河套灌區農業氣象災害風險評估及防范對策研究

0 引言

河套灌區位于我國北方農牧交錯帶，是黃河流域重要的糧食生產基地和生態屏障，承擔著保障國家糧食安全、維系區域生態平衡的雙重使命。傳統防災模式已難以應對復合型、連鎖性災害風險，亟須通過科學評估災害風險，構建系統性防范體系。

1研究背景與研究現狀

1.1 研究背景

河套灌區是我國最大的引黃灌區，也是我國重要的商品糧生產基地，對保障國家糧食安全具有重要戰略意義。然而，該地區位于我國北方農牧交錯帶，氣候干旱、降水稀少，生態環境脆弱性顯著，農業生產長期受到多種氣象災害的嚴重威脅。隨著全球氣候變化加劇，極端氣象事件頻發，河套灌區農業氣象災害的發生頻率和強度呈現增加趨勢，給當地農業生產帶來嚴峻挑戰。因此，系統研究河套灌區農業氣象災害風險特征，建立科學的風險評估體系，提出有針對性的防范對策，對提高區域農業抗災減災能力、保障糧食安全和促進農業可持續發展具有重要的理論和實踐意義[1]。

1.2 國內外研究現狀

國外關于農業氣象災害風險評估研究，經歷了從定性到定量、從單一災種到多災種綜合評估的發展過程。目前，聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）提出的風險評估框架被廣泛應用，該框架將風險視為災害危險性、暴露度和脆弱性三者的函數。美國、歐盟等發達國家和地區已建立較為完善的農業氣象災害風險評估體系和防災減災機制，包括綜合監測網絡、預警系統和保險體系等。國內對農業氣象災害的研究起步較晚，但發展迅速，已在干旱、洪澇、低溫冷害等單一災種風險評估方面取得了顯著進展，并開始重視多災種綜合風險研究[2]。然而，針對河套灌區這一特殊區域的農業氣象災害風險評估和防范對策研究仍顯不足，特別是缺乏基于長期觀測數據的系統性研究和區域性差異分析。

2研究區概況與研究方法

2.1 河套灌區概況

河套灌區位于內蒙古自治區西部的河套平原，總面積約 ，灌溉面積達 。該地區氣候特點為冬季寒冷漫長，夏季炎熱短促，春秋兩季溫差大，四季分明。年平均氣溫 ，年降水量僅 ，年蒸發量達 。農作物以小麥、玉米、向日葵為主，是我國重要的商品糧生產基地。

2.2 數據來源

研究收集了河套灌區內氣象站1960—2020年的逐日氣象觀測數據、1980—2020年農作物種植和產量統計數據，以及歷年農業氣象災害記錄。數據來源于氣象和農業相關部門的統計資料及歷史文獻記載。

2.3 研究方法

研究采用IPCC風險評估框架，將農業氣象災害風險視為災害危險性、暴露度和脆弱性三者的函數。采用層次分析法確定指標權重，利用GIS技術進行風險空間分析和區劃。采用統計分析方法分析主要作物脆弱性，并建立氣象因子與作物產量的關系模型[3]。

3河套灌區主要農業氣象災害特征分析

3.1干旱災害特征

干旱是河套灌區最主要的農業氣象災害，干旱年均發生頻率達 65% 。季節分布上，春季干旱發生頻率最高，占比達 78% ；空間分布上，河套灌區西部和北部地區干旱程度相對較重。近60a河套灌區干旱程度呈現增加趨勢，特別是春季，干旱加重趨勢明顯。

3.2 低溫冷害特征

低溫冷害主要包括春季晚霜凍、夏季低溫和秋季早霜凍。春季晚霜凍常發生于每年4月中下旬，秋季早霜凍常發生于9月下旬。空間分布上，河套灌區北部和西北部地區低溫冷害發生頻率和強度均高于其他地區[4]。

3.3強風沙塵災害特征

強風沙塵災害主要發生在春季，占全年的 70% 以上。時間分布上，每年4月是高發期，平均發生天數為 5.8d 空間分布上，河套灌區西部和北部邊緣地區強風沙災害更為頻繁和嚴重。近年來，隨著防護林體系的建設，強風沙塵天氣發生頻率呈下降趨勢。

