近37年周村區(qū)旱澇特征分析及對農(nóng)業(yè)的影響

王先蕓 王媛媛 李海鳳 朱育清 張秀萍

摘要 利用周村區(qū)1979—2015年降水資料，采用降水變率、線性趨勢、滑動t檢驗(yàn)等現(xiàn)代氣候?qū)W診斷方法，分析了近37年來周村區(qū)降水量的月、季、年際分布特征及變化趨勢，運(yùn)用Z指標(biāo)分析了周村區(qū)旱澇特征及其對農(nóng)業(yè)的影響。結(jié)果表明，1979—2015年周村區(qū)降水量呈不顯著的增加趨勢，春、夏、秋季降水量均呈增加趨勢，冬季降水量呈略微減少趨勢。周村區(qū)年降水量主要集中在4—10月，占全年降水量的90%，7月份降水量最多，1月份降水量最少。近37年來周村區(qū)偏旱、偏澇年份各11年，正常年份15年。

關(guān)鍵詞 降水量；旱澇特征；農(nóng)業(yè)影響；周村區(qū)

Characteristics of Drought and Flood and Its Influence on Agriculture in Zhoucun District in Recent 37 Years

WANG Xian-yun1，WANG Yuan-yuan1，LI Hai-feng2 et al

（1.Zhoucun District Meteorological Bureau of Zibo City，Zibo，Shandong 255300；2.Shenxian County Meteorological Bureau，Shenxian，Shandong 252400）

Abstract Using the precipitation data of Zhoucun District from 1979 to 2015， the month， seasonal and interannual distribution characteristics and changes trend of precipitation in Zhoucun District in recent 37 years were analyzed by using modern climatological diagnosis methods such as precipitation variability， linear trend and sliding t test.Using Z index to analyze the characteristics of drought and flood in Zhoucun District and its influence on agriculture.The results showed that the precipitation increased in Zhoucun District from 1975 to 2015， and the precipitation in spring， summer and autumn showed an increasing trend， and the precipitation in winter showed a slight decrease trend.The annual precipitation in Zhoucun District was mainly concentrated in April to October， accounting for 90% of the annual precipitation， the most precipitation in July， the least precipitation in January.Partial drought and partial floods was 11 years，respectively，normal year was 15 years in Zhoucun District in recent 37 years.

Key words Precipitation； Drought and flood characteristics；Agricultural impact； Zhoucun district

在全球變暖背景下，作為氣候?qū)θ祟愖铌P(guān)鍵的影響因素之一——降水呈現(xiàn)出不同的響應(yīng)。李聰?shù)萚1]研究指出，我國降水量大多呈減少趨勢，但具有明顯的區(qū)域特征。也有研究表明，山東省年降水量呈下降趨勢[2]，位于山東省中部的淄博市年降水量卻呈緩慢增加趨勢，增幅為15.0 mm/10 a[3]。周村區(qū)位于山東省中部城市淄博市的西部，地勢南高北低，南部多為丘陵，北部為平原，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，雨熱同季，光照充足，無霜期較長，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展提供了比較充足的氣候資源。但由于降水量分布不均，旱澇災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，常給國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展造成嚴(yán)重?fù)p失。筆者利用現(xiàn)代氣候?qū)W診斷方法，對1979—2015年周村區(qū)降水資料進(jìn)行分析，揭示周村區(qū)降水變化規(guī)律和旱澇特征，分析其對農(nóng)業(yè)的影響，以期為趨利避害和促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 資料與方法

利用周村區(qū)1979—2015年逐月、年降水量資料，采用降水變率[4]、線性趨勢和滑動t檢驗(yàn)[5]等現(xiàn)代氣候?qū)W診斷方法，對周村區(qū)降水量的變化趨勢進(jìn)行分析，并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，采用Z指標(biāo)計(jì)算公式[6]和旱澇等級劃分標(biāo)準(zhǔn)（表1）對近37年來周村區(qū)降水量進(jìn)行旱澇特征分析，并總結(jié)對農(nóng)業(yè)的影響。四季劃分為春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12月—次年2月）。

