隴東地膜玉米干旱災害風險評估及保險指數設計

張謀草，車 可，張俊林，周忠文，張紅妮

慶陽市氣象局，甘肅西峰 745000

隴東地區是以雨養農業為主的農業區，由于其特殊的地理環境和氣候特點，有十年九旱之說。玉米作為隴東地區糧食作物之一，種植面積僅次于冬小麥。玉米不僅是居民日常消費的糧食品種，還是優質的畜牧飼料，更是重要的化工原料。在作物的生長過程中，干旱、高溫、連陰雨、冰雹等災害天氣的頻發，會影響玉米的正常生長，而干旱是當地的主要災害，對極大地制約了玉米的生長及其產量[1]。許多學者從不角度就干旱對農業的影響進行研究，認為在玉米的不同生長發育階段發生干旱對其產量的影響程度不同[2-8]。玉米產量高低直接影響農民收入和糧食安全。

近年來，通過農業保險分散災害造成的糧食減產損失，成為保護農民穩定收入的一種重要手段，農業保險越來越受到重視[9-10]。在政府補貼扶持政策的大力推動下，慶陽市政策性農業保險取得了極大的發展，農戶參保的積極性也有所提高。但目前隴東地區地膜玉米種植的農業保險在實踐中仍存在一定問題，玉米種植的農業保險普遍采取統一費率形式。由于玉米干旱災害的發生存在明顯的地域性，各地受災的風險程度并不相同，若保險費率采取統一形式，會造成參保農戶之間保費的支付和獲利的不對等，發生高風險災害的農戶參保性高，低風險災害的農戶參保意愿不強。因此，為了使農業保險費率厘定科學、合理，提高低風險區農戶的參保積極性，本研究構建了隴東地區玉米干旱天氣指數保險模型，探討賠付標準，以實現不同地域之間不同受害程度上的差異費率，使種植戶規避生產中面臨的災害風險，為鄉村振興和農業保險大范圍推廣提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 資料來源

1991—2020 年逐月降水資料來源于慶陽市七縣一區的氣候觀測站，相應縣（區）玉米產量資料來源于慶陽市統計局。

1.2 研究方法

本文中資料的處理、計算、分析、圖表均采用Excel軟件完成。

1.2.1 干旱天氣指數的確定農業氣象干旱是指作物生長過程中，由于土壤水分不足而造成的作物體內水分虧缺，影響作物正常生長發育的現象，農業氣象干旱指數可用于對干旱發生的強度進行量化評價[11]。關于干旱指標的劃分方法較多，本試驗采用氣象上常用的降水量指數。

式中：Pa為降水距平百分率；為多年同期平均降水量（mm），P為實際降水量（mm）。取降水距平百分率為負值時絕對值為干旱天氣指數Hw，即：

1.2.2 玉米減產率的求取玉米產量采用直線回歸法分解為趨勢產量（Yt）、氣象產量（Yw），減產率定義為氣象產量與趨勢產量的比值。計算得到1991—2020年慶陽市8個縣（區）地膜玉米減產率數據[11-12]。

其中，Y是實際產量，將X＜-5%的年份視為減產年，相應地-X為減產率。

1.2.3 保險費率的厘定

其中，R為純保險費率，E（loss）為災害損失率的數學期望，Li為災害損失率，Pi為該災害損失率發生的概率，m為天氣指數賠付觸發值。

2 結果與分析

2.1 玉米生長期干旱天氣指數與減產率對應關系的建立

隴東地區地膜玉米主要生長季為4—9月。根據姚小英等[13]研究，干旱影響隴東玉米生長的主要時段是春旱（4—5月）、初夏旱（6月）和伏旱（7—8）月。該地自20世紀90年代以來采用地膜覆蓋技術，春旱對玉米苗期生長影響較小。因此，本研究利用公式（1）計算了夏季（6—8月）降水距平百分率，利用（2）式求得干旱天氣指數Hw。利用回歸法將玉米產量分離為趨勢產量和氣象產量，利用（4）式求得減產率X，選擇減產率小于5%的年份與相對應年份的干旱天氣指數Hw組成樣本共82組，在此樣本中選擇玉米生長的6—8月受干旱影響最為明顯的年份46組。對46組樣本對應的干旱天氣指數和減產率的數據進行分析，得到隴東地膜玉米干旱天氣指數和減產率的模型。

