全 文 ：第 l2卷 第 1期
2 0 0 4年 1月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
Vo1．12 No l
Jan ， 2004
亚热带红壤丘陵区季节性干旱成因及其发生规律研究
黄道友 彭廷柏 陈桂秋 王克林
(中国科 学院亚热带区域农业研究所 长沙 410125)
摘 要 结合多年气象资料系统研究亚热带红壤丘陵区季节性干旱成因与发生规律结果表明，该 区季节性干旱严
重 ，“土壤一作物”干旱年发 生概 率为 85．7％，其 中≥ 中等干 旱年发 生概率 为 50．0％，7～8月份 和 ll～12月 份 为年
内高发 期，以夏 秋 干旱 危 害最 大 ；气 候 性 干 旱(Z 值 法)年 发 生 概 率 为 59．5％ ，其 中≥ 中等干 旱 年 发 生概 率 为
3l 0％。“土壤一作物”干 旱明显大于气候性干旱，且 二者发 生概率和 危害 程度 均 为 20世 纪 90年代 >80年 代>70
年代 >60年代 ，表 明红壤丘 陵区抵 御季节性干旱的能力呈下 降趋势 ，农 业生态系统抗 逆性能仍 在不断退化：
关键词 季 节性 干旱 成 因 发生规律 红壤丘陵 区
Study on causes and occurrence rules of seasonal drought in subtropical red soil hily region．HUANG Dao-You，PENG
Ting—Bai，CHEN Gui—Qiu，WANG Ke—Lin(Institute of Subtropical Agriculture，Chinese Academy of Sciences，Changsha
410125)，CJEA，2004，12(1)：124～126
Abstract The causes and occurrence rules of seasonal drought in the subtropical red soil hily region were systematicaly"
studied by analyzing the meteorological data．The results showy that the occurrence probability for“s(_)iJ—plant”drought is
85．7％ ．among which that of moderate or severe drought is 50％ or so The highly frequent drought occurs in the period
from July to August and from November to December each year．The drought occurring in July and August can cause a
great damage to crops．The occurrence probability for climate—induced drought is 59 5％ ．among which that of moderate
or severe drought is 31．0％ 、The“soil—plant”drought is more serious than the climate—induced one．The order of both the
probabilities of these two kinds of drought and the extent of damage are 1990s> 1980s> 1970s> 1960s．indicating that it
is decreasing for the ability of the red soil hilly region to resist the seasonal drought，declining for the agro-ecosystem to re—
sist the stre~s．
Key words Seasonal drought，Cause，Occurrence rule，Red soil hily region
我国亚热带红壤丘陵区水热资源丰富，土地肥沃，物种繁多，但由于受部分自然、人为因素影响和经济条
件限制，该区生态环境质量下降，水旱灾害频繁，严重制约着农业的可持续发展。本研究以湖南省桃源县为
例 ，探讨亚热带红壤丘陵区季节性干旱成因及发生规律。
1 研究区域概况与研究方法
湖南省桃源县地处东经 ll0。51 ～ll1。36 ，北 纬 28。24 ～29。24 ，总土地 面积 4458．4km ，其 中海拔高
