干旱對阜新糧食產量的影響研究

發布時間：2019-12-21所屬分類：農業論文瀏覽：1次

摘 要： 摘要:利用2000-2017年阜新地區旱情、降水量和糧食產量等相關資料，對阜新農作物生長季干旱與糧食產量關系進行了分析和研究。得出的結論是:阜新農業干旱存在大小周期。其中，小周期有3年、6年，大周期15年。干旱年多呈連續性，最多連續干旱4～5年，出現在大周

　　摘要:利用2000-2017年阜新地區旱情、降水量和糧食產量等相關資料，對阜新農作物生長季干旱與糧食產量關系進行了分析和研究。得出的結論是:阜新農業干旱存在大小周期。其中，小周期有3年、6年，大周期15年。干旱年多呈連續性，最多連續干旱4～5年，出現在大周期;最少連續干旱1～2年，出現在小周期。春、夏、秋各季重特大干旱幾率比為3:4:3。重特大干旱、中輕旱、不旱的幾率比為7∶2∶1。春、夏、秋三季連續重特大干旱、二季重特大干旱、一季重特大干旱之間的幾率比為1.7∶2.5∶5.8。中輕度干旱年，糧食年景為8～10成年;一季重特大干旱年，糧食年景為6～7成年;二季重特大干旱年，糧食年景為5～6成年;三季重特大干旱年，糧食年景為2～3成年。阜新糧食總產量與全市各鄉鎮3～10月平均降水量相關性最好，相關系數為0.814;玉米平均單產與全市各鄉鎮6～8月平均降水量相關性最好，相關系數為0.836。阜新生長季降水量對糧食總產量的平均貢獻率為0.088億kg/mm。

　　關鍵詞:干旱規律;糧食產量;年景評估;遼寧阜新

　　阜新位于遼寧省西部，地勢西高東低，淺山丘陵占總面積的60%，光照、熱量充足，降水時空分布不均，有“十年九旱”之稱。阜新人均耕地面積是全省平均的2倍，是全國人均耕地面積的4倍，糧食播種面積約占90%以上，玉米占80%以上。

　　研究表明，干旱是導致糧食減產的最主要的農業氣象災害[1]。旱災對阜新糧食生產的影響具有頻率高、持續時間長、影響范圍廣、減產嚴重、甚至絕收等特點。阜新是農業氣候干旱較為嚴重的地區，在整個生長季中，有春、夏、秋三季連旱，有春夏、春秋和夏秋二季干旱，還有春、夏、秋季單一季節的干旱。其中，重特大干旱對阜新糧食產量影響最為嚴重。阜新是一個“靠天吃飯，雨養農業”地區，受干旱氣候影響，阜新地區的糧食產量存在著很大不穩定性，最高糧食總產在28億kg以上，最低總產在6億kg以下。隨著社會經濟的快速發展及全球糧食安全問題的突出，阜新市充分利用土地資源優勢，不斷擴大糧食生產規模和能力，已成為遼寧省主要糧食生產基地之一。如何實現科學播種，穩產、高產及合理調整農業種植業結構是阜新現代農業發展的重要任務。在氣象為政府決策服務中，干旱決策服務是重中之重。為更好的開展為農業服務工作，找出阜新農業干旱發生規律及對糧食產量的影響，是本研究的目的所在。

　　1資料與方法

　　1.1資料來源

　　資料主要來源于阜新氣象、農業、統計等部門2000-2017年全市各鄉鎮旱情、降水量及糧食產量等數據。2000-2017年，阜新經歷了最嚴重干旱導致的嚴重減產年及豐沛的降水帶來的歷史大豐收年，資料有較好的代表性和完整性。

　　1.2研究方法

　　將阜新農業生長季的干旱時段分為一季干旱(春、夏、秋)，二季干旱(春夏，夏秋和春秋)，及三季連旱(春、夏、秋)三類;從干旱程度上，分為特旱、重旱、中旱、輕旱、不旱五種。通過對生長季不同時段、不同干旱程度條件下的旱情與阜新地區糧食產量之間的關系、降水量與產量的相關性、降水量對糧食產量的貢獻率及適宜不同產量的降水量范圍等進行分析，得出干旱對阜新糧食產量影響結論。

