近50年安徽省油菜澇漬災(zāi)害時空變化分析

劉瑞娜，楊太明，王曉東，陳金華（安徽省農(nóng)業(yè)氣象中心，合肥3003；農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害評估及風險轉(zhuǎn)移實驗室，合肥3003）

近50年安徽省油菜澇漬災(zāi)害時空變化分析

劉瑞娜1,2，楊太明1,2，王曉東1,2，陳金華1,2
（1安徽省農(nóng)業(yè)氣象中心，合肥230031；2農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害評估及風險轉(zhuǎn)移實驗室，合肥230031）

摘要：澇漬是影響油菜產(chǎn)量與質(zhì)量的主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害之一。本研究利用行業(yè)標準(QX/T 107—2009)中油菜澇漬等級指標，分析了1961—2010年安徽省油菜澇漬時空變化特征。結(jié)果表明：時間上，油菜開花期和抽薹期澇漬指數(shù)值最大，此時期澇漬發(fā)生的次數(shù)占全生育期的70%～80%。近50年來，抽薹期澇漬指數(shù)值呈上升趨勢，灌漿期呈下降趨勢。從空間上看，油菜不同生育期澇漬指數(shù)均呈現(xiàn)自北向南遞增的規(guī)律。安徽省澇漬害主要發(fā)生在江淮及其以南地區(qū)，江淮區(qū)澇漬發(fā)生的幾率為5～6年1遇，沿江區(qū)油菜澇漬害為2年1遇，其中輕度澇漬發(fā)生的幾率是3～4年1遇，中度澇漬的幾率是5～6年1遇，重度澇漬的幾率是15～16年1遇。皖南山區(qū)澇漬害為1～2年1遇，其中輕度和中度澇漬的幾率均是3年1遇，重度澇漬的幾率是5年1遇。

關(guān)鍵詞：澇漬害；等級指標；油菜；時空變化

0　引言

澇漬主要由降水情況引起，因此氣象學(xué)上的澇漬指標通常只考慮降水較常態(tài)偏多的程度[1-3]。而農(nóng)業(yè)澇漬程度還與農(nóng)作物生長發(fā)育有關(guān)，一般是由土壤過濕或受淹程度及其持續(xù)時間對農(nóng)作物生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響來決定[4]。關(guān)于澇漬害對作物生長的影響，前人已做過較多相關(guān)研究[5-11]。近年來，隨著作物模型的發(fā)展和應(yīng)用，提出了一些與作物生理過程相聯(lián)系的農(nóng)業(yè)旱澇指標。馬曉群等[12-13]基于具有農(nóng)業(yè)意義的相對濕潤度指數(shù)，構(gòu)建了含有前期旱澇信息的累積濕潤度指數(shù)指標。盛紹學(xué)等[14-15]綜合考慮降水量、雨日和日照的作用，構(gòu)建了反映冬小麥、油菜澇漬程度的判別模型?；糁螄萚16]選取降水量、降水日數(shù)、日照時數(shù)等氣象因子，構(gòu)建了澇漬指數(shù)，將冬小麥、油菜澇漬分為輕度、中度、重度3個等級，成立了冬小麥、油菜澇漬等級行業(yè)標準，該標準適用于中國南方地區(qū)（秦嶺—淮河沿線及其以南）冬小麥、油菜澇漬災(zāi)害的統(tǒng)計和評估。

基于已有的作物澇漬指標，江麗等[17-18]針對糧食作物進行了澇漬害時空分布特征研究，并依據(jù)不同作物受災(zāi)面積和產(chǎn)量損失情況對澇漬害進行了風險評估[19-20]。但是，目前還沒有相關(guān)研究針對安徽省油菜不同生育期的澇漬災(zāi)害時空變化規(guī)律。油菜作為安徽省主要的油料作物，主要分布在沿淮、江淮丘陵、沿江平原及皖南山區(qū)[21]，正處于秦嶺—淮河沿線及其以南地區(qū)。因此，筆者擬依據(jù)油菜澇漬等級行業(yè)標準[16]對安徽省1961—2010年油菜不同生育期澇漬的時空變化特征進行分析，以期為安徽省開展油菜澇漬預(yù)警和制定減緩澇漬災(zāi)害的適應(yīng)性對策提供依據(jù)。

