張維誠, 許 朗,2

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院, 南京 210095; 2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 中國糧食安全研究中心, 南京 210095)

河南省位于我國中東部、黃河中下游，屬于我國第二階梯和第三階梯的過渡地帶，地跨暖溫帶及北亞熱帶邊緣，具有發(fā)展農(nóng)業(yè)的良好條件。夏玉米是河南省僅次于小麥的第二大糧食作物，占全國播種面積的十分之一，區(qū)位優(yōu)勢十分明顯，位于黃淮海夏玉米主產(chǎn)區(qū)的“心臟”地帶。黃淮海平原光熱資源十分豐富，適宜夏玉米的種植，但因受季風(fēng)型氣候的影響，降水在地區(qū)間分布不均，干旱成為各類農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害中成災(zāi)面積最大的自然災(zāi)害之一[1-2]。有研究表明河南地區(qū)1971—2010年，干旱對糧食生產(chǎn)所造成的影響最為嚴(yán)重，其中伏旱是發(fā)生頻率最高的干旱，是制約河南省夏玉米穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的主要?dú)庀鬄?zāi)害之一[3]，如1997年7—8月，干旱造成河南全省一半播種面積以上的秋作物受旱，旱情嚴(yán)重的洛陽和三門峽分別占到播種面積的90%和75%[4]，而在2014年河南省更是遭遇了63年來最為嚴(yán)重的“伏旱”，秋糧受災(zāi)面積達(dá)154萬hm2[5]。

農(nóng)業(yè)旱災(zāi)是農(nóng)作物在整個(gè)生長過程中，得不到適時(shí)適量的水而發(fā)生水分短缺，造成農(nóng)作物減產(chǎn)甚至絕收的現(xiàn)象[6]，農(nóng)業(yè)旱災(zāi)脆弱性是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)易于和敏感于遭受干旱威脅和造成損失的性質(zhì)和狀態(tài)[7]，與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、防災(zāi)預(yù)警能力以及人類對災(zāi)害反應(yīng)等密切相關(guān)。根據(jù)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)理論，農(nóng)業(yè)旱災(zāi)的形成是孕災(zāi)環(huán)境下致災(zāi)因子危險(xiǎn)性(降水不足或不均)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)脆弱性共同作用的結(jié)果，在致災(zāi)強(qiáng)度相同的情況下，承災(zāi)體脆弱性的高低會(huì)起到“放大”或“縮小”災(zāi)情的作用[8]。因此，承災(zāi)體脆弱性研究對于全面評價(jià)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)、科學(xué)進(jìn)行防災(zāi)減災(zāi)有著重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)于農(nóng)業(yè)干旱脆弱性的探討是從20世紀(jì)90年代開始，已有的研究主要從兩個(gè)角度出發(fā)，一類是基于宏觀視角的區(qū)域農(nóng)業(yè)干旱脆弱性評價(jià)。如裴歡等[9]運(yùn)用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法，構(gòu)建旱災(zāi)脆弱性評價(jià)模型，對我國各省近40 a農(nóng)業(yè)旱災(zāi)脆弱性時(shí)空變化特征進(jìn)行分析。王鶯等[10]運(yùn)用主成分分析的理論方法確定評價(jià)指標(biāo)權(quán)重，建立中國南方地區(qū)的干旱脆弱性評價(jià)模型。李夢娜等[11]將灰色關(guān)聯(lián)聚類分析法和博弈論思想引入脆弱性評價(jià)，對關(guān)中5市的農(nóng)業(yè)干旱脆弱性進(jìn)行了分析。另一類是基于微觀視角的農(nóng)戶干旱脆弱性研究。Brant[12]以巴西東北部的小農(nóng)戶為例，分析了影響家庭脆弱性的因素和對旱災(zāi)的響應(yīng)能力；Zarafshani等[13]通過與370位種植小麥的農(nóng)民的交流，分析得到伊朗西部地區(qū)農(nóng)戶的旱災(zāi)脆弱性；嚴(yán)奉憲等[14]從農(nóng)戶微觀角度出發(fā)，以Hoovering模型為基礎(chǔ)，對湖北省襄陽市曾都區(qū)的農(nóng)戶調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行了實(shí)證分析。目前，針對某一具體農(nóng)作物的干旱脆弱性研究并不多見，并且指標(biāo)的選擇缺乏全面性,缺少作物生理以及農(nóng)事活動(dòng)等指標(biāo)[15]。鑒于此，本文參考IPCC歷次評估報(bào)告中關(guān)于脆弱性的相關(guān)定義與表達(dá)，基于“暴露性—敏感性—適應(yīng)能力”的評估框架，以河南省夏玉米干旱災(zāi)害作為研究對象，構(gòu)建農(nóng)作物干旱脆弱性評價(jià)模型，基于ArcGIS進(jìn)行干旱脆弱性分區(qū)，以期為河南省夏玉米生產(chǎn)防旱減災(zāi)、風(fēng)險(xiǎn)管理等提供科學(xué)依據(jù)。

