东北地区玉米主要气象灾害风险评价模型研究

【目的】农业生产过程中经常面临着一种以上气象灾害的威胁。目前,农业气象灾害风险评估普遍是以单一灾种对承灾体的影响为研究对象,无法反映真实气象条件下农业生产面临的综合风险;作物在不同发育时期或发育阶段遭受气象灾害对最终产量的影响有所不同。本文以东北地区玉米为例,研究基于作物不同发育阶段多种气象灾害风险评价方法与技术体系。【方法】将东北玉米生育期划分为播种-七叶、七叶-抽雄、抽雄-乳熟、乳熟-成熟4个发育阶段,把冷害、干旱、涝害作为3种主要气象灾害,利用玉米发育期、气象、土壤、作物面积和产量等多元资料,根据自然灾害风险理论和农业气象灾害风险形成机制,以一定区域自然灾害风险由自然灾害危险性、承灾体的暴露性和脆弱性及人类防灾减灾能力4个因素综合作用的“自然灾害风险四要素说”为理论依据,在全面分析东北玉米发育阶段冷害、干旱、涝害的孕灾环境和致灾因子的危险性、承灾体的暴露性和脆弱性、人类防灾减灾能力四要素的基础上,从风险四要素的内涵出发选取风险评价指标。采用孕灾环境多指标法,从气象、作物、自然地理等方面选取指标全面反映发育阶段主要气象灾害的危险性;从承灾体暴露性、脆弱性的内涵出发选取评估指标;鉴于防灾减灾能力比较滞后的研究现状,选用产量变异系数综合反映防灾减灾能力,形成了比较完备的发育阶段主要气象灾害风险评价指标体系。由于农业气象灾害成因的多要素性、复杂性,影响要素之间的模糊性和不确定性,利用层次分析法确定发育阶段主要气象灾害风险四要素及危险性指标的权重。利用自然灾害风险指数法构建发育阶段主要气象灾害风险评估模型。利用加权综合评分法构建发育阶段主要气象灾害危险性评价模型,发育阶段3种主要气象灾害频率之比作为权重系数反映不同发育阶段主要气象灾害的相对严重程度。【结果】在发育阶段主要气象灾害风险评价的基础上,利用加权综合评分法构建作物生育期主要气象灾害风险评估模型,根据作物减产率与4个发育阶段主要气象灾害风险指数的相关性调试确定各发育阶段风险指数的权重系数,建立比较完备的基于发育阶段的主要气象灾害风险评价指标体系,构建发育阶段主要气象灾害风险评价模型、发育阶段主要气象灾害危险性评价模型及生育期主要气象灾害风险评价模型,进而初步建立了东北玉米基于发育阶段的多种农业气象灾害风险评价技术体系。【结论】对东北典型全域灾害年份及代表站点主要气象灾害典型年份关键发育阶段主要危险性指标与减产率的分析表明,发育阶段主要气象灾害危险性指标的选取是合理的。     

基于GIS的沧州市小麦干旱气象灾害风险评估

基于自然灾害风险评估理论,建立以致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、灾害承受体脆弱性和防灾抗灾能力为主的评估体系,选取河北省沧州市1986—2017年的逐日降水量、小麦播种面积、减产率等指标,利用GIS分析技术和加权综合评价方法,对河北省沧州市小麦干旱气象灾害风险进行评估。结果表明,大面积的小麦干旱灾害高风险区主要分布在青县地区、沧州市区,大多是由于干旱致灾因子危险性较大所致;东部承载体易损性相对低,导致干旱灾害发生的风险较低;沧州市区西部的环境敏感性特别高,市区北部防灾减灾能力较差,市区西部的小麦干旱灾害发生风险高于东部。     

四川盆区油菜花期连阴雨灾害指标及风险分析

【目的】针对四川盆区春季连阴雨灾害发生情况,对油菜花期连阴雨灾害综合风险分析和评估,为防灾减灾和灾害保险研究提供科学基础。【方法】利用四川盆区 1981—2020 年 105 个气象观测站的气象资料,结合油菜生产观测资料、农业统计资料及基础地理信息,对危险性、暴露性、易损性和防灾减灾能力 4 要素指标进行定量评价,并分别建立评价模型。依据自然灾害风险形成机制,构建综合风险评价模型并进行风险区划。【结果】盆东平行岭谷区、盆南丘陵区和盆周边缘山地西南部是油菜花期连阴雨灾害的高危险性区;盆中浅丘区暴露性最高;高脆弱性区域较分散,在盆南丘陵区和盆西平原区分布相对较多;盆西平原、盆南丘陵区防灾减灾能力较强;油菜花期连阴雨灾害综合风险高风险区多集中在盆东平行岭谷区、盆南丘陵区和盆中浅丘区中部,低风险区主要分布在盆西平原区中部及盆周边缘山地区;中风险区分布最广,占四川盆区耕地面积的 45% 以上。【结论】研究结果与四川盆区气候背景、农业气象灾害时空分布特点一致,能呈现和解释四川盆区油菜花期连阴雨灾害风险。     

