料及基礎地理信息數據

河南省4個農業氣象觀測站1981-2014年的大豆發育期資料由河南省氣象科學研究所提供。河南省118個縣2000-2010年大豆、豆類種植面積、耕地面積、灌溉面積等統計資料來源于《河南省統計年鑒》。

基礎地理信息數據來自河南省1：250 000基礎地理信息系統。

2 采用的研究指標和方法

2.1 干旱等級指標

根據干濕指數（K）原理和大豆實際蓄水量的關系建立干旱等級指標。干濕指數計算方法為：

K=R/W

式中，K為干濕指數;R為降水量;W為作物需水量。其中，K越大，說明越濕潤。本研究根據干濕指數，建立干旱分級，具體大豆干旱分級如下：適宜，K≥0.9;輕度干旱，0.7≤K< 0.9;中度干旱，0.5≤K<0.7;重度干旱，K< 0.5。

參考《中國主要作物蓄水量與灌溉》，將大豆生育期劃分為播種一出苗期、出苗一開花期、開花一成熟期，進而確定大豆各生育期的需水量，分別為1.4、3.4、4.0 mm.

2.2 自然災害風險指數法

根據自然災害風險形成機制和自然災害風險分析基本理論，一定區域自然災害風險是由危險性（H）、暴露性（E）和承載體脆弱性（V）3個因素相互綜合作用的結果，其數學表達式為：

自然災害風險=f（危險性、暴露性、承載體脆弱性）

自然災害危險性是指人、財產、系統或功能遭受損壞威脅的頻率和嚴重程度，一般災害強度越大，頻次越高，災害風險越大。暴露性是指可能受到危險因素威脅的所有人和財產，一個地區暴露越高，災害風險越大。脆弱性是指在給定危險地區的財產由于潛在危險因素而造成的傷害或損失程度，脆弱性越高，風險越大。

3 河南省大豆干旱風險區劃分析

3.1 河南省大豆干旱危險性

大豆干旱危險性主要指干旱對大豆的危害程度，本研究選取干旱發生等級和概率作為大豆干旱危險性指標，其表達式為：

3.2 河南省大豆干旱暴露性

由于大豆在田間種植，沒有任何遮擋物，因而大豆是干旱災害的直接承載體，其種植比例可以反映承載體的價值密度。承載體的價值密度越高，災害發生時造成的產量損失就越大，災害風險就越大。大豆干旱災害的暴露性由大豆的暴露度指數表示。暴露度指數為大豆種植面積與當地耕地面積的比值。

3.3 河南省大豆干旱脆弱性

承載體脆弱性由大豆對干旱災害的抗災能力構成，由于在大豆的實際生產過程中，灌溉是解除或緩解干旱災害的最有效方法，灌溉面積的比例越高，抵抗干旱的能力就越強。灌溉條件的好壞決定了大豆抗旱能力的強弱。大豆脆弱性表示為：

V= 1-R

式中，R為抗旱能力，根據河南省生產特點，選取灌溉指數作為大豆干旱抗災能力指標。灌溉指數定義為有效灌溉面積與當地耕地面積的比值，用公式表示為：

F=S'/S

式中，F為灌溉指數;S表示當地多年平均種植面積;S為當地多年有效灌溉面積。

3.4 大豆干旱綜合風險評估與區劃

對于自然災害，在受災區域內災害的危險性越大、承災體的暴露性和脆弱性越大，則遭受災害的風險就越大。因此，危險性、暴露性、脆弱性評價因子是疊加關系。建立大豆干旱風險區劃模型，其表達式為：

W=3√H×E×R

將大豆干旱風險危險性、承災體的暴露性和脆弱性因子指數分別代人評估模型，得出大豆干旱災害綜合風險指數，在Arcgis10技術支持下，進行區劃制圖后，可以得出河南省大豆干旱災害的綜合風險區劃結果。

4 結果與分析

4.1 河南省大豆干旱危險性指數分布

通過計算全省大豆干旱危險性指標，可以得到河南省大豆干旱危險性分布（圖2）。從圖2可以看出，河南省大豆干旱的高危險區域主要分布在河南省大豆主要種植區域周口大部、商丘東部及新鄉和濮陽西部地區，其中永城、項城、長垣、鹿邑等地大豆干旱危險性指數較高。豫南大部、豫西南西部、豫西東北部及豫北大部等為大豆干旱低危險區域，其他大部分地區為中危險區域。可見干旱災害對河南省黃淮平原大豆種植影響較大。干旱災害是河南省大豆主要種植區面臨的一個重要問題。

4.2河南省大豆干旱易損性指標分布

通過計算全省大豆暴露度指數，可以得到河南省大豆干旱暴露性分布（圖3）。由圖3可知，河南省大豆干旱暴露性最高區域主要分布在商丘永城，其次為豫西西部、豫東南部、豫西南東部及長垣，其他地區暴露度指數相對較低。這也反映出河南省大豆的種植情況，雖然近年來大豆種植面積占河南省作物總種植面積的比例不高，但總體相對比較集中，主要集中在商丘、周口，其中，永城作為河南省大豆種植面積最大的縣，種植比例相對較高，因此暴露性較高。而暴露性較低的地區主要是大宗作物種植區，大豆種植較少，甚至不種植。豫西山區由于當地耕地相對較少的緣故，不適合種植大宗作物，因而大豆種植面積比重較大，導致暴露度也較大。