3.4冰雹災害特征

河套灌區年均冰雹發生次數為2.5次，主要集中在每年5一8月，其中6一7月是高發期。冰雹災害具有局地性強、突發性強、破壞力大的特點，單次事件影響范圍通常在 。

3.5主要氣象災害時空分布規律

河套灌區農業氣象災害具有明顯的時空分布規律。時間上，春季以干旱和強風沙塵災害為主，夏季以干旱和冰雹災害為主，秋季以早霜凍為主。空間上，河套灌區可劃分為三個災害特征區：西北部為干旱、強風沙塵和低溫冷害高發區；中部為干旱和冰雹災害多發區；東南部為干旱和強風沙塵災害相對較輕區。

4河套灌區農業氣象災害風險評估

4.1農業氣象災害風險評估指標體系

基于IPCC風險評估框架，研究構建了河套灌區主要農業氣象災害風險評估指標體系（見表1）。在干旱災害評估中，選取干旱頻率、干旱強度等作為危險性指標，其中干旱頻率權重最大（0.15）；耕地面積、作物結構等作為暴露度指標；灌溉保證率、水資源配置能力等作為脆弱性指標。在低溫冷害評估中，霜凍發生頻率和生育期低溫天數是關鍵指標，均為0.15權重。在強風沙塵災害評估中，沙塵暴日數（0.16）權重最高。在冰雹災害風險評估中，冰雹發生頻率（0.25）是最重要指標。這四種災害的危險性、暴露度和脆弱性權重分配各有側重，反映了不同災害特點及其影響機制[5]。

4.2農業氣象災害風險區劃結果

基于構建的風險評估指標體系，對河套灌區農業氣象災害進行了風險區劃（見表2）。干旱高風險區和較高風險區共占干旱總面積的 60% ，主要分布在河套灌區西部和北部；低溫冷害中等風險區面積最大，占低溫冷害總面積的 40% ，表現出自北向南風險遞減的特點；強風沙塵高風險區主要位于靠近荒漠的區域，占強風沙塵總面積的 20% ；冰雹中等風險區面積最大，占冰雹總面積的 42% ，分布較為分散。綜合風險評估結果表明，河套灌區農業氣象災害風險總體呈現“西北高、東南低\"的空間分布格局，高風險區和較高風險區共占總面積的 57% ，主要集中在河套灌區西北部，這為區域農業生產布局和防災減災提供了科學依據。

4.3主要作物氣象災害脆弱性分析

針對河套灌區主要作物（玉米、小麥和向日葵），研究對其不同生育期對四種主要氣象災害的敏感性進行了評價，為制訂針對性的防災減災措施提供了科學依據。

玉米對氣象災害的敏感性分析結果表明，出苗一三葉期對低溫冷害和強風沙塵敏感性高，對干旱敏感性中等，對冰雹敏感性低；拔節一大喇叭口期對各類災害敏感性均為中等；抽穗一吐絲期對干旱、低溫冷害和冰雹敏感性高，對強風沙塵敏感性中等；灌漿期對干旱和冰雹敏感性高，對低溫冷害和強風沙塵敏感性中等；成熟期對強風沙塵敏感性高，對冰雹敏感性中等，對干旱和低溫冷害敏感性低。總體而言，玉米在抽穗一吐絲期和灌漿期對氣象災害的綜合敏感性最高。

小麥對氣象災害的敏感性分析結果表明，出苗一分藥期對低溫冷害和強風沙塵敏感性高，對干旱敏感性中等，對冰雹敏感性低；拔節一抽穗期對干旱敏感性高，對低溫冷害和強風沙塵敏感性中等，對冰雹敏感性中等；抽穗一開花期對低溫冷害和冰雹敏感性高，對干旱和強風沙塵敏感性中等；灌漿期對干旱和冰雹敏感性高，對強風沙塵敏感性中等，對低溫冷害敏感性低；成熟期對強風沙塵敏感性高，對冰雹敏感性中等，對干旱和低溫冷害敏感性低。總體而言，小麥在拔節一抽穗期、抽穗一開花期和灌漿期對氣象災害的綜合敏感性較高。