1　資料與研究方法

1.1　數(shù)據(jù)來源

研究數(shù)據(jù)包括均勻分布于河南全省的23個(gè)站點(diǎn)的氣象資料、站點(diǎn)所在縣市的夏玉米生產(chǎn)信息、河南省的氣象災(zāi)害資料以及河南省地形地貌數(shù)據(jù)。氣象資料為1971—2014年44 a各站點(diǎn)的逐日降水量數(shù)據(jù)。夏玉米生產(chǎn)資料包括1991—2014年23個(gè)氣象站點(diǎn)所在縣、市的夏玉米播種面積、產(chǎn)量等數(shù)據(jù)。河南省農(nóng)作物受災(zāi)面積的數(shù)據(jù)來源于《中國農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》(1992—2015年)。地形地貌等資料來自中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心。參考河南省地理區(qū)域綜合劃分標(biāo)準(zhǔn)[16]，將河南省劃分為5個(gè)子區(qū)域，子區(qū)域及氣象站點(diǎn)分布見圖1。

圖1　河南省地理綜合區(qū)劃及氣象站點(diǎn)分布

1.2　研究方法

目前對于脆弱性的研究，主要是基于IPCC提出的“暴露性—敏感性—適應(yīng)能力”評估框架，研究重點(diǎn)是對暴露性、敏感性以及適應(yīng)能力的定量評估。本文依據(jù)該研究思路著重從物理暴露性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性和作物適應(yīng)能力3個(gè)方面選取評價(jià)指標(biāo)，利用函數(shù)法構(gòu)建脆弱性評價(jià)模型，借助ArcGIS軟件的空間分析工具探討河南省夏玉米干旱脆弱性的分布特征并進(jìn)行區(qū)劃，最后通過各站點(diǎn)的干旱脆弱性指數(shù)與相對氣象產(chǎn)量的相關(guān)性分析，檢驗(yàn)脆弱性指數(shù)的科學(xué)性。

1.2.1物理暴露性承災(zāi)體的物理暴露性是指暴露在致災(zāi)因子影響范圍內(nèi)的承災(zāi)體數(shù)量或者價(jià)值量，它是自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)存在的必要條件，承災(zāi)體的物理暴露性取決于致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性和區(qū)域承災(zāi)體的暴露數(shù)量兩大因子[17]。

(1) 暴露數(shù)量。針對某一區(qū)域來說，夏玉米的種植面積可以反映暴露于致災(zāi)因子下的承災(zāi)體數(shù)量，播種面積越大，暴露數(shù)量越多，在致災(zāi)強(qiáng)度相同的情況下，可能遭受的潛在損失就越大[18]。因此，本研究選取夏玉米播種面積占農(nóng)作物播種面積比例的均值作為承災(zāi)體暴露數(shù)量的評價(jià)指標(biāo)(Q)，計(jì)算公式如下：

(1)

式中：ai表示某縣第i年夏玉米種植面積；Ai為該縣第i年農(nóng)作物播種面積；n為年數(shù)?？紤]到脆弱性評價(jià)應(yīng)更多針對各地當(dāng)前的實(shí)際生產(chǎn)情況，而各地的種植結(jié)構(gòu)不同時(shí)期的差異較大，因此本文在計(jì)算承災(zāi)體暴露數(shù)量時(shí)，只選取能夠反映當(dāng)前實(shí)際生產(chǎn)條件的近5 a的數(shù)據(jù)(2010—2014年)，即n=5。

