我国冬小麦霜冻灾害致灾因子危险度评价——基于作物生育阶段气象指标

霜冻是一种威胁农业生产的气象灾害,对其致灾因子危险度的研究,可为大尺度的作物霜冻灾害区划及农业保险提供依据。根据作物生长发育的阶段性原理,以全国751个气象台站56年的逐日最低气温资料以及作物生育期资料为基础,统计得到冬小麦各个生育阶段不同灾害等级（轻霜冻、中霜冻、重霜冻）的年霜冻日数,并计算出冬小麦全生育期内不同等级霜冻的发生概率,基于以上两项指标对冬小麦霜冻致灾因子危险度做出评价。结果表明,研究期内重霜冻年霜日最大值为129d,而轻霜冻和中霜冻霜日最大值分别为23 d和19 d,冬小麦受重霜冻危害时间较长;冬小麦霜冻的频发区、多发区、少发区从北向南依次分布,随着霜冻等级增加,频发区的面积差异不大,但多发区的面积减小、少发区面积增大;冬小麦霜冻灾害危险度等级最低的地区主要分布在低纬度的几个省份,如海南、广东、广西、云南等,危险度等级最高的地区集中在青藏高原地区。     

基于GIS的河南省冬小麦干热风风险评估及区划

干热风是影响河南省冬小麦后期生长发育及产量的重大农业气象灾害之一,对小麦安全生产造成严重威胁。根据冬小麦干热风国家气象行业标准,基于河南省冬麦区(18个地市)1980-2014年的逐日地面气象观测数据和耕地面积、冬小麦播种面积和产量、灌溉面积等统计资料,利用AHP(层次分析法)和WCA(加权综合评价法)构建以危险性、易损性、敏感性和抗灾能力为主要指标体系的小麦干热风综合风险评估模型,对河南省的干热风风险进行全面评估;并在GIS技术支持下,对其风险分布进行区划和制图表达。结果表明:河南省干热风高风险区域主要分布在驻马店、许昌、豫东商丘、开封和豫北安阳、鹤壁等地;中等风险区域主要位于南阳中东部、周口、豫北新乡、濮阳以及郑州东部和洛阳北部的部分地区;河南西北部济源、焦作以及豫西三门峡和洛阳、豫中部平顶山和漯河、信阳西部等地为干热风低风险区域。     

北方春小麦种植区小麦种植结构变化的气候依据与冻害风险

气候变暖引起我国冬小麦种植北界北扩西移,导致许多传统上种植春小麦的区域改为种植冬小麦。利用研究区1980-2012年28个气象站观测数据和全国格点数据,分析了北方春小麦种植区小麦种植结构变化的气候依据和种植冬小麦可能的冻害风险。结果表明,33a来,观测站点年平均气温和地面温度分别升高了1.3℃和1.98℃,年平均最低气温和地面温度分别升高了1.58℃和2.83℃;冬小麦生育期0℃的有效积温增加了340℃·d;日最低气温和地面温度0℃的日数和负积温分别减少了4.6,5.6 d/10a和57,233.8℃·d/10a;日最低地面温度-18℃的日数和负积温分别减少了6.7 d/10a和143.5℃d/10a;1月平均最低地面温度显著升高了2.54℃。这些变化使冬小麦种植区域向西北扩展。气候资源的显著变化为北方春小麦种植区小麦种植结构变化提供了气候依据。然而,影响冬小麦安全越冬的1月平均气温、1月最低气温和1月平均地面温度并没有显著升高,最低地面温度-18℃的冻害日数和积温从1997年前后的平均13d和1200℃·d又增加到2012年的20d和3500℃·d左右。适合种植冬小麦的区域范围有较大的不确定性。     

