農(nóng)業(yè)氣象災害對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響分析

摘" 要：氣象災害一直是影響農(nóng)作物產(chǎn)量的關鍵因素，山東省作為農(nóng)作物產(chǎn)量大省，其農(nóng)業(yè)為GDP增長作出巨大貢獻，然而受氣象災害影響，農(nóng)作物產(chǎn)量呈梯階跨越變化，收入穩(wěn)定性難以保障。該文以山東省泰安市為例，闡述山東省泰安市主要氣象災害類型，結(jié)合泰安地區(qū)地理特征、氣候環(huán)境，分析農(nóng)作物的實際種植情況，探討氣象危害對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響。

關鍵詞：農(nóng)業(yè)氣象災害；農(nóng)作物產(chǎn)量；災害特征；自然環(huán)境；災害防御體系

中圖分類號：S162.5" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-9902（2023）08-0068-04

Abstract： Meteorological disaster has always been a key factor affecting crop yield. Shandong Province， as a major province of crop yield， has made a great contribution in agriculture to the growth of GDP. However， affected by meteorological disasters， crop yield changes step by step， so it is difficult to guarantee the stability of income. Taking Tai'an City， Shandong Province as an example， this paper expounds the main types of meteorological disasters in Tai'an City， Shandong Province， combined with the geographical characteristics and climatic environment of Tai'an area， analyzes the actual planting situation of crops， and discusses the influence of meteorological hazards on crop yield.

Keywords： agrometeorological disasters; crop yield; disaster characteristics; natural environment; disaster prevention system

由于粗放型經(jīng)濟發(fā)展所帶來的環(huán)境問題日益凸顯，氣象災害發(fā)生頻率、嚴重程度，均呈現(xiàn)出逐年遞增趨勢，直接造成農(nóng)業(yè)經(jīng)濟損失達4 000億，受災面積近40萬 hm2，輕微災害會影響產(chǎn)品，嚴重災害甚至會使得農(nóng)作物絕收。山東泰安市農(nóng)作物品類豐富，包括瓜類、板栗、小麥和玉米等，共計種植面積在558萬畝（1畝約等于667 m2）左右，多為秋糧、部分為夏糧。

1" 山東省泰安地區(qū)農(nóng)作物種植現(xiàn)狀

1.1" 自然環(huán)境

泰安市位于山東省中部地區(qū)，總面積達到7 762 km2，其中山地面積14萬 hm2，丘陵面積32萬 hm2，平原面積28萬 hm2，屬于溫帶大陸性濕潤季風氣候。泰安市的氣候條件四季分明，春天干燥多風、夏季炎熱多雨、秋季溫爽、冬季少雪，年平均日照輻射量可以達到120 kcal/cm2。泰安地區(qū)年平均氣溫達到13 ℃，夏季平均氣溫在27 ℃，1月氣溫最低，平均氣溫在零下3 ℃左右。年積溫可以達到4 500 ℃，無霜期為190 d，年降水量在680 mm左右，受地形因素影響，泰安地區(qū)存在一部分局部小氣候區(qū)。泰安地區(qū)擁有豐富的水資源，可利用總量為13.4億m3，人均耕地數(shù)量為0.065 hm2。2022年底，泰安地區(qū)的第一產(chǎn)業(yè)增加值為330億元，共計種植面積在558萬畝，農(nóng)作物總產(chǎn)量為257萬t，小麥總產(chǎn)量為116萬t，玉米產(chǎn)量125萬t，其余農(nóng)作物產(chǎn)量占比較少[1]。

1.2" 農(nóng)作物類型及產(chǎn)量

自20世紀80年代，泰安市政府及相關部門積極調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，將小麥、玉米及其他經(jīng)濟作物作為主要種植農(nóng)作物。農(nóng)作物播種比例趨于合理。2022年，泰安地區(qū)在土地整治過程中，新增耕地面積達到4 600 hm2左右。2012—2022年，農(nóng)作物單產(chǎn)從原本的4.9 t/hm2增長至5.1 t/hm2，玉米、小麥是泰安地區(qū)主要種植農(nóng)作物，兩者之間種植面積差異較小。因此，分析山東泰安地區(qū)農(nóng)作物種植現(xiàn)狀，農(nóng)作物種植面積呈現(xiàn)出上升趨勢，且單產(chǎn)也呈現(xiàn)出增加的趨勢。