(2) 危險(xiǎn)性。在影響農(nóng)業(yè)旱災(zāi)形成和決定農(nóng)業(yè)旱災(zāi)強(qiáng)度的諸多要素中，降水量是決定干旱嚴(yán)重程度最關(guān)鍵的因子[19]。本文選擇了標(biāo)準(zhǔn)化降水指標(biāo)(SPI)來研究不同時(shí)間尺度的干旱時(shí)空狀況。河南省夏玉米生長期集中在6—9月份，因此選擇了該時(shí)段作為致災(zāi)因子危險(xiǎn)性評價(jià)時(shí)段?；凇禛B/T20481—2006氣象干旱等級》[20]中關(guān)于SPI的計(jì)算方法，得出了河南省各個(gè)氣象站1971—2014年44 a的SPI指數(shù)，參照上述氣象標(biāo)準(zhǔn)劃分干旱等級(表1)，統(tǒng)計(jì)各氣象站干旱發(fā)生的頻率，致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性由災(zāi)害強(qiáng)度和活動(dòng)頻次共同決定，即夏玉米生長期的干旱危險(xiǎn)性指數(shù)是干旱強(qiáng)度(干旱等級L)和發(fā)生頻率(P)的函數(shù)，表達(dá)式為：

(2)

式中：D為夏玉米生長期的干旱危險(xiǎn)指數(shù)；L為夏玉米生長期(6—9月)內(nèi)的干旱等級，其值為1，2，3，4；P為不同干旱等級發(fā)生的頻率；i代表不同干旱等級；n為干旱等級數(shù)。D值越大，說明夏玉米生長期內(nèi)干旱的危險(xiǎn)性越高。

表1　標(biāo)準(zhǔn)化降水指標(biāo)干旱等級劃分

(3) 物理暴露性指數(shù)。將區(qū)域承災(zāi)體暴露數(shù)量(Q)和致災(zāi)因子危險(xiǎn)性(D)這兩個(gè)指標(biāo)綜合考慮來反映夏玉米干旱災(zāi)害的物理暴露性，所構(gòu)建的物理暴露性指數(shù)見下式：

Ej=QjDj

(3)

式中：Ej為j縣夏玉米物理暴露性指數(shù)；Qj為j縣夏玉米暴露數(shù)量；Dj為j縣夏玉米生長期內(nèi)的干旱危險(xiǎn)性。

1.2.2孕災(zāi)環(huán)境敏感性孕災(zāi)環(huán)境敏感性是指受到氣象災(zāi)害威脅所在地區(qū)的外部環(huán)境對氣象災(zāi)害或作物損害的敏感程度，包括地形地貌、河流水系分布等因素[21]，在致災(zāi)強(qiáng)度相同的情況下，敏感性越高，一定程度上會(huì)加重災(zāi)害造成的影響，脆弱性程度也就越高。根據(jù)現(xiàn)有資料的可取性，本文主要從地形因子出發(fā)(包括高程和坡度)，構(gòu)建干旱孕災(zāi)環(huán)境敏感性指數(shù)，據(jù)此分析河南省干旱孕災(zāi)環(huán)境的空間分布特征。一般來講，高程與坡度對干旱具有正效應(yīng)，在地勢較低的地方容易發(fā)生洪澇災(zāi)害，而不容易發(fā)生干旱災(zāi)害，這是由高程影響的，而坡度越大，會(huì)影響灌溉便利，同時(shí)加快水分流失速度，加重干旱程度。河南省高程、坡度值是在ArcGIS 10.1下對DEM影像統(tǒng)計(jì)得到的?；诟叱膛c坡度構(gòu)建的孕災(zāi)環(huán)境敏感性指數(shù)見下式：

S=elevation·slope

(4)

式中：elevation和slope分別為高程與坡度。

1.2.3適應(yīng)能力適應(yīng)能力是指自然和人為系統(tǒng)對于實(shí)際的或預(yù)期的氣候刺激因素及其影響所做出的趨利避害的反應(yīng)能力[22]。適應(yīng)能力與脆弱性作用方向相反，是作物自身抗逆性和人為參與抗災(zāi)共同作用的結(jié)果。單產(chǎn)水平能比較好地反映一個(gè)地區(qū)作物的適應(yīng)能力，單產(chǎn)水平越高，適應(yīng)能力也就越強(qiáng)，因此將各縣夏玉米單產(chǎn)與河南省夏玉米單產(chǎn)比值的多年平均值作為適應(yīng)能力指數(shù)(A)：

(5)

