甘肅省春玉米災(zāi)損風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

齊 月, 陽(yáng)伏林, 姚玉璧, 王潤(rùn)元, 房世波

(1.中國(guó)氣象局 蘭州干旱氣象研究所/甘肅省干旱氣候變化與減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國(guó)氣象局干旱氣候變化與減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,蘭州730020; 2.中國(guó)氣象科學(xué)研究院 生態(tài)環(huán)境與農(nóng)業(yè)氣象研究所, 北京 100081)

全球變暖已成為不爭(zhēng)的事實(shí)。伴隨著氣候變暖和降水變異的加劇，極端天氣出現(xiàn)的頻次在增加，強(qiáng)度也在加大[1-3]。干旱是最嚴(yán)重最為常見(jiàn)的自然災(zāi)害之一，其發(fā)生頻率高、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、影響范圍大，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)特別是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大的損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)農(nóng)業(yè)受旱面積20世紀(jì)50年代年均為1 330萬(wàn)hm2，90年代年均0.243億hm2，因旱損失糧食由年均43.5億kg增加到195.7億kg，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活帶來(lái)嚴(yán)重影響[4-5]。甘肅省地處西北內(nèi)陸地區(qū)，屬溫帶大陸性氣候。受地理因素影響，海洋暖濕氣流難以在該地形成降水[6]，屬于典型干旱半干旱區(qū)。由于干旱少雨導(dǎo)致農(nóng)業(yè)產(chǎn)量低而不穩(wěn)，干旱已經(jīng)成為制約當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害之一，并且近幾十年全球變化使西北地區(qū)作物受干旱影響愈加嚴(yán)重[6]。

玉米是中國(guó)四大糧食作物之一，僅次于小麥。中國(guó)玉米種植面積和總產(chǎn)量?jī)H次于美國(guó)，居世界第二[7-9]。中國(guó)現(xiàn)有的0.93億hm2耕地中，玉米面積約為0.21億hm2，占總耕地面積的1/5[10]。2017年甘肅省玉米種植面積約100萬(wàn)hm2，占全省糧食種植面積的35%，是甘肅省的主要糧食作物。在全球氣候變化和干旱化趨勢(shì)的背景下，干旱對(duì)甘肅省玉米生產(chǎn)的影響越來(lái)越嚴(yán)重，造成玉米大面積減產(chǎn)，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)巨大損失。

目前，大部分氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)研究主要考慮4個(gè)要素，即致災(zāi)因子風(fēng)險(xiǎn)分析、承災(zāi)體易損性、災(zāi)情損失評(píng)估以及防災(zāi)減災(zāi)能力等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，由于方法不同或權(quán)重不同，并且沒(méi)有考慮到農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的核心——作物的損失狀況，其評(píng)價(jià)結(jié)果差異較大[11-21]。在以往的研究中，多集中于某一縣市的玉米風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究，或者對(duì)玉米的生態(tài)適應(yīng)性、資源利用進(jìn)行分析，未見(jiàn)對(duì)甘肅省各縣春玉米干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)研究。本文根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)理論，采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)和方法，研究甘肅省71個(gè)市(縣)不同年型、不同減產(chǎn)率下春玉米產(chǎn)量在干旱氣候條件下的波動(dòng)和減產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)概率，并對(duì)甘肅省春玉米干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行區(qū)劃。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文的所用資料來(lái)自于甘肅省農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒，包括1980—2011年甘肅省71個(gè)縣(市)的春玉米種植面積和總產(chǎn)量資料；少數(shù)地區(qū)的資料可能有個(gè)別時(shí)段1～2 a資料缺測(cè)，統(tǒng)計(jì)時(shí)根據(jù)實(shí)際產(chǎn)量年數(shù)計(jì)算。根據(jù)蒲欣東等[22]的劃分方法，將甘肅省劃分為河西地區(qū)、隴中地區(qū)、隴南地區(qū)、隴東地區(qū)和甘南地區(qū)5個(gè)區(qū)域。

