張曉霞

(寧夏回族自治區(qū)彭陽縣水務(wù)局,寧夏彭陽756500)

0 前 言

彭陽縣位于寧夏東南部,地處六盤山東麓,1983年由固原縣分立建縣,現(xiàn)轄12個鄉(xiāng)鎮(zhèn)156個行政村,總面積2 528.65 km2,耕地面積6.7×104hm2,林木覆蓋率18.5%,水土流失治理程度68.5%,屬黃土高原丘陵溝壑殘塬區(qū),境內(nèi)山多川少,溝壑縱橫,海拔在1 248 m～2 418 m之間,年平均氣溫7.4℃～8.5℃,無霜期140 d～170 d,年降水量350 mm～550 mm,且時空分布不均,降水多集中在7月～9月三個月,約占全年總降水量的60%～70%,并多以暴雨形式出現(xiàn),年平均水面蒸發(fā)量在1 210～1 600mm之間(E601型)。干旱指數(shù)在4～8之間,年平均大風(fēng)天氣(風(fēng)速≥17 m/s)在8 d～46 d,出現(xiàn)最多的在冬春季節(jié),大風(fēng)出現(xiàn)時往往伴有沙塵暴。年輻射熱平均142 kcal/cm2,日照時數(shù)在2 750 h～3 000 h之間。屬典型的溫帶半干旱大陸季風(fēng)區(qū),冬寒長、春暖遲、夏熱短、秋涼早。全縣水資源總量為9 820×104m3,可利用水資源量6 024×104m3,人均水資源量348 m3,為黃河流域人均水資源量750 m3的46%,是全國平均值2 200 m3的15.8%;耕地畝均占有水資源量為89 m3,是黃河流域平均值380 m3的23.4%,是全國平均值的32%,干旱少雨,降雨集中,蒸發(fā)強(qiáng)烈,旱災(zāi)頻發(fā),水資源短缺是制約縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最大瓶頸。截止2010年底,全縣總?cè)丝?5.9×104人,其中農(nóng)業(yè)人口23.3×104人,糧食總產(chǎn)量12×104t,地區(qū)生產(chǎn)總值6.72億元,地方財政收入1 474萬元,農(nóng)民人均純收入1 764元,屬國家級貧困縣。

1 農(nóng)業(yè)干旱定義及指標(biāo)分類

干旱是指由水分的收與支或供與求不平衡形成的水分短缺現(xiàn)象。旱災(zāi)是對人類及其社會危害性很大的一種自然災(zāi)害,已是人們普遍關(guān)注的世界性問題,1990年國家科委出版的“中國科學(xué)技術(shù)藍(lán)皮書”第五號《氣候》,將干旱列為我國氣候?yàn)?zāi)害之首[1]。綜合分析,干旱分為氣象干旱、水文干旱、農(nóng)業(yè)干旱和社會經(jīng)濟(jì)干旱。農(nóng)業(yè)干旱是指由外界環(huán)境因素造成作物體內(nèi)水分失去平衡,發(fā)生水分虧缺,影響作物正常生長發(fā)育,從而導(dǎo)致減產(chǎn)或絕收的一種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害。它涉及到土壤、作物、大氣和人類對自然資源的利用等多方面因素,是各類干旱中最復(fù)雜的一種干旱。它不僅是一種物理過程,而且也與生物過程和社會經(jīng)濟(jì)有關(guān)。按其造成作物缺水的成因不同可將農(nóng)業(yè)干旱分為土壤干旱、生理干旱和大氣干旱三種類型[2]。