4.3 河南省大豆抗旱能力分布

大豆干旱災害脆弱性是由大豆的抗災能力決定的，因此，分析大豆抗旱能力分布情況就可以得到大豆干旱災害脆弱性的分布情況。

通過計算全省大豆的抗旱能力指數，可以得到大豆抗旱能力分布（圖4）。由圖4可以看出，河南省大豆干旱抗災能力較強的區域主要分布在河南省的北部、東部及豫南部分地區，其中焦作大部、新鄉獲嘉、鶴壁淇縣、濮陽范縣及周口扶溝、商丘虞城、夏邑等地較高，這主要是由黃淮海平原地形平坦、河道豐富、灌溉便利等因素決定的。豫西、豫西南山區及新密、方城等地抗災能力較差，這主要與山區灌溉條件較差及河道分布較少等因素有關。

大豆干旱災害脆弱性與大豆的抗旱能力指數分布正好相反，不再進行分析。

4.4 河南省大豆干旱綜合風險分布

通過計算大豆干旱綜合風險指數，可以得到河南省大豆干旱綜合風險分布（圖5）。由圖5可知，河南省大豆干旱綜合風險分布規律為西部高于東部，南部高于北部。西部山區干旱風險最高;大豆主要種植區周口大部、商丘東部、南陽東部、新鄉長垣、濮陽范縣局部的干旱風險次之，豫北、豫南大部和開封、漯河、駐馬店、商丘局部地區的大豆干旱風險等級最低，屬低風險區域，其他地區為大豆干旱中等風險區域。

大豆干旱綜合風險指數分布受大豆種植分布情況的影響較大。大豆主要種植區周口大部、商丘東部、新鄉長垣、濮陽范縣等地的干旱風險普遍高于河南省大部分地區。豫西山區受降水和灌溉條件影響，大豆干旱災害的風險程度最高，但由于這些地區大豆種植面積相對較小，對全省大豆產業影響不大。豫北、豫南大部和開封、漯河、駐馬店、商丘等地灌溉條件較好，因此屬于大豆干旱低風險區域。

5 結論和建議

根據大豆干旱等級指標和自然災害風險指數方法可以得到河南省大豆干旱災害的綜合風險區劃情況，分析后得出如下結論。

1）河南省大豆干旱的高危險區域主要分布在河南省大豆主要種植區域周口大部、商丘東部及新鄉和濮陽西部地區，豫南大部、豫西南西部、豫西東北部及豫北大部等地為大豆干旱低風險區域，其他大部分地區為中風險區域。河南省大豆干旱暴露性最高區域主要分布在商丘永城，其次為豫西西部、豫東南部、豫西南東部及長垣，其他地區暴露度指數相對較低。河南省大豆干旱抗災能力較強的區域主要分布在河南省的北部、東部及豫南部分地區，豫西、豫西南山區及新密、方城等地抗災能力較差。

2）河南省大豆干旱綜合風險分布規律為西部高于東部，南部高于北部，主要是由于西部多為山區，耕地少，種植面積小，不利于開展大豆種植，北部處于黃河流域，水利設施便利，有利于大面積灌溉。總的來說，除西部山區外大豆主要種植區周口大部、商丘東部、南陽東部、新鄉長垣、濮陽范縣等局部的干旱風險較高，豫北、豫南大部和開封、漯河、駐馬店、商丘局部地區的大豆干旱風險等級較低。

3）河南省大豆干旱整體風險較高，各地根據當地氣候特點、合理調整農作物結構布局，選擇、培育和推廣大豆抗旱的優良品種。結合土壤、水肥、熟制等條件，研發諸如適當調整播期等有效栽培措施，避開大豆干旱的高發期，提升大豆抗災減災能力，同時加強各地農業灌溉改造，采用滴灌等節水措施，有效提升當地灌溉水平，減少干旱災害對大豆的影響。

4）在大豆生產的過程中需切實做好減災防災工作。在大豆開花期、鼓粒期等關鍵生育時期，應及時加強土壤墑情監測和關注干旱天氣預報，在大豆干旱來臨前及早采取灌溉、噴施生長調節劑等措施，盡可能減輕干旱對大豆的危害。

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基金項目：中國氣象局農業氣象保障與應用技術重點開放實驗室科學研究基金項目（AMF201704）;河南省氣象局科研計劃項目（K2201816）

作者簡介：李聰（1988-），女，河南磁縣人，助理工程師，碩士，主要從事氣象服務與應用氣象研究，（電話）13676989319（電子信箱）372703476@qq.com;通信作者，李彤霄（1981-），男，高級工程師，碩士，主要從事應用氣象研究，（電子信箱）ltx1981011@163.com。