式中：yi表示某縣第i年夏玉米的單產(chǎn)量；Yi為河南省第i年夏玉米的單產(chǎn)量；n為年數(shù)。

1.2.4干旱脆弱性構(gòu)成災(zāi)害脆弱性的3項(xiàng)要素中，災(zāi)害的物理暴露性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性對災(zāi)害脆弱性的生成具有顯著的正相應(yīng)，而適應(yīng)能力對災(zāi)害脆弱性生成具有負(fù)相應(yīng)，即當(dāng)物理暴露性增大，受氣候變化影響的范圍增大，系統(tǒng)的脆弱性隨之增大，同樣，當(dāng)敏感性增大，系統(tǒng)的脆弱性也隨著增大，而適應(yīng)能力越強(qiáng)，物理暴露性和孕災(zāi)環(huán)境敏感性的作用力會(huì)受到一定的抑制，從而減少災(zāi)害的脆弱性作用。由此建立夏玉米干旱脆弱性綜合指數(shù)(V)如下：

(6)

式中：Vj為j縣的夏玉米干旱脆弱性指數(shù)；Sj為j縣的干旱孕災(zāi)環(huán)境敏感性指數(shù)；Aj為j縣的夏玉米適應(yīng)能力指數(shù)。

1.2.5空間插值與自然斷裂法根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)的站點(diǎn)數(shù)據(jù)，利用ArcGIS提供的反距離權(quán)重法進(jìn)行空間插值，獲得各指標(biāo)的空間分布圖，利用ArcGIS提供的自然斷裂法將各要素劃分為高、較高、中和低4個(gè)等級，進(jìn)行空間差異分析。

1.2.6數(shù)據(jù)處理為消除不同因子量綱的影響，在計(jì)算物理暴露性指數(shù)、孕災(zāi)環(huán)境敏感性指數(shù)以及干旱脆弱性綜合指數(shù)前需進(jìn)行歸一化處理，且為避免零值出現(xiàn)，采用改進(jìn)的公式如下[23]

(7)

式中：si為經(jīng)過準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)；xi為原始數(shù)據(jù)；xmin為原始數(shù)據(jù)序列中的最小值；xmax為原始數(shù)據(jù)序列中的最大值。

2　結(jié)果與分析

2.1　河南省夏玉米物理暴露性分析

物理暴露性分析主要從區(qū)域承災(zāi)體暴露數(shù)量與致災(zāi)因子危險(xiǎn)性兩個(gè)方面展開。就承災(zāi)體暴露數(shù)量而言，高暴露量主要集中在豫中和豫北西南，該區(qū)域夏玉米種植面積占農(nóng)作物播種面積比例普遍在30%以上，其中長葛縣和西平縣種植比例最高，在40%以上；夏玉米暴露量較高的地區(qū)主要分布在豫西西部、豫南北部以及豫北和豫東的大部，種植比例在20%～25%；豫南地區(qū)暴露量較少，種植比例在20%以下，其中信陽市以及駐馬店市部分地區(qū)種植比例最低，在10%以下(圖2)。

就致災(zāi)因子危險(xiǎn)性而言，夏玉米生長期不同等級的干旱發(fā)生頻率在空間上存在明顯的差異，中度及以下干旱(包括輕度干旱和中度干旱)發(fā)生頻率高值區(qū)集中在豫東及其周邊部分地區(qū)，發(fā)生頻率較高的區(qū)域范圍廣泛，分布在豫西西部、豫南西北部以及豫北東部地區(qū)，另外許昌和開封部分地區(qū)頻率也較高，以上大部分區(qū)域，中度及以下干旱發(fā)生頻率約為2～3 a一遇；中度以上干旱(包括重旱與特旱)發(fā)生頻率高值區(qū)，集中在豫南的信陽和駐馬店的部分地區(qū)，以及洛陽、濟(jì)源、焦作、鄭州4市交界的區(qū)域，約為13 a一遇，頻率較高區(qū)域主要分布在豫北的大部以及南陽和駐馬店的部分地區(qū)，約為20 a一遇，其他地區(qū)中度以上干旱發(fā)生頻率較低。按照公式(2)，計(jì)算危險(xiǎn)性指數(shù)，并劃分為4個(gè)等級，河南地區(qū)夏玉米干旱危險(xiǎn)性指數(shù)基本呈現(xiàn)出西南部高東北部低的特點(diǎn)(圖3)。