農(nóng)業(yè)干旱指標(biāo)是對農(nóng)業(yè)干旱的一個評價標(biāo)準(zhǔn),依據(jù)這個標(biāo)準(zhǔn)可對農(nóng)業(yè)干旱發(fā)生的強(qiáng)度作出定量的評價。但由于農(nóng)業(yè)干旱的發(fā)生有著極其復(fù)雜的機(jī)理,在受到各種自然因素如降水、溫度、地形等影響的同時,也受到人為因素的影響,如農(nóng)作物布局、作物品種、生長狀況等,因此,農(nóng)業(yè)干旱指標(biāo)必然要涉及到與大氣、作物、土壤有關(guān)的因子[3]。所以,農(nóng)業(yè)干旱指標(biāo)是以植物體水分狀況、土壤水分狀況、植物冠層溫度狀況以及綜合考慮植物、土壤、大氣各種作用因素的一類干旱指標(biāo)[4]。其大致可分為降水量指標(biāo)、土壤水分指標(biāo)、植物冠層溫度指標(biāo)、作物水分指標(biāo)等。

2 干旱發(fā)生規(guī)律

干旱是彭陽縣發(fā)生最為頻繁、危害最重、影響最大的自然災(zāi)害,每年11月至來年6月份的8個月時間均為干旱月,即冬春旱的機(jī)會最多,幾乎年年發(fā)生,夏旱的機(jī)會相對較高。干旱具有發(fā)生的頻率高,影響范圍廣,連年旱、連季旱發(fā)生次數(shù)較多,造成損失大的特點(diǎn)。據(jù)1958年～2008年共50 a資料顯示,彭陽縣旱年總數(shù)為38 a,其中特大旱6 a,重旱8 a,輕旱 24 a;干旱發(fā)生的頻率為 76%,其中特大旱12%、重旱 16%、輕旱 48%;特大干旱約8 a發(fā)生一次,重旱以上(含特大旱)3.5 a發(fā)生一次,輕旱以上平均2 a就發(fā)生一次,有“三年一大旱、兩年一小旱”之說,一年內(nèi)連旱日數(shù)最長可持續(xù)200 d以上[5]。自1991年至今的19年,干旱發(fā)生的頻率比較高,除1994年、1996年、2002年屬正常年份外,其余年份均為旱年,干旱發(fā)生頻率接近十年九旱。1995年、2000年、2005年3年為特大旱年份,重旱以上發(fā)生的時間間隔縮短了,出現(xiàn)次數(shù)頻繁了。尤其是1991年春季～1992年的夏季,全縣遭受了持續(xù)360多天的跨年度四季連旱,干土層深達(dá)30 cm以上,水井、河流干枯,牧草和部分樹木枯死,作物成災(zāi)面積10.4×104hm2,減產(chǎn)58%,有14.6萬人的飲水發(fā)生危機(jī),直接經(jīng)濟(jì)損失6 216萬元。

3 干旱評定方法及成因分析

3.1 干旱評定方法

根據(jù)縣內(nèi)農(nóng)業(yè)、水文、氣象及土壤墑情監(jiān)測等資料,可采用雨日旱況比降水量、降水距平法、干旱指數(shù)法、土壤干旱指標(biāo)、農(nóng)作物受旱面積百分?jǐn)?shù)等多種方法進(jìn)行分析,并根據(jù)各種方法分析結(jié)果進(jìn)行綜合分析后確定干旱等級[6]。2005年彭陽縣春夏連旱為1983年有資料以來,繼1987年、1991年、1992年、1995年、2000年特大旱之后的又一個特大旱年份。以2005年為例來說明干旱等級的評定方法及成旱標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.1 雨日旱況比降水量

雨日旱況比降水量的計算公式為:

式中:p為雨日旱況比降水量(mm);(T-t)為時段內(nèi)不旱日數(shù)(d);T為計算時段日數(shù)(夏季5～6月、秋季7～8月)(d);t為時段內(nèi)連旱日數(shù)之和(d);P為時段內(nèi)降水量(mm)。雨日旱況比降水量成旱標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 雨日旱況比降水量成旱標(biāo)準(zhǔn) 單位:mm

3.1.2 降水距平法

降水距平法的計算公式為:式中:K為同期降水距平百分?jǐn)?shù)(%);P為本年度時段雨量(mm);P多年為時段多年平均降雨量(mm)。降水距平成旱標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 降水距平成旱標(biāo)準(zhǔn)

