內(nèi)蒙古春玉米生育期主要農(nóng)業(yè)氣象災害研究

劉玉玲

摘要 內(nèi)蒙古位于我國北部邊疆，農(nóng)牧業(yè)發(fā)達。春玉米是內(nèi)蒙古地區(qū)的必備農(nóng)作物，但因內(nèi)蒙古地區(qū)氣候變化頻繁，極易對春玉米的生長栽培造成負面影響，導致內(nèi)蒙古地區(qū)的春玉米一直深受農(nóng)業(yè)氣象災害的侵襲和影響。為有效減輕因氣象災害造成的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)壓力，以洪澇災害和低溫冷害災害為例，針對內(nèi)蒙古春玉米生育期的主要農(nóng)業(yè)氣象災害展開研究，詳細分析其災害指標選取和等級確定，探究內(nèi)蒙古地區(qū)的實際氣象條件，以供參考。

關鍵詞 內(nèi)蒙古地區(qū)；春玉米；農(nóng)業(yè)氣象災害；災害指標；災害等級

中圖分類號：S513 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）12–0-03

Study on the Main Agrometeorological Dis-

asters during the Growth Period of Spring Maize in Inner Mongolia

Liu Yu-ling （Songshan District Meteorological Bureau of Chifeng City， Chifeng， Inner Mongolia 024005）

Abstract Inner Mongolia is located in the northern border of our country， with developed agriculture and animal husbandry.Among them， spring corn is an essential crop in Inner Mongolia， but due to frequent changes in climate conditions in Inner Mongolia， it is easy to have a negative impact on the growth and cultivation of spring corn， leading to the invasion and impact of agricultural and meteorological disasters on spring corn in Inner Mongolia. Agrometeorological disasters can be mainly divided into extreme climatic conditions such as rainstorm， flood， drought， heat wave and freezing. In order to effectively promote the alleviation of agricultural production pressure caused by meteorological disasters， taking flood disasters and low-temperature cold damage disasters as examples， this study focuses on the main agricultural meteorological disasters during the growth period of spring corn in Inner Mongolia. The selection of disaster indicators and the determination of their levels are analyzed in detail， and combined with the actual meteorological conditions in Inner Mongolia， it is elaborated to provide valuable reference for relevant staff， At the same time， it also lays a theoretical foundation for relevant scholars research on agricultural disasters.

Key words Inner Mongolia region; Spring corn; Agricultural meteorological disasters; Disaster indicators; Disaster levels

中國位于亞歐大陸東部，受季風氣候的影響，屬極端氣象災害發(fā)生頻率較高的國家之一，是氣候變化的脆弱區(qū)域和敏感區(qū)域。農(nóng)作物生長質(zhì)量的高低取決于生長環(huán)境的優(yōu)劣，而氣象災害為環(huán)境中的一部分，一旦發(fā)生惡劣的氣象災害，比如洪澇、干旱等，便極易導致農(nóng)作物產(chǎn)量低下，進而影響人們的生存質(zhì)量。

1 內(nèi)蒙古地區(qū)的氣象條件概況

內(nèi)蒙古自治區(qū)位于我國北部邊疆，與俄羅斯、蒙古國接壤，占地面積約為119萬km2，占據(jù)中國國土面積的12.3%。內(nèi)蒙古自治區(qū)的地理特征是地帶狹長，中、東、西的長度是2 400 km，南北長度是1 700 km，屬于中國地界內(nèi)跨經(jīng)度最長的區(qū)域[1]。內(nèi)蒙古自治區(qū)的氣候條件是溫帶大陸性氣候，四季分明，且春季氣溫回升速度較快，但風塵天氣較多，夏季的持續(xù)時間很短，該季節(jié)極為炎熱，降雨量較大且集中。秋季的降溫速度較快，基于早霜的原因，該地區(qū)的農(nóng)作物極易受到影響。內(nèi)蒙古地區(qū)的冬季極為寒冷，且持續(xù)時間較長。內(nèi)蒙古地區(qū)全年的日照時數(shù)普遍為2 700 h或更多，最高可達3 400 h。