式中，X為減產率（%），回歸方程通過R2為0.001的極顯著性水平檢驗，擬合程度較高。利用公式（6），得出不同干旱天氣指數對應的減產率（表1）。

表1 干旱天氣指數與減產率之間的對應關系 %

2.2 干旱災害風險評估模型構建

用干旱致災因子危險性衡量發生干旱災害對玉米產量的影響程度，其致災因子危險性越大，發生干旱災害的可能性也就越大，對玉米產量形成的影響程度也就越大；反之，則就越小。用干旱頻率（F）和干旱強度（Q）的乘積表示隴東地區玉米全生育期干旱致災因子危險性（E）。即

式（7）中，Ej為各縣（區）玉米全生育期干旱風險度；Qj為各縣不同等級的干旱強度；Fj為各縣玉米干旱在不同干旱強度等級下的發生概率。

干旱強度（Qj）：取干旱減產5%~10%為輕旱（0），減產10%~20%為中旱（1），減產20%~30%為重旱（2），減產30%~40%為嚴重干旱（3），減產超過40%為極端干旱（4）。干旱發生概率（Fj）運用馮利華[14]信息擴散理論的風險分析方法進行計算。利用（7）式得出各縣發生干旱程度的風險評估（表2）。

表2 各縣發生干旱程度的風險評估

2.3 隴東地膜玉米干旱天氣指數保險的賠付標準

隴東地區正常年份玉米產量可達400 kg/667 m2，以2.4元/kg計算，玉米畝產收入960.0元。該區干旱導致玉米最高減產62.85%，則農民收入最多損失 603.36元/667 m2，取最高賠付600元/667 m2。設干旱天氣指數大于50%時為賠付起點，不同程度的天氣干旱指數賠付標準（表3）。

表3 玉米干旱天氣指數保險賠付標準

2.4 隴東地膜玉米保險費率的厘定

利用公式（5）計算隴東地區各縣（區）保險費率的純費率（其中災害損失率用減產率）表4。即隴東地區初始保險費率在1.4%~8.2%，這與周玉淑等[15]人的結論一致。按600元/667 m2的最高賠付金計算，則需繳納保費為8.4~49.2元/667 m2，其中繳納保費的85%由中央、省、市三級政府財政承擔，農戶只承擔15%，即農戶繳納保費為1.3~7.4元/667 m2。

表4 各縣（區）初始保險費率、繳納保費

3 結論與討論

（1）農業生產對自然環境因素具有較強的依賴性，同一種災害在不同地域之間危害程度不同。利用構建的干旱災害風險評估模型，得出了隴東地區不同縣（區）干旱致災風險由高到低依次為：慶城縣＞環縣＞華池縣＞西峰區＞正寧縣＞鎮原縣＞合水縣＞寧縣。

（2）設定隴東地區地膜玉米干旱災害保險賠付閾值是干旱天氣指數大于50%。得出隴東地區分縣（區）的初始保險費率在1.4%~8.2%，繳納保費為8.4~49.2元/667 m2，其中農戶繳納保費為1.3~7.4元/667 m2。

（3）通過本研究，對隴東地區主要的干旱災害按縣域科學、合理制定保險指數和理賠標準，可以有效改善投保戶和保險公司之間的分歧，對政策性農業保險的可持續發展具有積極意義。

（4）農作物遭受災害往往是由多種自然災害共同作用的結果，本研究的災害風險評估僅以干旱一種致災因子構建單一因子的天氣保險指數。在今后的工作中應加強災害的監測和記載，收集不同氣象災害（陰雨、高溫、冰雹等）對玉米產量造成的影響，從而構建多種災害因子的綜合天氣指數模型。