全 文 ：四川省盆地区玉米干旱灾害风险评估及区划*
王明田1,2 摇 张玉芳2 摇 马摇 均1**摇 刘摇 娟3 摇 李金建2 摇 陈东东2
( 1四川农业大学水稻研究所, 成都 611130; 2四川省农业气象中心, 成都 610072; 3四川省大气探测中心, 成都 610072)
摘摇 要摇 利用四川省盆地区玉米产量资料、生育期资料和相关气象资料,建立了适用于四川
省盆地区玉米干旱风险评估的气候干旱风险模型、作物干旱风险模型、产量灾损风险模型、抗
灾性能模型和相应的指标体系,并构建了四川省盆地区玉米旱灾综合风险评估模型,确定了
综合风险区划指标.结果表明: 四川省盆地区玉米各项风险评估指标具有明显的区域差异和
一定的连片性;玉米旱灾综合风险评价指标,可将四川省盆地区玉米种植区划分为高、中、低 3
个风险区,其中,风险高值区主要集中在盆西北大部、盆中及盆南部分地区,风险中值区主要
分布在盆北及盆南部分地区,风险低值区主要分布在盆东北、盆西南及盆东南部分地区.
关键词摇 玉米摇 干旱摇 风险评估指标摇 风险区划
文章编号摇 1001-9332(2012)10-2803-09摇 中图分类号摇 S166摇 文献标识码摇 A
Risk assessment and regionalization of maize drought disasters in Sichuan Basin, Southeast
China. WANG Ming鄄tian1,2, ZHANG Yu鄄fang2, MA Jun1, LIU Juan3, LI Jin鄄jian2, CHEN Dong鄄
dong2 (1Rice Research Institute, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China; 2Sichuan
Agro鄄meteorological Center, Chengdu 610072, China; 3Sichuan Technical Center for Atmospheric
Sounding, Chengdu 610072, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2012,23(10): 2803-2811.
Abstract: Based on the information of maize yield, phonological period, and related weather data,
four models (those of climatic drought risk, crop drought risk, yield loss risk, and drought resistant
capability) applicable for the assessment of maize drought risk in Sichuan Basin and the correspond鄄
ing index systems were established, and a comprehensive model for assessing the maize drought dis鄄
asters in the Basin was constructed, with the comprehensive index for the risk regionalization of the
maize drought disasters determined. The values of the indices for assessing the maize drought risk in
the Basin differed obviously with different regions, but showed similarity in some areas. The Si鄄
chuan Basin was divided into three regions, with high, medium and low maize drought risk, respec鄄
tively. The region with high risk was mainly in the most areas of northwest basin, the middle basin,
and parts of the south basin of Sichuan, the region with medium risk was in the north basin and
some parts of the south basin, and the region with low risk was in the northeast and southwest ba鄄
sin, and parts of the southeast basin.
Key words: maize; drought; risk assessment index; risk regionalization.
*公益性(水利)行业科研专项(201001053)和四川省气象局重点项
目(川气课题 2011鄄预研鄄01)资助.
**通讯作者. E鄄mail: majunp2002@ 163. com
2012鄄02鄄23 收稿,2012鄄07鄄18 接受.
摇 摇 四川盆地的年降水量比较丰沛,但时空分布不
均,年际变化较大[1],降水季节和作物需水季节常
常出现错位,加之盆地大范围的丘陵坡土蓄引水困
难,很大程度上仍然“靠天吃饭冶.因此,该地区农业
季节性干旱频繁发生,范围大且持久,常造成大范围
作物减产甚至绝收,灾害损失为各类自然灾害之
首[2] .
玉米是四川省主要粮食作物之一,在粮食生产
中占有重要地位.特别是在土多田少的山区和丘陵
区,历来以玉米作为粮食生产的主体[3] . 四川省玉
米生产条件较差,在坡薄地上种植的玉米比重大,特
别受干旱等自然灾害的制约,年际间产量不够稳定,
中、低产面积较大. 盆东丘陵区常有伏旱,盆中丘陵
区夏、伏旱交错,盆西常发生春旱,对玉米生产影响
较大[4] .