1.2 研究方法

1.2.1 作物氣象產(chǎn)量分離 作物氣象產(chǎn)量分離是目前研究氣象因子與作物產(chǎn)量之間的關(guān)系最常用的研究方法。由于長(zhǎng)時(shí)間序列的作物產(chǎn)量變化不僅與氣象因子有關(guān)，也與科技進(jìn)步、物質(zhì)投入、環(huán)境、政策等有密切關(guān)系，其中科技進(jìn)步水平對(duì)糧食單產(chǎn)的影響力最大。因此，一般將作物產(chǎn)量分解為趨勢(shì)產(chǎn)量、氣象產(chǎn)量和隨機(jī)誤差3部分[23-24]。趨勢(shì)產(chǎn)量可看作是反映某一歷史時(shí)期某一生產(chǎn)區(qū)域生產(chǎn)力發(fā)展水平的長(zhǎng)周期產(chǎn)量分量，氣象產(chǎn)量是以氣象要素為主的短周期變化因子影響的產(chǎn)量分量。

Y=Yt+Yw+ε

(1)

式中：Y為實(shí)際產(chǎn)量(t)；Yt為趨勢(shì)產(chǎn)量(t)；Yw為氣象產(chǎn)量(t)；ε為其他隨機(jī)產(chǎn)量(t)，又被稱為“隨機(jī)噪聲”，可忽略不計(jì)。因此，一般研究中將實(shí)際作物產(chǎn)量直接分解為趨勢(shì)產(chǎn)量和氣象產(chǎn)量。即：

Y=Yt+Yw

(2)

本研究采用直線滑動(dòng)平均法對(duì)趨勢(shì)產(chǎn)量進(jìn)行模擬[24]。將某一階段內(nèi)產(chǎn)量的時(shí)間序列的變化看作線性函數(shù)，成一直線。隨著階段的前進(jìn)和推移，直線不斷改變位置、后延滑動(dòng)，從而反映產(chǎn)量的歷史演變趨勢(shì)。依次求取各階段的線性回歸函數(shù)，則經(jīng)過(guò)某一時(shí)間點(diǎn)上各線性函數(shù)的均值，即為該時(shí)間點(diǎn)的趨勢(shì)產(chǎn)量值。設(shè)某階段的線性趨勢(shì)方程為：

Yi(t)=ai+bit

(3)

式中：方程個(gè)數(shù)i=n+k+1；n為樣本序列個(gè)數(shù)；k為時(shí)間步長(zhǎng)，為了消除短周期波動(dòng)的影響，滑動(dòng)步長(zhǎng)k取11；t為時(shí)間序號(hào)。本文選取1980—2011年的玉米單產(chǎn)資料，因此，共有20個(gè)趨勢(shì)方程。計(jì)算每個(gè)方程在t點(diǎn)上的函數(shù)值Yi(t)，這樣每個(gè)t點(diǎn)上分別有q個(gè)函數(shù)值，q的多少與n有關(guān)。當(dāng)k≤n/2，則q=1,2,3,…,k,…,k,…,3,2,1；q連續(xù)為k的個(gè)數(shù)等于n-2(k-1)。當(dāng)k≤n/2，則q=1,2,3,…,n-k+1,…,n-k+1,…,3,2,1；q連續(xù)為n-k+1的個(gè)數(shù)等于2k-n。本文單產(chǎn)序列共32 a，因此1980—1989年每個(gè)時(shí)間點(diǎn)t上的函數(shù)值個(gè)數(shù)q依次取1，2，…，10；1990—2001年這12 a每個(gè)時(shí)間點(diǎn)t上各有11個(gè)函數(shù)值，即q=11；2002—2010年每點(diǎn)上t依次有10，9，…，1個(gè)函數(shù)值。然后，再求出每個(gè)t點(diǎn)上q個(gè)函數(shù)的均值：

(4)

Yw=Y-Yt

(5)

由氣象產(chǎn)量(Yw)和趨勢(shì)產(chǎn)量(Yt)的比值可得到相對(duì)氣象產(chǎn)量，見(jiàn)公式(6)。相對(duì)氣象產(chǎn)量表明糧食波動(dòng)的幅度，不受時(shí)間和地域的限制，具有可比性，因此能較好地反映氣象因子對(duì)產(chǎn)量的影響。

(6)

