蔡 波,胡 凱,傅 青
(江西農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟管理學院,江西 南昌 330045)
氣象災(zāi)害對江西省不同季水稻產(chǎn)量影響的灰色關(guān)聯(lián)分析
蔡 波,胡 凱,傅 青
(江西農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟管理學院,江西 南昌 330045)
選取1986—2014年江西省早稻、中稻、晚稻單產(chǎn)數(shù)據(jù)以及水稻因不同氣象災(zāi)害(旱災(zāi)、洪澇災(zāi)、風雹、霜凍和臺風)造成的受災(zāi)、成災(zāi)和絕收面積數(shù)據(jù),運用灰色關(guān)聯(lián)分析法計算不同季水稻單產(chǎn)與5種氣象災(zāi)害的關(guān)聯(lián)系數(shù),并利用相關(guān)數(shù)據(jù)計算不同季水稻的災(zāi)損量和災(zāi)損率。結(jié)果表明,不同季水稻單產(chǎn)與洪澇災(zāi)害的關(guān)聯(lián)系數(shù)大,說明洪澇災(zāi)害對水稻產(chǎn)量的影響程度大;從時間跨度看,不同季水稻單產(chǎn)受氣象災(zāi)害影響程度除風雹外都在減弱;不同季水稻由于播種和收獲時間不同,受到氣象災(zāi)害的影響程度不同,中稻受影響程度高于早稻和晚稻。災(zāi)損量分析結(jié)果顯示,江西省氣象災(zāi)害造成稻谷年均減產(chǎn)162.9萬t,相當于年均31.33萬hm2水稻種植面積的產(chǎn)量。最后,提出了建設(shè)高標準農(nóng)田、加強農(nóng)田水利、路渠配套等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)實現(xiàn)旱澇保收,合理規(guī)劃不同季水稻種植區(qū)域等水稻生產(chǎn)和防災(zāi)減災(zāi)方面的對策建議。
氣象災(zāi)害;水稻;產(chǎn)量;災(zāi)損量;灰色關(guān)聯(lián)分析
水稻是江西省的重要糧食作物,其播種面積和產(chǎn)量僅次于湖南省,居全國第2位[1]。江西省水稻的年播種面積占糧食播種面積的90%左右,年產(chǎn)量占糧食總產(chǎn)量的95%左右。然而,江西省自然災(zāi)害事件頻發(fā),不同自然災(zāi)害對江西省水稻生產(chǎn)產(chǎn)生不同程度的影響。江西省水稻種植可分為早稻、中稻(指一季晚稻,簡稱中稻)和晚稻(指二季晚稻,簡稱晚稻),不同季水稻種植和收獲時間都不相同,受到氣象災(zāi)害影響程度也有差異。目前研究氣象災(zāi)害對江西省水稻生產(chǎn)影響的研究成果較少。因此,運用定量分析方法研究不同氣象災(zāi)害對江西省不同季水稻生產(chǎn)的影響,具有較好的現(xiàn)實價值和理論價值。
從現(xiàn)有研究成果來看,理論界研究氣象災(zāi)害對水稻生產(chǎn)的影響已取得一定成果。沈陳華[2]研究了不同氣象因子的變化特征及其與水稻氣象單產(chǎn)間的相互影響關(guān)系,并且為應(yīng)對氣候變暖提出對策建議;羅麗華等[3]運用回歸的方法研究了影響湖南早稻產(chǎn)量因子的主要氣象因素及其敏感時期;龍方等[4]研究了影響稻谷單產(chǎn)變化的主要因素,結(jié)果表明自然因素是主要因素,水災(zāi)受災(zāi)未成災(zāi)率、其他災(zāi)害受災(zāi)未成災(zāi)率、水災(zāi)成災(zāi)率、旱災(zāi)成災(zāi)率和旱災(zāi)受災(zāi)未成災(zāi)率影響稻谷產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度依次降低;彭春瑞等[5]分析了江西春寒、小滿寒、寒露風、夏季高溫、洪澇、干旱等氣象災(zāi)害的發(fā)生概況及對水稻生產(chǎn)的不利影響,從技術(shù)角度提出了相應(yīng)的減災(zāi)補救措施;王秋京等[6]利用灰色關(guān)聯(lián)分析方法分析了黑龍江省氣象災(zāi)害特征,認為干旱和洪澇是影響黑龍江省糧食生產(chǎn)的主要氣象災(zāi)害。這些研究成果從宏觀上反映了水稻產(chǎn)量與氣象災(zāi)害之間的關(guān)系,具有重要的現(xiàn)實意義,但是對不同季水稻產(chǎn)量受自然災(zāi)害影響的研究很少。