　　2干旱對阜新糧食產量的影響

　　2.1生長季干旱的發生規律

　　為定量化分析2000-2017年阜新干旱的發生規律，將各季不同干旱程度賦予數值，如:不旱為0、輕旱為1、中旱為2、重旱為3、特旱為4，那么將歷年各季所賦予的數值相加，構成了阜新生長季干旱強度指數。通過分析各年干旱強度變化，從而得出了阜新2000-2017年阜新干旱發生的基本規律。結果顯示:阜新重特大干旱存在大小周期。小周期有3年、6年，與李新旺等[2]研究的糧食產量波動周期相近;大周期15年，與呂彥彬等[3]研究的我國旱災平均周期約14.25年相近。分析中發現，阜新干旱年多有連續性。一般最長連續干旱4～5年，發生在大周期內;最短連續1～2年，發生在小周期內。從2000-2017年阜新共出現1個干旱大周期，三個干旱小周期，其中，3年周期出現1次，6年周期出現2次。大周期為2000-2015年，小周期有2000-2006年，2006-2009年，2009-2015年(圖1、表1)。

　　從春、夏、秋各季旱情發生規律看，春季重特大干旱有6年，占各年的33.3%，其中，重旱年占11.1%，特旱年占22.2%;夏季重特大干旱年有8年，多于春季，占各年的44.4%，其中，重旱年占33.3%，特旱年占11.1%;秋季重特大干旱年有5年，少于春季和夏季，占各年的27.8%，其中，重旱年占16.7%，特旱年占11.1%。說明，春季特大干旱幾率最大，夏季重旱幾率最大;夏季重特大干旱幾率最大，秋季重特大干旱幾率最小。春、夏、秋各季重特大干旱幾率比為3∶4∶3。其中，春、夏、秋各季重旱幾率比為2∶5∶3，特旱幾率比為5∶2.5∶2.5。說明，夏季重旱多，春季特旱多。

　　從年度旱情發生規律看，重特大干旱年(1季最重為重度或特大干旱)有12年，占66.6%，中輕旱年(1季最重為中度或輕度干旱)有3年，占16.7%，不旱年有3年，占16.7%，重特大干旱年、中輕干旱年、不旱年之間的比為6.6∶1.7∶1.7。說明阜新地區10年中有8.3年旱，證明了傳統說法阜新地區“十年九旱”與實際非常接近。

　　從不同時段旱情發生規律看，春、夏、秋連續重特大干旱有2年，占11.1%，二季重特大干旱有3年，占16.7%，一季重特大干旱有7年，占38.9%，它們之間的比例為1.7∶2.5∶5.8。說明，生長季中，一個季節發生重特旱的幾率最大。

　　2.2干旱對農業生產及作物長勢的影響

　　在糧食作物生長季，嚴重的春旱、夏旱及秋旱對作物正常生長發育和產量均有明顯影響。主要原因是，當生長季出現少雨干旱時，作物細胞擴張生長動力不足，影響光合作用和養分輸送，植株矮小;同時，當生長季盛期時出現嚴重干旱，對抽穗、受粉影響很大，最終導致糧食嚴重減產。如2003年、2017年，阜新發生了歷史罕見的春播期特大干旱，旱情一直持續到6月18日，均在6月19日出現有效降水，雨后播種，正常播種期被推遲50d以上，盡管播種以后降水增加，長勢良好，但因作物生育期不足，出現籽粒成熟度下降，不飽滿現象，造成嚴重減產。又如2007年、2016年，阜新發生了夏初持續嚴重高溫干旱，出現玉米等作物葉片萎縮、干枯現象，影響了作物正常生長，植株矮小，或出現過早成熟;盡管后期降水增多，作物生長得到一定恢復，但直接影響后期發育，同樣導致植株矮小、穗小，造成嚴重減產。2014年、2015年，阜新連續出現嚴重伏旱，出現生長量不足、穗小禿尖現象，導致嚴重減產。如2009年夏秋連續重旱，葉片卷縮，部分干枯，嚴重減產。如2000年、2001年阜新出現了春、夏、秋連續重特大干旱，并伴有持續高溫少雨時段，植株生長緩慢或不長、葉片干枯，甚至植株死亡，部分毀種;糧食作物出現籽粒不飽滿、干癟現象，造成嚴重減產，幾乎絕收，歷史罕見(表1)。