式中：Yr為相對(duì)氣象產(chǎn)量(%)。

當(dāng)實(shí)際產(chǎn)量低于趨勢(shì)產(chǎn)量時(shí)，相對(duì)氣象產(chǎn)量為負(fù)值，稱為減產(chǎn)率；反之，當(dāng)實(shí)際產(chǎn)量高于趨勢(shì)產(chǎn)量時(shí)，相對(duì)氣象產(chǎn)量為正值，稱為增產(chǎn)率。

1.2.2 相對(duì)氣象產(chǎn)量正態(tài)分布型判別 相對(duì)氣象產(chǎn)量與氣象產(chǎn)量相比能更好地描述以氣象要素為主的各種短期變動(dòng)因子對(duì)產(chǎn)量序列的影響[25-26]。因?yàn)橄鄬?duì)氣象產(chǎn)量消除了生產(chǎn)力水平的影響，主要反映的是氣象因子對(duì)產(chǎn)量的影響規(guī)律，而由于氣候因子一般具有正態(tài)分布的特點(diǎn)，相對(duì)氣象產(chǎn)量也應(yīng)該具有正態(tài)分布的特征。為驗(yàn)證這一觀點(diǎn)，本文采用偏度—峰度檢驗(yàn)法對(duì)所需研究資料進(jìn)行正態(tài)檢驗(yàn)[24,27]。峰度和偏度是研究未知曲線性質(zhì)的基本手段。理論上，正態(tài)分布的偏度：

(7)

正態(tài)分布的峰度：

(8)

表1 偏度-峰度檢驗(yàn)臨界值

經(jīng)檢驗(yàn)，研究區(qū)域有71個(gè)縣市，其中9個(gè)縣市的減產(chǎn)率未通過(guò)α=0.01水平的正態(tài)性檢驗(yàn)，通過(guò)檢驗(yàn)的占總體的88%，表明甘肅省玉米減產(chǎn)率基本服從正態(tài)分布。對(duì)于不符合正態(tài)分布的個(gè)別站點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行偏態(tài)分布正態(tài)化處理[26]。

1.2.3 災(zāi)害減產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo) 相對(duì)氣象產(chǎn)量的負(fù)值主要是由于不利氣象條件(災(zāi)害)所造成的減產(chǎn)[27]。在諸多災(zāi)害中，干旱是影響研究區(qū)最大的氣象災(zāi)害，是造成春玉米減產(chǎn)最嚴(yán)重的自然災(zāi)害。大范圍的春玉米相對(duì)氣象產(chǎn)量波動(dòng)的負(fù)值(減產(chǎn)率)主要是以干旱為主的一些因素造成的。因此，分析本研究區(qū)春玉米歷年相對(duì)氣象產(chǎn)量的波動(dòng)，減產(chǎn)率和減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)概率在很大程度上可以反映干旱對(duì)春玉米產(chǎn)量影響的風(fēng)險(xiǎn)程度。

(1) 減產(chǎn)率指標(biāo)。相對(duì)氣象產(chǎn)量是一個(gè)相對(duì)值，表明實(shí)際產(chǎn)量偏離趨勢(shì)產(chǎn)量的波動(dòng)幅值。實(shí)際單產(chǎn)低于當(dāng)時(shí)趨勢(shì)產(chǎn)量的百分率稱為“減產(chǎn)率”，高于趨勢(shì)產(chǎn)量的百分率稱為“增產(chǎn)率”。對(duì)于某一相對(duì)氣象產(chǎn)量{xi}，定義xi=0.0%為豐歉臨界值，xi<0.0%的年份為歉收年份；xi=-5.0%為成災(zāi)臨界值，xi<-5.0%的年份為成災(zāi)年份[22]。為了表示一個(gè)地區(qū)多年平均的干旱程度對(duì)產(chǎn)量的影響，采用歷年平均減產(chǎn)率指標(biāo)P。

(9)

式中：xi，n分別為不同年型對(duì)應(yīng)的相對(duì)產(chǎn)量序列和年數(shù)。當(dāng)n為歉收年份的年數(shù)時(shí)，得到歉年平均減產(chǎn)率；當(dāng)n為成災(zāi)年份時(shí)，得到災(zāi)年平均減產(chǎn)率。