近年来,随着人们灾害风险意识的提高,国内外
学者进行了大量关于灾害风险管理[5]、评估及区
应 用 生 态 学 报摇 2012 年 10 月摇 第 23 卷摇 第 10 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Oct. 2012,23(10): 2803-2811
划[6-8]的研究.针对农业干旱的风险评估研究,学者
们已做了许多工作,但多集中在北方[9-11],且很少针
对作物不同生育期进行详细研究. 对四川省干旱的
分析评估一直延用时段强度法[12],该方法在一定程
度上可揭示干旱的气候发生规律,但未能给出干旱
强度的量化评估模型和指标,更未考虑干旱对具体
作物及其不同生育期的影响.为此,本文从干旱的孕
灾、致灾、灾损角度出发,研究干旱发生的强度、概率
及其对玉米产量的影响,建立玉米干旱的气候风险、
致灾风险和灾损风险 3 个单项风险指数模型,并与
社会抗灾能力相结合,建立玉米干旱综合风险评估
指数模型,利用各种风险指数模型对四川省盆地区
玉米进行干旱的单项风险和综合风险评估与区划,
以期为玉米种植的优化布局、旱灾风险管理以及农
业保险费率厘定等提供理论依据.
1摇 资料与方法
1郾 1摇 资料来源
本文中的气象资料来源于四川省气象局,主要
包括四川省盆地区(现有行政区划图中除去川西南
山地的凉山州、攀枝花市及川西高原的甘孜州、阿坝
州,共计 17 个市)102 个气象台站 1960—2009 年逐
日平均气温、最高气温、最低气温、降水量、日照时
数、地表净辐射、湿度计常数、平均风速.根据《中国
气象灾害大典(四川卷)》 [13]对四川历年干旱灾害
的详细记载,结合不同地区玉米的生育期特点,统计
旱情数据.生育期资料来自 1980—2009 年四川省盆
地区 33 个农业气象观测站和 2 个农业气象试验站
的观测报表.玉米产量资料来自四川省统计部门,包
括盆地区 55 个县 1960—2009 年玉米单产资料. 产
量序列中,有的地区个别时段出现 1 ~ 2 年的资料短
缺,在资料处理时采用其前后 2 年的平均值代替.
1郾 2摇 玉米种植的区域划分和发育时段
根据四川省盆地玉米种植区形成的历史和现
状,按照玉米自然生态要求,将盆地玉米种植区划分
为盆南丘陵区(19 县市)、盆中浅丘区(24 县市)、盆
西平丘区(29 县市)、盆周边缘山地区(26 县市)、盆
东平行岭谷区(6 县市). 四川省盆地区不同区域玉
米生育期存在时间差异[14](表 1).
1郾 3摇 气候干旱风险模型摇
干旱灾害的风险评估应主要从 3 方面进行:干
旱发生强度及其对农业生产所造成的损失;不同强
度干旱发生的可能性大小,即发生概率;对不同生育
阶段、不同强度干旱发生的风险进行综合分析. 为
此,必须建立一个客观、定量的指标,以综合评定某
一地区玉米干旱发生的风险,这就是干旱风险指数.
1郾 3郾 1 标准化降水指数摇 对时段强度法[12]、综合气
象干旱指数(CI)、标准化降水指数(SPI)等[15]干旱
监测评估方法进行比较,发现 SPI 更接近四川省实
际. SPI能够表征某时段降水量出现的概率,在计算
出某时段内降水量的 祝 分布概率后,进行正态标准
化处理而得出 SPI,该指数的具体计算步骤见文献
[16].