3.1.3 干旱指數(shù)法

干旱指數(shù)法的計算公式為:

式中:r為干旱指數(shù);Eb為土壤蒸發(fā)量(mm);P為同期降水量(mm)。干旱指數(shù)成旱標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 干旱指數(shù)成旱標(biāo)準(zhǔn)

統(tǒng)計算,彭陽縣其上年9月至當(dāng)年6月平均雨量,歷史最小為1987年69.2 mm、1982年為72.0 mm、2005年為72.8 mm,干旱指數(shù)最大為1992年12.3,2005年為11.8。2004年9月至2005年6月干旱指數(shù)、連旱天數(shù)與歷史特旱年對比分析詳見表4。

表4 彭陽縣2004年9月～2005年6月干旱指數(shù)與歷史特旱年對比表

3.1.4 土壤含水量

土壤含水量是反映干旱程度的一個比較直接的指標(biāo)。降水量偏少,蒸發(fā)強(qiáng)烈,土壤含水量較差。從1982年有土壤墑情監(jiān)測資料以來,特大旱年份1982年 、1987年 、1995 年 、2000 年 、2005 年,土壤含水量多在5%以下,最嚴(yán)重的1995年、2000年4～6月0.1 m～0.3 m土壤含水量多在3%以下,2005年4～6月土壤含水量多在3%～5%,代表站2005年土壤含水量與歷史特旱年分析對比見表5。

表5 代表站2005年4～6月土壤含水量與歷史特旱年對比表

3.1.5 土壤干旱指標(biāo)法

土壤干旱指標(biāo)法的計算公式為:

式中:B為根層平均土壤相對濕度(%);H平均為根層土壤平均含水量;H田為根層土壤平均田間持水量。土壤干旱指數(shù)成旱標(biāo)準(zhǔn)見表6。

表6 土壤干旱指數(shù)成旱標(biāo)準(zhǔn)

3.1.6 農(nóng)業(yè)受旱減產(chǎn)面積

根據(jù)農(nóng)業(yè)各季受旱面積為輔助指標(biāo)分析其相應(yīng)的干旱程度,受旱面積在10%～30%時為輕旱;受旱面積在30%～50%時為重旱;受旱面積大于50%時為特大旱。

3.1.7 幾種方法的對比

干旱評定的方法很多,涉及農(nóng)業(yè)、氣象、水文等各行業(yè)。各行業(yè)使用的評定方法有相同的指標(biāo),也有一些不同的指標(biāo),針對彭陽縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際,只討論了6種常見的方法,這幾種方法是干旱評定的比較直接的方法,但是每種方法的側(cè)重點(diǎn)不同,其中,雨日旱況比降水量、降水距平法、干旱指數(shù)法是以降水為主要指標(biāo)進(jìn)行率定,但是雨日旱況比降水量指標(biāo)主要反映了降水量中可補(bǔ)充作物生長層土壤水分的那部分量,參數(shù)既考慮了計算時段連旱日數(shù),又考慮了計算時段內(nèi)雨量和前期土壤濕度因素,比降水距平法、干旱指數(shù)法更科學(xué);土壤含水量、土壤干旱指標(biāo)法是以農(nóng)作物根系土壤層不同深度含水量為依據(jù),這兩種評定方法基本是一致的;農(nóng)業(yè)受旱減產(chǎn)面積指標(biāo)是反映農(nóng)業(yè)受旱的比較簡單直觀的指標(biāo)。每種評定方法側(cè)重考慮的參數(shù)存在一定的差別,同一年份(或季節(jié)),用各種方法評定的結(jié)論可能不一致,在干旱年(季)評定時要綜合考慮各指標(biāo),至少有2項(xiàng)以上指標(biāo)成立時,才能將該季評定為旱季;一年內(nèi)至少有兩季以上為旱季時,才能將該年評定為旱年[7]。