圖1　安徽省油菜種植面積分布圖

表1　安徽省油菜種植區(qū)域分布

1　材料與方法

1.1資料來源

選取安徽省各個臺站1961—2010年的逐旬氣象要素資料（旬降水量、旬日照時數(shù)、旬降水日數(shù)）進行澇漬時空變化分析。氣象資料來源于安徽省氣象局各縣氣象臺站。油菜歷年種植面積資料來源于安徽省統(tǒng)計局。

1.2分析方法

1.2.1安徽省油菜種植面積分布利用近5年安徽省各市縣油菜種植面積資料，得到安徽省近年來油菜種植面積分布圖（見圖1），可以看出全省各地均有種植油菜，其中江淮大部及沿江江南部分地區(qū)各縣種植均在104hm2以上，是安徽省集中產(chǎn)區(qū)和優(yōu)勢區(qū)域，播種面積占全省的90%以上，淮河以北地區(qū)油菜種植面積僅占5%左右。因此，在本研究中僅研究安徽省淮河以南地區(qū)油菜澇漬害時空變化特征。

1.2.2分區(qū)依據(jù)安徽氣候特點及油菜種植分布和產(chǎn)量情況，將安徽省淮河以南油菜主要種植區(qū)的56個市縣分為4個區(qū)域（見表1）。

1.2.3油菜致災(zāi)因子及其量值計算利用行業(yè)標準(QX/T 107—2009)中油菜澇漬指數(shù)，進行油菜澇漬分析。油菜澇漬指數(shù)(Qw)計算見公式(1)[7]。

式中：Qw—澇漬指數(shù)；R—旬降水量(mm)；Rmax—旬最大降水量(mm)；DR—旬降水日數(shù)(d)；D—旬天數(shù)(d)；S—旬日照時數(shù)(h)；Smax—旬最大日照時數(shù)(h)；b1、b2、b3分別為降水量、降水日數(shù)和日照時數(shù)對澇漬災(zāi)害形成的影響系數(shù)，本研究采用主成分分析法，取值為：b1為1，b2為1，b3為0.5。

1.2.4油菜澇漬等級指標依據(jù)油菜的逐旬澇漬指數(shù)(Qw)，確定油菜澇漬等級指標，將油菜澇漬分為輕度、中度、重度3級（見表2）[7]。

1.2.5統(tǒng)計分析采用Excel軟件對澇漬指數(shù)和澇漬等級時間分布進行分析，采用rcGIS作圖軟件繪制澇漬指數(shù)空間分布圖。

表2　油菜澇漬等級指標

圖2　1961—2010年安徽省油菜澇漬指數(shù)隨時間變化特征

2　結(jié)果與分析

2.1油菜澇漬指數(shù)時空分布

2.1.1油菜澇漬指數(shù)(Qw)隨時間分布從圖2可以看出，1961—2010年淮河以南地區(qū)油菜不同生育期澇漬指數(shù)Qw年際變化趨勢為：播種期Qw隨時間變化不明顯；抽薹期隨時間而上升，上升速度為0.067/10 a，相關(guān)系數(shù)R2為0.0888，達到了0.05顯著性水平；開花期Qw年際變化不明顯；灌漿期Qw隨時間而下降，下降速度為0.058/10 a，相關(guān)系數(shù)R2為0.3091，達到了0.01顯著性水平。以上結(jié)果說明1961—2010年，油菜抽薹期澇漬發(fā)生程度有所加重，而灌漿期澇漬發(fā)生程度有所緩和。