1郾 3郾 2 气候干旱风险指数摇 采用概率分布函数[17-18]
计算玉米气候干旱发生概率,定义干旱强度和发生
概率的函数为气候干旱风险指数(Q),表达式如下:
Qi = F(Z,P) =移
n
i = 1
Z iP i (1)
表 1摇 四川省盆地区不同区域玉米发育期的时段划分
Table 1摇 Division of maize development period of different regions in Sichuan Basin
区域
Region
播种—拔节摇 摇 摇
Sowing-jointing摇 摇 摇
拔节—乳熟摇 摇 摇
Jointing-milk ripe摇 摇
乳熟—成熟摇 摇 摇
Milk ripe-maturity摇 摇
盆南丘陵区
Hilly area of southern basin
3 月上旬—6 月中旬
The first ten days of March to
the second ten days of June
6 月下旬—7 月中旬
The third ten days of June to
the second ten days of July
7 月下旬—8 月上旬
The third ten days of July to
the first ten days of August
盆中浅丘区
Hilly area of central basin
3 月上旬—6 月上旬
The first ten days of March to
the first ten days of June
6 月中旬—7 月中旬
The second ten days of June to
the second ten days of July
7 月下旬—8 月中旬
The third ten days of July to
the second ten days of August
盆西平丘区
Plain and hill areas of western
basin
4 月上旬—6 月中旬
The first ten days of April to
the second ten days of June
6 月下旬—8 月上旬
The second ten days of June to
the first ten days of August
8 月中旬—9 月上旬
The second ten days of August to
the first ten days of September
盆周边缘山地区
Mountain area around basin
5 月上旬—7 月上旬
The first ten days of May to
the first ten days of July
7 月中旬—8 月中旬
The second ten days of July to
the second ten days of August
8 月下旬—9 月下旬
The third ten days of August to
the third ten days of September
盆东平行岭谷区
Equal ridge鄄valley region of
eastern basin
3 月上旬—5 月中旬
The first ten days of March to
the second ten days of May
5 月下旬—7 月上旬
The third ten days of May to
the first ten days of July
7 月中旬—8 月上旬
The second ten days of July to
the first ten days of August
4082 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
式中:Qi为气候干旱风险指数;Z i为基于 SPI 划分的
干旱等级,取最大值与最小值的平均值;P i为不同干
旱等级发生的概率;n为干旱等级总数.按照上式分
别计算研究区 102 个气象站点玉米播种鄄拔节、拔
节鄄乳熟、乳熟鄄成熟 3 个生育阶段的 Qi值.
在玉米干旱风险中,全生育期的风险指数是主
导因子,但不是唯一. 由于在玉米整个生育过程中,
降水时间分布极不均匀,玉米不同生育期对水分的
需求状况也不同,如玉米需水高峰出现在拔节鄄孕穗
和抽雄鄄吐丝阶段,其中,抽雄前 15 d 至抽雄后 5 d
的拔节鄄吐丝期是玉米的需水关键期,此生育期水分
亏缺会使玉米吐丝延迟、不孕花粉增多,并出现秃
顶、空笣等,最终造成不同程度的减产.因此,本文分
3 个生育阶段分别计算其风险指数,构成综合代表
性的气候干旱风险指数,计算公式如下:
Q = aQ1 + bQ2 + cQ3 (2)
式中:Q1、Q2、Q3分别为玉米播种鄄拔节、拔节鄄乳熟、
乳熟鄄成熟阶段的气候干旱风险指数;Q 为全生育期
的风险指数;a、b、c 为对应生育阶段的权重系数,根
据不同生育阶段对水分需求状况,分别赋值 0郾 35、
0郾 50、0郾 15.
1郾 4摇 作物干旱风险模型
1郾 4郾 1 作物水分盈亏指数 摇 基于农田水分平衡原
理,用下式计算作物水分盈亏指数( I).
I=(R-W) / W (3)
式中:R(mm)为某时段农业有效降水量(日降水量
逸5 mm);W为某时段作物需水量(mm).
研究发现,农业干旱是持续水分亏缺所致,因此
只有当指标累积到一定量,才可以认为作物缺水干
旱.一个时段干旱的严重程度,不仅与该时段水分盈
亏量有关,还受前期水分盈亏量影响,故在式 3 的基
础上增加了前期水分盈亏量,用前 10 d 累积降水量
(R10)与前 10 d 累积作物需水量 (W10 )之差表
示[19] .据此,作物水分盈亏指数( I)修订为:
I =
(R10 - W10) + (R - W)
W (4)
W = Kc·ET0 (5)
式中:ET0 为参考作物蒸散量,采用 Penman鄄Monteith
公式计算[20-21];Kc为作物系数,综合 FAO 推荐的 Kc
值和中国主要农作物需水量等值线图协作组的研究
成果以及四川省已有资料和田间试验结果计算得出
研究区内各月玉米 Kc值[22-25],同时确定玉米干旱等
级指标[26] .
