山東小麥氣象災害預警指標規范

張曉艷　王麗麗　鄭紀業　唐研　王風云　阮懷軍

摘要：本文從山東小麥生產的實際情況出發，從影響小麥生產的主要氣象災害入手，對小麥旱災、干熱風、冷害等的指標及等級進行了綜合分析，為小麥災害預警系統的開發做準備。

關鍵詞：山東??；小麥；氣象災害預警；指標；規范

中圖分類號：S42（252）：S512.1+1文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2014）05-0127-05

1適用范圍

本標準規定了小麥各生產風險因子的定義、表征指標及其計算方法、等級劃分、數據采集的具體內容等。

本標準適用于山東省小麥氣象災害預警評估，黃淮海其他氣候相近地區可參照執行。

2規范性引用文件

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QX/T 81-2007 減產率 降水量距平百分率

3術語及定義

下列術語和定義適用于本標準。

3.1生產風險

指由于多種災害因子造成的小麥區域產量低于預期正常產量所產生的隨機不確定性。

3.2最高溫度

一定時段內空氣溫度的最高值，常用的有日最高溫度、月最高溫度和年極端最高溫度，單位均為攝氏度（℃）。

3.3相對濕度

在當時溫度下空氣中實際水汽壓與飽和水汽壓的比值，單位為百分率（%）。

3.4風速

空氣水平移動所經過的距離與其所用時間的比值，單位為米/秒（m/s）。

3.5干熱風日

在小麥揚花灌漿期間，某日內實際觀測到的氣象要素組合達到干熱風發生的條件要求。

3.6小麥干熱風災害

在小麥揚花灌漿期間出現的一種高溫低濕并伴有一定風力的災害性天氣，它可使小麥失去水分平衡，嚴重影響各種生理功能，使千粒重明顯下降，導致小麥顯著減產。

3.7小麥干熱風類型

根據干熱風氣象要素組合對小麥的影響和危害的差異，對小麥干熱風所作的分類。

3.8干熱風天氣過程

在小麥揚花灌漿期間，一次天氣過程中出現1個或1個以上的干熱風日。

3.9小麥干旱災害

由于土壤干旱或大氣干旱，小麥根系從土壤中吸收到的水分難以補償蒸騰的消耗，使植株體內水分收支失衡，小麥正常生長發育受到嚴重影響乃至部分死亡，并最終導致減產和品質降低的現象。

3.10生育階段的有效降水量

小麥某一生育階段內，自然降水實際補充為小麥根層土壤中的凈水量，以毫米（mm）表示。

3.11降水量

從天空降落到地面上的液態或固態（經融化后）水，未經蒸發、滲透、流失，而在水平面上積聚的深度。

3.12作物系數

小麥在不同生育期中的需水量與可能蒸散量之比值（KC）。

3.13小麥需水系數

小麥全生育期內蒸發蒸騰水量與收獲的干物質量或產量之比，單位為毫米/千克（mm/kg）。

3.14生育階段的土壤有效底墑

小麥某一生育階段內麥田0～100 cm土層中凋萎濕度以上的土壤含水量，單位為毫米（mm）。

3.15生育階段的需水量

小麥獲得高產時某一生育階段的植株蒸騰、棵間蒸發以及構成植株體的水量之和，單位為毫米（mm）。

3.16小麥需水臨界期

小麥全生育期中因需水得不到滿足，最易影響生長發育并導致減產幅度最大的時期。

3.17作物水分虧缺率

外界水分不能滿足作物需水量的部分占作物需水量的比值，以百分率（%）表示。

3.18生育階段的自然供水量

小麥某一生育階段內的土壤有效底墑水、有效降水量及地下水供給量之和，單位為毫米（mm）。

3.19降水量距平百分率

某時段的降水量與常年同期氣候平均降水量之差的絕對值占常年同期氣候平均降水量的百分比，單位用百分率（%）表示。

3.20洪澇災害

由于強降雨、冰雪融化、冰凌、堤壩潰決、風暴潮等原因引起江河湖泊及沿海水量增加、水位上漲而泛濫以及山洪暴發所造成的災害稱為洪水災害；因大雨、暴雨或長期降雨過于集中而產生大量的積水和徑流，排水不及，致使土地等漬水、受淹而造成的災害稱為雨澇災害。由于洪水災害和雨澇災害往往同時或連續發生在同一地區，有時難以準確界定區別，所以常統稱為洪澇災害。

