河南省農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害對糧食產(chǎn)量影響的灰色關(guān)聯(lián)度分析

彭傳梅

(河海大學(xué) 商學(xué)院，江蘇 南京 211100)

河南省農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害對糧食產(chǎn)量影響的灰色關(guān)聯(lián)度分析

彭傳梅

(河海大學(xué) 商學(xué)院，江蘇 南京 211100)

根據(jù)1978～2014年河南省氣象災(zāi)害數(shù)據(jù)及糧食生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)，分析了河南省糧食單產(chǎn)與氣象災(zāi)害的變化關(guān)系。運用灰色關(guān)聯(lián)度分析，從輕災(zāi)、中災(zāi)及重災(zāi)3種不同災(zāi)害程度視角，分別研究了4種氣象災(zāi)害與糧食單產(chǎn)及5種特定糧食作物關(guān)聯(lián)程度，并在此基礎(chǔ)上提出了針對性建議，以期為河南省糧食生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供借鑒。

河南??；糧食單產(chǎn)；氣象災(zāi)害；災(zāi)害程度；災(zāi)害類型；灰色關(guān)聯(lián)度分析

糧食生產(chǎn)是全面建設(shè)小康社會和實現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，是保障人民生活，維持社會長治久安，實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重大問題[1]。由于經(jīng)濟發(fā)展模式的轉(zhuǎn)型、城鎮(zhèn)化的推進、氣候變化以及水資源短缺等現(xiàn)狀，中國糧食安全面臨著嚴(yán)峻的考驗[2]。河南位于我國中部偏東、黃河中下游，處于東經(jīng)110°21′～116°39′，北緯31°23′～36°22′，地處南北氣候過渡帶和山區(qū)平原過渡帶，溫帶亞熱帶、濕潤半濕潤的季風(fēng)性氣候[3]。特有的氣候條件和地形條件使這里成為著名的橫跨東北平原以及黃淮平原的糧倉，但同時也伴隨著嚴(yán)重的氣象災(zāi)害，因此研究氣象災(zāi)害對河南省糧食生產(chǎn)的影響具有重要的現(xiàn)實意義。

國內(nèi)學(xué)者已從多角度展開氣象災(zāi)害對糧食生產(chǎn)影響的研究，主要圍繞氣象災(zāi)害強度指標(biāo)[4]、糧食產(chǎn)量對氣象災(zāi)害的敏感性及相關(guān)性[5-6]、構(gòu)建氣象災(zāi)害類型與糧食產(chǎn)量的C-D生產(chǎn)函數(shù)或回歸模型[7]等內(nèi)容，從不同層面如全國、地區(qū)、特定省市、縣域等來研究氣象災(zāi)害對糧食生產(chǎn)的影響。雖然研究的內(nèi)容不同，但是均得出一致的結(jié)論，即氣象災(zāi)害對糧食的生產(chǎn)有負面影響，對我國各省、市、縣的氣象災(zāi)害防治具有指導(dǎo)性意義。然而以往的研究大多是從受災(zāi)角度展開，研究視角單一，僅有的對氣象災(zāi)害強度指標(biāo)的研究中，也是以受災(zāi)率、受災(zāi)未成災(zāi)率為主要研究對象，缺乏對于不同程度災(zāi)害的比較研究。同時，以往的研究均停留在糧食生產(chǎn)的宏觀層面，缺乏對糧食作物的細分，進而缺乏各種氣象災(zāi)害對不同糧食作物影響的研究。

鑒于此，本研究以1978～2014年河南省氣象災(zāi)害數(shù)據(jù)及糧食生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)構(gòu)建了數(shù)理模型，從輕災(zāi)、中災(zāi)及重災(zāi)視角，研究了旱災(zāi)、洪澇、風(fēng)雹及冷凍災(zāi)4種氣象災(zāi)害與糧食單產(chǎn)及5種特定糧食作物關(guān)聯(lián)程度，識別對糧食生產(chǎn)危害最大的災(zāi)害程度及災(zāi)害類型，以期提高河南省農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害防治能力，減少糧食安全生產(chǎn)的隱患。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