該地區(qū)全年平均風速不低于3 m/s，全年平均氣溫基本處于4～10 ℃，但氣溫年差較大，普遍在33～45 ℃之間。該地區(qū)的降雨量相對較少，一般處于50～500 mm范圍內(nèi)[2]。

內(nèi)蒙古自治區(qū)的地形走勢為自東向西，且自南向北為帶狀分布，涉及平原、山地、高原等地區(qū)。受地形地貌等相關因素的影響，大氣環(huán)流和地表水熱條件予以重新規(guī)劃，導致該區(qū)域具備相對特殊的自然條件和資源[3]。因內(nèi)蒙古自治區(qū)以農(nóng)牧業(yè)為主，因此，該地區(qū)種植了大量的糧食作物，種類也極為豐富，包括小麥、玉米、葵花、馬鈴薯、水稻、大豆等，其中，春玉米是備受關注的農(nóng)作物。

2 內(nèi)蒙古春玉米生育期的農(nóng)業(yè)氣象災害指標確定和等級劃分

2.1 洪澇災害

針對洪澇指標的確定，曾有相關學者對此開展了廣泛研究，并確定了定量指標。現(xiàn)階段應用概率較高的洪澇指標有濕度、降水距平百分率、Z指數(shù)。因內(nèi)蒙古的地理位置較為特殊，極易受氣候變化、下墊面性能和人類活動的影響，形成了較為突出的各區(qū)域降水差異。相關學者對以上3種常用的洪澇災害指標進行對比研究，結果表明Z指數(shù)最佳。因此，該研究以Z指數(shù)為中心，將其視為內(nèi)蒙古地區(qū)的洪澇災害判定標準。

頻繁增加的降雨量是造成洪澇災害的重要原因之一，洪澇災害的嚴重與否在一定程度上能夠參考某一時段的降雨量與同期降雨量均值之間的差值。相關數(shù)據(jù)結果表明：針對某區(qū)域，降雨歷史值并未遵循正態(tài)分布，而通過Pearson-lll型分布卻對某時段時間序列降雨量有著顯著的擬合結果，且該分布形式可以被轉化成Z變量的規(guī)范化正態(tài)分布[4]。如果降雨量滿足Pearson-lll型曲線，則概率密度函數(shù)公式如下所示：

f（x）=（x-a0）α-1e-β（x-a0）（1）

式（1）中：α代表形狀參數(shù)，β代表尺度參數(shù)，γα代表伽馬函數(shù)，x代表降雨量，a0代表最小降雨量數(shù)值。

將式（1）轉換成正態(tài)分布，轉換公式如下所示：

（2）

式（2）中，Zi代表指數(shù)，其數(shù)值的高低代表洪澇等級的高低，數(shù)值越大，等級越高，災害后果更嚴重[5]。Cs代表偏態(tài)系數(shù)，其作用是監(jiān)測和檢查降雨量對正態(tài)分布的服從程度。φi代表降水標準變量，其能夠處理掉因降水平均值差異而造成的影響。

Cs=（3）

φi=（4）

σ =（5）

式（3）、（4）、（5）中，n代表樣本數(shù)量，

Pi代表降雨量，P代表多年間某時刻的尺度降雨量平均值。將降雨量由偏態(tài)分布轉化成標準的正態(tài)分布，能夠有效消除各個地區(qū)和時間層面的氣候差異性，以此使其在時空尺度層面上更具可比價值，也可更加精確地呈現(xiàn)出降雨正負異常情況[6]。針對洪澇災害Z指數(shù)洪澇等級的區(qū)分，詳細劃分內(nèi)容如表1所示。