圖2　河南省夏玉米暴露數(shù)量分布

圖3　河南省夏玉米生長期干旱頻率及危險(xiǎn)性分布

結(jié)合上文承災(zāi)體暴露數(shù)量的分析，運(yùn)用公式(3)計(jì)算物理暴露性指數(shù)，并分成4個(gè)等級，物理暴露性指數(shù)高與較高的區(qū)域主要集中在豫西三市、豫北的濟(jì)源和焦作市，以及南陽和駐馬店的部分地區(qū)，其中孟津縣和葉縣地區(qū)物理暴露性指數(shù)最高，從物理暴露性的構(gòu)成要素來看，上述區(qū)域無論是承災(zāi)體的暴露數(shù)量還是干旱危險(xiǎn)性基本都為高和較高區(qū)域，說明該區(qū)域夏玉米生長期內(nèi)發(fā)生干旱災(zāi)害的頻率較高、干旱災(zāi)害的強(qiáng)度相對較強(qiáng)，同時(shí)暴露于致災(zāi)因子環(huán)境下的承災(zāi)體數(shù)量也較多，容易形成干旱災(zāi)害且造成的損失程度可能較大。物理暴露性指數(shù)低值區(qū)集中在豫南的信陽市和駐馬店部分地區(qū)、豫東的東西兩側(cè)以及豫北的東北部分地區(qū)，駐馬店和信陽市雖然危險(xiǎn)性指數(shù)整體較高，但暴露數(shù)量相對較低，因此不易形成大范圍的夏玉米干旱災(zāi)害，其他地區(qū)承災(zāi)體暴露數(shù)量與干旱危險(xiǎn)性大部分屬于中值區(qū)和低值區(qū)，綜合起來物理暴露性指數(shù)大多屬于中值(圖4)。

圖4　河南省夏玉米物理暴露性分布

2.2　河南省夏玉米干旱孕災(zāi)環(huán)境分析

孕災(zāi)環(huán)境分析主要考慮地形因子，包括高程以及坡度的影響，高程與干旱時(shí)期取水難度成正相關(guān)關(guān)系，坡度影響土壤對水的保持能力，加大旱期灌溉難度。河南省地表形態(tài)東西迥異，西部海拔高且起伏大，東部地勢低而且平坦，從西向東由中山、低山、丘陵到平原，由于地形的影響，河南省干旱孕災(zāi)環(huán)境的高敏感區(qū)主要集中在3塊區(qū)域，分別是豫西北的太行山山地、豫西的秦嶺東緣山地和豫南的桐柏—大別山地，總的來說，干旱孕災(zāi)環(huán)境敏感性呈西部高東部低的特點(diǎn)(圖5)。

2.3　河南省夏玉米適應(yīng)能力分析

從圖6可知，低適應(yīng)能力區(qū)域主要位于豫西山區(qū)以及信陽市和駐馬店的部分地區(qū)，這些地區(qū)夏玉米單產(chǎn)水平相對較低，說明夏玉米自身抗逆性、區(qū)域防災(zāi)能力整體水平不高；高和較高適應(yīng)能力區(qū)主要位于豫北、豫中以及豫東的大部分，該區(qū)域夏玉米單產(chǎn)水平高于河南地區(qū)平均水平，意味著當(dāng)?shù)叵挠衩灼贩N的適應(yīng)性強(qiáng)，區(qū)域抗旱防災(zāi)建設(shè)相對完善，夏玉米生產(chǎn)力水平較高，其中孟州、長葛和滑縣地區(qū)適應(yīng)能力最強(qiáng)；其他區(qū)域?qū)儆谥卸冗m應(yīng)能力區(qū)域，夏玉米生產(chǎn)力水平介于中間。

圖5　河南省干旱孕災(zāi)環(huán)境敏感性分布

圖6　河南省夏玉米適應(yīng)能力分布

2.4　河南省夏玉米干旱脆弱性綜合分析

利用ArcGIS平臺將物理暴露性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性以及適應(yīng)能力按式(6)合成計(jì)算，得到河南省夏玉米干旱脆弱性的空間分布圖(圖7)。由圖7可知，河南省夏玉米高與較高脆弱區(qū)主要分布于豫西、豫南西北和豫中部分地區(qū)，上述區(qū)域夏玉米生長期干旱危險(xiǎn)性較高，大部處于高危險(xiǎn)區(qū)，地貌類型主要為山地丘陵，易孕育干旱災(zāi)害，雖然夏玉米種植面積相對全省其他地區(qū)而言并不是很多，但夏玉米播種比例屬于中上水平，即相對暴露數(shù)量較高，另外這些地區(qū)適應(yīng)能力較弱，為低值區(qū)，夏玉米產(chǎn)量波動(dòng)較大，干旱成為限制該區(qū)域夏玉米穩(wěn)產(chǎn)的主要因子之一。豫南大部分為中度脆弱區(qū)，豫南雨養(yǎng)區(qū)處于氣候過渡帶，降水充沛但降水分布不均，夏玉米生育期內(nèi)階段性干旱和洪澇災(zāi)害頻繁，增加了其脆弱程度。豫北、豫東、豫中的黃淮海平原為中低脆弱區(qū)，該區(qū)域夏玉米生長期內(nèi)危險(xiǎn)性相對較低，玉米生產(chǎn)遭受中度以上干旱危害的機(jī)率較低，物理暴露性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性大部分低于或與河南地區(qū)平均水平相當(dāng)，而適應(yīng)能力又屬于較高與高適應(yīng)能力區(qū)，因此該區(qū)域脆弱性程度相對較低。

