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摘 要： 摘要:為分析農業(yè)氣象災害對山東省農作物產量的影響，結合山東省1950-2016年的農業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，分別研究了洪澇災、干旱災、風雹災、低溫災和臺風災這5種農業(yè)氣象災害對主要農作物小麥、玉米、棉花單產及總產量的影響。并從受災范圍和災害強度兩方面入手構建了灰
摘要:為分析農業(yè)氣象災害對山東省農作物產量的影響，結合山東省1950-2016年的農業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，分別研究了洪澇災、干旱災、風雹災、低溫災和臺風災這5種農業(yè)氣象災害對主要農作物小麥、玉米、棉花單產及總產量的影響。并從受災范圍和災害強度兩方面入手構建了灰色關聯(lián)分析法的數(shù)理模型。該模型將整個研究周期劃分為1950-1959、1960-1969、1970-1979、1980-1989、1990-1999、2000-2009和2010-2016年7個階段。結果表明:從受災范圍看，風雹災、旱災是影響山東省農作物總產量的主要農業(yè)氣象災害。從受災強度看，山東省農作物主要受到干旱災害和洪澇災害的影響。干旱災無論從受災范圍還是災害強度上對山東省農作物的產量影響都較大。低溫災和臺風災則對山東省農作物的產量影響較小。
關鍵詞:農業(yè)氣象災害;災害強度;農作物產量;灰色關聯(lián)分析
作為產糧大省，農業(yè)在山東經濟發(fā)展中占有舉足輕重的地位。據(jù)統(tǒng)計，2016年山東省發(fā)生了包括低溫冷凍、風雹、洪澇、干旱在內的多種自然災害。其中，農作物受災面積達552.24khm2，成災面積為300.13khm2，絕收面積達到62.12khm2。直接經濟損失70.39億元，農業(yè)損失63.68億元，占比超過90%。可見，研究山東省農業(yè)氣象災害對農作物產量的影響具有重要現(xiàn)實意義。
國外學者針對氣象災害對農作物產量的影響開展了大量研究[1-3]。國內學者也對此進行了研究[4-7]。余會康等[8]分析了不同階段氣象變化對福建省糧食產量的影響。楊月鋒等[9]發(fā)現(xiàn)農業(yè)現(xiàn)代化投入水平狀況、生產資料及糧食價格政策是福建省糧食產量變化的主要驅動因素。部分學者利用灰色關聯(lián)法對農業(yè)氣象災害評估進行研究[10-13]。溫丹蘋等[14]構建了一種基于灰色關聯(lián)分析法的數(shù)理模型用以分析大豆產量和農業(yè)氣象災害變化特征。馬建勇等[15]采用灰色關聯(lián)法對東北地區(qū)1971-2009年間農業(yè)氣象災害的變化趨勢及其對糧食產量的影響開展了研究。
相關期刊推薦：《中國農業(yè)氣象》(雙月刊)創(chuàng)刊于1979年，是中國農業(yè)科學院農業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所(原農業(yè)氣象研究所)主辦的反映我國農業(yè)氣象科學研究進展的學術刊物。主要刊登有關農林水產業(yè)與氣象有關的學術論文、研究報告和國內外有關專題研究動態(tài)綜合評述等，涉及包括全球變化、區(qū)域農業(yè)氣候、減災防災、干旱與節(jié)水農業(yè)、作物氣象與農田小氣候、農業(yè)減災防災、農業(yè)生態(tài)環(huán)境、3S技術在農業(yè)氣象上應用等方面的內容。