云南省山洪地质灾害分布特征及致灾因子分析

云南省受山洪、滑坡、泥石流灾害影响十分严重。基于精细化灾害风险普查,综合全省125个站1971-2016年逐日降水数据,以大雨日数、暴雨日数和大暴雨日数作为强降水因子;以10 min,30 min,1 h,3 h,6 h和12 h极端降水极值作为极端降水因子。结果表明:云南省山洪沟主要分布于河流及河谷周边地区,滇西北南部、滇西南北部、滇东南西部分布密集。泥石流、滑坡呈现西部高于东部、北部高于南部的特征。强降水主要集中发生在滇西南及滇南边缘地区,北部及东部强降水较少。极端降水主要集中在滇东北、滇中以北及滇南边缘地区。怒江、大理西部、丽江东部、德宏、保山、临沧、西双版纳及红河南部的强降水因子和极端降水因子匹配较好,也是山洪、滑坡、泥石流分布最多的地区。     

基于GIS的宁夏晚霜冻害风险评估与区划

霜冻是宁夏一种主要农业气象灾害,对其风险评估及区划,可为区域防灾减灾提供有效依据。以宁夏23个气象站1981-2010年日气象观测数据、社会经济数据及地理信息数据作为基础资料,采用风险指数法、层次分析法、加权综合评分法等方法,利用ARCGIS绘图软件对宁夏晚霜冻灾害风险进行分析和评价,完成霜冻灾害风险区划图。结果表明,宁夏晚霜冻的孕灾环境敏感性复杂,北部灌区敏感性低于山区;致灾因子危险性普遍偏高;承灾体脆弱性北部灌区大部偏高,南部次之,中部最低;防灾减灾能力北部灌区最高,中南部山区偏低;晚霜冻灾害风险大的区域集中在北部灌区的永宁、吴忠及南部的彭阳等地,风险小的区域集中在灌区北部和中部大部。     

宁夏酿酒葡萄越冬期冻害时空分布特征

为了研究宁夏酿酒葡萄越冬期冻害风险的时空分布特征,以充分利用温度资源合理埋土,保障酿酒葡萄安全越冬、减少损失。本文根据宁夏酿酒葡萄种植区气象站1980-2018年各项温度观测资料,通过冻害资料验证,以-19℃极端最低气温为冻害指标临界值,采用数理统计方法,线性趋势拟合、Mann-Kendall突变检验法、Morlet小波分析法,分析了宁夏酿酒葡萄种植区冻害空间分布及年际变化特征。结果表明:宁夏酿酒葡萄主要种植区北部出现冻害风险最高,由北到南冻害风险逐渐减少;可种植区的北部、偏东、偏西的地区冻害风险较高;1980-2018年宁夏酿酒葡萄主要种植区越冬达到冻害日数呈减少趋势,2007年以后减少比较明显;冻害日数最多的年份为2007年冬季,实际调查冻害较严重的1992、1988、2002、2010、1984年,各种植区都出现了持续时间较长的冻害;1989、1990、2001、2006年主要酿酒葡萄种植区均未出现冻害日;冻害日数有3a和21a左右的周期性变化,且在1988、2002、2013年有趋势突变。     

1961-2017年甘肃省霜冻演变特征及其对农业的影响

霜冻对农业安全影响巨大。为了提供防范霜冻危害的科学依据,利用甘肃省1961-2017年57个气象站温度资料和霜冻灾害资料,采用趋势系数、累计距平、Mann-Kendall(M-K)方法分析了不同等级霜冻日数的变化特征及其对农业的影响。结果表明:(1)甘肃省不同等级霜冻日数呈明显下降趋势,轻、中、重霜冻及早、晚霜冻日数分别以-2.3d·(10a)~(-1)、-1.8d·(10a)~(-1)、-1.2d·(10a)~(-1)、-1.2d·(10a)~(-1)、-1.1d·(10a)~(-1)的速率减少;2010-2017年减少最明显。(2)甘肃省各区域不同等级霜冻日数均呈现下降趋势,其中河西中部和甘南北部为快速减少区,陇南地区及陇东地区减少幅度较小。(3)近57a甘肃省呈晚霜冻结束时间提前,早霜冻出现时间推迟的趋势,且存在霜期最长的甘南地区晚霜冻结束时间提前最多,霜期最短的陇南地区早霜冻出现时间推迟最多的特点。(4)90年代末以后因≥10℃积温的快速增加及特色作物的播种面积大幅提高增加了作物受冻风险,霜冻造成的农作物受灾面积处于上升趋势。     