1郾 4郾 2 作物干旱风险指数摇 某个生育阶段的作物干
旱风险指数(Z i)是玉米不同等级作物水分盈亏指
数( I)和发生概率(P) [17-18]的函数,表达式如下:
Z i =移
i
n = 1
IiP i (6)
式中:Z i为玉米干旱风险指数;Ii为玉米不同等级水
分盈亏指数,取中值;P i为不同等级干旱发生概率;n
为干旱等级总数.据此分别计算全省盆地区 102 个
气象站点玉米播种鄄拔节、拔节鄄乳熟、乳熟鄄成熟阶段
的 Z i值.
综合代表性的作物干旱风险指数(Z)可用下式
表示:
Z=aZ1+bZ2+cZ3 (7)
式中:Z1、Z2、Z3分别为玉米播种鄄拔节、拔节鄄乳熟、
乳熟鄄成熟阶段的作物干旱风险指数;a、b、c 为对应
生育阶段的权重系数,根据不同生育阶段对水分需
求状况不同,分别赋予 0郾 35、0郾 50、0郾 15.
1郾 5摇 产量灾损风险模型
1郾 5郾 1 玉米趋势产量分解摇 采用直线滑动平均法计
算各县玉米相对气象产量[10,27] .玉米减产率采用逐
年实际产量偏离其趋势产量的相对气象产量表示,
为负值,其计算公式如下:
yi = - (y - yt) / yt 伊 100% (8)
式中:yi为减产率;y为实际产量;yt为趋势产量.
参照农业上划分灾害年型的方法,将相对气象
产量减产 0 ~ 10% 、10郾 1% ~ 20% 、20郾 1% ~ 30% 、
30郾 1% ~100%分别定义为轻旱、中旱、重旱、严重干
旱 4 种干旱类型[28] .
有些年份减产不完全由干旱造成,有可能由病
虫害、洪涝等其他因素所致,这就需要对每年的减产
率进行分析,剔除受干旱之外其他因素造成减产的
年份后所得的数据,在一定程度上可体现玉米产量
受干旱影响的波动情况.
气象因子具有正态分布的特征,故相对气象产
量也应具有正态分布的特征. 为此,本文采用偏度鄄
峰度检验法[29]对其分布类型进行判别,结果表明,
盆地区约 87%的县(市)相对气象产量通过正态分
布检验.故本文仅对通过正态分布检验的 48 个县资
料进行分析.
1郾 5郾 2 产量灾损的风险强度指数摇 采用概率分布函
数[17-18]计算玉米不同等级的减产强度及其发生概
率,定义不同等级的减产强度与其发生概率之积的
总和为灾损的风险强度指数(Q),其表达式为:
Q =移
n
i = 1
yiP i (9)
508210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王明田等: 四川省盆地区玉米干旱灾害风险评估及区划摇 摇 摇 摇 摇
式中:yi为第 i 个干旱等级的减产强度;P i为第 i 个
减产强度出现的概率.
1郾 5郾 3 减产变异系数摇 玉米减产变异系数指减产年
玉米产量的波动情况,其公式如下:
Cv =
1
軃yz
移(yz - 軃yz) 2
n - 1 (10)
式中:Cv 为减产变异系数;yz 为减产年单产;軃yz 为减
产年平均产量.
1郾 5郾 4 产量灾损风险指数摇 玉米产量灾损风险指数
(M)由 3 方面因素综合构成.其中,产量灾损风险强
度指数(Q)是灾损风险在强度上的表示;减产变异
系数(Cv)可反映实际灾损的年际波动情况,是灾损
风险振幅的体现;干旱年发生概率(F i)是干旱在时
域尺度上的度量.三者分别代表实际灾损风险发生
的强度、幅度和频度,均与实际灾损呈正比. M 的表
达式如下[30]:
M = CvF iQ = CvF i移
n
i = 1
yiP i (11)
1郾 6摇 抗灾性能模型
抗灾性能趋势向量系数是表示抗灾能力随时间
变化的一个指标.产量水平反映了一个地区农业生
产水平和抵御灾害的能力,由于光温生产力取决于
当地自然光温条件,在大气候环境下,某一站点的光
温资源相对稳定,所以玉米的光温生产力年际间变
化较小[31] .本文以某一站点玉米逐年实际产量达到
其对应年份光温生产力的程度来表示其抗灾能力的
逐年变化.