選取江西省1986—2014年水稻總產(chǎn)量,早稻、中稻、晚稻產(chǎn)量及其種植面積年度數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)主要來源于《江西統(tǒng)計年鑒》。同時還選取了江西省同期影響水稻的主要氣象災(zāi)害(旱災(zāi)、洪澇災(zāi)、風雹、霜凍和臺風)造成的受災(zāi)面積和成災(zāi)面積數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)主要來源于《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》。
本研究旨在分析不同季水稻與氣象災(zāi)害的相關(guān)性,得出不同氣象災(zāi)害對水稻產(chǎn)量的影響程度。由于氣象災(zāi)害的受災(zāi)和成災(zāi)面積數(shù)據(jù)具有很大的不確定性甚至可能會出現(xiàn)零值,選取回歸的方法來研究可能會出現(xiàn)量化結(jié)果與定性分析的結(jié)果不相符,而灰色關(guān)聯(lián)分析法可以很好地解決這些問題?;疑P(guān)聯(lián)分析法(GRA)是衡量因素間關(guān)聯(lián)程度的一種方法,反應(yīng)的是各因素發(fā)展趨勢的相似或相異程度[7]?;疑P(guān)聯(lián)度的計算步驟如下:
(1)求各序列的初值像(或均值像)。令
(2)求差序列。記
(3)求兩極最大差與最小差。記
(4)求關(guān)聯(lián)系數(shù)
(5)計算關(guān)聯(lián)度
江西省作為水稻主產(chǎn)區(qū)之一,水稻播種面積和產(chǎn)量保持相對穩(wěn)定,居糧食主產(chǎn)區(qū)前二位。如圖1所示,江西省糧食播種面積和產(chǎn)量隨著水稻播種面積和產(chǎn)量的變化而變化,水稻播種面積占糧食播種面積及水稻產(chǎn)量占糧食總產(chǎn)量的比重一直較高,近10年來這兩個比率保持相對平穩(wěn),水稻播種面積保持在90%左右,水稻產(chǎn)量比率保持在95%左右。同時,從長期波動趨勢來看,雖然水稻播種面積和產(chǎn)量整體保持平穩(wěn)上升,但是經(jīng)歷了幾個時間段的下降:第一個時間段是1992—1993年,該時間段出現(xiàn)下降是由于出現(xiàn)了嚴重的伏夏干旱導(dǎo)致1993年水稻播種面積下降,從而使水稻產(chǎn)量下降;第二個時間段是1997—1998年,由于1998年長江中下游地區(qū)出現(xiàn)了嚴重的洪澇災(zāi)害,使水稻的產(chǎn)量受到了較嚴重的影響;第三個時間段是2002—2003年,該時間段尤其是2003年出現(xiàn)了多種極端天氣的疊加影響,導(dǎo)致水稻減產(chǎn)。
圖1 江西省1986—2014年水稻播種面積及產(chǎn)量、糧食播種面積及產(chǎn)量情況
江西省水稻種植可以分為早稻、中稻和晚稻,不同季水稻種植面積和產(chǎn)量各有差異,其中早稻的種植面積是中稻面積的3.5倍左右,晚稻的種植面積最大,是中稻種植面積的4倍左右。為了更好反映各季水稻產(chǎn)量情況,這里選取各季水稻單產(chǎn)進行分析,如圖2所示,不同季水稻單產(chǎn)變化趨勢并不相同,同一年份不同季水稻單產(chǎn)有的增加有的減少,這說明不同季水稻可能因為受到氣象災(zāi)害的影響不同導(dǎo)致這種現(xiàn)象的發(fā)生,例如1998年早稻和晚稻的單產(chǎn)都有所下降,但是中稻的產(chǎn)量不減反增。從整體來看,中稻的單產(chǎn)要高于早稻和晚稻,但是晚稻的單產(chǎn)相對穩(wěn)定。
圖2 江西省不同季水稻1986—2014年單產(chǎn)變化情況
氣象災(zāi)害對不同季水稻影響程度如何,本研究從災(zāi)害強度這一角度來分析氣象災(zāi)害對不同季水稻的灰關(guān)聯(lián)度。由于臺風對糧食作物的受災(zāi)和成災(zāi)面積2000年后才有統(tǒng)計,因此以2000年為界分兩個時間階段進行分析。在進行灰色關(guān)聯(lián)分析時,利用不同季水稻的單產(chǎn)為參考序列,氣象災(zāi)害強度指數(shù)為比較序列,計算關(guān)聯(lián)系數(shù)并進行排序,并對不同季水稻的災(zāi)損量進行計算,以明晰氣象災(zāi)害對不同季水稻影響程度。