1999-2008年湖南省暴雨特征分析

分析了1999-2008年湖南省暴雨的时空特征,并从地形和低空气流、水汽条件等方面分析了该省暴雨时空分异的原因。分析结果表明:(1)春季和夏季暴雨总日数较多;春季,湖南东部的西北、中部和西南部暴雨日数较多,且东部比西部暴雨总日数多;夏季西北和东南暴雨日数较多;秋季,东部暴雨总日数比西部多;冬季,暴雨分布在岳阳-益阳、株洲北部-衡阳北部-永州北部-邵阳南部这两条西南-东部走向的带状区域。(2)春季,湖南北部和西部日暴雨降水较多;夏季,湖南山区日暴雨降水较多,日暴雨降水从东南至西北呈多-少-多的带状分布。秋季,在临湘-平江-长沙县、长沙市域、望城-湘潭-衡山-衡阳市域-祁东-祁阳、永州市、双牌-蓝山、临武、嘉禾这一带状区域暴雨日平均降水较多;冬季,株洲北部-衡阳北部-永州北部邵阳南部一带的平均日暴雨降水较多。(3)冷暖气流交汇、山地对暖湿气流阻挡以及山地有利于湖南平原地区暖气团维持是该省暴雨时空分布一个重要原因。(4)春季和夏季水汽条件相对秋季和冬季充足,导致春季、夏季暴雨比秋季和冬季暴雨要多。     

辽东山区春季极端低温时空分布特征及发生概率预测

利用辽宁省东部山区13个气象站1960—2014年春季(3-5月)逐日最低气温等观测资料,采用EOF和Morlet小波分析法分析研究区春季极端低温的时空分布特征,在此基础上用Gumble-I型分布、Weibull分布和正态分布对各站极端低温序列进行了概率分布模型拟合,并检验筛选出最佳模型计算了不同重现期的极端低温及其发生的概率和空间分布。结果表明:(1)辽东山区春季极端低温空间分布主要表现为全区一致分布型、南北相反分布型和东西相反分布型;(2)全区域极端低温存在明显的5年和10年左右的周期变化;(3)所选13个站的极端低温概率分布模型拟合结果显示:Weibull分布为最适宜的分布模型。不同重现期极端低温预测与实测值对比结果表明,所选模型预测结果误差较小(绝对值1℃,R~2=0.98);(4)北部区和高海拔区容易遭受春季低温的灾害,低温灾害发生的概率及分布区域范围以轻度为最大,中度次之,重度最小。综上所述,该研究结果可为该区域极端低温预测及春季回暖后再次遇到低温灾害的防御提供科学参考依据。     

甘肃河西走廊临泽小枣冻害成因及防治对策

进入21世纪的短短几年里,甘肃河西走廊临泽小枣就遭受了2次冻害,2008年的冻害比2003年更为严重,位于临泽县北部的四个乡镇的枣粮间作地,全部幼树和绝大部分大树树冠均冻死、绝产.冻害程度调查表明,临泽县南部乡镇轻,北部乡镇重;村庄宅旁轻,枣粮间作地重;靠近林带和小网格林带内轻,远离林带和大网格林带内重;背风面轻,迎风面重.气象资料分析得出,2003年冻害是由于2002年12月下旬的低温所致;2008年冻害是1月下旬到2月上旬的低温所致,冻害期间,最大风力为西北风,吹得最多的是东北风.通过与正常年份气温的比较分析得出,临泽小枣安全越冬的临界气温为-20.0℃,2d日平均温度低于-20℃的低温即可使临泽小枣遭受冻害,但≤1d的-20℃以下的低温对临泽小枣不产生冻害;温度越低,枣树能忍受的时间越短,可忍受的极端最低气温为-27℃.加强绿洲防护体系建设,大力发展村旁、路旁、渠旁、宅旁等四旁枣树种植,及根据天气预报采取应急措施是防止临泽小枣发生冻害的主要对策.     