3.2 成因分析

3.2.1 氣候、自然地理因素

遠(yuǎn)離海洋,降水天氣變化大:彭陽縣深居西北內(nèi)陸,距東海、黃海、南海都在 1 200 km～1 500 km以上,沿程有高山阻擋,水氣輸入困難,只有西太平洋副熱帶高壓在盛夏季節(jié)西伸北躍時,才能將副高的西南氣流輸入寧夏南部。水氣輸送量少是該區(qū)干旱少雨的根本原因。

地勢高、大氣中水汽含量少:縣內(nèi)海拔在1 248 m～2 418 m之間,加之東南部六盤山海拔在1 600m以上,大氣中的水氣含量有相當(dāng)部分是分布在海拔1 000 m以下的。由不同露點(diǎn)溫度和不同高度處累計水汽量分析,其它條件相同,僅僅由于高程不同與海平面相比,彭陽縣降水要少25%～39%。

干旱指數(shù)大:彭陽縣干旱指數(shù)在4～8之間。

下墊面因素:彭陽縣中北部多為土層薄的山地,土壤蓄水量小,植被覆蓋率為10%～20%[8]。

3.2.2 降雨量少、且時空分布不均勻

彭陽縣年平均蒸發(fā)量1 436.5 mm,境內(nèi)多年平均降雨449.2 mm,且時空分布不均,變化大。作物生長關(guān)鍵期3月～5月份,降水量占全年20%～25%,與作物需水量很不適應(yīng),春旱頻繁。連續(xù)最大四個月降水量一般出現(xiàn)在汛期6月～9月,占年降水量的70%左右,11月至次年3月,這5個月降水一般占全年的6%～7%,雨、雪稀少。夏季氣溫高、空氣相對濕度低、風(fēng)速大,蒸發(fā)強(qiáng)烈,土壤含水量蒸發(fā)快,降水量的年際年內(nèi)變化不均和強(qiáng)烈的蒸發(fā)是造成干旱的主要因素。

3.2.3 大風(fēng)天氣頻繁,土壤水分蒸發(fā)加劇

年平均大風(fēng)揚(yáng)沙天氣日數(shù)21.9 d,最多的達(dá)到47 d,沙塵暴天氣年平均9次,且多集中出現(xiàn)在3月～5月。在1988年～2006年的19 a統(tǒng)計資料中,大風(fēng)累計次數(shù)為72次,其中3月～5月份46次,占64%,大風(fēng)揚(yáng)沙天氣進(jìn)一步加速土壤表面水分蒸發(fā),加劇了旱災(zāi)的形成[9]。

3.2.4 水利設(shè)施老化,抗旱水源不足

全縣水資源主要集中分布在縣域南部的紅茹河流域,占全縣水資源總量的77.53%。全縣人均占有水資源量為348 m3,畝均占有水資源量為89 m3,分別占全國水平15.8%和32%,屬資源性缺水地區(qū)。全縣有中小型水庫34座、骨干壩39座,灌溉機(jī)井94眼,揚(yáng)水站21座,水窖4.8萬眼。絕大部分庫壩建于20世紀(jì)60、70年代,淤積嚴(yán)重,建筑物老化失修,帶病運(yùn)行,防洪標(biāo)準(zhǔn)低,汛期空庫迎汛,年蓄水量不足1 500×104m3。機(jī)井完好率67%,泵站完好率20%,缺少維護(hù)資金,設(shè)備老化失修,不能正常運(yùn)行,滿足不了抗旱灌溉需要。

3.2.5 農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)條件薄弱

全縣現(xiàn)有耕地6.7×104hm2,具備灌溉條件的0.98×104hm2,但由于蓄水少、渠系配套設(shè)施老化等原因,每年實(shí)際灌溉面積不足0.2×104hm2,而大部分耕地?zé)o灌溉條件,是典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)。