江西省早稻的播種時間一般為3月底4月初,收獲季節(jié)為7月中、下旬。氣象災(zāi)害對早稻的影響程度可以用旱災(zāi)、洪澇災(zāi)、風雹、霜凍和臺風的灰關(guān)聯(lián)度來表示,如表1所示,江西省早稻在1986—1999年時間段受洪澇災(zāi)害的影響最大、關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.9385,其次是旱災(zāi)、關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.8854,早稻在該時間段受風雹的影響最小、關(guān)聯(lián)系數(shù)只有0.6416。
早稻受氣象災(zāi)害影響的程度會隨著時間的變化而改變。由表1可知,2000—2014年期間,早稻受氣象災(zāi)害影響的程度除了風雹以外都有所下降,其中受旱災(zāi)和霜凍影響的程度下降最明顯,該時間段早稻與旱災(zāi)、霜凍的關(guān)聯(lián)系數(shù)分別由0.8854、0.8141下降到0.6807和0.6345。雖然整體受到的影響有所減小,但是該時間段早稻受洪澇災(zāi)的影響依然最大,其關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.8272;其次是旱災(zāi)對早稻的影響,但影響程度遠遠沒有洪澇災(zāi)害強,其關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.6807;值得注意的是風雹對早稻的影響比1986—1999年有所上升為第三因素,說明隨著時間的推移,風雹對早稻的影響程度越來越大;2000—2014年期間,臺風對早稻的影響程度最小,其關(guān)系系數(shù)為0.6238。
表1 江西省早稻與不同氣象災(zāi)害的灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果
江西省中稻的播種時間一般為4月初至5月底,收獲時間為9月中下旬。該季水稻1986—1999年期間受到氣象災(zāi)害影響的結(jié)果見表2,中稻受洪澇災(zāi)危害程度最大,其關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.8828;其次是旱災(zāi),關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.8017;該季水稻受風雹的影響最小,關(guān)聯(lián)系數(shù)只有0.5985,相對于其他3種氣象災(zāi)害關(guān)聯(lián)度要低很多。與早稻相比,中稻受氣象災(zāi)害影響的程度明顯降低,說明不同的播種和收獲時間受氣象災(zāi)害的影響在發(fā)生改變。
隨著時間的推移,氣候也在不斷發(fā)生變化,氣象災(zāi)害對中稻的影響程度也在發(fā)生變化。由表2可知,2000—2014年期間洪澇災(zāi)對中稻的影響程度最大,其關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.8473,該系數(shù)比1986—1999年有所下降,說明洪澇災(zāi)的危害程度變小;其次該季水稻受旱災(zāi)影響較大,關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.6964。從表2還可以看出,該季水稻受風雹和霜凍的影響基本相同,雖然受臺風的影響最小,但是與早稻相比受臺風影響的程度要高。
表2 江西省中稻與不同氣象災(zāi)害的灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果
江西省晚稻的播種時間為7月中下旬至8月上旬,收獲時間為10月中上旬。晚稻1986—1999年期間受氣象災(zāi)害影響的結(jié)果見表3。分析結(jié)果說明,晚稻單產(chǎn)受洪澇災(zāi)的影響程度最大,其關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.8749;其次是旱災(zāi),關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.7955;受到霜凍的影響要高于風雹,該時間段受風雹影響的程度最小,晚稻單產(chǎn)與風雹之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.6123。