3.21風雹災害

強對流發展成積雨云后出現狂風、暴雨、冰雹、龍卷風、雷電等所造成的災害，因有時難以區別界定，統稱為風雹災害。沙塵暴所造成的災害，也一并計入風雹災害。

3.22晚霜凍害

晚霜凍害是指在冬小麥拔節期內，氣溫低于0℃或葉面溫度低于-4℃時，就可能遭受霜凍害，但拔節后的日數不同，冬小麥的耐寒能力也不同，則其受害程度、部位和癥狀也不同。其中以拔節后10～15天小麥雌雄蕊分化期耐寒能力最差（即低溫敏感期），此時出現低溫，則受凍最重。

4小麥干旱災害預警指標及其量值計算

針對小麥干旱災害比較嚴重的山東麥區，編制一套計算比較簡便的等級指標，形成統一配套體系，以方便不同用戶的使用。選取小麥生育階段的作物水分虧缺率、降水量距平百分率作為小麥干旱災害預警的致災因子。

4.1作物水分虧缺率

依據農田水分平衡原理，小麥某一生育階段的水分虧缺率可以描述為小麥生育階段的自然供水量與需水量差的絕對值占需水量的百分比。endprint

小麥某一生育階段的作物水分虧缺率計算公式：

G=|W-E|1E×100%

式中：G——小麥生育階段的水分虧缺率，單位為百分率（%）；W——小麥生育階段的自然供水量，單位為毫米（mm）；E——小麥生育階段的需水量，單位為毫米（mm）。

4.1.1小麥生育階段的需水量小麥某一生育階段的需水量計算公式：

E=KC×ET0

式中：KC——作物系數，小麥不同生育階段的取值見表1，全生育期平均KC取0.85；ET0——可能蒸散量，采用聯合國糧農組織推薦的FAO Penman-Monteith公式求得，單位為毫米（mm）。

4.1.2小麥生育階段的自然供水量小麥某一生育階段的自然供水量（W）包括三部分：生育階段內的土壤有效底墑、有效降水量和地下水供給量。計算公式為：

W=W1+W2+W3

式中：W1——小麥生育階段內的土壤有效底墑，單位為毫米（mm）；W2——小麥生育階段內的有效降水量，單位為毫米（mm）；W3——小麥生育階段內的地下水供給量，單位為毫米（mm）；

（1）小麥生育階段內的土壤有效底墑（W1）

小麥生育階段內某一厚度土層的土壤有效底墑。計算公式：

W1=（Wt-Wd）×ρ×h×0.1

式中：Wt——小麥生育階段開始時的實際土壤濕度，單位為百分率（%）；Wd——凋萎濕度，單位為百分率（%）；ρ——土壤容重，單位為克/立方厘米（g/cm3）；h——土層厚度，單位為厘米（cm）；0.1——單位換算系數。

（2）小麥生育階段內的有效降水量（W2）：自然降水中實際補充到小麥根層土壤水分的部分。計算見下式：

W2=P-V-Q-F

式中：P——實際降水量，單位為毫米（mm）；V——植物截留量，單位為毫米（mm）；Q——徑流量，單位為毫米（mm）；F——深層滲漏量，單位為毫米（mm）。

在微雨的情況下，植物截留量可達3 mm左右。在山東地區，小麥生育期內降水量較小，強度也不大，故忽略徑流量、深層滲漏量和植被截留量，近似取小麥全生育期的降水量為有效降水量。

（3）小麥生育階段內的地下水供給量（W3）：地下水進入小麥根層中的水量。小麥根層底部界面上下某一厚度的地下水供水量（W3）。計算公式為：

Wb=（Wx×ρx-Ws×ρs）×h×0.1

式中：當Wb<0時，W3=0；當Wb>0時，

W3=（Wi+1-Wi）×ρs×h×0.1

式中：Wb ——小麥根層底部界面下層與上層土壤含水量的差，單位為毫米（mm）；ρx ——小麥根層底部界面下層的土壤容重，單位為克/立方厘米（g/cm3）；Wx ——小麥根層底部界面下層的土壤濕度，單位為百分率（%）；Ws ——小麥根層底部界面上層的土壤濕度，單位為百分率（%）；ρs ——小麥根層底部界面上層的土壤容重，單位為克/立方厘米（g/cm3）；h ——土層厚度，上下層取值相同，單位為厘米（cm）；Wi ——第i時刻小麥根層底部界面上層的土壤濕度，單位為百分率（%）；Wi+1 ——第i+1時刻小麥根層底部界面上層的土壤濕度，單位為百分率（%）。