降水變率是表示降水量年（或季、月）際變化的一個(gè)重要指標(biāo)，降水變率分為絕對變率和相對變率。降水變率大小反映降水的穩(wěn)定性或可靠性。一個(gè)地區(qū)降水豐富、變率小，表明水資源利用價(jià)值高。降水變率越大，表明降水越不穩(wěn)定，往往反映該地區(qū)旱澇頻率較高[7]。在分析降水量長期變化時(shí)，用平均絕對變率和平均相對變率進(jìn)行分析更具代表性，分別表示降水量絕對變率和相對變率的多年平均變化值。其計(jì)算公式為：

平均絕對變率=n1|Ri-|n

平均相對變率=平均絕對變率×100%

式中，n為樣本數(shù)，Ri為某時(shí)段降水量，為該時(shí)段歷年平均降水量。

2 結(jié)果與分析

2.1 降水量變化特征

2.1.1 年變化。從圖1可以看出，1979—2015年周村區(qū)年降水量平均為623.2 mm，年最多降水量為972.9 mm，出現(xiàn)在2004年；年最少降水量僅為264.4 mm，出現(xiàn)在1989年。近37年來周村區(qū)年降水量總體上略呈緩慢增加趨勢，變化趨勢不顯著（沒有通過α=0.10的顯著性檢驗(yàn)），增幅為25.4 mm/10 a，近37年年降水量增加94.0 mm。其中，降水偏多年份有21年，降水偏少年份有16年。降水偏多年份中，除2004、1995年分別較歷年平均降水量（623.2 mm）偏多6成、4成外，其余19年年降水量偏多范圍均在3成以內(nèi)；降水偏少年份中，除1989、2014、2002年分別較歷年平均降水量偏少6成、5成、4成外，其余13年年降水量偏少范圍均在3成以內(nèi)。

2.1.2

月變化。由表2可見，周村區(qū)降水量以1月最少，其次是12月，分別為5.7、8.7 mm，均占全年降水量的1%；進(jìn)入2、3月，降水呈增加趨勢，但增加幅度不明顯；4—6月降水增加幅度變大，7月降水量達(dá)到全年最多，為154.9 mm；8月降水量為全年次多，達(dá)145.8 mm，9—11月降水量趨于依次明顯減少趨勢。周村區(qū)全年降水量主要集中在4—10月，占全年降水量的90%；高度集中于盛夏7—8月，占全年降水量的48%，降水量分布與農(nóng)作物主要生長時(shí)期的供水需求相吻合。

2.1.3

季變化。從各季降水量來看，以夏季最多，為378.4 mm，占全年降水量的61%；秋季次之，為119.9 mm，占全年降水量的19%；春季降水量為99.9 mm，占全年降水量的16%；冬季最少，為25.0 mm，僅占全年降水量的4%。故周村區(qū)具有冬季雨雪稀少、春秋易旱、盛夏易澇的氣候特點(diǎn)。

從圖2可以看出，近37年周村區(qū)年降水量總體呈增加趨勢主要由春、夏、秋季降水量的增加所致，變化趨勢大小依次為1.2、17.2、7.1 mm/10 a，其中，夏季降水量增加趨勢最顯著。冬季降水量總體變化趨勢不明顯，呈略微減少趨勢，趨勢為-0.2 mm/10 a。

2.2 降水變率

由表3可見，周村區(qū)年降水量的絕對變率為127.0 mm，相對變率為20%，表示年降水量的平均變幅為±127.0 mm，平均變化范圍為496.2～750.2 mm。從各月來看，12月相對變率最大，為91%，其次是11和1月，均在80%以上；7月相對變率最小，為40%，其次是6和8月，均為45%。

2.3 旱澇特征分析及其對農(nóng)業(yè)的影響

2.3.1

全年旱澇分析。由表4～5可見，1979—2015年周村區(qū)極澇（1級）年份僅1年，出現(xiàn)在2004年，占總年份的3%；大澇（2級）年份有3年，占總年份的8%；偏澇（3級）年份有7年，占總年份的19%；正常（4級）年份有15年，占總年份的41%；偏旱（5級）年份有5年，占總年份的14%；大旱（6級）年份有4年，占總年份的11%；極旱（7級）年份有2年，占總年份的5%，分別出現(xiàn)在1989和2014年。