與早、中稻一樣,近年來晚稻受氣象災(zāi)害的影響,除了風雹外都有所減弱。如表3所示,晚稻受洪澇災(zāi)影響程度最大,其關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.8342,與1986—1999年相比,關(guān)聯(lián)系數(shù)相對值有所下降;其次是旱災(zāi),關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.6751,說明晚稻近些年受旱災(zāi)影響的程度在不斷減弱。與其他氣象災(zāi)害不同的是,風雹對晚稻的影響程度在增強,關(guān)聯(lián)系數(shù)由0.6123上升到0.6732。同時從表3還可以看出,晚稻在該時間段受霜凍和臺風的影響基本相同,關(guān)聯(lián)系數(shù)都在0.63左右。
表3 江西省晚稻與不同氣象災(zāi)害的灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果
由灰色關(guān)聯(lián)分析可知,氣象災(zāi)害影響水稻生產(chǎn),導(dǎo)致水稻減產(chǎn)。氣象災(zāi)害對江西省不同季水稻造成的稻谷損失量進行定量分析,可以明晰氣象災(zāi)害對水稻生產(chǎn)的危害程度,為今后江西省制定防災(zāi)減災(zāi)措施提供參考。參照李茂松等[8]學者對我國糧食災(zāi)損的計算方法,利用不同氣象災(zāi)害造成農(nóng)作物受災(zāi)面積、成災(zāi)面積和絕收面積數(shù)據(jù),根據(jù)災(zāi)損定義,并取損失率的中位值,進行減產(chǎn)量的計算。受災(zāi)面積是指農(nóng)作物產(chǎn)量損失率為0~30%,取中位值即15%作為受災(zāi)農(nóng)作物產(chǎn)量的損失系數(shù);成災(zāi)面積是指農(nóng)作物產(chǎn)量損失率為30%~70%,取中位值即50%作為成災(zāi)農(nóng)作物產(chǎn)量的損失系數(shù);絕收面積是指農(nóng)作物產(chǎn)量損失率為70%~100%,取中位值即85%作為絕收農(nóng)作物產(chǎn)量損失系數(shù)。由于目前統(tǒng)計資料中成災(zāi)面積指的是農(nóng)作物的成災(zāi)面積,沒有單獨反映水稻成災(zāi)情況的指標,因此假定氣象災(zāi)害對不同農(nóng)作物的影響是均勻的,進而得出水稻災(zāi)損的計算公式為:
水稻災(zāi)損量=(水稻播種面積/農(nóng)作物播種面積)×〔0.15×(受災(zāi)面積-成災(zāi)面積)+0.5×(成災(zāi)面積-絕收面積)+0.85×絕收面積〕×水稻單產(chǎn)
根據(jù)以上公式,計算1986—2014年江西省不同季水稻災(zāi)損量情況,結(jié)果(表4)顯示,晚稻的災(zāi)損量最大,年均災(zāi)損量75.6萬t;其次是早稻,年均災(zāi)損量為66.3萬t;中稻的災(zāi)損量最小,年均災(zāi)損量為21萬t。三者合計年均災(zāi)損量為162.9萬t,將這一災(zāi)損量按照1986—2014年江西省稻谷單產(chǎn)量換算成稻谷種植面積,則相當于年均31.33萬hm2水稻種植面積的產(chǎn)量,約為江西省稻谷種植面積10%的產(chǎn)量。可見,氣象災(zāi)害對江西省水稻生產(chǎn)帶來了嚴重影響,防災(zāi)減災(zāi)對保障江西省糧食安全、節(jié)約耕地面積具有重要的現(xiàn)實意義。
通過對江西省水稻種植和氣象災(zāi)害的分析,以及氣象災(zāi)害對不同季水稻影響的實證分析,可以得出以下結(jié)論:
(1)并非所有季水稻單產(chǎn)都會隨著當年氣象災(zāi)害的影響而下降。同一年份不同季水稻單產(chǎn),有的減少也有的可能增加,這要根據(jù)水稻的播種期和收獲期來決定,例如1998年洪澇災(zāi)害嚴重,早稻和晚稻的單產(chǎn)都有所下降,但是中稻的產(chǎn)量不減反增,這充分說明自然災(zāi)害對江西省水稻生產(chǎn)會產(chǎn)生較大影響。
(2)洪澇災(zāi)害的灰關(guān)聯(lián)系數(shù)相對于其他氣象災(zāi)害,在不同季水稻生產(chǎn)中都是最大,說明水稻單產(chǎn)受洪澇災(zāi)害的影響程度大。無論是1986—1999年還是2000—2014年,這兩個時間段不同季水稻與洪澇災(zāi)害的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)都是最大的,這表明江西省不同季水稻在不同時期受到洪澇災(zāi)害的影響都是最大的。旱災(zāi)對不同季水稻生產(chǎn)的影響在5種氣象災(zāi)害中都居第二位,其中旱災(zāi)對中稻生產(chǎn)的影響最大,其次是早稻,對晚稻生產(chǎn)的影響最小。
表4 江西省1986—2014年不同季水稻災(zāi)損量情況表