圖7　河南省夏玉米干旱脆弱性分布

2.5　夏玉米干旱脆弱性指數(shù)檢驗(yàn)

夏玉米干旱脆弱性程度越大，越容易形成干旱災(zāi)害，造成的潛在損失也越大，因此脆弱性指數(shù)理論上應(yīng)該與產(chǎn)量變化相對應(yīng)，為了檢驗(yàn)所構(gòu)建的干旱脆弱性指數(shù)的適用性，運(yùn)用ArcGIS的“Extract Value to Points”工具將干旱脆弱性指數(shù)提取至23個(gè)站點(diǎn)，然后與多年平均相對氣象產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析。相對氣象產(chǎn)量為實(shí)際產(chǎn)量偏離趨勢產(chǎn)量的百分率，計(jì)算公式為[24]：

(8)

式中：yp為相對氣象產(chǎn)量；y為實(shí)際產(chǎn)量；yt為趨勢產(chǎn)量，趨勢產(chǎn)量采用5 a滑動(dòng)平均法計(jì)算得到。

由于河南地區(qū)影響夏玉米產(chǎn)量的氣象災(zāi)害主要是水災(zāi)和旱災(zāi)。為了排除水災(zāi)對夏玉米產(chǎn)量的影響，對水災(zāi)相對嚴(yán)重的年份進(jìn)行了剔除，同時(shí)為了強(qiáng)調(diào)旱災(zāi)造成的減產(chǎn)效應(yīng)，只選取減產(chǎn)年份。經(jīng)檢驗(yàn)干旱脆弱性指數(shù)與年均相對氣象產(chǎn)量之間存在顯著相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.578(在0.01檢驗(yàn)水平上顯著)。從而證明利用本文建立的模型能夠較為合理地對河南省夏玉米干旱脆弱性進(jìn)行評價(jià)與區(qū)劃研究，得出的結(jié)論可以為夏玉米避災(zāi)和減災(zāi)管理提供科學(xué)依據(jù)。

3　討 論

對比夏玉米干旱脆弱性分布圖與物理暴露性(包括暴露數(shù)量和致災(zāi)因子危險(xiǎn)性)、孕災(zāi)環(huán)境敏感性、適應(yīng)能力分布圖。可以發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)性分布圖(圖4)與河南省夏玉米干旱脆弱性空間分布圖(圖7)大體一致，說明4個(gè)因子中危險(xiǎn)性對干旱脆弱性有直接影響，也就是說，危險(xiǎn)性評價(jià)應(yīng)該是夏玉米干旱脆弱性研究的重要方面，本文的危險(xiǎn)性評價(jià)結(jié)果與楊平等[25]基于降水距平得到的河南地區(qū)夏玉米干旱危險(xiǎn)性的空間分布大體一致，但局部地方存在差別，這與所選取的干旱指標(biāo)以及評價(jià)方法不同有關(guān)，需要在今后的實(shí)際應(yīng)用中比較和驗(yàn)證多種干旱指數(shù)的適用性，而暴露數(shù)量空間分布(圖2)與干旱脆弱性空間分布(圖7)有較大差異，說明暴露數(shù)量對干旱脆弱性的影響有限，具體來看，豫中地區(qū)就暴露數(shù)量而言為高值區(qū)，但是其危險(xiǎn)性程度較低，適應(yīng)能力又高于平均水平，因此最終該區(qū)域干旱脆弱性為中和低。