4 抗旱措施

4.1 完善抗旱規(guī)劃,建立抗旱預(yù)警長效機(jī)制

編制完成了《彭陽縣抗旱十二五規(guī)劃》,詳細(xì)勾畫了今后5年抗旱應(yīng)急能力建設(shè)所要完成的任務(wù),其核心是建設(shè)覆蓋縣鄉(xiāng)村三級的旱情中心、旱情采集站以及雨量、水位、地下水、土壤墑情監(jiān)測站,整合現(xiàn)有旱情信息管理系統(tǒng),搭建抗旱信息管理平臺,建立抗旱指揮調(diào)度系統(tǒng)。建成1個縣級、4個區(qū)域級、12個鄉(xiāng)級抗旱服務(wù)組織,整合水務(wù)、農(nóng)牧、民政、氣象等部門資源,形成更大的合力抗擊干旱。建立縣級抗旱預(yù)警體系,不斷強(qiáng)化預(yù)報、預(yù)警、調(diào)度、搶險、救災(zāi)等環(huán)節(jié),建立統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)有序的抗旱應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制。

4.2 調(diào)整農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)

一是針對春季干旱而秋季多雨的實(shí)際,積極調(diào)整農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu),壓夏擴(kuò)秋,壓縮冬小麥種植面積,增加玉米、馬鈴薯等小秋雜糧種植面積,充分利用秋季降水提高糧食產(chǎn)量。二是大力發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè),在紅茹河流域及長城塬區(qū)建日光溫室、塑料大棚6 995棟,發(fā)展以蔬菜、食用菌、果樹為主的設(shè)施農(nóng)業(yè)384 hm2,年產(chǎn)值達(dá)到1億元以上,打破了農(nóng)業(yè)的季節(jié)性,擺脫了干旱等自然災(zāi)害的束縛。

4.3 加強(qiáng)農(nóng)田水利基本建設(shè)

一是加強(qiáng)水源工程建設(shè),近年來先后建成中型水庫2座,小型水庫1座,骨干壩21座,新增庫容3 700×104m3,新增和改善灌溉面積160 hm2。二是積極解決農(nóng)村飲水困難,完成彭陽縣農(nóng)村飲水解困一期、二期工程,啟動農(nóng)村飲水安全項(xiàng)目,先后建成人畜飲水工程57處,改造泉水121眼,打井窖5.11萬眼,解決了14.82萬人、3.76萬頭家畜和7.15萬只羊的飲水困難。三是把旱作基本農(nóng)田建設(shè)作為一項(xiàng)溫飽工程常抓不懈,每年以0.37×104hm2的速度遞增,計劃到2008年實(shí)現(xiàn)人均4畝基本農(nóng)田的目標(biāo)。

4.4 加強(qiáng)節(jié)水灌溉工程建設(shè)

先后建成管灌、噴灌、微灌等節(jié)水灌溉工程7處,在庫灌區(qū)、機(jī)井灌區(qū)全部實(shí)行小畦灌溉,對老灌區(qū)逐步進(jìn)行節(jié)水改造,完善田間渠系配套。組織群眾清淤整修干支渠道。在無灌溉條件的干旱地區(qū)發(fā)動群眾利用窖井水、泉水開展“坐水種”、“注水灌溉”等節(jié)水微灌技術(shù),發(fā)展微灌農(nóng)業(yè)。

4.5 推廣非工程抗旱措施

一是推廣耕作保墑技術(shù),采用深耕松土、耙耱保墑、秸桿還田等耕作方法,疏松土壤,保持土壤墑情。二是推廣覆蓋保墑技術(shù)。采用地膜等材料覆蓋耕地表面,抑制土壤水分蒸發(fā),增加地溫,提高產(chǎn)量。三是運(yùn)用旱地龍、保水劑等化學(xué)抗旱藥劑對農(nóng)作物拌種或噴施,提高土壤保水能力,減少作物蒸騰損失。四是優(yōu)選抗旱品種,建立耐旱作物品種培養(yǎng)體系。

4.6 加強(qiáng)水保生態(tài)建設(shè)

