长江中下游春霜冻害对冬小麦产量影响评估 - 中国气象学会.docVIP

长江中下游冬小麦春霜冻害发生规律及风险区划研究 吴洪颜 朱双 姜麟 （江苏省气象局 南京210008） S14 长江中下游地区处于中纬度过渡带，季风气候特点显著，农业气候条件变率大，自然灾害频繁，春霜冻害的发生频率多在30％以上，高于秋霜冻，对夏熟作物影响较重[1-2]，如何准确、客观地评估霜冻对作物产量的影响意义重大。本文以长江中下游地区的冬小麦为研究对象，基于气候分区将气象数据与作物生育期相结合，以日最低气温、最大降温幅度以及持续时间作为霜冻指标，探索春霜冻灾害的时空分布规律，构建灾损风险指数模型。最后，对研究区冬小麦霜冻灾害进行风险评价。旨在为本区冬小麦稳产高产及防灾减灾提供服务。 1 数据来源 气象资料为湖北省、安徽省、江苏省191个基本气象站1961-2010年逐日资料，由国家气候中心提供；1961-2010年冬小麦产量资料由各省统计局提供，其中，安徽省66站，湖北省56站，江苏省67站；1:25万的基础地理信息数据来自国家基础地理信息中心；1961-2010年灾情数据分别由各省气候中心提供。 2研究方法 2.1产量数据处理 作物实际产量应分离为依社会生产水平而变的趋势产量、随历史气象条件而变的气候产量和随机误差ε三部分，ε可以忽略不计。其模型为： （1） 本文基于灰色系统模型先将产量序列逐步滑动分段，对每段使用灰色系统相应的各年之多个模拟值进行平均，得出趋势产量[3]，由(1)式可得气候产量，计算中使用相对气象产量。 2.2春霜冻指标 根据文献[4]所提出的指标并结合历年灾情，对冬小麦春霜冻指标做部分修订（表1），当最低气温满足标准，且降温幅度和持续天数符合即可视为1次霜冻过程。小麦生育期来自各省农业气象观测站的实测资料(表略)，为方便计算，以3月15日作为返青～抽穗期的霜冻界限指标分界时间点。 表1 春霜冻害等级气象指标 生育期 等级 最大降温幅度 最低气温 持续天数 减产率（%） 返青拔节期 一级 5～8℃ 0～-2℃ 3～5 0～5 二级 8～10℃ -5～-2℃ 3～5 5～10 三级 10℃ -5℃ 1～3 10 拔节抽穗期 一级 5～8℃ 0～2℃ 1～3 0～5 二级 8～10℃ -2～0℃ 1～3 5～10 三级 10℃ -2℃ 1～3 10 2.3春霜冻风险评估模型 以灾情数据为准，采用春霜冻灾年相对气象产量（表1）来表征灾损强度[5]，将通过霜冻指标反演的春霜冻发生百分率作为灾害发生频率。为此，构建产量损失风险评估指数模型（F）为： （2） (i=1,2,3) （3） （4） （5） 其中，m、n分别为霜冻次数和全样本数（50），为第i个等级灾害次数，为第i个减产强度出现概率，第i个霜冻等级减产率中值，K={2.5,7.5,15}，为归一化后的灾害强度，为春霜冻发生频率。 3结果分析 3.1 冬小麦春霜冻的年际变化 由图1可见，1961-2010年，安徽、江苏两省的春霜冻年平均发生次数由1962年的3次/年呈持续下降趋势，减幅约为0.02次/年，并通过显著性检验。 图1 1961-2010年春霜冻年平均发生次数 3.2 冬小麦春霜冻的空间分布 图2a（略）为根据指标反演的近50年春霜冻发生频率，纬向特征明显。以淮北地区为最高，年发生春霜冻次数多在1.0-2.0之间，灌南和灵璧最高，超过2.0；沿淮地区春霜冻发生频率略低，为0.7-1.0次/年；江淮之间和皖南山区发生频率次之，为0.3-0.7次/年；沿江、江汉平原和鄂东南地区最小，低于30%。 为验证霜冻指标的可靠性，根据所搜集的春霜冻灾情数据，分区域计算了春霜冻致灾年发生频率（图2b略），以淮北地区霜冻致灾年发生频率最高，超过60%，其地理分布规律与指标反演结果基本一致。 3.3春霜冻对冬小麦产量的影响 根据公式3计算研究区因春霜冻造成的产量损失强度值(图3略)可见，湖北的灾损强度普遍高于苏皖地区，多在4.0以上，其中以鄂东北和鄂东南地区小麦产量的损失强度最高，超过5.0；苏皖大部分地区的损失强度值在2.0～4.0之间，皖江淮之间西部最小。 3.4春霜冻发生灾害风险评估 根据产量损失风险评估模型计算，F的数值范围在0～1.24。按照F值的大小将整个研究区分为三个区域：高值区（F0.4）包括苏皖淮北地区、皖南山区，春季降温过程多，霜冻出现频率高，又多发生在晚春，冬小麦处拔节抽穗期，低温耐受力较弱，冻后不易恢复生长，成灾风险为全区最高；中值区（0.2～0.4）为鄂东北、鄂西北以及沿淮淮北部分地区，春霜冻发