在農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理的研究領(lǐng)域，脆弱性評價(jià)往往與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)密切相關(guān)，且在指標(biāo)選取和模型構(gòu)建方面有相似之處，將本文的分析結(jié)果與已有的相關(guān)性較強(qiáng)的研究結(jié)果進(jìn)行對比。田宏偉等[5]對河南省夏玉米干旱風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評價(jià)，從危險(xiǎn)性、暴露性等方面選取指標(biāo)，構(gòu)建綜合風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，把河南全省劃分為高、中、低3個(gè)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，結(jié)果顯示，低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要位于豫東和豫東南，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在周口、駐馬店及豫西北地區(qū)，其他地區(qū)為中度風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，這與本文的脆弱性區(qū)劃結(jié)果有很多吻合的地方，但風(fēng)險(xiǎn)和脆弱性對于不同學(xué)者其含義不盡相同，田宏偉將脆弱性視為了風(fēng)險(xiǎn)形成的一項(xiàng)作用因子，而本文將脆弱性綜合表現(xiàn)為暴露性、敏感性、適應(yīng)能力三者的函數(shù)，因此在評估框架上有所不同，其次根據(jù)IPCC的理論框架，本文加入了孕災(zāi)環(huán)境敏感性這一指標(biāo)，導(dǎo)致區(qū)劃結(jié)果有些差異。干旱脆弱性的形成是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，由于不同研究者對于脆弱性形成條件的理解及側(cè)重點(diǎn)不同，在指標(biāo)因子選擇、評估模型構(gòu)建等方面存在明顯差異，因此對于脆弱性指數(shù)的驗(yàn)證過程非常有必要，本文嘗試通過與相對氣象產(chǎn)量的相關(guān)性分析，對脆弱性指數(shù)的適用性進(jìn)行了檢驗(yàn)，并且得到了符合預(yù)期的結(jié)論，今后可通過實(shí)地調(diào)研對結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證，使得評價(jià)更具有針對性與指導(dǎo)意義。

4　結(jié) 論

(1) 物理暴露性取決承災(zāi)體的暴露數(shù)量和致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性，暴露數(shù)量高值區(qū)主要位于豫西東部、豫中以及豫北的西南地區(qū)，該地區(qū)夏玉米種植面積占農(nóng)作物播種面積比例在30%以上；豫南地區(qū)暴露量較少，種植比例在20%以下，其中信陽市以及駐馬店市部分地區(qū)種植比例最低，為10%以下。致災(zāi)因子危險(xiǎn)性以標(biāo)準(zhǔn)化降水量SPI進(jìn)行分析，結(jié)果表明，夏玉米生長期內(nèi)，各地發(fā)生干旱的可能性在20%～40%，豫東地區(qū)中度及以下干旱發(fā)生頻率最高，但中度以上干旱發(fā)生頻率較低，豫南的東南部地區(qū)中度及以下干旱發(fā)生頻率較低，但中度以上干旱發(fā)生頻率較高。綜合承災(zāi)體暴露數(shù)量與危險(xiǎn)性兩者的分析結(jié)果，物理暴露性基本呈現(xiàn)由西南向東北逐漸減弱的趨勢。

(2) 從孕災(zāi)環(huán)境敏感性和適應(yīng)能力兩個(gè)因子分析來看，河南省干旱孕災(zāi)環(huán)境的高敏感區(qū)主要集中在3塊區(qū)域，分別是豫西北的太行山山地、豫西的秦嶺東緣山地和豫南的桐柏—大別山地，對于適應(yīng)能力而言，低適應(yīng)能力區(qū)主要位于豫西山區(qū)以及信陽市和駐馬店部分地區(qū)，高和較高適應(yīng)能力區(qū)主要分布于豫北、豫中以及豫東的大部分，其他區(qū)域?qū)儆谥卸冗m應(yīng)能力區(qū)。

(3) 結(jié)合物理暴露性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性和適應(yīng)能力三者的分析，構(gòu)建干旱脆弱性指數(shù)，結(jié)果表明河南省夏玉米干旱脆弱性高于較高地區(qū)主要分布于豫西、豫南西北和豫中部分地區(qū)，東部黃淮海平原以及南陽盆地為中低干旱脆弱區(qū)，其中豫北的東北地區(qū)、豫東大部以及信陽市的部分地區(qū)脆弱性程度最低。

(4) 豫西地區(qū)作為夏玉米干旱脆弱性程度偏高地區(qū)，其物理暴露性、孕災(zāi)環(huán)境敏感性均要高于全省平均水平，而適應(yīng)能力又相對較弱，主要原因是該區(qū)域干旱危險(xiǎn)性指數(shù)較高，地表結(jié)構(gòu)又以山地丘陵為主，土壤肥力低且灌溉條件匱乏，更易孕育干旱災(zāi)害，雖然該區(qū)域因地形等限制，夏玉米播種面積不是很多，但播種比例卻要高于全省平均水平，夏玉米是豫西地區(qū)主要的農(nóng)作物之一，因此該區(qū)域要著重加大區(qū)域防災(zāi)減災(zāi)投入、優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉小雪,申雙和,劉榮花.河南夏玉米產(chǎn)量災(zāi)損的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2013,34(5):582-587.