度
的高山 占6．0％，土壤类型以地带性红壤为主(占 45．8％)，亦有非地带性土壤 (紫色土 、石灰土 与潮沙泥土 )
和水稻土等分布，适宜农林牧渔全面发展，为湖南省农产品商品生产重要基地 ，其粮、肉、油生产已进入全国
百强县行列。本研究利用桃源县 1960～2001年气象资料，结合中国科学院亚热带区域农业研究所多年有关
该县的研究成果进行分析。气候性干旱的研究采用国家气候中心提出的划分气候旱涝等级的 z指数方法
(简称 z值法) 。
2 结果与分析
2．1 季节性干旱发生原因
降水时间分布不均且少降雨季节与强蒸发、高温炎热季节相叠合是亚热带红壤丘陵区季节性干旱发生
的首要原因，1960～2001年湖南省桃源县年均降水量 1437．11"I1"I1，≥1400mm的降水保证率仅 47．6％，变
*中国科学院知识创新工程重要方向性项 目(KZCX2一SW一415)和国家重点科技攻关专题(85‘009‘01‘04、96 004‘03 02)共同资助
收稿 日期 ：2003—01·31 改回 日期 ：2003 03’06
第 1期 黄道友等 ：亚热带红壤丘陵 区季节性 干旱成 因及其 发生规律研究 125
异系数高达 41．8％，年际间变化大。其中 3～6月份平均降水量为 711．4ram，占年降水量的 49．5％，该期≥
700mm的降水保证率为 83．3％，数量较为稳定；7～9月份平均降水量为 393．8ram，占年降水量的27．4％，
该期≥350mm 的降水保证率为 47．5％，且降水过程多系大到暴雨(≥50．0mm／d)，数量变化较大 ；10月 ～翌
年 2月份平均降水量为 331．9ram，占年降水量的 23．1％，该期≥300mm 的降水保证率为 73．8％，数量相对
稳定。该县年蒸发量为 1046．7～1295．3ram，平均 1167．0ram，比降水量仅少 18．8％，且变异 系数(8．4％)仅
为降水量的 1／5，其 中 3～6月份平均蒸发量为 336．9ram，仅为 同期降水量的 47．4％；7～9月份平均蒸发量
为 505．2ram，为同期降水量的 128．3％；10月 ～翌年 2月份平均蒸发量 为 324．9ram，与同期降水量基本持
平。该县年均气温 16．7℃，7月和 8月份气温最高 ，分别为 28．6℃和 28．1℃，1～6月份气温逐月上升 ．9～
12月份气温逐月下降，且蒸发量与气温呈显著正相关关系(R=0．6685一，，z=504)，尤以 7～9月份更为显
著(R=0．8198～，”=126)。7～9月份降水量少且蒸发量大、气温高，为亚热带红壤丘陵区季节性干旱极易
发生时期。其次土壤持蓄水能力低 、有效水库容小是该区季节性干旱发生的重要原因，桃源县马家峪集水区
自然坡地 0～lOOcm土层红壤土体总库容为 427．1mm，分别比东北黑土和华北潮土土体总库容低 16．5％和
15．2％，贮水库容为 334．0ram，分别 比东北黑土和华北潮土低 21．4％和 14．9％。红壤贮水库容中有效水库
容为 113．9ram，仅占贮水总库容的 34．1％，而东北黑土和华北潮土有效水库容分别 占贮水库容的 49．4％和
52．9％’ ，故亚热带红壤丘陵区较东北黑土区和华北潮土区易发生季节性干旱。再次水利布局失衡 、灌溉
设施功能退化也是该区季节性干旱频繁发生的原因之一 ，调查表明过去该县水利建设主要集中在稻 田方面，
丘陵岗地和旱地基本无灌溉设施 ，而近年水利建设资金又基本投入到大江大河整治，塘 、堰 、坝 、库和渠等农
业基础设施投入较少 ，加之原有农业基础设施 年久失修 、老化破损 、泥沙淤积和管理不 当等 ，该 区现 已丧失
30％～50％的蓄 、引和提等灌溉功能，极易发生季节性干旱。
2．2 季节性干旱发生规律
季节性干旱发生时期 与概率 。气象部 门通常将无透雨天气下 1次连旱 40～60d称为 干旱 ，1次连旱
61～75d称为大旱 ，1次连旱 76d以上称为特大干旱。桃源县 7月 ～翌年 2月份为季节性 干旱易发生期 ，尤
以7～9月 份 最 易 发 生 高温 干旱 危 害。多 年 长 期 定 位 观 测 试 验 表 明 6～ 10月份 连续 20d降 水 量
≤5．0ram时，红壤坡地 0～20cm表层土壤含水量一般降至田间持水量 的 25％～65％，地 上作物严重萎蔫并
致少部分死亡，但往往有旱无灾(减产率≤5．8％)；连续 30d降水量≤5．0ram时红壤坡地表层土壤含水量将
降至稳定凋萎含水量以下 ，地上作物死亡较多并明显减产 (7．6％≤减产率≤26．8％) 。本研究 以连续 20d
降水量≤5．0ram为临界线分析季节性干旱年际发生概率结果表明，1960～2001年 42年间连续 20d降水量