2.2 低溫冷害災害

內(nèi)蒙古地區(qū)位于中高緯度區(qū)域，其年均溫度普遍不高，熱量條件存在較為劇烈的波動。在春玉米生育期內(nèi)，若出現(xiàn)氣溫條件不穩(wěn)定的情況，春玉米獲取的熱量不能滿足其生長，便極易遭到低溫冷害災害的侵襲，進而導致作物的產(chǎn)量嚴重降低。盡管全球氣候呈現(xiàn)出持續(xù)變暖的趨勢，逐漸提升的氣溫使得內(nèi)蒙古地區(qū)的熱量條件得到有效改善，能夠在一定程度上減輕低溫冷害對春玉米的影響，但因部分地區(qū)和階段性的低溫冷害依舊會時常出現(xiàn)，加上氣溫的頻繁變化，使得現(xiàn)階段極端氣候事件的發(fā)生概率逐漸上升[7]。

因氣溫逐漸升高，內(nèi)蒙古地區(qū)的春玉米種植范圍出現(xiàn)了北移東擴的情況，如此使得熱量條件稀缺的高緯度區(qū)域得到了有效補充，原本不適合種植春玉米的地區(qū)也逐漸開始種植。不僅如此，有研究表明，氣候變化對內(nèi)蒙古地區(qū)的農(nóng)作物生長均產(chǎn)生了劇烈影響。結合氣象觀測材料和作物生育期材料，仔細研究氣候變化對內(nèi)蒙古地區(qū)重點農(nóng)作物物候期和種植面積的干預情況，發(fā)現(xiàn)針對春玉米等需要一定熱量的作物，氣候條件轉化使其生育期延長了10～20 d。針對需要一定涼溫條件的小麥和大豆等作物，氣候變暖使其生育期明顯縮短。

研究將某年限視作時間節(jié)點，全面研究氣象突變前、后期春玉米在各個區(qū)域種類熟型于低溫冷害災害方面的識別影響情況。針對冷害識別方面，應用了中國氣象局早期公布的北方春玉米冷害評估標準內(nèi)含有的積溫距平指標識別，通過該識別方法，精準明確內(nèi)蒙古地區(qū)春玉米生育期的低溫冷害災害[8]。

內(nèi)蒙古地區(qū)春玉米從萌芽出苗至各個生育期，需依靠不低于10 ℃的積溫距平才可使春玉米不受到低溫的侵襲，同時這也是判定春玉米延遲型低溫冷害災害的指標。計算公式如下所示。

H=（6）

式（6）中，H代表該氣象站于某年某時段內(nèi)≥10 ℃的積溫距平數(shù)值（℃·d），Tai代表該計算時段內(nèi)≥10 ℃日平均氣溫中的第i天，n代表該時段≥10 ℃日平均氣溫的天數(shù)，T代表該時段中≥10 ℃活動積溫的平均數(shù)值（℃·d）。

有效運算春玉米生育期各個階段不低于10 ℃的積溫距平，得出內(nèi)蒙古地區(qū)春玉米生育期受到低溫冷害災害的詳細指標（表2）。

通過表2內(nèi)容可知，早熟春玉米低溫冷害災害指標是早熟品種與中熟品種指標的均值，中晚熟春玉米指標是中熟品種和晚熟品種指標的均值。將5—9月逐月平均溫度總和的常年平均值的距平當作內(nèi)蒙古春玉米延遲型低溫冷害出現(xiàn)階段的強度指標，可以呈現(xiàn)出各個種植區(qū)域春玉米當年遭受的低溫冷害災害強度情況。計算方法如下：

ΔT=Ti-T（7）

式（7）中，ΔT代表本年度5—9月的月平均溫度總數(shù)的距平（℃），Ti代表該時段平均溫度總數(shù)，T代表的是該時段溫度平均值。Ti的計算公式如下：

Ti=T5i+T6i+T7i+T8i+T9i（8）

式（8）中，T5i、T6i、T7i、T8i、T9i分別代表的是第i年上述時段的平均溫度。

3 內(nèi)蒙古春玉米生育期的農(nóng)業(yè)氣象災害評估指標

3.1 災害發(fā)生頻率

內(nèi)蒙古春玉米生育期的農(nóng)業(yè)氣象災害發(fā)生頻率用表示，可以呈現(xiàn)出氣象站于相應統(tǒng)計年度內(nèi)發(fā)生農(nóng)業(yè)氣象災害的次數(shù)。具體計算方法如下：

