劉玉玲

摘要 內(nèi)蒙古位于我國(guó)北部邊疆，農(nóng)牧業(yè)發(fā)達(dá)。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(duì)春玉米的生長(zhǎng)栽培造成負(fù)面影響，導(dǎo)致內(nèi)蒙古地區(qū)的春玉米一直深受農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的侵襲和影響。為有效減輕因氣象災(zāi)害造成的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)壓力，以洪澇災(zāi)害和低溫冷害災(zāi)害為例，針對(duì)內(nèi)蒙古春玉米生育期的主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害展開研究，詳細(xì)分析其災(zāi)害指標(biāo)選取和等級(jí)確定，探究?jī)?nèi)蒙古地區(qū)的實(shí)際氣象條件，以供參考。

關(guān)鍵詞 內(nèi)蒙古地區(qū)；春玉米；農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害；災(zāi)害指標(biāo)；災(zāi)害等級(jí)

中圖分類號(hào)：S513 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：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(guó)位于亞歐大陸東部，受季風(fēng)氣候的影響，屬極端氣象災(zāi)害發(fā)生頻率較高的國(guó)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(zhǎng)質(zhì)量的高低取決于生長(zhǎng)環(huán)境的優(yōu)劣，而氣象災(zāi)害為環(huán)境中的一部分，一旦發(fā)生惡劣的氣象災(zāi)害，比如洪澇、干旱等，便極易導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量低下，進(jìn)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(guó)北部邊疆，與俄羅斯、蒙古國(guó)接壤，占地面積約為119萬(wàn)km2，占據(jù)中國(guó)國(guó)土面積的12.3%。內(nèi)蒙古自治區(qū)的地理特征是地帶狹長(zhǎng)，中、東、西的長(zhǎng)度是2 400 km，南北長(zhǎng)度是1 700 km，屬于中國(guó)地界內(nèi)跨經(jīng)度最長(zhǎng)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(fēng)塵天氣較多，夏季的持續(xù)時(shí)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(shí)間較長(zhǎng)。內(nèi)蒙古地區(qū)全年的日照時(shí)數(shù)普遍為2 700 h或更多，最高可達(dá)3 400 h。

該地區(qū)全年平均風(fēng)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(duì)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(shì)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(guān)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(dǎo)致該區(qū)域具備相對(duì)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(guān)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(zāi)害指標(biāo)確定和等級(jí)劃分

2.1 洪澇災(zāi)害

針對(duì)洪澇指標(biāo)的確定，曾有相關(guān)學(xué)者對(duì)此開展了廣泛研究，并確定了定量指標(biāo)?，F(xiàn)階段應(yīng)用概率較高的洪澇指標(biāo)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(dòng)的影響，形成了較為突出的各區(qū)域降水差異。相關(guān)學(xué)者對(duì)以上3種常用的洪澇災(zāi)害指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比研究，結(jié)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(zāi)害判定標(biāo)準(zhǔn)。

頻繁增加的降雨量是造成洪澇災(zāi)害的重要原因之一，洪澇災(zāi)害的嚴(yán)重與否在一定程度上能夠參考某一時(shí)段的降雨量與同期降雨量均值之間的差值。相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果表明：針對(duì)某區(qū)域，降雨歷史值并未遵循正態(tài)分布，而通過(guò)Pearson-lll型分布卻對(duì)某時(shí)段時(shí)間序列降雨量有著顯著的擬合結(jié)果，且該分布形式可以被轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換成正態(tài)分布，轉(zhuǎn)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(jí)的高低，數(shù)值越大，等級(jí)越高，災(zāi)害后果更嚴(yán)重[5]。Cs代表偏態(tài)系數(shù)，其作用是監(jiān)測(cè)和檢查降雨量對(duì)正態(tài)分布的服從程度。φi代表降水標(biāo)準(zhǔn)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(shí)刻的尺度降雨量平均值。將降雨量由偏態(tài)分布轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的正態(tài)分布，能夠有效消除各個(gè)地區(qū)和時(shí)間層面的氣候差異性，以此使其在時(shí)空尺度層面上更具可比價(jià)值，也可更加精確地呈現(xiàn)出降雨正負(fù)異常情況[6]。針對(duì)洪澇災(zāi)害Z指數(shù)洪澇等級(jí)的區(qū)分，詳細(xì)劃分內(nèi)容如表1所示。