采用平均值(x)、標準差(σ)和變異系數(shù)(ν=σ/χ)分析Qw的大小、絕對變率和相對變率（見表3）。分析結(jié)果表明，20世紀60—90年代澇漬指數(shù)的平均值均表現(xiàn)為開花期最大，抽薹期和灌漿期次之，播種期最小。2000年后，Qw平均值抽薹期最大，開花期和灌漿期次之，播種期最小。油菜不同生育期Qw的年代際變化表現(xiàn)出明顯的時間特征。抽薹期澇漬指數(shù)隨年代呈上升趨勢，灌漿期呈明顯下降趨勢，播種期和開花期隨年代變化不明顯。綜合平均值和標準差分析相對變率，油菜主要生育期（播種期、抽薹期、開花期、灌漿期）Qw相對變率隨年代變化均呈倒拋物線形式，最低值出現(xiàn)在20世紀80年代，分別為平均值的71%、80%、76%和85%。以上結(jié)果表明，20世紀80年代是Qw變異較小的年代，80年代以后，尤其是在油菜抽薹期，Qw變異增大，澇漬災(zāi)害發(fā)生也處于上升階段，這與馬曉群等[22]利用累積濕潤度指數(shù)研究安徽省澇漬災(zāi)害發(fā)生情況所得出的結(jié)論相一致。

表3　1961—2010年油菜不同生育期不同年代澇漬指數(shù)的大小、絕對變率和相對變率

2.1.2油菜澇漬指數(shù)空間分布由圖3可知，安徽省淮河以南地區(qū)油菜不同生育期澇漬指數(shù)有明顯的地域特點，均呈現(xiàn)自北向南遞增的規(guī)律。

（1）播種期。除了沿淮和江淮之間東北部澇漬指數(shù)小于0.2外，其他大部分地區(qū)為0.2～0.4，大別山區(qū)和皖南局部大于0.4。

（2）抽薹期。沿淮和江淮之間大部澇漬指數(shù)為0.3～0.6，大別山區(qū)和沿江大部為0.6～0.9，皖南山區(qū)為高值區(qū)，澇漬指數(shù)為0.9～1.2。

（3）開花期。沿淮和江淮之間北部澇漬指數(shù)為0.3～0.6，大于0.9的高值區(qū)分界線較抽薹期北移，大別山區(qū)南部，沿江大部和皖南山區(qū)澇漬指數(shù)大于0.9，其中皖南西部達到1.2～1.5。

（4）灌漿期。沿淮大部為澇漬指數(shù)小于0.3的低值區(qū)，大于0.9的高值區(qū)主要分布在皖南南部，其他地區(qū)澇漬指數(shù)介于0.3和0.9之間。

2.2氣象因子對油菜澇漬指數(shù)的影響分析

油菜澇漬的發(fā)生與降水、降水日數(shù)、日照時數(shù)密切相關(guān)，降水強度為單位時間內(nèi)的降水量（降水強度=降水量/降水日數(shù)）。表4給出了1961—2010年各氣象因子與時間的相關(guān)性，可以看出，近50年來，苗期和開花期各氣象因子均無顯著變化，抽薹期雖然降水日數(shù)和降水量變化不顯著，但降水強度顯著上升，數(shù)值達到0.5/10 a，說明抽薹期降水過程存在強化趨勢，加之日照時數(shù)減少，油菜抽薹期澇漬指數(shù)呈現(xiàn)程度加重的趨勢。灌漿期降水量和降水日數(shù)均呈現(xiàn)下降趨勢，其中降水日數(shù)達到了顯著性水平，下降速度達到0.22 d/10 a。這說明，近50年來，油菜灌漿期澇漬發(fā)生程度呈減弱趨勢，主要是由于降水日數(shù)明顯下降導(dǎo)致的。