1郾 6郾 1 光温生产潜力模式摇 光温生产潜力(Y)指水
分、土壤、品种等条件均处在适宜条件下,由自然光
温条件决定的产量,可作为有灌溉条件的产量上限,
其计算公式为:
Y = Y1·F( t) = 9郾 88 伊 10 -7·移Q·F( t)
(12)
式中:Y1为经济产量的光合生产潜力;移Q为生长季
内总辐射量(MJ·m-2);F( t)为作物光合作用的温
度订正函数;t为平均气温.
四川盆地区适于玉米播栽的季节很长,既可种
春玉米,又可种夏玉米,春玉米一般在 3 月下旬到 4
月上旬播种,6 月上、中旬抽雄吐丝,6 月中、下旬到
7 月中旬成熟;夏玉米一般在 5 月中旬前后播种,7
月中、下旬抽雄吐丝,7 月下旬到 8 月中、下旬灌浆
成熟.按照玉米自然生态要求和社会经济技术条件,
将盆地农区划分为盆南丘陵春玉米区、盆中浅丘春
玉米区、盆西平丘春夏玉米区、盆周边缘山地玉米
区、盆东平行岭谷玉米区. 本文采用莱亨泊公式[32]
作为喜温作物的温度订正函数.
F( t)=
0 摇 t<6 或 t逸44
0郾 027t-0郾 162 6臆t<21
0郾 086t-1郾 41 21臆t<28
1 28臆t<32
-0郾 083t+3郾 67 32臆t
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
ï
ï <44
(13)
1郾 6郾 2 抗灾性能趋势向量系数摇 为了定量表示各站
点综合抗灾能力提高的程度,对不同站点玉米逐年
实际产量与对应的光温生产力的百分率和时间序列
进行一元线性回归,方程斜率的差异可以反映不同
站点间玉米综合抗灾能力的差异,定义方程斜率为
抗灾性能趋势向量系数(a),其值越大,表明综合抗
灾能力提高越快,其值越小,表明综合抗灾能力逐年
平稳,提高较慢.其表达式如下:
yi =ax+b (14)
yi = yr / yg伊100% (15)
式中:yi为玉米逐年实际产量与对应光温生产力的
百分比;yr为逐年实际产量;yg为对应的光温生产
力;x为年份连续序列,从序列起始年起顺序取值为
1、2、3、…、n;a为抗灾性能趋势向量系数,b 为回归
方程的截距.
1郾 7摇 玉米干旱综合风险评估模型
上述 4 种干旱风险评估模型各有优缺点.气候
干旱风险模型接近四川省实际,但 SPI 考虑要素单
一,主要从气候角度分析,未结合具体作物;作物干
旱风险模型既考虑了研究时段内的水分亏缺,又考
虑了前期降水的滞后影响,是作物、降水、风速、气
压、气温、辐射等要素的综合反映,且分区域和生育
期分别计算,针对性很强,但不能反映出灾害损失和
防灾减灾能力特征;产量灾损风险模型可基本反映
灾害损失特征,但由于灾害损失不一定都是旱灾所
致,尽管已经进行灾损甄别,也不可能做到完全客观
准确,加之所用资料均来自统计部门,与实际情况会
有所误差;抗灾性能模型能基本反映某地的防灾减
灾能力,以及抗灾能力随时间的变化趋势,但不能排
除气候变化的影响,也不能反映气象灾害的具体作
用.为充分发挥各种评估模型的优点,本文将上述 4
种模型集成为玉米干旱综合风险评估模型.
玉米干旱综合风险的大小,不仅与孕灾环境、致
灾因子有关,还与社会抗灾能力及成灾事实有关,因
此,选择以下相对独立的风险指标要素:玉米不同生
育期气侯干旱强度及其发生概率,其中气候干旱强
6082 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
度选用标准化降水指数;不同生育期作物水分盈亏
指数和不同等级干旱发生概率;产量灾损风险强度、
减产变异系数和干旱年发生概率;抗灾性能趋势向
量系数.由上述要素构成玉米干旱灾害综合风险评
估模型[31]:
E=1 / a(Q+Z+M) (16)
为使区划指标有序化,将式 16 中的 E进行极差
标准化,使其值在 0 ~ 1,然后再确定划分不同风险
区指标.极差标准化公式为:
E i =(E-Emin) / (Emax-Emin) (17)
式中:E i为极差标准化后的风险区划指标;E 为玉米
干旱灾损综合风险指数;Emin和 Emax分别为干旱灾害
综合风险指数序列中的最小值和最大值.