1.3" 自然資源

山東泰安地區(qū)地表水覆蓋面積300 km2，不足該地區(qū)總面積的0.4%，區(qū)域內(nèi)水庫超600座，水庫的總體庫容超過9億m3，相較于山東省其他地區(qū)，泰安的水資源較為充沛，為農(nóng)業(yè)發(fā)展奠定基礎。與此同時，該地區(qū)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的區(qū)域面積大，但缺少耕地后備資源，人均耕地面積未達到山東省均值，且未開發(fā)土地大多位于山區(qū)，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)難度較大。自然資源與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關系緊密，研究人員需分析山東泰安地區(qū)的自然資源特征，對預防氣象災害的重要性產(chǎn)生清晰的認知，消除氣象災害對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，促進山東泰安地區(qū)農(nóng)業(yè)快速發(fā)展。

2" 山東省泰安地區(qū)氣象災害特征及類型

2.1" 氣象災害特征

泰安地區(qū)的氣象災害類型較多，發(fā)生較為頻繁，災損較為嚴重。春夏季時期極容易發(fā)生低溫災害、冰雹災害和暴雨災害。尤其是暴雨災害的發(fā)生，極容易出現(xiàn)滑坡、泥石流和洪水等問題。秋末的氣溫較低，也容易發(fā)生霜凍問題。因此，泰安地區(qū)的氣象災害主要類型為干旱災害、暴雨災害、風雹災害和低溫災害。統(tǒng)計2012—2022年10年間的農(nóng)作物受災面積。其中2015年、2017年未出現(xiàn)暴雨災害，其余天氣均出現(xiàn)了或多或少的暴雨災害，出現(xiàn)農(nóng)作物減產(chǎn)的情況。10年間共計5年出現(xiàn)了不同程度的干旱災害，且在2013年、2019年出現(xiàn)了雹災。基于對氣象災害特征的調(diào)查研究，泰安地區(qū)幾乎每年出現(xiàn)不同程度的氣象災害，且災害類型不同[2]。

2.2" 氣象災害類型

2.2.1" 干旱

干旱氣象災害是指降雨量長時間較少的情況，并伴隨著天氣溫度長期升高的問題。干旱問題的產(chǎn)生會使得空氣、土壤中的水分較少，農(nóng)作物用水不足，使得農(nóng)作物的生長性能受到影響，主要表現(xiàn)為農(nóng)作物的產(chǎn)量降低。泰安地區(qū)干旱災害的發(fā)生概率僅次于暴雨天氣，且秋季為干旱災害發(fā)生的主要時期，個別年份出現(xiàn)春旱或者夏旱問題。干旱災害對小麥、玉米作物生長的影響程度不同，田地之間的干旱問題產(chǎn)生會使得秧苗枯萎，夏季則使得作物生長不良，麥粒飽滿程度降低。玉米則在產(chǎn)量結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量上也會受到影響，出現(xiàn)植株偏矮、顆粒不飽滿的現(xiàn)象，最終導致作物減產(chǎn)。

2.2.2" 暴雨

泰安處于溫帶大陸性濕潤季風氣候，降水量較高，在汛期季節(jié)多發(fā)生暴雨災害。暴雨災害發(fā)生概率較高，且對農(nóng)作物生長帶來的影響較大。2018年，泰安地區(qū)持續(xù)性降雨所引發(fā)的洪澇問題，直接導致作物經(jīng)濟損失達到2.8億元以上。暴雨氣象災害問題的產(chǎn)生，主要受急流、低壓槽等影響，形成鋒面、對流，使得雨量增加。暴雨氣象災害對玉米、小麥等農(nóng)作物的生長發(fā)育影響較大，暴雨也可能會出現(xiàn)水分積攢的情況，使得病蟲害問題發(fā)生，植株葉面受損，作物品質(zhì)降低。夏季末玉米生長到成熟期階段時，降雨可能會使得玉米植株的根部發(fā)黑、腐爛，產(chǎn)量減少。同時，降雨會使得土壤的通氣性能降低，植株的呼吸受到抑制，光合作用效果受到影響，使得作物的產(chǎn)量、質(zhì)量有所降低。在2012—2022年間，由于暴雨災害，使得農(nóng)作物年平均減產(chǎn)量在20 000 hm2左右。

2.2.3" 風雹

大風、冰雹2種災害統(tǒng)稱為風雹，兩者均會導致農(nóng)作物出現(xiàn)倒伏問題，使得農(nóng)作物無法生長。當陣風等級達到7級以上時，如果植株的根部抓土不牢固，農(nóng)作物的倒伏率、倒伏情況會更加嚴重。春季、秋季是冰雹的多發(fā)季節(jié)，從積雨云中掉落的冰塊對農(nóng)作物具有極大的殺傷力，經(jīng)常出現(xiàn)砸毀農(nóng)作物的情況，裸露在土地表面的農(nóng)作物會因此減產(chǎn)。冰雹災害的產(chǎn)生通常會伴隨著大風，部分雹災會伴隨著降雨，持續(xù)時間多在8 min以上。