向日葵對氣象災害的敏感性分析結果表明，出苗一四葉期對低溫冷害和強風沙塵敏感性高，對干旱敏感性低，對冰雹敏感性低；蕾期對各類災害敏感性均為中等；開花期對干旱、低溫冷害和冰雹敏感性高，對強風沙塵敏感性中等；籽粒灌漿期對干旱、強風沙塵和冰雹敏感性高，對低溫冷害敏感性低；成熟期對強風沙塵敏感性高，對冰雹敏感性中等，對干旱和低溫冷害敏感性低。總體而言，向日葵在開花期和籽粒灌漿期對氣象災害的綜合敏感性最高。

綜合分析表明，河套灌區主要作物對氣象災害的敏感性存在明顯的生育期差異。總體表現為生殖生長階段（開花、授粉、灌漿等）對氣象災害的敏感性顯著高于營養生長階段。針對干旱災害，小麥在拔節一抽穗期、玉米在抽穗一吐絲期、向日葵在開花期敏感性最高；針對低溫冷害，小麥在抽穗一開花期、玉米在幼苗期和抽穗期、向日葵在幼苗期和開花期敏感性最高；針對強風沙塵災害，三種作物均在幼苗期和成熟期敏感性較高；針對冰雹災害，所有作物在開花后至成熟前的敏感性均最高。

這些脆弱性分析結果對于優化河套灌區作物布局、調整栽培制度、制訂針對性防災技術措施具有重要指導意義。例如，可以針對高敏感性生育期加強監測預警和防災措施；通過調整播種期，使作物關鍵生育期錯開災害高發期；選擇適宜的抗災品種，以提高作物的綜合抗災能力。

5河套灌區農業氣象災害防范對策

5.1工程防災措施

5.1.1 優化灌溉系統

針對干旱是河套灌區主要農業氣象災害的特點，應重點優化灌溉系統。建議對現有渠道系統進行全面維護和更新改造，提高輸水效率；發展噴灌、滴灌等節水灌溉技術，根據不同區域十旱風險等級，優先在高風險區推廣應用；建設田間蓄水設施和應急水源，提高抗旱能力；推進智能灌溉技術應用，實現精準灌溉[6-7]。同時，加強水資源統一調配和管理，建立水資源優化配置機制，保障作物關鍵生育期的灌溉需求。

5.1.2完善農田防護林體系

針對強風沙塵災害，應加強農田防護林體系建設。建議在河套灌區西部和北部高風險區域，增加防護林帶密度，構建多層次、多功能的林網結構；選擇適合當地生態條件的鄉土樹種，提高成活率和生態效益；優化林帶布局，使之與主導風向垂直，最大限度發揮防風固沙作用；在農田周邊建設圍欄防護，以減少農田侵蝕；推進農田林網與區域生態林網的有機結合，構建完整的生態屏障系統。防護林體系的完善不僅可減輕強風沙塵災害，還能改善局地小氣候條件，對防范干旱和低溫冷害也有積極作用。

5.2 農業防災技術措施

5.2.1 選育推廣抗災品種

加強抗旱、抗寒、抗風沙品種的選育和推廣是提高作物抗災能力的重要措施。建議根據河套灌區不同風險區劃特點，選擇相應的抗災品種：在干旱高風險區，推廣耐旱性強、水分利用效率高的作物品種；在低溫冷害高風險區，選擇抗寒性強、生育期適宜的品種8；在強風沙塵高風險區，推廣抗倒伏、莖稈堅韌的品種。同時，加強本地抗災品種資源收集、保存和創新利用，開展抗多種災害的復合抗性育種，進一步提升品種綜合抗災能力[9-10]。此外，結合農業技術推廣體系，建立示范基地，加快優良抗災品種的推廣與應用。

5.2.2優化栽培管理制度

針對河套灌區農業氣象災害特點，調整優化作物栽培管理制度。在種植結構上，建議根據不同區域的災害風險特點，適當調整作物布局，在高風險區增加抗性強的作物比例；在種植時間上，根據災害發生規律，適當調整播種期和收獲期，避免關鍵生育期與災害高發期重合；在種植方式上，推廣保護性耕作、覆蓋栽培、間作套種等技術，增強農田生態系統的穩定性和抗災能力\"；在田間管理上，加強中耕培土、化學調控等措施，增強作物莖稈強度，提高抗倒伏能力；在水肥管理上，實施科學平衡施肥和水肥一體化技術，提高植株健壯度和抗逆性[12]