　　2.3干旱對糧食產量影響

　　研究表明，農作物生長季旱情是造成阜新糧食嚴重減產的最重要影響因素(表1，表2，圖1、圖2)。

　　分析表明，阜新糧食總產與生長季干旱強度指數成反比，相關系數為0.894，通過了P<0.001的顯著性檢驗(圖1)。阜新糧食總產方程為Y=26.697-1.657X，X為生長季干旱強度指數。利用2000-2017年阜新生長季干旱強度模擬了阜新糧食總產歷史演變。結果表明，糧食總產平均絕對誤差為僅2.3億kg，有較好的實用價值，可為阜新糧食產量評估和預報提供重要科學依據。

　　同時，旱情的時間分布及強度對阜新糧食產量有重要影響(表1)。當出現春、夏、秋一季中旱以下旱情時，糧食產量年景為8～10成年，其中，中度秋旱8成年，中度春旱9成年，不旱年為10成年;當出現春、夏、秋季一季重特大干旱時，糧食產量年景為6～7成年，其中，夏旱年景為6成年，春旱年景為7成年;當出現春秋或夏秋二季重特大干旱時，春秋和夏秋糧食產量年景為5～6成年;春、夏、秋三季連續重特大干旱，糧食年景為2～3成年，幾乎絕收�？傊�，不旱年份總產量最高，位列第1，一季中度以下干旱年份總產量位列第2，兩季重特大干旱年份總產量位列第3，三季重特大干旱年總產量最低，位列第4。旱災造成糧食嚴重減產，同時，也在經濟上受到嚴重損失。以無旱年的實際產量為基點[4]，2000-2017年，因旱災，每年阜新地區糧食總產量比特大豐收年平均減產5.6億kg。2014-2017年阜新連續大旱，共減產40億kg以上，年平均減產10億kg以上，其中玉米占絕大比例，按玉米當前價格1.6元/kg，近4年因嚴重干旱平均每年經濟損失16億元。2000-2017年間，阜新糧食減產最嚴重的是2000年，減產22億kg，玉米平均單產僅102kg，幾乎絕收。

　　2.4糧食產量與降水量的關系

　　2.4.1糧食產量與降水量相關分析

　　“水是生命之源”。農作物從播種到成熟，除滿足必要的光、熱條件外，還要滿足較適宜的需水量，作物才能生長旺盛，獲得豐收;否則，產量和品質均會受到不利影響。對阜新地區來說，不是每年都是“風調雨順”的，而更多的是出現不同程度的旱情及波動的糧食產量。分析表明，降水量及時空分布是決定阜新干旱的最重要因素。多數年份生長季降水量基本反映旱澇趨勢。也有極少數年份，階段性嚴重干旱發生在月或季降水量偏多的時候，并出現旱災，在相關分析中不易被發現，說明有時月季降水量很難反映出降水在時空上的分配[5]。如2016年7月上中旬嚴重少雨干旱，但7月降水量卻異常偏多，階段性干旱又導致糧食嚴重減產。所以，將降水量和實際旱情影響共同分析，更能全面、客觀的反映干旱氣候對阜新糧食產量影響。為了考察生長季不同時段降水量對糧食產量的影響程度，對2000-2017年阜新玉米平均單產、糧食總產與不同時段全市各鄉鎮平均降水量進行相關統計(表1，表3，表4)，結果顯示，在生長季各時段中，阜新玉米平均單產與6-8月降水量相關最好，相關系數為0.836，其次是與9-10月降水量，相關系數為0.663;在生長季各月中，阜新玉米平均單產與7月降水量相關最好，相關系數為0.564，其次是與9月降水量，相關系數為0.486。阜新糧食總產與3-10月降水量相關最好，相關系數為0.814，其次是與6-8月降水量，相關系數為0.792;在生長季各月中，阜新糧食總產與7月降水量相關最好，相關系數為0.628，其次是與9月降水量，相關系數為0.518。因為7月正值玉米等糧食作物受粉、開花的關鍵生育期，9月是糧食作物干物質積累和形成產量的關鍵生育期。