冬小麦品种抗霜力鉴定与霜冻害防御新对策

冬小麦发育进入拔节期和出现霜冻低温是形成其霜冻害的两个要素。霜冻低温的出现主要与气候因素有关。而拔节期的早晚则受初春气温、播种期和选用品种等多种因素的影响。影响品种抗霜力的重要因素是幼穗分化时期。品种抗霜力的鉴定必须在相同的幼穗分化期,建议在药隔期进行。品种的抗霜力还与第1茎节的长度有关,而与抗冻力和叶片可溶性糖含量的相关性不显著。通过研究,提出了下列抗霜对策:在把握地区霜冻温度出现规律的基础上,合理规划抗霜品种与避霜品种的布局;通过常规育种和基因工程手段,改良品种的抗霜力;通过遗传操作磷脂酶D基因,改良冬小麦的抗霜性。     

冬小麦抗霜性与抗冻性的关系

拔节期霜冻害是制约冬小麦生产的主要因素之一。然而关于冬小麦拔节期抗霜性的鉴定工作,国内外的研究报导还很少。选取了13个起源地和春化特性不同的小麦品种,通过利用人工霜箱模拟田间自然霜冻发生过程的试验方法,在小麦幼穗分化进程中的低温敏感期——药隔期进行抗霜性鉴定。同时,对这13个小麦品种越冬期间的抗冻性进行了鉴定。最后对冬小麦品种的抗冻性与抗霜性之间的相关性进行了分析。结果表明:抗霜性与抗冻性之间不存在显著的相关关系。抗冻力较强的冬性品种,抗春霜冻的能力不一定就强;相反,抗冻力较低、发育进程快的早熟品种也可能具有较强的抗霜性。     

河南小麦生产农业气象灾害风险分析及区划

根据农业气象灾害风险分析理论，以河南省小麦生产为例，在辨识对小麦产量影响较大的农业气象灾害风险要素和风险源的基础上，通过构造灾度函数，运用EOF和概率等分析方法，分析了河南省小麦生产中的3种主要农业气象灾害——麦播旱涝、晚霜冻、干热风与青枯雨的发生规律及其对小麦产量的定量影响程度与风险概率。在此基础上，运用多因子综合风险指数模型，对河南省小麦生产农业气象灾害风险进行了综合区划，为农业气象灾害风险探讨了一条新的定量分析及区划技术体系。分析发现，干热风与青枯雨是影响河南省大部分地区小麦高产稳产的主要灾害，其次是晚霜冻危害，第三是麦播时旱涝灾害，但总体上河南省小麦生产的农业气象灾害风险并不算太高，只要采取一定的防御措施，不会在根本上影响小麦的高产稳产。     

基于TM与MODIS遥感数据的农业旱情监测——以河北省为例

以河北省冬小麦种植区域为研究区,基于TM和MOD IS遥感数据,利用植被供水指数法确定了研究区旱情等级。首先,将其与遥感解译获得的冬小麦空间分布图叠加得到受灾冬小麦空间分布图;然后以1 km的距离在受灾冬小麦周围做缓冲区,并与通过人口密度模型获得的人口密度空间分布图叠加,得出受灾人口空间分布;最后基于光能利用率改进模型构建粮食产量回归统计模型,得到粮食产量。目的是从粮食产量和作物受灾影响人口两个方面对农业受干旱影响情况进行遥感监测和定量评价,以期为相关部门制定防灾、抗灾措施提供科学依据。结果表明,2004年研究区:(1)春季受灾面积小,仅占16.4%;(2)旱情较轻,以轻旱为主,占受灾面积的89%;(3)冬小麦种植面积约为23 965.0 km2,受灾面积约606.3 km2,主要位于唐山市和保定市;(4)粮食产量回归统计模型精度达到了87%,冬小麦产量约为11939247 t,单产约为498.8 t/km2。     