(3)從時間跨度來看,不同季水稻單產(chǎn)受到氣象災(zāi)害的影響除了風雹外都在減弱。無論早稻、中稻還是晚稻,1986—1999年期間受到洪澇災(zāi)、旱災(zāi)和霜凍的影響,單產(chǎn)都要強于2000—2014年,但各季水稻單產(chǎn)與風雹的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)卻在上升,一方面說明農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對抵抗洪澇災(zāi)與旱災(zāi)等取得了較大成績,另外一方面風雹對水稻產(chǎn)量的影響在增強。
(4)不同季水稻由于播種和收獲時間不同,受到氣象災(zāi)害的影響程度不一樣,中稻受不同氣象災(zāi)害的影響強度高于早稻和晚稻。從2000—2014年期間各氣象災(zāi)害與水稻單產(chǎn)的灰色關(guān)聯(lián)度可知,中稻與旱災(zāi)、洪澇災(zāi)、風雹、霜凍和臺風的關(guān)聯(lián)系數(shù)分別為0.6964、0.8473、0.6778、0.6613、0.6551,早稻與5種氣象災(zāi)害的關(guān)聯(lián)系數(shù)分別為0.6807、0.8272、0.6683、0.6345和0.6238,晚稻與5種氣象災(zāi)害的關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.6751、0.8342、0.6732、0.6335和 0.6326??梢?,不同氣象災(zāi)害與中稻的關(guān)聯(lián)系數(shù)比其它季水稻大,對其影響程度也較大。
(5)利用災(zāi)損率中值法進行計算,1986—2014年,江西省自然災(zāi)害造成的稻谷減產(chǎn)年均162.9萬t,換算成稻谷種植面積,相當于每年31.33萬hm2的稻谷種植面積產(chǎn)量,平均占當年稻谷種植面積的10%。由此可見,提高江西省稻谷防災(zāi)減災(zāi)能力,對于保障江西省糧食安全、節(jié)約耕地,具有重要的戰(zhàn)略意義。
通過對江西省不同季水稻受氣象災(zāi)害影響的實證分析,根據(jù)相關(guān)結(jié)論提出相對應(yīng)的水稻生產(chǎn)和防災(zāi)減災(zāi)方面的對策建議:
(1)進一步加強高標準農(nóng)田建設(shè),實現(xiàn)路渠一體化協(xié)調(diào)推進,大力提高旱澇保收能力。洪澇災(zāi)和旱災(zāi)是影響水稻減產(chǎn)的兩大主要因素,為了最大程度的減小自然災(zāi)害的影響,必須加大農(nóng)田的基本建設(shè),保證水利設(shè)施能在旱澇情況下都能發(fā)揮作用,實現(xiàn)旱澇保收。
(2)合理規(guī)劃不同季水稻種植區(qū)域,減少氣象災(zāi)害對水稻產(chǎn)量的影響。由于不同區(qū)域氣象災(zāi)害發(fā)生的概率不同,可以根據(jù)不同季水稻播種和收獲的時間避免一些災(zāi)害的影響。例如,在江西東部地區(qū)7、8月份受臺風的影響可能會大些,可以適當多種植晚稻,避免在水稻抽穗等時期受到臺風的影響而減產(chǎn)。
(3)適當增加早稻和晚稻的播種面積,保證水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。中稻受氣象災(zāi)害的影響相對其他季水稻要大,要根據(jù)區(qū)域情況適當減少對該季水稻的種植,保證水稻的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。
(4)加強水稻新品種的培育,培育適合江西地區(qū)種植的水稻品種。水稻良種的培育可以增加水稻的一些抗性,江西水稻的種植尤其是早稻還是會受到低溫天氣的影響,培育具有抗寒和抗旱的品種對保持水稻的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)具有很重要的作用。
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Grey correlation analysis of meteorological disasters affecting different season rice production in Jiangxi Province
CAI Bo,HU Kai,F(xiàn)U Qing
(School of Economics and Management,Jiangxi Agricultural University,Nanchang 330045,China)