　　2.4.2降水量對糧食產量的貢獻率

　　阜新地區屬于“雨養農業”地區，所以，當耕地面積、種子、肥料、生產方式、田間管理等變化較小的情況下，降水量成為影響糧食產量的根本因素。孫彥坤等[6]對不同時期水分對春小麥產量的影響進行了分析和研究，揭示了不同時期降水量對作物生長和產量的影響。為定量分析阜新生長季降水量對糧食總產的平均貢獻率，將歷年最低產量年作為糧食產量和降水量的起點年，與特大豐收年的糧食總產量和生長季降水量進行比較。分析結果表明，阜新4-9月生長季降水量對糧食總產量的平均貢獻率為0.088億kg/mm。

　　3旱情與糧食產量年景評估

　　根據2000-2017年阜新干旱對糧食產量的影響規律，得出了阜新糧食年景、旱情、生長季干旱強度指數及適宜降水量的關系(表5)�？梢源藶閰⒖家罁�，為未來糧食產量年景及定量化的產量預報提供依據。張琪等[7]研究指出，遼寧A類地區干旱是影響玉米產量的主要因素;張淑杰等[8]研究遼寧地區玉米耗水量與產量的關系結論指出，當耗水量達到400～600mm時，玉米能夠獲得高產，這與本研究結論是一致的。2000-2017年阜新糧食產量年景與旱情和降水量關系表，共七級，包括特大豐收年、大豐收年、豐收年、平年、歉收年、嚴重歉收年、絕收年。年初可利用年度、夏季各鄉鎮平均降水量的預測值對當年糧食產量年景進行預估，也可在8月底利用前期旱情及夏季各鄉鎮平均降水量實況對當年糧食產量年景進行更精準定量預估。

　　4結論

　　對2000-2017年阜新農作物生長季干旱與阜新糧食產量關系進行了分析和研究。得出的結論是:

　　(1)阜新干旱存在大小周期。小周期有3年、6年，大周期15年。一般最長連續干旱4～5年，最短干旱1～2年。說明，阜新干旱多連續性。

　　(2)春、夏、秋各季重特大干旱幾率比為3∶4∶3。其中，春、夏、秋各季重旱幾率比為2∶5∶3，特大干旱幾率比為5∶2.5∶2.5，說明，夏季重旱偏多，春季特大干旱偏多。

　　(3)當一季及以上出現干旱時為一個干旱年，重特大干旱、中輕旱、不旱的幾率比為7∶2∶1。說明，重特大干旱年明顯偏多。

　　(4)三季連續重特大干旱、二季重特大干旱、一季重特大干旱之間的幾率比為1.7∶2.5∶5.8。說明，一季發生重特大干旱的幾率最大。

　　(5)當出現春、夏、秋三季連續重特大干旱時，阜新糧食總產歷年最低;當出現春秋或夏秋二季重特大干旱時，夏秋季重特大干旱糧食總產最低，其次是春秋;當出現春、夏或秋季一季重特大干旱時，夏旱產量最低。

　　(6)中輕度干旱年，糧食年景為8～10成年;一季重特大干旱年，糧食年景為6～7成年;二季重特大干旱年，糧食年景為5～6成年;三季重特大干旱年，糧食年景為2～3成年。

　　(7)最嚴重干旱年，糧食減產約22億kg，中等干旱年糧食減產8～12億kg，輕度干旱年糧食減產3～5億kg。

　　(8)阜新糧食總產量與全市各鄉鎮3-10月平均降水量相關性最好，相關系數為0.814;玉米平均單產與全市各鄉鎮6-8月平均降水量相關性最好，相關系數為0.836。

　　(9)阜新生長季降水量對糧食總產量的平均貢獻率為0.088億kg/mm。

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