基于模糊综合评判的汶川8.0级地震重灾区滑坡泥石流气候风险评估

用1971-2000年的30年逐日降水量资料,按旬统计汶川地震重灾县5-12月各旬的雨日、中雨日、大雨日、暴雨日的平均日数和气候概率,根据地震重灾区实际地质环境条件,降低强降雨强度条件,基于模糊综合评判法,按照最大隶属度原则对汶川特大地震重灾区的39个县进行地质灾害时空气候风险评估。结果表明:重灾区的地质灾害气候风险指数值存在两个高值期间,一个是5月中旬至7月上旬,另一个是8月下旬至9月下旬。而10月下旬至次年4月,重灾区降雨明显减少,绝大部分地区没有地质灾害气候风险;从地域分布来看,高风险区域主要集中在重灾区的西部和中部,风险等级为3～4级(风险较大或很大),东部地区风险等级为1～2级(中等风险或风险较小),但7月下旬高等级风险区位置集中在重灾区的南部和东部。     

冬小麦霜冻害研究现状与展望

我国冬小麦主产区霜冻害的发生频率近年来有加剧的趋势,在前人研究的基础上,结合目前国内外研究动向,就我国冬小麦霜冻害研究现状、综合防霜技术和未来小麦霜冻害研究的趋势进行了探讨.     

1368-1948年山西霜雪灾害的特征与周期规律研究

通过对山西1368-1948年历史文献资料的搜集、整理和数学分析,对该区霜雪灾害等级、阶段、周期及其成因进行了研究。在这期间,山西共发生霜雪灾害419次,轻度106次、中度228次、重度85次。灾害变化可分为4个阶段,1368-1579年为第1阶段,1580-1699年为第2阶段,1700-1819年为第3阶段,1820-1948年为第4阶段。第1、3阶段距平值主要为负值,灾害频次较低,以轻、中度灾害为主。第2、4阶段距平值主要为正值,灾害频次较高,以中度和重度霜雪灾为主。小波分析表明,灾害存在着4个明显的周期,即10～13年、20年左右、45～50年和120年左右的周期。降雪或寒流引起的气温骤降至0℃以下是造成山西霜雪灾害的主要原因。共发生6次寒冷气候事件,分别出现在1578-1588、1591-1607、1631-1642、1669-1672、1690-1699和1830-1836年。出现3次异常寒冷灾害年,分别是1653、1892和1929年。     

中国农业气象灾害对作物产量的影响

根据中国主要作物产量、受灾面积和气象条件等相关资料，详细分析了全国主要农业气象灾害的分布地区、季节特点及变化特征。结果表明：干旱、洪涝和冷冻害是影响作物产量的主要气象灾害，而各种灾害均有明显增加的趋势。旱灾是最严重的灾害，受灾面积是洪涝面积的2．3倍。分析了全国主要农业气象灾害对作物产量的严重影响，玉米和大豆产区主要是旱灾，早稻和晚稻产区主要是冷害和洪灾，一季稻和棉花产区主要是洪涝和旱灾，冬小麦和油菜产区的严重减产主要受冻害影响。     

基于格网GIS的豫北地区干旱灾害风险区划

以豫北地区32个市县为研究区域,从造成干旱灾害的4个因子,即致灾因子危险性、承灾体暴露性、脆弱性和防灾减灾能力4个角度出发,选取了包括气象、土壤、人口、社会经济在内的17项指标,在格网GIS技术的支持下,对评价体系中的各指标进行10 km×10 km尺度的网格化表达。应用自然灾害风险指数法,熵组合权重法和加权综合分析法,建立了干旱灾害风险评价模型;通过选取典型案例年,运用最优分割理论确定了干旱灾害风险阈值,并利用GIS技术绘制了豫北地区的干旱灾害风险区划图。结果显示:豫北地区的高风险区主要集中在濮阳市区、濮阳县、清丰县、南乐县、新乡市区;而西部的济源市、孟州市,以及原阳县风险较轻。