根据极差标准化后的风险区划指标及区划方法
将玉米干旱灾害风险划分为 3 个等级(表 2).
2摇 结果与分析
2郾 1摇 四川省盆地区玉米气候干旱风险
由图 1 可以看出,四川省盆地区玉米播种鄄拔节
期气候干旱风险高值区主要集中于盆中丘区;拔节鄄
乳熟期气候干旱高风险区比较分散,主要集中在盆
东北大部及盆南局部;乳熟鄄成熟期气候干旱高风险
区比较分散,盆东北、盆西北及川南均有零星分布;
全生育期的气候干旱风险分布与播种鄄拔节期相似,
以盆中丘区的风险最高.
2郾 2摇 四川省盆地区玉米作物干旱风险
按照四川省盆地区玉米全生育期作物干旱风险
指数大小,可划分为 4 个等级,0 ~ 0郾 3 为低值区,
0郾 3 ~ 0郾 4 为中值区,0郾 4 ~ 0郾 5 为较高值区,>0郾 5 为
高值区.由图 2 可以看出,研究区玉米全生育期干旱
风险指数低值区主要分布在川东北和盆西南,主要
包括达州、广安、雅安和乐山的大部区域;中值区主
要分布在盆西北和川南,包括绵阳北部、广元西部、
宜宾南部和泸州大部;较高值区主要分布在广元、巴
表 2摇 四川省盆地区玉米干旱灾害综合风险区划指标
Table 2摇 Comprehensive risk regionalization index of maize
drought disaster in Sichuan Basin
区名
Region name
极差标准化综合风险指数
Standardization of range
comprehensive risk index
低风险区 Low risk area 臆0郾 2
中风险区 Medium risk area (0郾 2-0郾 4]
高风险区 High risk area >0郾 4
图 1摇 四川省盆地区玉米不同生育阶段气候干旱风险指数
分布
Fig. 1摇 Distribution of the climate drought risk index of maize at
different growth stages in Sichuan basin郾
a)播种—拔节 Sowing-jointing; b)拔节—乳熟 Jointing-milk ripe; c)
乳熟—成熟 Milk ripe-maturity; d)全生育期 The whole growth season.
中的北部,成都、德阳的西部,自贡大部,宜宾北部,
广安西北部以及泸州的古蔺县等;高值区非常集中,
708210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王明田等: 四川省盆地区玉米干旱灾害风险评估及区划摇 摇 摇 摇 摇
主要分布在南充、遂宁、资阳、内江、成都、德阳、绵
阳、巴中所包围的盆中大片区域.
2郾 3摇 四川省盆地区玉米产量灾损风险
研究区玉米产量灾损高值区位于盆中及盆西北
部分地区,包括绵阳、自贡、内江等市范围内的 20 余
县(图 3).主要原因是该区玉米生长季内降水亏缺,
春、夏、伏旱出现频率在 40%以上,范围广,强度大,
干旱严重,为盆地有名的老旱区,大范围丘陵坡土蓄
引水困难,很大程度上仍然是靠天吃饭的“雨养农
业冶,加之坡地水土流失严重,土层瘠薄,极不耐旱,
数日无雨即显旱象,稍长时间不雨便成旱灾.
产量灾损低值区位于盆西大部,主要集中在雅
安和眉山、乐山、成都的西部等地. 这些地区受干旱
影响的平均减产率都在 10% ~ 15% ,其中,雅安年
均降水量 1800 mm 左右,素有“雨城冶之称,是四川
省降水量最多的区域;盆西其余大部地区由于灌溉
条件较好,玉米底墒保持良好,在其生产过程中受干
旱影响相对较小.
图 2摇 四川省盆地区玉米全生育期作物干旱风险指数分布
Fig. 2摇 Distribution of the drought risk index of maize at whole
growth season in Sichuan basin郾
图 3摇 四川省盆地区玉米产量灾损风险指数分布
Fig. 3摇 Distribution of the risk index of maize yield loss in Si鄄
chuan basin郾
摇 摇 产量灾损风险高值区与低值区过渡的部分为盆
地区减产风险中等区域,主要分布于广元、巴中、达
州、广安、宜宾、泸州等市.这些地区总体产量灾损风
险并不高,减产的因素也不完全相同,其中,渠江、嘉
陵江以东为盆东伏旱区,多伏旱、少春夏旱;盆东南
为春旱、伏旱区,少夏旱(出现频率<10% ).