≤5．0ram 1年出现 1次的年份共 36年，发生概率 为 85．7％，1年出现≥2次的年份共 20年 ，发生概率为
47．6％；连续 30d降水量≤5．0ram 1年出现 1次的年份共 19年 ，发生概率为 45．2％，1年出现≥2次的年份
共 6年 ，发生概率为 14．3％；连续 40d降水量≤5．0ram 出现年份共 11年 ，发生概率为 26．2％。 由表 1可知
1960～2001年中 表1 干旱易发期连续20d降水量≤5．Omm出现次数月统计(1960～2001)
11～l2月份连续
20d降水 量≤5．0
n珈 出现次数占历
年总出现次 数 的
39．17％。7～8月
份出现次数 占历
Tab．1 Distribution of seamnal drought occurrence in every month when total rainfal
is k than 5．0mm in continual 20 days from 1960 to 2001
年总出现次数的 29．9％，其余 4月所 占比重均<10％。故 11～12月份和 7～8月份是季节性干旱 2个高发
期 ，以夏秋伏旱危害最大 ，此时正值高温和强蒸发季节 ，亦是夏秋作物生长发育需水的关键期。
“土壤一作物”干旱问题。据调查 1960～2001年桃源县除 1965年 、1968年 、1976年 、1995年 、1998年 和
2001年共6年无明显旱情外，其余36年均发生不同程度干旱，年发生概率为 85．7％。其中轻度干旱(指受
灾面积 占耕地总面积的 15％以下 ，作物减产 5％～10％)年份 15年，占调查年总数 的 35．7％，造成较大灾情
的中等干旱(指受灾面积占耕地总面积的 15％～30％，作物减产 10％～30％)年份 11年，占调查年总数的
26．2％，造成严重灾情的大旱(指受灾面积 占耕地总面积的 30％以上，农作物减产 >30％)年份 8年 ，占调查
年总数 的 19．0％，此外 1973年和 1999年同时发生大旱灾害和中旱灾害 ，占调查年总数的 4．8％。故该县中
等和中等以上干旱年发生概率为 50．0％。1960～2001年 问该县中等 和中等以上 干旱年份共发生 27次旱
126 中 国 生 态 农 业 学 报 第 l2卷
灾 ，按干旱发生季节分 ，夏、秋 2季发生旱灾 18次，冬季发生旱灾 4次，秋 、冬季连旱发生 5次，且冬季干旱和
秋冬连旱均发生在中等干旱年份 ，以夏、秋季干旱为主；按发生干旱的年代划分 ，20世纪 60年代、70年代 、80
年代和 90年代分别发生干旱 5次 、7次 、7次和 8次。通过分析桃源县 1960～2001年 42年间 7～12月份降
水量判断有无干旱及其干旱等级 ，其计算方法首先假定某时段降水量 服从 一Ⅲ型分布 ，对降水量 T进行正
态化处理后将其概率密度函数转换得下式：
z = (≥ 十 ) 一詈+ c 1)
式 中， 为偏态系数， 为标准变量 ，均由降水量资料序列计算求得。即：
其中：
C ——————■厂
”
I — j
，
— 一
= √ 耋c一
(2)
(3)
(4)
=
，
根据上式求得 Z值并对应z值标准可确定旱涝等级。由表 2可知桃源县 1960～2001年间季节性气候
干旱共发生 25次，年发生概率为 59．5％，其中轻度干旱年份 12年 ，占调查年总数的 28．6％，≥ 中等干旱
3年，占调查年总数的 31．0％。按发生干旱年代划分 20世纪 60年代 、70年代 、80年代和 90年代该县各
发生干旱 4年 、6年 、7年和 8年 ，分别 占季节性气候干旱年数的 16．0％、24．0％、28·0％和 32·0％。
Z值范 围
Range of Z value
Z> l 96
l 44
0 84≤Z≤O 84
1 44≤ Z< 一0．84
1 96≤ Z< 一1 44
等 级 类 型
Grade Type
出现年份
Years
出现年 份总数
Total
O
11
12
b
重 涝
中 涝
轻 涝
正 常
轻 旱
中 旱
重 旱
969，
965，
962，
968，
973，
960，
998
980，
963，
976，
974，
961，
981，
964，
978，
983，
966，
⋯ 氅 妻茎 利建设布局失衡
、灌溉设施功能退化以及年久失修、管理不善等是红壤丘陵 李]丁1王1干仅土 ： ， 伪、 ：
壤一 甚幸 裟 年>60 代 年代，表明红壤丘陵区抵御季节性干旱的能力呈 F降趋势，农业生念糸现仉 性眩 仕 咽‘
致谢 桃源县政协副主席王先柏，县科协主席颜送贵 ，县科技局局长刘光烈等同志为本研究提供资料 ’陈焱
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