目前，已有大量關于農業(yè)氣象災害和糧食產量方面的研究，但主要集中討論全國或省(市、自治區(qū))氣象災害的歷史變化趨勢及其對糧食總產量的影響，鮮有學者以相對災損量指標為切入點對農業(yè)氣象災害與作物產量關系進行研究。本研究依據(jù)中國種植業(yè)管理司1950-2016年的農業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，利用灰色關聯(lián)分析法對農作物總產量與氣象災害受災范圍及其單產與農業(yè)氣象災害強度之間的關系進行深入研究。
1資料與研究方法
1.1資料來源
本研究選取山東省農作物的單產資料，旱災、水災、風雹、低溫、臺風的受災面積、成災面積和絕收面積。統(tǒng)計資料來源于《中國統(tǒng)計年鑒》及《中國農業(yè)統(tǒng)計資料》和農業(yè)部種植業(yè)管理司災情數(shù)據(jù)庫，一共采用了67年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)(1950-2016年)。
1.2研究方法
1.2.1受災比率及相對災損量
受災比率是農作物受災面積占該種農作物播種面積的百分比，表示受氣象災害影響的農作物受災范圍的大小;災損量是農業(yè)氣象災害致使作物的減產量，表示農業(yè)氣象災害對作物產量影響的強弱。因此，可采用受災比率和災損量來表征氣象災害對某種農作物受災范圍和災害強度的影響。受災面積、成災面積和絕收面積是災情統(tǒng)計中最常用的指標。其中，因災害致使減產10%以上的種植面積為受災面積;因災害致使減產30%以上的種植面積為成災面積;因災害致使減產80%以上的種植面積為絕收面積。減產分成法可對各類農業(yè)氣象災害造成的糧食減產量進行估算，故采用減產分成法對各類農業(yè)氣象災害造成的農作物災損量進行估計[14]，以1950-2016年發(fā)生的農業(yè)氣象災害為例，則災損量可表達為:
2山東省主要農作物與農業(yè)氣象災害分析
2.1山東省小麥產量與農業(yè)氣象災害分析
1950-2016年，山東省小麥單產和小麥總產整體均呈現(xiàn)上升的趨勢(圖1)。其中:第1階段(1950-1959年)，山東省小麥單產和總產均較為平穩(wěn);第2階段(1960-1969年)，山東省小麥單產和總產均呈先減少后增加的趨勢，并在1969年達到歷史最低，小麥單產為25.81kg/hm2，總產為131.5萬t;第3階段(1970-1979年)、第4階段(1980-1989年)、第5階段(1990-1999年)和第6階段(2000-2009年)四個階段均呈現(xiàn)波動上升趨勢。第7階段(2010-2016年)，小麥單產和總產均為平穩(wěn)上升趨勢，均在2015年達到歷史最高。
在受災范圍的關聯(lián)分析中，以1950-2016年山東省小麥總產量為參考數(shù)列，以1950-2016年山東省小麥5類農業(yè)氣象災害受災比率為比較數(shù)列，計算山東省小麥總產量和5類農業(yè)氣象災害受災比率的關聯(lián)度(表1)。
結果表明，第1、2、3階段的臺風受災范圍與山東省小麥總產量的關聯(lián)度最高，其次是風雹，臺風是山東省1950-1979年影響小麥總產的主要農業(yè)氣象災害。第4階段各類氣象災害的受災范圍與小麥總產的關聯(lián)度由高到低排序為:旱災、洪澇、風雹、低溫和臺風，旱災是山東省1980-1989年影響小麥總產的主要農業(yè)氣象災害。第5、6階段洪澇、旱災、風雹、低溫和臺風的受災范圍與山東省小麥總產的關聯(lián)度由高到低排序均為:風雹、洪澇、旱災、低溫和臺風。第7階段中，洪澇是山東2010-2016年影響小麥總產的主要農業(yè)氣象災害。