2.3.2

春季旱澇分析及其對農(nóng)業(yè)的影響。春季是周村區(qū)春播和冬小麥拔節(jié)、抽穗、灌漿期，需要良好的墑情和充足的水分供應(yīng)。但春季大風(fēng)天數(shù)多、氣溫回升快，土壤水分流失快，降水多寡會直接影響春播作物的播種進(jìn)度和冬小麥的后期生長。Z指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，周村區(qū)春季旱澇相當(dāng)，近37年中各有10年出現(xiàn)了不同程度的旱災(zāi)或澇災(zāi)。從實(shí)際災(zāi)情數(shù)據(jù)來看，略偏旱或偏澇對作物的影響不大，即忽略偏旱或偏澇2個(gè)等級后，發(fā)現(xiàn)春旱的頻率大于春澇，平均4.6年出現(xiàn)1次有影響的春旱（大旱及以上等級），平均7.4年出現(xiàn)1次春澇（大澇及以上等級），且春旱對農(nóng)業(yè)的影響遠(yuǎn)大于春澇，特別是春旱與其他季節(jié)相連導(dǎo)致的長時(shí)間干旱對作物的影響更大，損失慘重。如1981年先遭受春旱，后遭受秋旱，同時(shí)與來年的冬、春旱相連，致使當(dāng)年冬小麥出苗不全，來年小麥返青、拔節(jié)、抽穗及乳熟等各發(fā)育期均受到影響，減產(chǎn)嚴(yán)重。1986、2014年春旱嚴(yán)重，導(dǎo)致部分春播作物凋萎枯亡，冬小麥減產(chǎn)。

2.3.3

夏季旱澇分析及其對農(nóng)業(yè)的影響。夏季是周村區(qū)降水量最為集中的時(shí)段，多數(shù)年份能夠滿足夏季作物生長對水分的需求。Z指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，37年中正常年份為21年，占57%；有7年發(fā)生不同程度的旱災(zāi)，其中極旱2年、大旱3年，平均7.4年出現(xiàn)1次較嚴(yán)重的夏旱。尤其1989年，夏季降水量僅占?xì)v年平均降水量的34%，特別是7—8月降水量僅為52.1 mm，占?xì)v年平均降水量的17%，加上秋季連旱，造成幾十年來特大旱災(zāi)，夏玉米等農(nóng)作物嚴(yán)重減產(chǎn)。2002年8月降水量僅為15.2 mm，刷新歷史最小極值，對夏季作物造成嚴(yán)重影響。2014年夏季降水量為歷史次少年份，春夏連旱，玉米減產(chǎn)，有的山旱田地段甚至絕產(chǎn)，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失。夏季偏澇年份有9年，略多于偏旱年份，其中，極澇2年、大澇4年。較嚴(yán)重的澇災(zāi)平均6.2年出現(xiàn)1次。2004、1995年因夏季降水量明顯偏多，部分農(nóng)田有不同程度的內(nèi)澇發(fā)生，對農(nóng)作物產(chǎn)量有一定影響。

2.3.4

秋季旱澇分析及其對農(nóng)業(yè)的影響。秋季是秋收秋種的關(guān)鍵時(shí)段。由于入秋后雨量驟減，周村區(qū)大部分年份僅靠自然降水不能滿足冬小麥播種、出苗的要求。Z指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，37年中有12年出現(xiàn)了不同程度的秋旱，其中極旱2年、大旱4年，平均6.2年出現(xiàn)1次較嚴(yán)重的秋旱。最嚴(yán)重的秋旱出現(xiàn)在1988年，秋季降水量僅為7.9 mm，加之氣溫偏高，造成秋播困難，造墑播種后，冬小麥出苗較差，減產(chǎn)嚴(yán)重。另有11年為澇年，其中，極澇2年、大澇3年，較嚴(yán)重的澇災(zāi)平均7.4年出現(xiàn)1次。如2003年秋季降水量達(dá)307.3 mm，為常年降水量的2.6倍，造成全區(qū)多數(shù)農(nóng)田內(nèi)澇，冬小麥播種期推遲。