[2]薛昌穎,張弘,劉榮花.黃淮海地區(qū)夏玉米生長季的干旱風(fēng)險(xiǎn)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2016,27(5):1521-1529.

[3]李治國.近40 a河南省農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害對糧食生產(chǎn)的影響研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2013,27(5):126-130.

[4]薛昌穎,劉榮花,馬志紅.黃淮海地區(qū)夏玉米干旱等級劃分[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2014,30(16):147-156.

[5]田宏偉,李樹巖.河南省夏玉米干旱綜合風(fēng)險(xiǎn)精細(xì)化區(qū)劃[J].干旱氣象,2016,34(5):852-859.

[6]尹樹斌,巢禮義,馮發(fā)林.湖南省農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害特征與水資源高效利用模式[J].湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào),2005,28(4):80-84.

[7]康永輝,解建倉,黃偉軍,等.農(nóng)業(yè)干旱脆弱性模糊綜合評價(jià)[J].中國水土保持科學(xué),2014,12(2):113-120.

[8]王婷,袁淑杰,王婧,等.四川省水稻干旱災(zāi)害承災(zāi)體脆弱性研究[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2013,22(5):221-226.

[9]裴歡,王曉妍,房世峰.基于DEA的中國農(nóng)業(yè)旱災(zāi)脆弱性評價(jià)及時(shí)空演變分析[J].災(zāi)害學(xué),2015,30(2):64-69.

[10]王鶯,王靜,姚玉璧,等.基于主成分分析的中國南方干旱脆弱性評價(jià)[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2014,23(12):1897-1904.

[11]李夢娜,錢會(huì),喬亮.關(guān)中地區(qū)農(nóng)業(yè)干旱脆弱性評價(jià)[J].資源科學(xué),2016,38(1):166-174.

[12]Brant S. Assessing vulnerability to drought in Ceara Northeast Brazil[D]. Ann Arbor: University of Michigan, 2007.

[13]Zarafshani K, Sharafi L, Azadi H, et al. Drought vulnerability assessment: The case of wheat farmers in Western Iran[J]. Global & Planetary Change, 2012,98/99(6):122-130.

[14]嚴(yán)奉憲,張鋼仁,朱增城.基于農(nóng)戶尺度的農(nóng)業(yè)旱災(zāi)脆弱性綜合評價(jià):以湖北省襄陽市曾都區(qū)農(nóng)戶調(diào)查為例[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):社會(huì)科學(xué)版,2012(1):11-16.

[15]閻莉,張繼權(quán),王春乙,等.遼西北玉米干旱脆弱性評價(jià)模型構(gòu)建與區(qū)劃研究[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2012,20(6):788-794.

[16]王靜愛.中國省市區(qū)地理：河南地理[M].北京:北京師范大學(xué)出版社,2010.

[17]葛全勝,奏銘,鄭景云.中國自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合評估初步研究[M].北京:科學(xué)出版社,2008.

[18]賈建英,賀楠,韓蘭英,等.基于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)理論和ArcGIS的西南地區(qū)玉米干旱風(fēng)險(xiǎn)分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2015,31(4):152-159.

[19]徐品泓.河南省冬小麥旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[D].北京:北京師范大學(xué),2011.

[20]張強(qiáng),鄒旭愷,肖風(fēng)勁,等.氣象干旱等級GB/T20481—2006[S],北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006.

[21]莫建飛,陸甲,李艷蘭,等.基于GIS的廣西洪澇災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境敏感性評估[J].災(zāi)害學(xué),2010,25(4):33-37.

[22]Mach K, Mastrandrea M. Climate change 2014: impacts, adaptation, and vulnerability[M]. Cambridge and New York: Cambridge University Press, 2014.

[23]張蕾,霍治國,黃大鵬,等.海南瓜菜春季干旱風(fēng)險(xiǎn)分析與區(qū)劃[J].生態(tài)學(xué)雜志,2014,33(9):2518-2527.

[24]王春乙,張雪芬,趙艷霞.農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害影響評估與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[M].北京:氣象出版社,2010.

[25]楊平,張麗娟,趙艷霞,等.黃淮海地區(qū)夏玉米干旱風(fēng)險(xiǎn)評估與區(qū)劃[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2015,23(1):110-118.