(2) 不同年型減產(chǎn)變異系數(shù)指標(biāo)。變異系數(shù)表示減產(chǎn)的幅度偏離其平均值的程度，是反映研究區(qū)春玉米產(chǎn)量是否穩(wěn)定的指標(biāo)[25]。對(duì)于同樣大小的平均減產(chǎn)率，年際間減產(chǎn)率差別大和小，其氣象災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)不同，波動(dòng)性大，氣象災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)越大。減產(chǎn)年減產(chǎn)率的波動(dòng)性，稱為減產(chǎn)率變異系數(shù)。

(10)

式中：xi為減產(chǎn)率序列；P為平均減產(chǎn)率；n為對(duì)應(yīng)xi的所有減產(chǎn)年。

變異系數(shù)是均方差和數(shù)學(xué)期望的比值，描述相對(duì)氣象產(chǎn)量序列數(shù)值分散的程度如何，是高度集中在某個(gè)范圍內(nèi)，還是比較均勻地分散在整個(gè)變化范圍內(nèi)。某年型減產(chǎn)變異系數(shù)表明產(chǎn)量的分布狀況，系數(shù)大，說(shuō)明大豐收和大減產(chǎn)的年份多，產(chǎn)量穩(wěn)定性差。

(3) 風(fēng)險(xiǎn)概率指標(biāo)。風(fēng)險(xiǎn)概率指標(biāo)是指根據(jù)分布函數(shù)曲線計(jì)算的春玉米單產(chǎn)不同增產(chǎn)率和減產(chǎn)率出現(xiàn)的概率[25]。正態(tài)分布函數(shù)為：

(11)

則隨機(jī)變量x在區(qū)間(x1,x2)內(nèi)發(fā)生的概率為：

(12)

本文按歉年和災(zāi)年兩種年型對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分析。其中，歉年減產(chǎn)率為相對(duì)氣象產(chǎn)量小于零，即歉收年份的減產(chǎn)率平均值；災(zāi)年減產(chǎn)率為相對(duì)氣象產(chǎn)量小于5%(減產(chǎn)率大于5%)的成災(zāi)年份的減產(chǎn)率平均值[28]。

將甘肅省71個(gè)縣(市)的春玉米平均減產(chǎn)率按照減產(chǎn)率高低分為5個(gè)級(jí)別：低值區(qū)(0～20%)、次低值區(qū)(20～30%)、中值區(qū)(30～40%)、次高值區(qū)(40～50%)、高值區(qū)(≥50%)。

1.2.4 綜合風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃方法 本文以甘肅省71個(gè)縣市為樣本，選取每個(gè)縣(市)歉年平均減產(chǎn)率、災(zāi)年減產(chǎn)率變異系數(shù)、年減產(chǎn)率≥10%的風(fēng)險(xiǎn)概率3個(gè)指標(biāo)作為風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，通過(guò)K-平均聚類算法對(duì)甘肅省春玉米進(jìn)行減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，將其分為低、中、較高、高4類。

2 結(jié)果與分析

2.1 春玉米歉年平均減產(chǎn)率和變異系數(shù)分布規(guī)律

2.1.1 春玉米歉年平均減產(chǎn)率分布規(guī)律 從圖1中可知，春玉米歉年平均減產(chǎn)率在該區(qū)的分布有明顯的區(qū)域性：該區(qū)域以黃河為界，河西地區(qū)高于其他地區(qū)，大部分高值區(qū)和次高值區(qū)位于河西地區(qū)。該區(qū)域的北面高于南面；其中河西地區(qū)的12個(gè)縣、隴中地區(qū)的24個(gè)縣、隴東地區(qū)的9個(gè)縣、隴南地區(qū)的7個(gè)縣、甘南地區(qū)的1個(gè)縣屬于低值區(qū)，平均減產(chǎn)率在5.8%～20%的范圍內(nèi)；而除河西地區(qū)的古浪縣、金昌縣和民勤縣，隴東地區(qū)的華池縣和環(huán)縣外，隴中地區(qū)其他9個(gè)縣屬于次低值區(qū)，平均減產(chǎn)率在20%～30%的范圍內(nèi)；中值區(qū)主要有3個(gè)縣，全部位于隴中地區(qū)，平均減產(chǎn)率在30%～40%的范圍內(nèi)；次高值區(qū)有5個(gè)縣，其中河西地區(qū)3個(gè)，平均減產(chǎn)率在40%～50%的范圍內(nèi)；平均減產(chǎn)率>50%的高值區(qū)有9個(gè)縣，除了隴中地區(qū)的定西市、渭源市和漳縣，隴東地區(qū)的靜寧縣，其他大部分位于河西地區(qū)。