圖3　1961—2010年安徽省油菜澇漬指數(shù)(Qw)空間分布

表4　1961—2010年不同油菜生育期氣象因子隨時間變化特征

2.3油菜澇漬發(fā)生次數(shù)時空變化

依據(jù)表2，對1961—2010年安徽省不同區(qū)域油菜不同生育期澇漬發(fā)生次數(shù)進行統(tǒng)計，某個區(qū)域的某個市縣的油菜某個生育期發(fā)生1次澇漬害記為該區(qū)域該生育期發(fā)生澇漬害1次。結(jié)果見圖4。可以看出，沿淮區(qū)，油菜灌漿期無澇漬害發(fā)生，其他生育期澇漬害發(fā)生以輕度為主。江淮區(qū)，油菜播種和抽薹期出現(xiàn)輕度和中度澇漬害，開花期輕度、中度和重度澇漬均有發(fā)生，灌漿期僅有輕度澇漬害發(fā)生；江淮區(qū)澇漬害50%左右出現(xiàn)在開花期，播種期和抽薹期各占20%左右。沿江區(qū)和皖南山區(qū)，油菜播種期和抽薹期有輕度和中度漬害發(fā)生，開花期和灌漿期輕度、中度和重度澇漬害均有發(fā)生。沿江區(qū)和皖南山區(qū)澇漬災(zāi)害主要發(fā)生在抽薹—開花期，分別占全部發(fā)生次數(shù)的71%和74%。由此可以看出，近50年來，油菜不同生育期澇漬發(fā)生次數(shù)為：開花期>抽薹期>灌漿期>播種期，其中開花期—抽薹期澇漬發(fā)生的次數(shù)占全生育期的70%～80%。輕度澇漬開花期發(fā)生次數(shù)最多，中度澇漬抽薹期發(fā)生次數(shù)最多，重度澇漬僅發(fā)生在開花期和灌漿期，其中開花期發(fā)生次數(shù)占全部重度漬害發(fā)生次數(shù)的80%～90%。

圖4　1961—2010年不同區(qū)域油菜不同生育期澇漬發(fā)生次數(shù)

根據(jù)以上結(jié)果可以看出，安徽省油菜澇漬害發(fā)生幾率區(qū)域差異也較大，主要發(fā)生在江淮及以南地區(qū)，其中沿江區(qū)和皖南山區(qū)澇漬害發(fā)生次數(shù)最多。江淮區(qū)澇漬害發(fā)生的概率為5～6年1遇，其中輕度澇漬發(fā)生概率為8年1遇，中度澇漬為13～14年1遇，重度澇漬害基本未發(fā)生；沿江區(qū)油菜澇漬害為2年1遇，其中輕度澇漬發(fā)生的概率為3～4年1遇，中度澇漬的概率是5～6 年1遇，重度澇漬的概率是16～17年1遇。皖南山區(qū)澇漬害為1～2年1遇，其中出現(xiàn)輕度和中度澇漬的概率均是3年1遇，重度澇漬的概率是5年1遇。

3　結(jié)論與討論

（1）本研究利用行業(yè)標準(QX/T 107—2009)中油菜澇漬等級指標，分析了1961—2010年安徽省油菜澇漬時空變化特征。時間上近50年來，油菜開花期澇漬指數(shù)值最大，抽薹期和灌漿期次之，播種期最小。油菜不同生育期Qw的年代際變化表現(xiàn)出明顯的時間特征，抽薹期澇漬指數(shù)隨年代呈上升趨勢，灌漿期呈明顯下降趨勢，播種期和開花期隨年代變化不明顯。從空間上看，油菜不同生育期澇漬指數(shù)有明顯的地域特點，均呈現(xiàn)自北向南遞增的規(guī)律。