對于北方麥區，在實際計算小麥供水量時，地下水供水量可忽略不計。

4.2降水量距平百分率

小麥生育階段的降水量與常年同期氣候平均降水量差的絕對值占常年同期氣候平均降水量的百分率。可用于表征小麥生育階段降水量較常年值偏少的程度，能直觀反映降水異常引起的小麥干旱。某一站點小麥某一生育階段的降水量距平百分率計算公式：

Pa=|P-P|1P×100%，P

式中：Pa ——小麥生育階段的降水量距平百分率，單位為百分率（%）；P ——小麥生育階段的降水量，單位為毫米（mm）；P——同期氣候平均降水量，單位為毫米（mm）。

4.3小麥干旱災害等級

依據小麥主要發育期、全生育期的作物水分虧缺率、降水量距平百分率，確定小麥干旱等級指標；其中作物水分虧缺率、降水量距平百分率均適用于山東麥區，將小麥干旱災害等級分為輕旱、中旱、重旱、嚴重干旱四級，見表3。表4給出了小麥全生育期不同干旱等級相應減產率的參考值。

5小麥干熱風災害預警指標及其量值計算

小麥干熱風是一種高溫、低濕并伴有一定風力的災害性天氣，在山東麥區產量形成關鍵期極易發生。危害輕的年份，減產在10%以下，危害重的年份減產在10%～20%甚至20%以上。各地在進行小麥干熱風災害監測、預警和評估時，選擇的致災因子、確定的等級指標差異較大，時空可比性較差，不利于國家農業防災減災對策的制定和實施。

5.1小麥干熱風指標

山東省小麥干熱風主要是高溫低濕型，采用日最高氣溫、14時相對濕度和14時最大風速組合確定干熱風指標（見表5），在小麥揚花灌漿過程中都可能發生，一般發生在小麥開花后20天左右至蠟熟期。小麥受害癥狀為干尖炸芒，呈灰白色或青灰色，造成小麥大面積干枯逼熟死亡，產量顯著下降。

5.2空氣相對濕度

空氣相對濕度為實際觀測值。

5.3干熱風年型等級指標

根據干熱風指標判定干熱風日，用干熱風天氣過程中出現的干熱風日等級天數組合取得過程等級，用過程等級組合確定年型的輕重。

6小麥凍害指標

山東地區易發生初冬凍害、越冬期凍害、早春凍害和晚霜凍害。

初冬凍害一般由驟然強降溫引起，常稱為初冬溫度驟降型凍害。11 月中下旬至 12 月中旬，最低氣溫驟降10℃左右，達-10℃以下，持續2～3 天，小麥的幼苗未經過抗寒性鍛煉，抗凍能力較差，極易形成初冬凍害。 越冬期凍害是小麥越冬期間（12 月下旬至翌年2 月中旬）持續低溫（多次出現強寒流）或越冬期間因天氣反常造成凍融交替而形成的小麥凍害。一般分為冬季長寒型和交替凍融型兩種類型，冬季長寒型是由于長期受嚴寒天氣的影響而導致的小麥地上部嚴重枯萎甚至成片死苗；交替凍融型是進入越冬期的麥苗因氣溫回升而恢復生長，抗寒力下降，又遇到強降溫而形成的凍害。當冬季有兩個月以上平均氣溫比常年偏低2℃以上，最低氣溫在-15～-13℃的天數較多，無積雪麥田及積雪不穩定地區，易發生冬季長寒型凍害。 早春凍害是指小麥返青至拔節期間（2 月下旬至3月中旬）發生的凍害。返青后麥苗植株生長加快，抗寒力明顯下降，如遇寒流侵襲則易造成凍害，此類凍害發生較為頻繁且程度較重，是黃淮麥區的主要凍害類型。 晚霜凍害是小麥在拔節至抽穗期間（3 月下旬至4月中旬）發生的霜凍凍害，這一階段小麥生長旺盛，抗寒力很弱，對低溫極為敏感，若遇氣溫突然下降，極易形成霜凍凍害。形成的原因主要是由于氣溫回暖后又突然下降形成的霜凍。

本標準從最低氣溫、最低地表溫度、最低葉面溫度3個方面給出小麥凍害指標，見表8。

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收稿日期：2013-11-15

作者簡介：王成超（1963-），男，高級農藝師，郯麥98和陽光10小麥品種育成人，長期從事小麥育種與推廣工作。E-mail：sdtcwcc@126.comendprint