總體而言，風雹、旱災和洪澇對山東省小麥產量危害較大。風雹在7個階段中的關聯(lián)度均位列前茅，是影響山東省小麥總產的關鍵農業(yè)氣象災害。在研究周期內，風雹、旱災、洪澇三者的關聯(lián)度分別為0.907、0.882和0.878，故從受災范圍角度看，風雹、旱災和洪澇對山東省小麥生產具有較大影響。
在災害強度分析中，以山東省小麥5類農業(yè)氣象災害的相對災損量為比較數(shù)列。以1950-2016年山東省小麥單產為參考數(shù)列，計算山東省小麥單產與5類農業(yè)氣象災害的關聯(lián)度(表2)。
結果表明，第1階段洪澇災、旱災、風雹、低溫和臺風的災害強度與山東省小麥單產的關聯(lián)度由高到低為:低溫、臺風、洪澇、旱災和風雹;第2階段5類農業(yè)氣象災害強度與小麥單產關聯(lián)度由高到低為:洪澇、臺風、低溫、旱災和風雹;第3、4、5、6、7階段5類農業(yè)氣象災害強度與山東省小麥單產的關聯(lián)度排序中，關聯(lián)度最高的均為旱災。在總的研究周期內，旱災對山東省小麥單產的影響程度最大，是第三階段至第七階段的關鍵農業(yè)氣象災害，洪澇和風雹次之，而臺風和低溫在該階段對小麥單產影響較小。
2.2山東省玉米產量與農業(yè)氣象災害分析
1950-2016年，山東省玉米單產和玉米總產整體上均呈現(xiàn)增加的趨勢(圖2)。第1階段，玉米單產和總產均較為平穩(wěn)，無明顯波動。第2階段的山東省玉米單產和總產在1960年達到歷史最低，玉米單產52.43kg/hm2，玉米總產為74.9萬t。第3階段至第6階段這四個階段均呈現(xiàn)波動上升，其中第5階段和第6階段波動較為劇烈。第7階段，山東省玉米單產在2012年達到歷史最高440.57kg/hm2，而總產呈現(xiàn)緩慢上升趨勢，在2016年達到歷史最高2064.95萬t。1960年山東省玉米單產約為研究期內玉米單產峰值的11.9%，而1960年山東省玉米總產量約為研究期內玉米總產量峰值的3.63%。
在受災范圍的關聯(lián)分析中，以1950-2016年山東省玉米總產量為參考數(shù)列，以1950-2016年山東省玉米5類農業(yè)氣象災害受災比率為比較數(shù)列，計算山東省玉米總產量和5類農業(yè)氣象災害受災比率的關聯(lián)度(表3)。結果表明，第1、2階段臺風災害與山東省玉米總產的關聯(lián)度最高，其次是風雹。臺風是山東省1950-1979年影響玉米總產的主要農業(yè)氣象災害。第3、4階段受災范圍與山東省玉米總產的關聯(lián)度最高分別為洪澇和旱災。第5、6階段風雹災的受災范圍與山東省玉米總產的關聯(lián)度最高，風雹是山東省1990-2009年影響玉米總產的主要農業(yè)氣象災害。第7階段關聯(lián)度由高到低排序為:低溫、洪澇、風雹、旱災和臺風。從受災范圍看，在研究周期內，風雹是關鍵農業(yè)氣象災害，低溫和旱災次之，三者關聯(lián)度分別為0.881、0.864和0.864。
在災害強度分析中，以山東省玉米5類農業(yè)氣象災害的相對災損量為比較數(shù)列。以1950-2016年山東省玉米單產為參考數(shù)列，計算山東省玉米單產與5類農業(yè)氣象災害的關聯(lián)度(表4)。