（2）時間上，油菜不同生育期澇漬發(fā)生次數(shù)為開花期>抽薹期>灌漿期>播種期。70%～80%澇漬害發(fā)生在開花—抽薹期，重度澇漬僅發(fā)生在開花期和灌漿期，其中開花期占全部發(fā)生次數(shù)的80%～90%?？臻g上，安徽省油菜澇漬害主要發(fā)生在江淮及以南地區(qū)。江淮區(qū)澇漬害發(fā)生的概率為5～6年1遇，其中輕度澇漬發(fā)生概率為8年1遇，中度澇漬為13～14年1遇，重度澇漬害基本沒有發(fā)生；沿江區(qū)油菜澇漬害為2年1遇，其中輕度澇漬發(fā)生的概率為3～4年1遇，中度澇漬的概率是5～6年1遇，重度澇漬的概率是16～17年1遇。皖南山區(qū)澇漬害為1～2年1遇，其中出現(xiàn)輕度和中度澇漬的概率均是3年1遇，重度澇漬的概率是5年1遇。

本研究在分析油菜澇漬災(zāi)害時空變化特征時，采用了行業(yè)標準QX—T 107—2009中油菜的澇漬等級，該標準依據(jù)最新研究成果，選取降水量、降水日數(shù)、日照時數(shù)等因子，采用綜合相對變化指標，構(gòu)建澇漬指數(shù)，將油菜澇漬分為輕度、中度、重度3個等級。經(jīng)與歷史實況相比較，該澇漬分級指標總體效果較好，但是江淮南部利用這個分級指標評估危害程度偏輕[14]。安徽省油菜主產(chǎn)區(qū)在淮河以南地區(qū)，因此，在本研究中評估結(jié)果與實況存在一定的誤差，有待進一步探討。

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Spatial-temporal Variations of Waterlogging Disaster for Rape in Anhui Province in Recent 50 Years

Liu Rui’na1,2, Yang Taiming1,2, Wang Xiaodong1,2, Chen Jinhua1,2(1Anhui Agricultural Meteorological Center, Hefei 230031, Anhui, China;2Laboratory for Agri-meteorological Disaster Assessment & Risk Change of Anhui Province, Hefei 230031, Anhui, China)

Abstract:Waterlogging as one of the main agro-meteorological disaster affected the yield and quality of rape. The spatial-temporal features of waterlogging for rape in Anhui Province from 1961 to 2010 were analyzed based on the industrial standard (QX/T 107-2009). The result showed that the waterlogging index got the maximum value in blossom-bolting stage, when about 70%-80% waterlogging occurred. The index had a rising trend in bolting stage while decreased in filling stage. In the space, the value of waterlogging indexes showed a regularity of increasing from north to south. The waterlogging occurred mainly in the south of Huai River Valley. The occurrence of rape waterlogging was on a 5-6 years cycle in Jianghuai Region. In Yanjiang Region, the occurrence of waterlogging was on a 2 years cycle, among them, mild waterlogging was on a 3-4 years cycle, moderate waterlogging was on a 5-6 years cycle, severe waterlogging was on a 15-16 years cycle. In south region of Anhui, the occurrence of waterlogging was on a 1- 2 years cycle, among them, mild and moderate waterlogging were on a 3 years cycle, severe waterlogging was on a 5 years cycle.

Key words:Waterlogging Disaster; Grading Index; Rape; Spatial-temporal Distribution

中圖分類號：S16

文獻標志碼：A論文編號：cjas15050016

基金項目：國家科技支撐計劃“中部經(jīng)濟區(qū)農(nóng)村信息化技術(shù)集成應(yīng)用”(2014BAD10B05)；公益性行業(yè)（氣象）科研專項“遙感技術(shù)在作物生長模式及農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報中的應(yīng)用研究”(GYHY201106027)。

第一作者簡介：劉瑞娜，女，1986年出生，工程師，碩士，主要從事農(nóng)業(yè)氣象研究及業(yè)務(wù)服務(wù)工作。Tel：0551-62290427，E-mail：naxybz@sina.com。

通訊作者：楊太明，男，1966年出生，高級工程師，主要從事農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風險評估研究。

通信地址：230031安徽省合肥市史河路16號安徽省農(nóng)業(yè)氣象中心，Tel：0551-62290191，E-mail：ytm0305@126.com。

收稿日期：2015-05-18，修回日期：2015-07-21。