1978～2014年的河南省農(nóng)業(yè)災(zāi)情統(tǒng)計數(shù)據(jù)均來自《中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料》，主要包括旱災(zāi)、洪澇、風(fēng)雹災(zāi)、冷凍災(zāi)的受災(zāi)面積、成災(zāi)面積及絕收面積；1978～2014年河南省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)統(tǒng)計資料等來源于《新中國農(nóng)業(yè)60年統(tǒng)計資料》、《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》及《中國區(qū)域經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒》，包括農(nóng)作物及糧食播種面積、糧食總產(chǎn)量及主要糧食作物單產(chǎn)數(shù)據(jù)，部分缺失數(shù)據(jù)來源于《中國統(tǒng)計摘要》、《中國種植業(yè)信息網(wǎng)—自然災(zāi)害數(shù)據(jù)庫》。

農(nóng)業(yè)部、民政局、統(tǒng)計局通常將因災(zāi)害使農(nóng)作物減產(chǎn)10%以上、減產(chǎn)30%以上、減產(chǎn)80%以上的面積分別稱為受災(zāi)面積、成災(zāi)面積和絕收面積。本文采取李文娟[8]劃分災(zāi)情程度的定義，將災(zāi)害造成的糧食損失在10%～30%的災(zāi)害稱為輕災(zāi)，將糧食損失在30%～70%、70%以上的災(zāi)情稱為中災(zāi)及重災(zāi)。其中，輕災(zāi)面積為受災(zāi)面積減去成災(zāi)面積，中災(zāi)面積等于成災(zāi)面積減去絕收面積，重災(zāi)面積即為絕收面積。

1.2 研究方法

灰色關(guān)聯(lián)分析是一種多因素分析方法，通過確定參考列及多個比較列的幾何形狀相似程度來判斷其關(guān)系是否緊密，反映了曲線之間的關(guān)聯(lián)程度[9]。

(1)確定參考數(shù)列、比較數(shù)列。參考數(shù)列主要是用來表示系統(tǒng)行為特征的數(shù)據(jù)序列，本研究將糧食單產(chǎn)及各農(nóng)作物單產(chǎn)作為參考列，反映糧食生產(chǎn)能力。比較數(shù)列是由影響系統(tǒng)行為的因素組成的數(shù)據(jù)序列表，本研究將影響糧食生產(chǎn)能力的氣象災(zāi)害情況作為比較列。

(2)數(shù)據(jù)無量綱化處理。在數(shù)據(jù)分析過程中，存在多種不同類型的數(shù)據(jù)的處理和融合。而多種數(shù)據(jù)由于計量單位和數(shù)量級的不同，數(shù)據(jù)之間不具有可比性。通過數(shù)據(jù)無量綱處理，消除數(shù)據(jù)的程度差異性。本研究利用極值法對數(shù)據(jù)進行無量綱處理。

(3)計算參考數(shù)列及比較數(shù)列的差值：

式中，Xi代表第i個數(shù)列的無綱化數(shù)值，Xi(k)代表數(shù)列i的第k個對象的無綱化數(shù)值，i=0，1，2，3，…，m，k=1，2，3，…，n，其中數(shù)列0代表的是參考數(shù)列。

(4)計算最大極差、最小極差值：

(5)計算關(guān)聯(lián)系數(shù)：

(6)計算關(guān)聯(lián)度：

式中，r0i為比較數(shù)列i與參考數(shù)列的關(guān)聯(lián)度，r0i越大，比較數(shù)列i與參考數(shù)列關(guān)聯(lián)性越強，反之則弱。

(7)關(guān)聯(lián)度排序：

將r0i從大到小進行排序，即對m個比較數(shù)列對參考數(shù)列的影響進行排序，r0i越大，說明比較數(shù)列對參考數(shù)列的影響越大，反之影響較小。

2 實證分析

2.1 描述性統(tǒng)計分析

2.1.1 1978～2014年河南省氣象災(zāi)害變化情況 1978～2014年，河南省農(nóng)作物年均受災(zāi)面積約為308萬hm2，占年均農(nóng)作物播種面積的38.90%。其中成災(zāi)面積占比19.46%，絕收面積占比約3.95%，僅從災(zāi)害面積上來看，成災(zāi)面積占受災(zāi)面積的49.58%，對農(nóng)作物造成的影響較大。從圖1可以看出：河南省每年遭受輕災(zāi)農(nóng)作物面積約為151.64萬hm2，大于中災(zāi)農(nóng)作物面積，約為重災(zāi)農(nóng)作物面積的5倍。全省農(nóng)作物以1985、1986、1991、1996、1998、2000、2003年輕災(zāi)面積較大，都在200萬hm2以上，1991年達到455萬hm2，是37年中輕災(zāi)面積最大的一年，同年，中災(zāi)面積達到了峰值，為293.57萬hm2。