基于GIS和模糊数学的神农架村镇山洪风险评价

神农架林区山洪灾害频繁发生,为了评价神农架各个地区的灾害状况,给当地政府进行灾害防御规划提供技术支撑,根据山洪灾害的发生机制和山洪灾害风险评价原理,从致灾因子危险性、孕灾环境暴露性、承灾体脆弱性、防灾减灾措施4个角度构建了神农架林区村镇山洪灾害风险模糊综合评价模型,结合层次分析法并采用GIS分析技术对其进行了多层次的模糊综合评价。结果表明,林区山洪灾害危险性主要受降雨量影响,总体趋势是西南部高于东北部;山洪灾害暴露性风险分布区域性较强,主要集中在中部和西部;脆弱性风险相对较小;防灾减灾能力全区都整体偏弱,林区基础设施建设亟需加强。神农架林区山洪综合风险高值区集中在西部的木鱼镇和大九湖乡两个旅游重镇,较高及以上风险面积占全区面积的24.92%。     

长江中下游地区双季早稻冷害、热害综合风险评价

【目的】针对长江中下游地区双季早稻生长过程中的冷害、热害发生情况,对种植区进行综合风险评价和区划,以期科学指导长江中下游地区双季早稻生产。【方法】利用长江中下游双季早稻种植区1961—2012年气象资料、1981—2010年农业气象资料及气象灾害和社会统计资料,以发育期为时间尺度,为早稻生长季综合灾害发生情况构建危险性评价模型,为承灾体的脆弱性构建脆弱性评价模型,为承灾体的暴露性构建暴露性评价模型,为社会防灾减灾能力构建防灾减灾评价模型。依据灾害风险形成机制,采用自然灾害风险指数方法结合上述4要素构建综合灾害风险评价模型并对种植区进行风险区划。【结果】用灾害指标值、发育期权重系数、灾种权重系数构建各发育期危险性评价模型,结果表明湖南南部和江西东南部危险度很低,冷害和热害都很少发生,是优良的双季早稻种植区。湖南、江西腹地危险度在0.3左右,是由于灌浆期热害较强导致危险度略高。湖北地区危险度东高西低,种植条件略差,其中阳新和蕲春分别受分蘖期冷害和孕穗期冷害的严重影响,危险度较高。浙江除分蘖期危险度低之外,其他各发育期的危险度都比其他省高,特别是灌浆期高温热害严重影响早稻产量,是双季早稻种植的高危险度区。以产量变异程度作为评价指标构建脆弱性评价模型,结果表明浙江中东部、江西中南部、湖北种植区脆弱度较低,湖南宁乡、茶陵等地脆弱度较高,江西北部脆弱度最高,灾害性天气发生的年份当地产量波动较大。以植被覆盖度为评价指标构建暴露性评价模型,结果表明湖南中东部和江西地区暴露度最高,双季早稻种植面积占耕地面积最高达85%,而浙江和湖北双季早稻种植区暴露度较低。以农业机械总动力、农民人均纯收入和化肥施用量作为指标构建防灾减灾能力评价模型,结果表明浙江全省防灾减灾能力最高,湖南中部、湖北西部地区和江西南部防灾减灾能力较强,其他地区防灾减灾能力都偏低。以危险性、脆弱性、暴露性、防灾减灾能力4个要素作为风险评价因子共同构建风险评价模型,结果表明浙江中西部、江西东北部、湖南中部、湖北东部基本为高风险区,湖南南部、江西东南部和浙江东部大致处于低风险区,其他地区为中等风险区。【结论】长江中下游4省分别需采取不同措施降低双季早稻种植风险：浙江中西部调整播期,江西加大资金投入,湖南调整产业结构,湖北改善种植条件。     