2.2.4" 低溫

春季極容易出現(xiàn)低溫陰雨災害，在2—4月份，小麥生長發(fā)育會受到影響。近些年，由于全球氣溫的逐步升高，泰安地區(qū)的低溫陰雨問題發(fā)生率呈現(xiàn)出逐年降低的趨勢。判斷是否為低溫陰雨主要通過計量日平均氣溫的方式，氣溫在5 d以上持續(xù)低于10 ℃即可稱之為低溫災害。在低溫情況下，天氣出現(xiàn)降雨，則天氣表現(xiàn)為陰冷、潮濕，會使得農(nóng)作物的產(chǎn)量受到影響。2012—2022年，共計發(fā)生低溫陰雨災害3次，分別在2012年、2013年、2015年[3]。

3" 山東省泰安地區(qū)氣象災害對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響

3.1" 農(nóng)作物單產(chǎn)與氣象災害關聯(lián)度分析

3.1.1" 關聯(lián)度分析模型

采用關聯(lián)分析的方式判斷氣象災害對泰安地區(qū)農(nóng)作物產(chǎn)量產(chǎn)生的影響。采集2012—2022年泰安地區(qū)的主要氣象災害，大概可以分為4種，分別為干旱、暴雨、風雹、低溫。在探討氣象災害與農(nóng)作物之間的單產(chǎn)關聯(lián)程度時，考慮到氣象災害屬于灰色系統(tǒng)，可以使用灰色關聯(lián)分析法，具體關聯(lián)度分析步驟如下。

第一步。建立影響關聯(lián)度分析數(shù)列，設置參考數(shù)列和比較數(shù)列，用于評價氣象災害對農(nóng)作物產(chǎn)量產(chǎn)生的影響。參考數(shù)列設置為K0={K0（1），...，K0（N）}，設置比較數(shù)列Li={Li（1），Li（N）}。

第二步。確定數(shù)列后，將數(shù)列進程初始化處理，采用無量綱處理方式，通過計算、參考、比較等方法，得到最終的數(shù)列差別。具體無量綱處理公式為K0（t）÷K0（1），...，Li（T）÷K0（1）。

第三步。根據(jù)序列求出極差，并根據(jù)2012—2022年10年間的氣象災害數(shù)據(jù)和產(chǎn)量變化情況，建立序列差，計算序列差的差值。

第四步。采用關聯(lián)系數(shù)分析的方法，即取關聯(lián)顯著性P標準值為0.5，在t時刻內(nèi)，計算關聯(lián)系數(shù)。

第五步。根據(jù)所得結(jié)果，對比數(shù)值大小。計算結(jié)果數(shù)值越大，表明氣象災害對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響程度越大。如果計算結(jié)果數(shù)值越小，則表明影響程度較低。

3.1.2" 計算結(jié)果歸納

選取泰安市的農(nóng)作物作為參考序列，農(nóng)作物包括小麥、玉米、其他農(nóng)作物3種，判斷4種氣象災害對農(nóng)作物產(chǎn)量所產(chǎn)生的影響，比較參考與序列之間的關聯(lián)程度。其中，暴雨對小麥、玉米、其他農(nóng)作物的關聯(lián)度分別為0.892 7、0.935 4、0.934 2，干旱與小麥、玉米、其他農(nóng)作物之間的關聯(lián)度分別為0.858 8、0.929 7、0.932 4。低溫與玉米、其他農(nóng)作物之間的關聯(lián)度分別為0.905 4、0.901 2，與小麥之間幾乎不存在關聯(lián)度。風雹與小麥、玉米、其他農(nóng)作物之間的關聯(lián)度分別為0.855 3、0.902 8、0.910 5。根據(jù)上述計算結(jié)果可知，氣象災害與農(nóng)作物產(chǎn)量之間的關聯(lián)程度存在明顯的差異，其中小麥和玉米主要受暴雨災害影響較大，各種氣象災害對其他農(nóng)作物之間的影響程度較低。氣象災害對小麥的影響程度中，暴雨最大、其次干旱、再次風雹、最后低溫陰雨。氣象災害對玉米的影響程度中，暴雨最大，干旱次之、再次低溫陰雨，風雹影響最小。氣象災害對其他農(nóng)作物的影響程度序列與小麥相同。