2郾 4摇 四川省盆地区玉米抗灾性能
四川省盆地玉米主要分布于盆内丘陵区和盆周
山区,成都平原灌溉条件良好,大春作物主要种植水
稻.为此,选择三台县和苍溪县分别代表丘陵区和盆
周山区加以分析.由图 4 可以看出,苍溪县玉米实际
产量提高较快,说明其农业生产水平、综合抗灾能力
提高较快,灾害风险逐渐降低;三台县玉米实际产量
的逐年变化幅度较大,生产力水平提高较慢且不稳
定,间接反映出其抗灾能力提高较慢,灾害风险变化
较小.
摇 摇 按照四川省盆地区不同站点的玉米抗灾性能趋
势向量系数大小,划分为 4 个等级:0 ~ 0郾 5 为低值
区,0郾 5 ~ 1郾 2 为中值区,1郾 2 ~ 1郾 8 为较高值区,>1郾 8
为高值区.玉米抗灾性能趋势向量系数低值区主要
位于绵阳北部、雅安北部、眉山和资阳的部分区域;
中值区主要包括成都、德阳、乐山、内江、自贡、宜宾、
泸州大部和雅安南部以及绵阳、资阳的部分地区;高
值区主要位于盆东北大部及盆北局部地区,包括达
州全部及巴中、南充、广安、遂宁及广元的部分区域;
其余地区为较高值区(图 5).
图 4摇 三台县(a)和苍溪县(b)实产与光温生产力的百分率
Fig. 4摇 Percentage of real yield to photosynthesis potential pro鄄
ductivity of Santai County (a) and Cangxi County (b)郾
8082 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 23 卷
图 5摇 四川省盆地区玉米抗灾性能趋势向量系数分布
Fig. 5摇 Distribution of trending vector coefficient of maize disas鄄
ter resistance capability in Sichuan basin郾
2郾 5摇 四川省盆地区玉米干旱综合风险
2郾 5郾 1 低风险区 摇 极差化综合风险指数<0郾 2 的区
域主要分布在川东、盆西南及川中部分地区,包括达
州、广安、南充、雅安的大部和遂宁、乐山、宜宾的部
分地区(图 6).该区域年均气温 14 ~ 17 益,年降水
量 1000 ~ 1700 mm,年日照时数 800 ~ 1500 h,区内
农业气候条件差异较大. 达州、广安等地伏旱严重,
且发生频率高达 60%以上,但春雨来得较早,5 月
中、下旬即进入多雨季节,且 5 月下旬到 6 月上旬有
一段雨量较集中的多雨时段,故在其需水高峰期
(拔节孕穗鄄抽雄吐丝阶段),土壤底墒充足、水热条
件优越,不易出现由于缺水导致的秃顶、空苞等现
象.盆西的雅安市素有“雨城冶之称,干旱历来不是
影响该地区农业生产的主要灾害,从气候干旱风险
指数、作物干旱风险指数和产量灾损风险指数来看,
该区域都属于干旱灾害风险低值区. 该类区域中的
盆中丘区应注意春夏旱的防范.
2郾 5郾 2 中等风险区摇 极差化综合风险指数在 0郾 2 ~
图 6摇 四川省盆地区玉米干旱综合风险分布
Fig. 6摇 Distribution of maize drought comprehensive risk in Si鄄
chuan basin郾
0郾 4 的区域主要分布在盆北及盆南部分地区,包括
广元、泸州、宜宾的大部和成都、乐山、眉山、南充、资
阳、遂宁等市的部分地区. 该区域的年均气温在
14 ~ 19 益,年降水量大多在 1000 mm 以上,且季节
差异较大.盆北的广元等农区生态条件较差,山高坡
陡,气候垂直差异明显,在各种自然灾害中,低温阴
雨危害较大;春季气温回升迟,低温寒潮频繁,不利
于玉米适时早播,秋季霖雨低温,影响玉米抽穗扬花
和灌浆结实.盆西平丘区及盆中浅丘区的春、夏、伏
旱发生频率大都在 30% ~ 50% .该类区域作物干旱
风险指数、产量灾损风险指数及抗灾性能趋势向量
系数都处于中等水平或略高,其干旱灾害风险程度
为中等.遂宁、南充、广元等地易受春夏旱影响,导致
玉米播栽鄄拔节阶段的气候风险较大,生产上应进一
步推广育苗移栽、膜侧覆盖栽培等技术,同时加快毗
河引水、武都引水等水利扩建工程步伐,加强山坪塘
等小微型农田水利建设,改善灌溉条件.