基于GIS的沧州市雷暴气象灾害风险评估

基于自然灾害风险评估理论,建立以致灾因素危险性、孕灾环境敏感性、灾害承受体脆弱性和防灾抗灾能力为主的评估体系,选取2010—2018年雷暴频次、极大雷电活动频次、自然环境和社会经济等指标,利用GIS分析技术和加权综合评价方法,对沧州市雷暴气象灾害风险进行了评估。结果表明,大面积的雷暴灾害高风险区主要分布在任丘地区、沧州市区、海兴北部地区和黄骅市东南部地区,主要是由于雷暴致灾因子危险性较大;中西部环境敏感性和承载体易损性相对低,导致雷暴灾害发生的风险较低;沧州市区的承载体易损性特别高,市区东部承灾体易损性也较差,导致沧州市区东部的雷暴灾害发生风险高于东部。     

洪泽县主要气象灾害风险区划分析

考虑致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性和防灾减灾能力4个方面,建立基于Arc GIS应用技术的灾害风险指数评估模型;再找出各评价因子的影响程度,计算各灾种的风险系数;根据当地实际情况,在Arc GIS应用技术的支持下,按高风险区、中等风险区、低风险区3个等级,绘制气象灾害风险区划图,为科学制定气象灾害防御规划、防灾减灾、降低灾害损失提供技术参考。     

东北地区玉米主要气象灾害风险评价与区划

【目的】东北地区是中国重要的粮食生产基地,冷害、干旱、涝害是造成该地区玉米产量不稳定的主要气象灾害,本文旨在准确、定量评估东北玉米不同发育阶段和生育期主要气象灾害风险,为区域农业生产规划、气象灾害的预防和减轻提供科学依据。【方法】基于自然灾害风险理论和农业气象灾害风险形成机理,利用构建的东北玉米发育阶段主要气象灾害风险评价指标体系、发育阶段及生育期主要气象灾害风险评价模型,对播种-七叶、七叶-抽雄、抽雄-乳熟、乳熟-成熟4个发育阶段冷害、干旱、涝害的危险性,承灾体的暴露性和脆弱性,人类防灾减灾能力4要素分别进行评价,对发育阶段及生育期主要气象灾害风险进行评估,利用系统聚类方法对评价结果进行区划。【结果】发育阶段冷害危险性大致由西向东递增,基本呈带状分布,生育早期,冷害危险性中高值区主要分布在长白山地和黑龙江东南部;生育后期,冷害危险性中高值区主要位于长白山地、黑龙江研究区东南及北部地区。4个发育阶段干旱危险性均大致由东向西或由东南向西北递增,呈带状分布。发育阶段涝害危险性具有明显的区域差异,辽宁东南部为涝害易发区,播种-七叶,整个研究区涝害危险性较低,发生涝害的可能性较小;后3个发育阶段,涝害危险性高值区主要分布在辽宁东南部。播种-七叶,主要气象灾害风险呈东北-西南走向的带状分布,中低值区分布在东北地区中部,中高值区主要分布在东北地区西部和东部。七叶-抽雄,主要气象灾害风险基本由东北向西南方向递增,中低值区主要分布在黑龙江、吉林中部和东北部,中高值区主要分布在东北地区西部、吉林东南部、辽宁东部和南部,抽雄-乳熟、乳熟-成熟及生育期,主要气象灾害风险基本由东向西递增,中高值区主要位于黑龙江研究区西部、吉林西部及辽宁大部分地区。播种-七叶,主要气象灾害高风险区分布在青冈、东宁、白城、乾安、长白,大部分地区为中等风险;七叶-抽雄,高风险区分布在辽宁东南部的宽甸、岫岩、庄河;前两个发育阶段,高风险区零星分布或者区域面积较小。抽雄-乳熟、乳熟-成熟及生育期,高风险区域面积增大,呈片状分布在黑龙江研究区西部、吉林西部及辽宁东部的宽甸、岫岩。【结论】东北玉米不同发育阶段和生育期冷害、干旱、涝害主要气象灾害风险呈不同的分布形式。前两个发育阶段高风险区域较小;后两个阶段及生育期,高风险区域面积增大,呈片状分布在黑龙江研究区西部、吉林西部及辽宁东部的宽甸、岫岩。     

北京市通州区风雹灾害风险评估与区划

以乡镇(街道)为风险评估单元,以人口和社会经济作为承灾体,根据联合国人道主义事务部的风险表达式,利用自然灾害风险指数法建立风雹灾害风险评估模型;利用指标体系法评估承灾体的脆弱性状态,根据加权综合评分法建立脆弱性评估模型,分析15个乡镇(街道)短时大风、冰雹灾害的危险性、承灾体的脆弱性,对风雹灾害风险进行评估,利用系统聚类方法对风险评估结果进行区划.结果表明,通州短时大风风险高值区在宋庄、潞城、漷县,低值区在西集镇、于家务乡、新华街道;冰雹风险高值区在潞城、西集镇,低值区在北苑、新华、玉桥街道及梨园、马驹桥、于家务乡(镇);风雹灾害风险高值区在宋庄、潞城、济县,低值区在新华、玉桥街道、马驹桥镇、于家务乡(镇).     