3.2" 氣象災害對農(nóng)作物糧食產(chǎn)量影響分析

在探討氣象災害對農(nóng)作物產(chǎn)量產(chǎn)生的影響的同時，需要考慮資本投入、勞動投入等對產(chǎn)量的影響。在進一步探索氣象災害對農(nóng)作物產(chǎn)量影響程度的同時，需要使用生產(chǎn)含量，計算受災情況、成災面積、絕收面積對糧食單產(chǎn)所產(chǎn)生的影響。因此，需要進一步建立回歸方程，提出相應指標處理相關數(shù)據(jù)。最終結(jié)果表明，播種面積每降低1%，則單產(chǎn)也會降低0.145 2%，受災面積提高1%，則單產(chǎn)降低0.001 8%。暴雨受災面積降低1%，則玉米單產(chǎn)增加0.008 5%左右，小麥的單產(chǎn)提高0.98%。干旱受災面積每降低1%，則玉米和小麥的單產(chǎn)會增加0.008 6%左右。因此，判斷氣象災害對糧食產(chǎn)量影響，通過災害與單產(chǎn)管理的分析，可以最終得到影響程度指標，從而為農(nóng)作物品種選擇、種植優(yōu)化提供指導[4]。

3.3" 加強農(nóng)業(yè)氣象災害防御體系建設

3.3.1" 氣象災害防御體系建設

氣象災害的產(chǎn)生會使得農(nóng)作物減產(chǎn)、絕收，建立氣象災害防御體系可以減少氣象災害對農(nóng)作物產(chǎn)量所產(chǎn)生的不良影響。目前，泰安地區(qū)積極建設自動站、觀測站和衛(wèi)星接收站等。相關部門應著手開展氣象災害防御體系的建設工作，在主要農(nóng)作物種植區(qū)域建立示范基地，建立氣象觀測站。各部門之間也要積極加強信息聯(lián)動，做好災害分析、災害防御工作，落實具體的防災措施。各部門也要履行職責做好災情分析、監(jiān)督和追蹤等工作，積極開展氣象災害調(diào)研，做好預報、預警信息收集、傳遞工作[5]，并利用氣象災害監(jiān)測設備，開展日常巡查工作，確保相關工作人員可以在防災、滅災過程中發(fā)揮自身的主觀能動性。

3.3.2" 氣象災害評估體系建設

根據(jù)氣象災害普查結(jié)果，建立農(nóng)作物生產(chǎn)氣象災害評估體系，根據(jù)不同區(qū)域種植農(nóng)作物的種類，繪制普查區(qū)劃圖，做好農(nóng)業(yè)種植的精細化管理工作，評估各項災害可能對農(nóng)作物產(chǎn)量產(chǎn)生的影響，從而做好針對性的災害預防工作。同時，相關部門應根據(jù)氣象災害的產(chǎn)生因子、環(huán)境特點和承災對象等，制定氣象災害風險等級指標，建立具體的風險評估體系，根據(jù)不同災害主要影響作物及災害等級對作物可能產(chǎn)生的影響，提前做好評估工作，并建立相應的應急措施。以此應對氣象災害對農(nóng)作物所產(chǎn)生的影響。

3.3.3" 精細化氣象服務模式構(gòu)建

農(nóng)業(yè)部門、氣象部門之間應充分聯(lián)合，根據(jù)泰安地區(qū)主要農(nóng)作物的生產(chǎn)指標，提供精細化的氣象服務工作。氣象部門主要負責氣象災害的監(jiān)測、預測，并利用數(shù)值預報方法加強天氣變化的研判。同時，在區(qū)域氣象管理過程中，可以利用多普勒雷達、衛(wèi)星資料等，建立預報預警信息。打造農(nóng)業(yè)氣象管理服務平臺，及時將預報信息上傳到系統(tǒng)之中[6]。農(nóng)業(yè)部門則需要根據(jù)不同農(nóng)作物的生長階段、生長特點，根據(jù)氣象災害的影響程度，采取針對性的防災措施，深入群眾開展防災宣傳工作。

3.3.4" 氣象災害預警能力提升

氣象災害具有可預測性，精準、科學、高效預測可以為農(nóng)戶的防災工作提供充足的時間。氣象部門應做好氣象精密監(jiān)測工作，確保氣象預報精準、服務精細，切實保障自身氣象災害預警能力。氣象部門定期將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到服務平臺，當發(fā)出信息存在異常情況時，及時組織相關部門開展會商工作，發(fā)揮各部門職能，做好防災、減災等工作。