This paper selected the data of per unit yield of early rice,middle-season rice and late rice and the data of damage,inundated and crop area caused by different meteorological disasters from 1986 to 2014 in Jiangxi province,and the correlation coefficients between different season rice yield and meteorological disasters were calculated by using the grey correlation analysis method. And related data were used to calculate the amount of damage and the damage rate of different season rice. The results showed that the correlation coefficient between different season rice and flood was larger than other meteorological disasters,it meant that the impact of flood on rice yield was heavy. From the time span,different season rice yield affected by meteorological disasters degree were diminished besides wind hail. Due to the various time of sowing and reaping,different season rice was affected by meteorological disasters with varying degrees,middle-season rice was affected by meteorological disasters more heavy than early rice and late rice. Through analysis on the amount of damage,the annual production reduce of rice caused by meteorological disasters in Jiangxi province was 1.629 million tons,equivalent to 0.31 million hm2of rice planting area of production. Finally,according to the conclusion,some suggestions were put forward,like construction of high standard farmland,strengthening irrigation and water conservancy,road drainage equipment and infrastructure construction to achieve absolute returns,reasonable planning planting area of different season rice.
meteorological disasters;rice;yield;amount of damage;grey correlation analysis
S511;F326.11
A
1004-874X(2017)07-0001-07
蔡波,胡凱,傅青. 氣象災(zāi)害對江西省不同季水稻產(chǎn)量影響的灰色關(guān)聯(lián)分析[J].廣東農(nóng)業(yè)科學,2017,44(7):1-7.
2017-04-07
教育部人文社科項目(11YJC630008);江西省高校人文社會科學研究項目(JJ1224);江西省社會科學規(guī)劃項目(11YJ34);江西省教育廳科學技術(shù)研究項目(GJJ14279)
蔡波(1976-),男,碩士,講師,E-mail:53727577@qq.com
胡凱(1974-),博士,教授,E-mail:327029584@qq.com
(責任編輯 鄒移光)