2.2 低溫冷害災(zāi)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(dòng)。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(zhǎng)，便極易遭到低溫冷害災(zāi)害的侵襲，進(jìn)而導(dǎo)致作物的產(chǎn)量嚴(yán)重降低。盡管全球氣候呈現(xiàn)出持續(xù)變暖的趨勢(shì)，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(duì)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(huì)時(shí)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(kuò)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(bǔ)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(duì)內(nèi)蒙古地區(qū)的農(nóng)作物生長(zhǎng)均產(chǎn)生了劇烈影響。結(jié)合氣象觀測(cè)材料和作物生育期材料，仔細(xì)研究氣候變化對(duì)內(nèi)蒙古地區(qū)重點(diǎn)農(nóng)作物物候期和種植面積的干預(yù)情況，發(fā)現(xiàn)針對(duì)春玉米等需要一定熱量的作物，氣候條件轉(zhuǎn)化使其生育期延長(zhǎng)了10～20 d。針對(duì)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(shí)間節(jié)點(diǎn)，全面研究氣象突變前、后期春玉米在各個(gè)區(qū)域種類熟型于低溫冷害災(zāi)害方面的識(shí)別影響情況。針對(duì)冷害識(shí)別方面，應(yīng)用了中國(guó)氣象局早期公布的北方春玉米冷害評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)含有的積溫距平指標(biāo)識(shí)別，通過(guò)該識(shí)別方法，精準(zhǔn)明確內(nèi)蒙古地區(qū)春玉米生育期的低溫冷害災(zāi)害[8]。

內(nèi)蒙古地區(qū)春玉米從萌芽出苗至各個(gè)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(shí)這也是判定春玉米延遲型低溫冷害災(zāi)害的指標(biāo)。計(jì)算公式如下所示。

H=（6）

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

有效運(yùn)算春玉米生育期各個(gè)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(zāi)害的詳細(xì)指標(biāo)（表2）。

通過(guò)表2內(nèi)容可知，早熟春玉米低溫冷害災(zāi)害指標(biāo)是早熟品種與中熟品種指標(biāo)的均值，中晚熟春玉米指標(biāo)是中熟品種和晚熟品種指標(biāo)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(dāng)作內(nèi)蒙古春玉米延遲型低溫冷害出現(xiàn)階段的強(qiáng)度指標(biāo)，可以呈現(xiàn)出各個(gè)種植區(qū)域春玉米當(dāng)年遭受的低溫冷害災(zāi)害強(qiáng)度情況。計(jì)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(shí)段平均溫度總數(shù)，T代表的是該時(shí)段溫度平均值。Ti的計(jì)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(shí)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(zāi)害評(píng)估指標(biāo)

3.1 災(zāi)害發(fā)生頻率

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

Pi=×100%（9）

式（9）中，Pi代表災(zāi)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(zāi)害的總年數(shù)和差異性災(zāi)害等級(jí)下發(fā)生災(zāi)害的年數(shù)。通過(guò)分析內(nèi)蒙古春玉米生育期發(fā)生的差異性災(zāi)害等級(jí)洪澇和低溫冷害等災(zāi)害的數(shù)量，準(zhǔn)確運(yùn)算并得出內(nèi)蒙古農(nóng)作物生育期各個(gè)氣象災(zāi)害等級(jí)和其發(fā)生概率[9]。

3.2 災(zāi)害發(fā)生范圍

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

Pj=×100%（10）

式（10）中，m代表區(qū)域性氣象災(zāi)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(zāi)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(zāi)害的影響強(qiáng)弱。

通過(guò)分析某年度蒙古春玉米生育期發(fā)生的輕度等級(jí)以上的低溫冷害災(zāi)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(zāi)害發(fā)生強(qiáng)度

以干旱氣象災(zāi)害的強(qiáng)度為例，干旱強(qiáng)度可以有效呈現(xiàn)出干旱災(zāi)害發(fā)生階段的強(qiáng)弱程度，其計(jì)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(zāi)害時(shí)的站數(shù)，|SPEIi|代表第i個(gè)站點(diǎn)干旱發(fā)生時(shí)SPEI的絕對(duì)數(shù)值，Sij代表干旱災(zāi)害輕度。針對(duì)干旱氣象災(zāi)害的強(qiáng)度予以等級(jí)劃分（表3）。

上文通過(guò)洪澇指標(biāo)Z指數(shù)劃分某氣象站洪澇等級(jí)的基礎(chǔ)上，繼續(xù)通過(guò)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(jí)。計(jì)算方法如下：

I=（12）

L=（13）

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

HL=（1-L）×100%（14）

利用式（14）成功計(jì)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(zāi)害等級(jí)（表4）。

4 結(jié)束語(yǔ)

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(zāi)害的侵蝕，進(jìn)而使得內(nèi)蒙古區(qū)域的農(nóng)作物產(chǎn)量嚴(yán)重下降?；诖?，該研究以此為切入點(diǎn)，詳細(xì)分析內(nèi)蒙古地區(qū)的氣候情況，并在此基礎(chǔ)上研究洪澇、低溫冷害氣象災(zāi)害的評(píng)估指標(biāo)和等級(jí)劃分，以此為后續(xù)相關(guān)學(xué)者研究氣象災(zāi)害對(duì)內(nèi)蒙古農(nóng)作物的影響提供理論依據(jù)。

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