從圖2可以看出：河南省農(nóng)作物遭受的災(zāi)害年代之間波動較小。1990年之前，農(nóng)作物遭受輕災(zāi)的面積約為158.54萬hm2，1990年有輕微的上升，為188.12萬hm2，進入到2000年以來，輕災(zāi)面積明顯下降，年均約為121.81萬hm2；中災(zāi)和重災(zāi)面積也有類似的變化趨勢，只是變化幅度較小。另處，農(nóng)作物遭受的災(zāi)害年際波動幅度較大。20世紀(jì)90年代前遭受輕災(zāi)面積為100萬～240萬hm2，1990年則在120萬～460萬hm2之間波動，2000年以來有所下降，在30萬～230萬hm2之間，波動幅度在2～4倍，甚至更高；同時，中災(zāi)和重災(zāi)面積變化也呈現(xiàn)出年際波動幅度較大的狀態(tài)，不同年份之間，氣象災(zāi)害對農(nóng)作物的影響不同。

圖2 河南省不同程度氣象災(zāi)害面積變化年代際變化

2.1.2 糧食單產(chǎn)與氣象災(zāi)害變化情況 近37年來，糧食單產(chǎn)總體呈現(xiàn)波動上升趨勢。1978年糧食單產(chǎn)僅2083 kg/hm2，2014年則達到5654 kg/hm2，是1978年的2.71倍。自2009年以來，糧食單產(chǎn)已連續(xù)5年實現(xiàn)增長，增速在0.30%以上；同時期，受災(zāi)率在持續(xù)降低，至2013年受災(zāi)率降到8.24%，也達到近6年來受災(zāi)率最低點。由圖3可得，受災(zāi)率由1982年的33.3%下降到1983年的16.84%的同時，糧食單產(chǎn)增加了25.84%，為3127 kg/hm2；受災(zāi)率從1990年的20.79%上升到1991年的65.56%，糧食單產(chǎn)下降了8.88%，為3010.3 kg/hm2；2014年相較2013年糧食單產(chǎn)輕微下滑2.29%，而2014年受災(zāi)率較2013年有所上升，受災(zāi)面積為1905 hm2，占農(nóng)作物播種面積的13.25%。2003年以來的數(shù)據(jù)顯示，氣象災(zāi)害程度呈下降趨勢，糧食單產(chǎn)穩(wěn)定提高?？梢姎庀鬄?zāi)害對糧食單產(chǎn)有一定的影響，糧食單產(chǎn)與氣象災(zāi)害受災(zāi)情況呈負相關(guān)。

圖3 1978～2014年河南省糧食單產(chǎn)

從圖4可以看出：輕災(zāi)率、中災(zāi)率及重災(zāi)率三者變化趨勢一致，均呈現(xiàn)出波動性下降趨勢，且糧食單產(chǎn)與災(zāi)害率呈負向關(guān)系，災(zāi)害率越高，糧食單產(chǎn)量越低，當(dāng)災(zāi)害率上升時，糧食單產(chǎn)下降。但是不同程度災(zāi)害與糧食單產(chǎn)的關(guān)系并不明晰，本研究利用灰色關(guān)聯(lián)分析，探究了糧食單產(chǎn)與不同程度災(zāi)害的關(guān)系，了解了河南省氣象災(zāi)害的程度及災(zāi)害防治的能力。

圖4 1978～2014年河南省糧食單產(chǎn)與不同程度災(zāi)害的關(guān)系

2.2 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害與糧食生產(chǎn)的灰色關(guān)聯(lián)分析