堅(jiān)持以小流域?yàn)閱卧?結(jié)合退耕還林(草)、淤地壩系工程 ,實(shí)行山 、水 、田 、林 、路 、草統(tǒng)一規(guī)劃,綜合治理,使全縣的森林覆蓋率達(dá)到18.5%,水土流失治理程度達(dá)到68.5%,改善了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活條件和生態(tài)環(huán)境,初步達(dá)到了“治理一方水土,發(fā)展一方經(jīng)濟(jì),富裕一方百姓”的目標(biāo)。

4.7 強(qiáng)化抗旱服務(wù)組織建設(shè)

依托縣抗旱服務(wù)隊(duì),購置拉水車和移動柴油泵等供水及灌溉設(shè)施,并與各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心、村組密切配合,在旱災(zāi)嚴(yán)重時向干旱帶的機(jī)關(guān)學(xué)校、困難群眾送水,利用河、谷、溝澗徑流及庫壩水源利用移動泵提水搶灌,盡可能減輕旱災(zāi)的損失。

4.8 積極組織勞務(wù)輸出

針對大旱之年農(nóng)業(yè)減產(chǎn),農(nóng)村勞動力富裕的實(shí)際,積極動員廣大群眾轉(zhuǎn)移勞動力,組織向上海、福建等地輸出勞務(wù)人員,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)損失副業(yè)補(bǔ),爭取在旱災(zāi)之年使農(nóng)民的收入不受大的損失。

5 結(jié) 論

干旱是寧夏彭陽縣分布最廣、災(zāi)情最為嚴(yán)重、對農(nóng)業(yè)影響最大的一種自然災(zāi)害,是制約彭陽農(nóng)業(yè)、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。長期以來,該縣對旱災(zāi)的形成和抗旱措施進(jìn)行了不斷的探索總結(jié),特別是堅(jiān)持不懈的抓農(nóng)田水利基本建設(shè)、水保生態(tài)環(huán)境建設(shè),抗旱工程設(shè)施已初具規(guī)模,具有一定的防災(zāi)減災(zāi)能力。但面對新的抗旱形勢,應(yīng)該進(jìn)一步認(rèn)真研究和科學(xué)掌握干旱發(fā)生的規(guī)律,建立并完善抗旱規(guī)劃和預(yù)警機(jī)制,采取必要的工程措施,加大水利工程建設(shè)的投入和力度,科學(xué)調(diào)整種植結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),創(chuàng)建生態(tài)集約,旱作農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展優(yōu)化生產(chǎn)體系,全面建設(shè)集水微灌及節(jié)水型社會的同時,加強(qiáng)非工程措施建設(shè),有效應(yīng)對旱災(zāi)旱情。

[1]國家科學(xué)技術(shù)委員會.氣候[M].北京:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1990.18.

[2]李克讓.中國干旱災(zāi)害研究及減災(zāi)對策.氣候[M].河南:科學(xué)技術(shù)出版社,1999.18

[3]袁文平,周廣勝.干旱指標(biāo)的理論分析與研究展望[J].地球科學(xué)進(jìn)展,2004,19(6):982-990.

[4]劉曉英,郝衛(wèi)平,張健.農(nóng)田尺度下干旱指標(biāo)及應(yīng)用[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2005,26(2):99-105.

[5]劉興剛.會澤縣干旱災(zāi)害分析及抗旱減災(zāi)對策初探[J].中國防汛抗旱,2007,(2):29-31.

[6]張華,汪文浩.寧夏中部干旱帶干旱成因及評定方法研究[J].水資源與水工程學(xué)報,2008,19(1):96-99.

[7]任可,呂娟,屈艷萍,等.寧夏中部干旱帶干旱缺水現(xiàn)狀及對策探討[J].中國防汛抗旱,2007,3(1):12-17.

[8]楊淑萍,趙光平,穆建華,等.寧夏極端氣候事件及其影響分析[J].中國沙漠,2008,28(6):1169-1173.

[9]趙慶云,張 武,王式功,等.西北地區(qū)東部干旱半干旱區(qū)極端降水事件的變化[J].中國沙漠,2005,25(6):904-909.