2郾 5郾 3 高风险区 摇 极差化综合风险指数>0郾 4 的区
域集中分布在盆西北大部和盆中地区,包括绵阳、德
阳、资阳大部以及内江和自贡的局部地区.该区域大
面积种植春玉米,区内丘陵起伏,间有少量低山、平
坝,土多田少,热量充足,年均气温 15 ~ 18 益,年降
水量 700 ~ 900 mm,降水量年内分布不均,主要集中
在 7、8 月,玉米全生育期降水量不足 350 mm. 本区
玉米产量虽高,但不稳定,主要原因在于干旱频繁、
年降水量相对较少、自然降水亏缺率超过 40% ,该
区的夏伏旱对玉米需水关键期威胁极大,是影响玉
米生产的主要气象灾害. 本区作物水分亏缺率风险
指数和产量灾损风险指数均属于较高值区或以上,
抗灾性能趋势向量系数属于低值区,综合各项指标,
本区属玉米干旱高风险区. 该区域应特别重视农田
水利建设,做到大、中、小、微型水利相结合;因地制
宜,科学调整播栽期,尽可能使玉米需水关键期躲过
夏伏旱;选用抗旱新品种,强力推进玉米膜侧栽培等
节水农业新技术.
3摇 讨摇 摇 论
农业干旱过程非常复杂,涉及的影响因子很多,
如何表达农业干旱的发生、演变过程,是干旱和灾害
研究领域的技术难题.本文基于风险原理,建立了适
用于四川盆地的玉米干旱灾害风险评估指标体系,
从干旱的孕灾、致灾、灾损角度出发,研究干旱发生
的强度、概率对玉米产量的影响,建立干旱的气候风
险、致灾风险和灾损风险 3 个单项风险指数模型,并
908210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王明田等: 四川省盆地区玉米干旱灾害风险评估及区划摇 摇 摇 摇 摇
与社会抗灾能力相结合,建立玉米干旱综合风险评
估指数模型,利用各种风险指数模型对四川省盆地
区进行干旱的单项风险和综合风险区划,各项风险
评估指标计算和分区结果基本上反映了由于玉米干
旱的孕灾、致灾、灾损、抗灾性能等不同而形成的不
同风险水平.与以往有关模型相比,本模型考虑因子
比较全面,科学性、实用性和可操作性较好. 与一般
灾害风险区划模型相比,干旱灾害综合风险指数既
考虑了自然气候背景下的干旱风险水平,又考虑了
现实生产中的风险水平.其中,气候干旱风险指数分
3 个生育阶段计算干旱强度及其发生概率,并考虑
了各生育阶段的权重;作物干旱风险指数充分考虑
了不同地区玉米生育期的差异,分 5 大区域、3 个生
育阶段,而且考虑了前期降水的滞后影响和当地典
型年不同时段的指标值,并确定了指标分级标准,分
3 个生育阶段分别计算玉米不同等级作物水分盈亏
指数和发生概率的函数;产量灾损风险指数是灾损
风险发生的强度、幅度和频度的综合反映;抗灾性能
趋势向量系数是一个动态指标,反映了抗灾能力随
时间而提高的程度.模型、指标以及不同生育期对水
分需求状况的权重系数的验证尚有待业务化工作的
深入开展,需要通过业务验证结果不断优化模型参
数和相应指标,使区划指标能有效指导四川省盆地
区玉米旱灾风险转移工作的开展,使服务更具针对
性和指导意义.
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作者简介 摇 王明田,男,1967 年生,博士研究生,高级工程
师.主要从事农业防灾减灾和农业气候资源开发利用研究.
E鄄mail: wangmt0514@ 163. com
责任编辑摇 杨摇 弘
118210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王明田等: 四川省盆地区玉米干旱灾害风险评估及区划摇 摇 摇 摇 摇