2.2.1 糧食單產(chǎn)與不同程度氣象災(zāi)害的關(guān)聯(lián)分析 本文用糧食單產(chǎn)及稻谷、小麥、玉米、大豆及薯類5種特定作物單產(chǎn)表征糧食生產(chǎn)能力，研究其與輕災(zāi)、中災(zāi)、重災(zāi)3種不同程度災(zāi)害之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，探究不同程度災(zāi)害對糧食生產(chǎn)能力的影響。通過灰色關(guān)聯(lián)分析，得到不同程度災(zāi)害與糧食單產(chǎn)及主要糧食作物的關(guān)聯(lián)度(表1)。由此說明了糧食生產(chǎn)能力與中災(zāi)關(guān)聯(lián)度較高，較之輕災(zāi)及重災(zāi)在一定程度上對糧食產(chǎn)量有顯著的影響。在稻谷、小麥、玉米、大豆及薯類5種糧食作物中，均呈現(xiàn)出中災(zāi)與糧食單產(chǎn)關(guān)聯(lián)度最高，而重災(zāi)影響較小的現(xiàn)狀。說明河南省糧食生產(chǎn)受輕災(zāi)影響較小，同時對于重災(zāi)的防控措施到位，能夠有效地避免農(nóng)作物受氣象災(zāi)害的重度影響。

2.2.2 糧食生產(chǎn)與不同類型氣象災(zāi)害的關(guān)聯(lián)分析 通過建立糧食單產(chǎn)與4種氣象災(zāi)害的關(guān)聯(lián)分析模型，可得表2。由表2可知，在輕災(zāi)、中災(zāi)及重災(zāi)3種不同程度災(zāi)害上，4種氣象災(zāi)害與5種糧食作物的關(guān)聯(lián)度排序大體一致，但由于不同糧食種類對災(zāi)害的自我防御不同，仍有局部的差異。在輕災(zāi)水平上，5種糧食作物與4種氣象災(zāi)害的關(guān)聯(lián)度排序一致，均為旱災(zāi)>風(fēng)雹>洪澇>冷凍。在中災(zāi)水平上，5種糧食作物與旱災(zāi)的關(guān)聯(lián)度最高，其次是風(fēng)雹災(zāi)。在重災(zāi)水平上，5種糧食作物與旱災(zāi)的關(guān)聯(lián)度最高，其次是洪澇災(zāi)害。

表1 糧食單產(chǎn)與不同程度災(zāi)害的關(guān)聯(lián)度

分析表明，旱災(zāi)是河南省的主要氣象災(zāi)害，1978～2014年年均旱災(zāi)受災(zāi)面積高達186.86萬hm2，占總受災(zāi)面積的60.67%，遠高于全國平均旱災(zāi)受災(zāi)比重。在不同程度災(zāi)害影響下，糧食作物單產(chǎn)與旱災(zāi)關(guān)聯(lián)度排序均為第1位，說明旱災(zāi)對糧食作物生產(chǎn)影響巨大，可見旱災(zāi)是以發(fā)生程度重、影響范圍廣的特點對河南省糧食生產(chǎn)造成嚴(yán)重的負面影響，仍是影響河南省最主要氣象災(zāi)害，并與已有研究結(jié)果一致。其次，37年來，風(fēng)雹災(zāi)害造成的農(nóng)作物年均受災(zāi)面積為69.5萬hm2，占受災(zāi)面積的22.57%，遠小于旱災(zāi)所占比重的60.67%。在輕災(zāi)及中災(zāi)水平上，風(fēng)雹災(zāi)害與糧食單產(chǎn)的關(guān)聯(lián)度排序為第2位，這表明風(fēng)雹災(zāi)害以局地性強、程度重等造成糧食嚴(yán)重減產(chǎn)。這可能是由于河南省地處南北氣候過渡帶和山區(qū)到平原的過渡帶，風(fēng)雹災(zāi)害頻次較旱災(zāi)小，但由于風(fēng)雹屬于突發(fā)性災(zāi)害，對糧食作物生產(chǎn)造成不可恢復(fù)性的損失。同時，洪澇災(zāi)及冷凍災(zāi)對河南省糧食生產(chǎn)的影響也不可忽視。

表2 1978～2014年河南省主要糧食單產(chǎn)與4種氣象災(zāi)害的關(guān)聯(lián)分析

3 結(jié)論與討論

綜上所述，對于不同糧食作物單產(chǎn)而言，3種不同災(zāi)害程度水平的影響程度差異不大且影響相對趨同，均表現(xiàn)出中災(zāi)率>輕災(zāi)率>重災(zāi)率。同時，雖然對于特定糧食作物而言，4種氣象災(zāi)害的影響程度有差異，其中旱災(zāi)的影響程度最大，其次是風(fēng)雹災(zāi)及洪澇災(zāi)害；但對于5種糧食作物而言，特定氣象災(zāi)害的影響程度相對一致性。