Pi=×100%（9）

式（9）中，Pi代表災害發(fā)生頻率，N代表該氣象站整合資料的總年數(shù)，n代表氣象站發(fā)生災害的總年數(shù)和差異性災害等級下發(fā)生災害的年數(shù)。通過分析內(nèi)蒙古春玉米生育期發(fā)生的差異性災害等級洪澇和低溫冷害等災害的數(shù)量，準確運算并得出內(nèi)蒙古農(nóng)作物生育期各個氣象災害等級和其發(fā)生概率[9]。

3.2 災害發(fā)生范圍

內(nèi)蒙古春玉米生育期的農(nóng)業(yè)氣象災害站次比Pj可以有效呈現(xiàn)出農(nóng)業(yè)氣象災害對該地區(qū)的干預規(guī)模。其含義是該地區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)氣象災害發(fā)生階段的站點數(shù)占總站數(shù)的比值。其計算方法如下：

Pj=×100%（10）

式（10）中，m代表區(qū)域性氣象災害發(fā)生站數(shù)，M代表的是區(qū)域性農(nóng)業(yè)氣象站總數(shù)，Pj代表區(qū)域性農(nóng)業(yè)氣象災害站次比，能夠非直接性地呈現(xiàn)出內(nèi)蒙古地區(qū)春玉米生育期氣象災害的影響強弱。

通過分析某年度蒙古春玉米生育期發(fā)生的輕度等級以上的低溫冷害災害氣象站占區(qū)域總氣象站的比值，明確呈現(xiàn)該地區(qū)的冷害覆蓋范圍，覆蓋形式可劃分為局部性低溫冷害、區(qū)域性低溫冷害、大范圍低溫冷害。

3.3 災害發(fā)生強度

以干旱氣象災害的強度為例，干旱強度可以有效呈現(xiàn)出干旱災害發(fā)生階段的強弱程度，其計算方法如下：

Sij=|SPEIi|（11）

式（11）中，m代表內(nèi)蒙古地區(qū)發(fā)生干旱災害時的站數(shù)，|SPEIi|代表第i個站點干旱發(fā)生時SPEI的絕對數(shù)值，Sij代表干旱災害輕度。針對干旱氣象災害的強度予以等級劃分（表3）。

上文通過洪澇指標Z指數(shù)劃分某氣象站洪澇等級的基礎上，繼續(xù)通過區(qū)域性洪澇指數(shù)HL表征區(qū)域旱澇的空間分布和旱澇等級。計算方法如下：

I=（12）

L=（13）

式（12）、（13）中，n1、n2、n3代表的是洪澇災害中重澇、大澇、偏澇發(fā)生的站點數(shù)量，n5、n6、n7代表的是偏旱、大旱、重旱的站點數(shù)量，n代表所有氣象站點數(shù)量，l、L代表洪澇災害指標和干旱災害指標。區(qū)域洪澇指數(shù)的計算公式如下：

HL=（1-L）×100%（14）

利用式（14）成功計算出HL的數(shù)值之后，根據(jù)表4內(nèi)容劃分區(qū)域性的旱澇災害等級（表4）。

4 結束語

因內(nèi)蒙古自治區(qū)所處的地理位置較為特殊，加之其受氣候條件變化的影響，該地區(qū)的春玉米在生育期極易受到各種農(nóng)業(yè)氣象災害的侵蝕，進而使得內(nèi)蒙古區(qū)域的農(nóng)作物產(chǎn)量嚴重下降。基于此，該研究以此為切入點，詳細分析內(nèi)蒙古地區(qū)的氣候情況，并在此基礎上研究洪澇、低溫冷害氣象災害的評估指標和等級劃分，以此為后續(xù)相關學者研究氣象災害對內(nèi)蒙古農(nóng)作物的影響提供理論依據(jù)。

參考文獻

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