玉米主要气象灾害评估与策略

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结果分析

玉米气象产量与生长季降水量的关系图2是玉米气象产量和生长季降水量、温度的标准化变化曲线图，纵坐标轴为三者的标准化指数。可以看出，①玉米气象产量与降水量的变化趋势一致率较高，相关系数0.48，通过了0.01的信度检验。如1990—1998年降水量偏多，除1996年外降水量的标准化指数都大于0.5，对应的玉米气象产量曲线达到最高峰。之后自1999年开始干旱，玉米气象产量呈相对减少趋势。②气象产量与生长季降水量的时间分布有关。虽然1969年生长季降水量402mm，比历年偏多，但降水量都集中在8月份，8月份降水量比历年偏多123％，而4—7月份连续4个月降水量偏少，干旱严重，因此造成减产，气象产量为-216.8kg/hm2。说明干旱是玉米减产的主要气象灾害。③气象产量在20世纪90年代以前变化幅度较小，90年代后变化幅度较大。说明随着科技产量的增加，气候对玉米产量的影响幅度也增大了，这也是重视气候研究的意义所在。④生长季降水量异常偏多的年份对应的气象产量多正值。按照涝年的标准（5—9月间任意一个旬的累积降水量在140～180mm之间或任意连续两个旬的累积降水量大于180mm，为涝年），1979、1985、1994年和1998年是涝年，但都是增产年。事实说明，对于干旱和半干旱地区，降水偏多有利于玉米增产增收。玉米气象产量与生长季温度的关系图2中玉米气象产量与生长季温度的关系经历两个不同的变化时段。1961—1986年这段时间二者的变化趋势以正相关为主，1987—2011年以负相关为主。逐年滑动相关系数的变化也证明了这一点，1961—1986年26a的相关系数0.32，达到最大值，之后呈减小趋势，51a的相关系数减小为0.05。原因分析：①二者的实际关系属于二者不存在数学上的统计关系，但却存在内在一种关联，即灰色关联[11]。51a来生长季平均气温变化存在三个阶段，20世纪60年代平均16.1℃，70年代平均15.9℃，80年代平均16.4℃，90年代平均16.5℃，2001—2011年平均16.8℃。60—70年代温度变化平稳,80—90年代呈升温趋势,之后升温显著。研究表明，春季（4—5月）和秋季（9—10月）升温相对明显，而夏季升温现象不明显。春季和秋季的气候变暖，使得热量增加[12]，霜冻灾害减少，有利玉米生长，这就使得温度的作用没有凸现出来。②另一个原因是温度与降水量本身具有负相关和不同步的趋势。90年代降水量偏多，气象产量增加，温度的关系相对不显著；21世纪初，温度偏高，但降水量偏少，造成气象减产，导致气象产量与温度在数学关系上的负相关。这也说明了90年代以前，玉米气象产量与低温冷害关系明显，随着气候变暖，低温冷害发生的频率减少，灾害相对较轻。玉米干旱、低温冷害气象灾害评估干旱、低温冷害气象灾害指标考虑到玉米需水过程与降水过程不同步引发的干旱，称阶段性干旱。比如旱灾发生在玉米的播种期（4—5月），会造成缺苗；发生在玉米水分临界期会影响雄花正常发育（6—7月）；发生在玉米抽穗—成熟期（8—9月）也会造成减产。由于区域、对象、侧重点不同，考虑干旱的指标也各不相同[13]。本文针对玉米的实际减产率,把降水分成若干个时间段进行试验拟合，最后选择4—5、6—7月和8—9月三个时间段的降水量负距平百分率和△R，建立松山区玉米减产率干旱强度指数(见表1)。根据分析结论，同样阶段性低温也会造成玉米减产。分析4—5、6—7、8—9月温度，选择这三个时间段的温度负距平和△T，对应玉米减产率的变化建立低温冷害强度指数。玉米的减产率等于气象产量除以趋势产量的绝对值(见表1)。统计表明，51a来玉米减产率为特灾年的频数是1a，出现在2000年，减产率-31.7%。重灾年的频数是3a，中灾年的频数是10a，轻灾年的频数是10a。这符合当地的实际气候特点，同时也符合《气象干旱等级》国家标准GB/T20481—2006中对干旱等级规定的统计概率：中旱相当于10年一遇，重旱相当于20年一遇，特旱相当于50年一遇。干旱、低温冷害气象灾害评估根据灾害指标，为了评估干旱、低温冷害及二者同时发生时的灾害情况，首先剔除低温冷害的中灾年，即△T＜-2.0℃的年份，共12a，剩余年份认为玉米减产率是由于干旱导致的。统计表明，当△R≤-85%时，平均减产率-10.1%。51a气象减产量和为-15234.0kg/hm2，其中由干旱造成的气象减产量和为-11676.8kg/hm2，占总减产量的76.6%。在低温造成灾害标准中，△T＜-2.0℃以下的年份共8a，剔除其中当△R≤-50%的轻度干旱年后，其余年份认为是低温造成的减产，平均减产-5.1%，最大值是1962年-22.9%。剔除△T<-3.0℃的年份和剔除△R≤-50%的轻度干旱年，剩余的当然就是干旱和低温同时发生的年份。统计得出两种灾害同时发生时，平均减产率-1.0%。干旱和低温同时发生的年份的平均减产率低的原因是：在这6a当中（1965、1980、1986、1991、1969、1995年），两个指标都是符合轻度干旱，没有中旱及以上强度的旱年，因此减产率小。当然粮食产量还受到冰雹、大风等气象灾害和其他复杂因素的影响。

应对玉米主要气象灾害的对策

针对玉米的主要气象灾害———旱灾，松山区近年来大力发展全膜玉米覆盖技术和膜下滴灌技术约7×103hm2，增产显著。这种措施，一是有效利用了水利资源，解决了旱灾造成的玉米减产，使得旱作农业区玉米产量稳定；同时保温效果好，能最大限度地预防低温冷害。实践证明，该措施有效预防干旱和低温冷害，增产增收，是未来发展的主要趋势。选择优良的抗旱抗低温的玉米品种，采取测土配方施肥、地膜覆盖、病虫害的预防和及时防治等措施，都是减轻玉米气象灾害的关键环节。

①1961—2011年51a来玉米气象产量与生长季水热分布有关。气候变暖有利于玉米产量增加。②随着科技产量的增加，气候对玉米产量的影响幅度呈增加的趋势，表现在玉米气象产量的变率增大。③生长季的降水量及其时空分布是影响玉米产量的主要气候因素，旱灾是主要的气候灾害，占总灾害损失的76.6%。到目前为止，降水偏多年是有利玉米增产的，而涝灾对玉米减产现象不明显。④阶段性低温冷害是造成玉米减产的又一个主要气候因素。随着气候变暖,无霜期延长,有利于玉米增产。⑤针对本地区的气候特点和玉米对气候条件的需求，节水保温类措施是提高玉米产量和可持续发展的主要途径。

本文作者：程玉琴曹艳芳张少文徐振宇工作单位：赤峰市气象局