3.3.5" 增強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員的防范意識

生產(chǎn)人員是應對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要負責人，為實現(xiàn)預防氣象災害，提高農(nóng)作物產(chǎn)量的目標，山東泰安地區(qū)相關人員需重視生產(chǎn)人員防范意識的培養(yǎng)，使其重視氣象災害對的農(nóng)作物產(chǎn)量的影響，主動采取措施應對氣象災害，配合氣象災害防御體系的落實。第一，提高宣傳力度，拓展宣傳方式，增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員接觸氣象災害防御知識的機會，引起農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員對氣象災害防御工作的重視，主動學習在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中運用防御氣象災害的知識，并在實際生產(chǎn)中運用知識，消除氣象災害對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響。第二，組織面向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員的培訓工作，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員提供系統(tǒng)化的學習機會，熟練掌握防御氣象災害的方法，實際生產(chǎn)中能夠依據(jù)真實情況調(diào)整防御方法，保證農(nóng)作物的產(chǎn)量[7]。第三，編制氣象災害防御手冊，并建立線上交流平臺，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員交流工作經(jīng)驗提供機會，鼓勵農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員分享災害防御經(jīng)驗，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員的能力水平。

3.3.6" 優(yōu)化生態(tài)環(huán)境

氣象災害的發(fā)生與生態(tài)環(huán)境關系緊密，為此山東泰安地區(qū)也需重視生態(tài)環(huán)境的保護，優(yōu)化該地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低氣象災害的發(fā)生概率，消除氣象災害對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響，優(yōu)化地區(qū)生態(tài)環(huán)境的措施如下。第一，提升當?shù)鼐用竦沫h(huán)保意識，使其認識到生態(tài)環(huán)境是社會發(fā)展的基礎，在日常生活中注意避免破壞環(huán)境行為的出現(xiàn)，維護該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，降低發(fā)生氣象災害的可能性。第二，規(guī)范農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員的生產(chǎn)行為，盡量避免使用危害周邊生態(tài)環(huán)境的化肥，防止農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動對環(huán)境造成破壞，誘發(fā)氣象災害，致使農(nóng)作物減產(chǎn)。第三，擴大該地區(qū)的森林覆蓋面積，構(gòu)建穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，避免人為因素引發(fā)的氣象災害，減少該地區(qū)出現(xiàn)氣象災害的概率。

3.3.7" 成立氣象災害防御小組

為保證氣象災害防御措施的科學性，山東泰安地區(qū)有關部門應組建防御工作小組，參與開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，指導氣象災害防御方法的應用，提升氣象災害防御體系的落實效果，增加地區(qū)農(nóng)作物的產(chǎn)量。第一，提高防御小組成員的選拔標準，確保參與工作的人員素質(zhì)與能力達到標準，了解氣象災害防御措施的應用要點，能夠結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的氣象災害制定防御措施，協(xié)助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員完成氣象災害防御工作，保護農(nóng)作物[8]。第二，掌握氣象災害預警技術，提前預判氣象災害的發(fā)生，識別氣象災害類型，分析氣象災害的形成原因，針對性制定氣象災害防御方案，當災害發(fā)生時，快速啟動氣象災害防御方案，抵御自然災害對農(nóng)作物生長的不良影響，保證農(nóng)作物的產(chǎn)量。

3.3.8" 加大監(jiān)管力度

有關部門應安排專人負責監(jiān)督氣象災害防御體系的落實，督促有關人員嚴格按照規(guī)范抵御氣象災害，及時糾正農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員的防御方法，保證農(nóng)作物的產(chǎn)量。第一，完善監(jiān)管制度，合理劃分氣象災害防御監(jiān)管職責，將監(jiān)管職責落實到工作人員個人，并保證監(jiān)管人員的獨立性，確保監(jiān)管結(jié)果可真實反映氣象災害防御體系的落實情況，有效消除氣象災害對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響。第二，建立考核制度，檢驗相關人員的知識掌握情況，引起相關人員對氣象災害防御的重視，養(yǎng)成良好的學習習慣，時刻保持學習熱情，不斷提升自身的氣象災害防御能力，保證農(nóng)作物的產(chǎn)量，為地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展貢獻力量。

4" 結(jié)束語

綜上所述，通過對2012—2022年泰安市的農(nóng)作物受災情況的分析，結(jié)合泰安市自然環(huán)境及農(nóng)作物種類，認為暴雨、干旱、風雹、低溫是影響農(nóng)作物產(chǎn)量的主要氣象災害。由于不同農(nóng)作物生產(chǎn)條件、季節(jié)周期不同，不同災害對不同類型農(nóng)作物產(chǎn)量的影響關聯(lián)度不同，主要表現(xiàn)為糧食單產(chǎn)減少，泰安市亟須建立完善的氣象災害預防措施及氣象災害防御體系。

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