北京市通州区暴雨特征及风险评估研究

利用近60年气候资料分析北京市通州区暴雨的时空分布特征.另外,以15个乡镇(街道)为风险评估单元,以人口和社会经济作为承灾体,根据联合国人道主义事务部的风险表达式,利用自然灾害风险指数法建立暴雨风险评估模型;利用指标体系法评估承灾体的脆弱性状态,根据加权综合评分法建立脆弱性评估模型;分析15个乡镇(街道)孕灾环境和致灾因子的危险性、承灾体的脆弱性及灾害风险的差异,并对通州区暴雨灾害风险进行区划,结果表明,通州暴雨洪涝灾害风险高值区在中仓、新华街道及马驹桥镇,较高值区在北苑、玉桥街道及宋庄、永顺、西集、漷县、于家务乡(镇).     

基于数据融合的农作物生产风险评估新方法

【目的】解决农作物生产风险传统评估方法中存在的问题,更准确客观地评估农作物生产风险。【方法】利用TRIZ创新理论“九屏幕法”对传统评估方法缺陷进行分析,提出综合利用作物单产和作物灾情信息的农作物生产风险评估新方法,并以东北三省玉米、小麦、花生、稻谷和大豆5种主要作物的生产风险评估为例,对该方法的效果进行了实证检验。【结果】基于单产数据作物风险评估的传统方法低估了作物真实风险水平,低估程度受地理位置、作物种植生产区域布局及作物品种的影响。基于数据融合的生产风险评估方法既可以准确评估出作物生产风险水平、又可以对具体灾害引致的作物生产风险进行评估。【结论】基于数据融合的生产风险评估新方法切实可行,且较传统方法具有明显的优势。     

甘肃小陇山林业病虫灾害气象评估技术研究

【目的】研究环境气象条件与甘肃小陇山林区林业病虫灾害发生面积的关系。【方法】采用异常度指标分析法,建立森林病害、虫害、病虫害发生面积气象因子评估模型,并用该模型对1992-2007年甘肃小陇山林区年林业病虫灾害发生面积进行综合评估。【结果】成功建立了林业病害、虫害、病虫害发生面积气象评估模型,该模型对林业病害评估的准确率为80%～100%,对林业虫害评估的准确率为75%～100%,对林业病虫灾害综合评估的准确率为67%～100%。【结论】所建立模型对林业病虫灾害评估效果较理想,对林业病虫灾害防控有一定的指导意义。     

基于灾损的安徽冬小麦干旱灾害风险评估

为了解干旱对冬小麦生长发育及产量形成产生的重要的影响,基于作物水分亏缺指数(CWDIa)、累积湿润度指数(Ma)、综合气象干旱指数(CI)以及降水距平百分率(Pa)开展对比分析及在安徽省冬麦区适应性研究,最终选取CWDIa作为干旱致灾危险性最优指标。根据冬小麦期望减产率划分干旱危险性强度等级,计算超越致灾临界值频次,结合承灾体脆弱度及暴露度构建风险评估模型,开展冬小麦干旱风险评估研究。结果表明:受地理位置、承灾体脆弱性等因素影响,不同干旱风险等级频率空间差异明显,总体上冬麦区中北部干旱高风险频率较高,而南部高风险频率较低。1999/2000年典型年干旱风险也呈北高南低分布,减产率分布与干旱风险基本一致。由此可见,所构建的干旱风险指标及评估模型适用于安徽省冬小麦干旱风险评估,研究结果对于提升区域灾害风险管理和决策水平提供参考,以减轻干旱灾害造成的损失。     

自然环境因素对农户选择种植作物的影响机制——以黑龙江省宾县为例

【目的】探讨自然环境因素对农户农作物选择的影响机制,为农户的适应行为提供决策支持。【方法】本研究以黑龙江省宾县为研究区域,通过当面访谈方式,获取384个农户问卷调查数据;采用频率分析方法,从气象要素和自然灾害两个方面,分析自然环境变化对农户作物选择的影响及农户种植行为的适应机制。【结果】通过分析农户认知和选择行为发现,气象要素、自然灾害及作物产量对农户作物选择有影响,农户在作物类型变更时首先考虑产量因素,其次是气候因素,再次是自然灾害因素,但在对自然环境要求高的作物类型变化中,如水稻改玉米,自然环境因素受重视程度显著增加。更换作物类型与品种、调整农时是农户适应自然环境因素变化中采用较多的行为。农户对自然环境变化的感知与实际趋势是否一致,会影响农户是否主动改变作物类型。【结论】为提高农户适应自然环境因素变化的影响,今后宜从提高农户主动适应行为入手,引导农户改善应对气候变化与自然灾害能力,在应对行为上需有更为高层次的区域布局和政策引导。     