5.3監測預警體系建設

建立完善的農業氣象災害監測預警體系是防災減災的關鍵環節。建議加密氣象觀測站網，尤其是在高風險區域增設自動氣象站；建立農田小氣候觀測網絡，實時監測田間環境變化；整合氣象、水文、農業等多部門數據資源，建立災害綜合監測數據庫；開發基于GIS和遙感技術的災害監測系統，提高大范圍災害監測能力；優化災害預警指標體系，提高預警精準度；建立多渠道災害信息發布平臺，確保預警信息及時送達農戶；加強預警信息與防災技術措施的對接，提高預警實效性。同時，開展農業氣象災害風險普查和風險地圖編制工作，為精準防災減災提供科學依據。

5.4加強政策支持與完善保險制度

加強政策支持和完善保險制度是提高區域農業抗災能力的重要保障。建議強化農業防災減災的政策支持力度，將防災減災設施建設納入農業基礎設施建設計劃；加大對防災關鍵技術研發和推廣的財政支持；建立健全農業氣象災害風險補償機制，完善農業保險制度，擴大保險覆蓋面[13]，創新保險產品，如開發基于氣象指數的農業保險；探索建立區域性農業災害風險基金，提高災后恢復能力；建立政府、保險機構、科研單位和農戶多方聯動的防災減災機制，形成合力。同時，開展防災減災宣傳和技能培訓，提高農戶防災減災意識和防護能力。

6結束語

以河套灌區為研究對象，研究系統分析了該區域主要農業氣象災害的時空分布特征，構建了災害風險評估指標體系和風險區劃，分析了主要作物對氣象災害的脆弱性，提出了相應的防范對策。研究表明，干旱是河套灌區最主要的農業氣象災害，其次為低溫冷害和強風沙塵災害；災害風險總體呈現“西北高、東南低”的空間分布格局；不同作物在不同生育期對氣象災害的敏感性存在顯著差異；綜合工程措施、農業技術措施、監測預警體系建設及政策支持與保險制度是提高區域農業抗災減災能力的有效途徑。未來，研究應進一步加強氣候變化背景下河套灌區農業氣象災害風險變化趨勢研究，深化多災種耦合作用機理分析，構建完善的氣象災害與作物生長的定量關系模型，開發更加精準的災害預測和防控技術，為區域農業可持續發展提供更加科學的決策支持。

參考文獻：

[1]李寧.智慧農業推動農業產業可持續發展的策略探究[J].農家參謀，2024（29）：6-8.

[2]邱明慧，謝能付，姜麗華，等.農業氣象災害知識圖譜構建研究進展[J].中國農業氣象，2024，45（10）：1216-1235.

[3]王金晨，朱軍，王立榮，等.變暖環境下華北農業氣象災害風險評估II：基于綜合指標體系法的河北梨樹花期凍害風險評估及驗證[J.中國農業氣象，2024，45（10）：1193-1203.

[4]張藝桐.綜合氣象數據在提高農業災害風險管理能力中的應用[J].農業災害研究，2024，14（8）：128-130.

[5]李鳴陽，王翔宇.河北農業災害風險管理中的氣象因素及應對措施[J].農業科技通訊，2024（8）：39-42.

[6]賀潔.綠洲農業氣象災害監測與評估[D].南京：南京信息工程大學，2024

[7]朱軍，王金晨，張琪，等.變暖環境下華北地區農業氣象災害風險評估I：基于綜合指標體系法農業干旱風險評估及適應對策建議[J].中國農業氣象，2024，45（5）：549-561.

[8]郭安紅，何亮，姬興杰，等.冬小麥農業氣象災害風險預警的業務實踐與思考[J].氣象與環境科學，2024，47（1）：20-27.

[9]楊麗霞，劉梅，張渝杰，等.遂寧市主要農業氣象災害及農業保險氣象服務對策[J.中南農業科技，2023，44（12）：98-101.

[10]王熙尹，姚瑤，平凡.基于氣候變化的內蒙古自治區春玉米主要農業氣象災害風險評估[J].南方農業，2023，17（22）：21-24.

[11]鞠思祺.主要農業氣象災害風險評估技術及其應用研究[J].河北農業，2023（11）：93-94.

[12]黃珊.現代農業氣象災害的風險評估[J].河北農機，2023（20）：133-135.

[13]吉春容，王森，胡啟瑞，等.農業氣象指數保險研究及其應用進展[J」.沙漠與綠洲氣象，2023，17（2）：1-7.