(1)氣象災(zāi)害對糧食單產(chǎn)有一定的制約作用，但糧食單產(chǎn)仍保持穩(wěn)定的緩慢增長。災(zāi)害程度越小的年份，糧食單產(chǎn)越大；災(zāi)害程度越大的年份，糧食單產(chǎn)急劇下降。盡管受氣象災(zāi)害的影響，糧食單產(chǎn)在近37年中仍呈現(xiàn)不斷提高的態(tài)勢，說明政府在農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害防御、農(nóng)田治理等方面越來越重視，在農(nóng)業(yè)發(fā)展中，尤其是對糧食生產(chǎn)活動的有效控制，使得糧食生產(chǎn)安全得到保障。

(2)從不同災(zāi)害水平看，中災(zāi)與特定糧食單產(chǎn)關(guān)聯(lián)度較高，其中受其影響最大的糧食作物是小麥，其次是大豆。因此要有針對性的采取防災(zāi)減災(zāi)措施，降低氣象災(zāi)害對糧食生產(chǎn)的影響范圍。在改善農(nóng)作物耕作環(huán)境的同時，應(yīng)注意糧食作物結(jié)構(gòu)的調(diào)整，根據(jù)地形地勢擴大優(yōu)勢農(nóng)作物的生產(chǎn)。

(3)從不同災(zāi)害程度造成的糧食損失來看，輕災(zāi)造成的糧食損失在10%～30%，中災(zāi)及重災(zāi)造成的糧食損失分別為30%～70%及70%以上。重災(zāi)對糧食損失的影響遠大于輕災(zāi)和中災(zāi)，但是與糧食單產(chǎn)關(guān)聯(lián)度卻是最低的，這說明河南省在對氣象重度災(zāi)害防治方面措施得當(dāng)，有效減少了由于重度災(zāi)害對糧食生產(chǎn)造成的影響。

(4)從不同災(zāi)害類型來看，旱災(zāi)仍是河南省主要的氣象災(zāi)害，表現(xiàn)出危害范圍廣、影響嚴(yán)重的特征，同時對糧食生產(chǎn)造成的影響嚴(yán)重。因此應(yīng)該推進河南省農(nóng)業(yè)水利設(shè)施建設(shè)，提高農(nóng)作物對旱災(zāi)的抵御能力。在防治旱災(zāi)的同時，也要注意對風(fēng)雹災(zāi)害的防治。

本文在不同程度災(zāi)害基礎(chǔ)上，分析了4種不同氣象災(zāi)害對糧食生產(chǎn)的影響。研究發(fā)現(xiàn)糧食單產(chǎn)受中災(zāi)影響最為嚴(yán)重；重度災(zāi)害防治工作較為突出，有效減少了重度災(zāi)害對糧食生產(chǎn)的影響；旱災(zāi)仍是河南省主要的氣象災(zāi)害，相關(guān)部門應(yīng)加強對旱災(zāi)的防范。

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(責(zé)任編輯：管珊紅)

Study on Effect of Agricultural Meteorological Disasters on GrainYield in Henan Province through Grey Correlative Degree Analysis

PENG Chuan-mei

(College of Business, Hohai University, Nanjing 211100, China)

According to the meteorological disaster data and grain production data of Henan province during 1978～2014, the relationship between grain yield per unit area and meteorological disaster in Henan province was analyzed. Through grey correlative degree analysis, this paper studied the correlation degree of four kinds of meteorological disasters at three different levels (light disaster, medium disaster and severe disaster) with grain yield per unit area and five kinds of specific grain crops. On this basis, the author raised the corresponding suggestions, in order to provide a reference for the sustainable development of grain production in Henan province.

Henan province; Grain yield per unit area; Meteorological disaster; Degree of disaster; Type of disaster; Grey correlative degree analysis

2016-12-17

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費項目(2014B39714)；江蘇省普通高校研究生科研創(chuàng)新計劃項目(KYLX_0512)。

彭傳梅(1992—)，女，河南信陽人，碩士研究生，研究方向：資源與環(huán)境經(jīng)濟、水資源管理等。

X43

A

1001-8581(2017)04-0106-05