北京延庆盆地农田表层土壤肥力评价及其空间变异

【目的】土壤肥力评价及其空间变异研究,可为科学施肥、作物布局调整等提供依据。【方法】在以往土壤肥力评价仅考虑常规养分指标的基础上,引入微量元素养分指标,采用主成分分析法、隶属度函数和地统计方法,对北京延庆盆地表层土壤肥力进行综合评价,并研究其空间变异特征。【结果】研究区土壤常规养分和微量元素养分的综合肥力贡献率分别为0.63和0.37;土壤综合肥力指数处于0.22—0.97,平均为0.53;其空间变异具有一阶趋势,去除趋势后所剩残差表现出较弱的空间相关性;空间总体分布受有机质和全氮分布的影响较大,局部地区分布还受有效铜、有效锌等微量元素养分的影响;菜地土壤单一有效微量元素指标的肥力水平和综合肥力水平总体上均高于果园和粮田。【结论】将土壤常规养分和微量元素养分同时纳入土壤肥力质量评价指标体系是可行的和必要的,利用地统计学方法能较好地揭示土壤肥力质量的空间变异规律。     

基于情景模拟的暴雨内涝危险性评价——以浦东新区农业用地为例

危险性评价是灾害风险评价的重要前提。特殊的地理位置和气候条件使暴雨内涝成为上海市的频发灾害。以浦东新区为例,基于情景模拟,借助GIS空间分析方法、构造模型,利用危险性指数对暴雨内涝灾害影响下的农业用地进行危险性评价。结果显示,在6种不同情景下,各镇的危险性存在差异。危险性指数高值分布在孙桥镇、曹路镇、机场镇和川沙镇,低值分布在张江镇、高桥镇和花木镇。该评价结果可为浦东新区防灾减灾提供科学依据。     

基于降水保证指数的四川省种植制度优化研究

【目的】研究自然降水对四川省农业生态区作物需水的满足程度及其保证指数,为各区域充分合理利用降水资源,选择防旱避灾种植制度提供理论依据。【方法】依据气温、海拔、干燥度、地形地势、地理位置等特点,将四川农业生态区划分为8个不同类型区,采用联合国粮农组织（FAO）推荐的分段单值平均作物系数法,订正各区域主要作物及其主要生育阶段的作物系数（初始生长期作物系数（K_cini）、生育中期作物系数（K_cmid）和成熟期作物系数（K_cend））,计算并比较各区域代表性站点的常见种植模式、主要作物、作物主要生育阶段自然降水对作物需水的满足度及其保证指数,选出各区域防旱避灾最优种植模式。【结果】①各种作物的K_cmid、K_cend值均小于或等于FAO的推荐值;盆地内部各区域作物系数较FAO推荐值偏低更多,攀西地区与FAO推荐值接近;小麦、油菜等夏收作物K_cend值均与FAO推荐值相同,而玉米、水稻等秋收作物K_cend值均低于FAO推荐值。②四川省各种植模式多年平均降水满足度地区之间差异较大。攀枝花、西昌、平武、成都、遂宁、巴中、宜宾、雅安降水满足度依次递增,分别为0.48,0.56,0.63,0.64,0.70,0.72,0.74,0.85。③四川省各种植模式降水保证指数变化范围较大,最低值仅为0.35,而最高值达到0.89。攀枝花各种植模式的降水保证指数普遍偏低,且多数低于0.4;雅安各种植模式的降水保证指数普遍较高,均在0.85以上。【结论】攀枝花等川西南山地干热河谷区、西昌等川西高原安宁河平原半湿润区和平武等川北半湿润山地丘陵过渡区最优种植制度为小麦-玉米-红薯（大豆）旱三熟;雅安等盆西高原盆地过渡湿润气候区和宜宾等川南中低山丘陵湿润气候区最优种植制度为油菜（马铃薯）-水稻水旱轮作两熟制;成都平原湿润气候区最优种植制度为马铃薯-水稻和油菜-玉米-红薯;遂宁等川中丘陵夏伏旱频发区最优种植制度为油菜（小麦）-玉米-红薯旱三熟;巴中等川东北盆周湿润山区防旱避灾最优种植制度为马铃薯（小麦）-玉米-红薯旱三熟。