結果表明，第1階段洪澇、旱災、風雹、低溫和臺風的災害強度與山東省玉米單產的關聯(lián)度由高到低排序為:低溫、臺風、洪澇、旱災和風雹;第2階段5類農業(yè)氣象災害強度與山東省玉米單產的關聯(lián)度由高到低排序為:洪澇、臺風、低溫、旱災和風雹;第3～7階段5類農業(yè)氣象災害強度與山東省玉米單產的關聯(lián)度排序中，旱災均為關聯(lián)度最高者，洪澇和風雹次之。在研究周期內，5類農業(yè)氣象災害強度與山東省玉米單產的關聯(lián)度排序由高到低為:旱災、洪澇、風雹、臺風和低溫。從災害強度看，總體來說，旱災對山東省玉米單產的危害最大，洪澇和風雹次之，而臺風和低溫對山東省玉米單產影響較小。
2.3山東省棉花產量與農業(yè)氣象災害分析
1950-2016年，山東省棉花單產和棉花總產整體上均呈現(xiàn)上升的趨勢(圖3)。其中:第1階段、第2階段和第3階段，山東省棉花單產和總產均較為平穩(wěn)。第4階段和第5階段均先劇烈上升后劇烈下降，且棉花總產量在1984年達到歷史最高172.5萬t后開始劇烈下降，棉花單產在劇烈下降后有所上升;第6階段和第7階段，山東省棉花單產呈波動上升趨勢，在2016年達歷史最高78.57kg/hm2，而棉花總產則先上升后下降。1961年山東省棉花單產約為研究期內棉花單產峰值的6.75%，而1961年山東省棉花總產量約為研究期內棉花總產量峰值的1.86%。
在受災范圍的關聯(lián)分析中，以1950-2016年山東省棉花總產量為參考數(shù)列，以1950-2016年山東省棉花5類農業(yè)氣象災害受災比率為比較數(shù)列，計算山東省棉花總產量和5類農業(yè)氣象災害受災比率的關聯(lián)度(表5)。結果表明，第1、2、3階段臺風的受災范圍與山東省棉花總產的關聯(lián)度最高，臺風是山東省1950-1979年影響棉花總產的主要農業(yè)氣象災害。第4階段農業(yè)氣象災害的受災范圍與棉花總產的關聯(lián)度由高到低排序為:旱災、風雹、洪澇、低溫和臺風，旱災是山東省1980-1989年影響棉花總產的主要農業(yè)氣象災害。第5～7階段的關聯(lián)度由高到低排序均為:風雹、洪澇、旱災、低溫和臺風，風雹是山東省1990-2016年影響棉花總產的主要農業(yè)氣象災害。但總體來看，風雹、旱災和洪澇是影響山東棉花作物總產的關鍵農業(yè)氣象災害。
從受災范圍看，風雹、旱災和洪澇對山東省棉花產量危害較大。風雹是關鍵農業(yè)氣象災害，旱災和洪澇次之，三者關聯(lián)度分別為0.900、0.875和0.869。在災害強度分析中，以山東省棉花5類農業(yè)氣象災害的相對災損量為比較數(shù)列。以1950-2016年山東省棉花單產為參考數(shù)列，計算山東省棉花單產與5類農業(yè)氣象災害的關聯(lián)度(表6)。結果表明，第1階段洪澇、旱災、風雹、低溫和臺風的災害強度與山東省棉花單產的關聯(lián)度由高到低排序為:低溫、洪澇、臺風、旱災和風雹;第2階段的關聯(lián)度由高到低排序為:洪澇、臺風、低溫、旱災和風雹;第3～6階段5類農業(yè)氣象災害強度與山東省棉花單產的關聯(lián)度排序中，旱災均為關聯(lián)度最高者，洪澇和風雹次之。在研究周期內，5類農業(yè)氣象災害強度與山東省棉花單產的關聯(lián)度排序由高到低為:旱災、洪澇災、風雹災、臺風災和低溫災。
3結論
本文采用灰色關聯(lián)法對山東省主要農作物產量與氣象災害受災范圍及災害強度間的關系進行研究。從整個研究周期來看，在受災范圍方面，風雹、旱災是影響山東省三種農作物總產量的主要農業(yè)氣象災害。從受災強度看，農作物單產主要受到旱災和洪澇的影響。旱災無論從受災范圍還是災害強度上對農作物的生產影響都較大。低溫和臺風則無論從受災范圍還是受災強度方面，對農作物的生產影響都較小。因此，種植具有耐干旱特質的農作物品種對山東省農戶而言是一個較好的選擇。