圖1春玉米歉年平均減產(chǎn)率分布

2.1.2 春玉米歉年減產(chǎn)率的變異系數(shù)分布規(guī)律 變異系數(shù)的大小反映了該地區(qū)春玉米產(chǎn)量的穩(wěn)定狀況，變異系數(shù)高表明該地區(qū)的玉米產(chǎn)量年際波動(dòng)較大，玉米生產(chǎn)容易受外界條件的影響[24]。按變異系數(shù)的大小將其分成3個(gè)等級(jí)，分別為低值區(qū)(≤0.89)，中值區(qū)(≤1.26)，高值區(qū)(≤2.40)。

從圖2可以看出，變異系數(shù)的分布沒(méi)有明顯的區(qū)域性和連續(xù)性，各個(gè)范圍相間分布。高值區(qū)主要分布在甘肅省的中部地區(qū)，包括河西地區(qū)的酒泉市、張掖市、武威市、民勤縣、金昌縣、永昌縣；隴中地區(qū)的皋蘭縣、臨夏市、白銀市、康樂(lè)縣、和政縣、臨洮縣、渭源縣；隴東地區(qū)的正寧縣、靜寧縣；隴南地區(qū)的徽縣，大部分位于河西地區(qū)和隴中地區(qū)。低值區(qū)的變異系數(shù)值在0.89以下，主要分布在河西地區(qū)的阿克塞哈薩克族自治區(qū)、敦煌市、嘉峪關(guān)市、民樂(lè)縣、肅北縣；隴中地區(qū)的定西市、廣河縣、會(huì)寧縣、靖遠(yuǎn)縣、張家川縣、漳縣、隴西縣；隴東地區(qū)的環(huán)縣、涇川縣、莊浪縣；隴南地區(qū)的西和縣，大部分位于河西地區(qū)和隴中地區(qū)。其他地區(qū)的變異系數(shù)為0.89～1.26，屬于中值區(qū)。

圖2春玉米歉年減產(chǎn)率的變異系數(shù)分布

2.2 春玉米災(zāi)年平均減產(chǎn)率和變異系數(shù)的分布規(guī)律

2.2.1 春玉米災(zāi)年平均減產(chǎn)率分布規(guī)律 從圖3中可見(jiàn)，春玉米災(zāi)年平均減產(chǎn)率分布同樣具有明顯的區(qū)域性，其分布特征與歉年平均減產(chǎn)率大體一致。以黃河為界，河西地區(qū)高于其他地區(qū)，大部分高值區(qū)和次高值區(qū)位于河西地區(qū)。該區(qū)域的南面高于北面；其中河西地區(qū)的5個(gè)縣、隴中地區(qū)5個(gè)縣、隴南地區(qū)的3個(gè)縣、隴東地區(qū)的7個(gè)縣，屬于低值區(qū)，平均減產(chǎn)率在5.8%～20%的范圍內(nèi)；而河西地區(qū)的4個(gè)縣、隴中地區(qū)11個(gè)縣、隴東地區(qū)的3個(gè)縣、隴南地區(qū)的4個(gè)縣屬于次低值區(qū)，平均減產(chǎn)率在20%～30%的范圍內(nèi)；中值區(qū)主要有10個(gè)縣，隴東地區(qū)環(huán)縣、天水市、武山縣、通渭縣、永登縣5個(gè)縣，河西地區(qū)張掖市、民勤縣2個(gè)，甘南地區(qū)的舟曲縣以及隴中地區(qū)的臨夏市和臨夏縣，平均減產(chǎn)率在30%～40%的范圍內(nèi)；次高值區(qū)有8個(gè)縣，其中河西地區(qū)5個(gè)，平均減產(chǎn)率在40%～50%的范圍內(nèi)；平均減產(chǎn)率>50%的高值區(qū)有11個(gè)縣，大部分位于河西地區(qū)和隴中地區(qū)。

2.2.2 春玉米災(zāi)年平均減產(chǎn)率的變異系數(shù)分布規(guī)律 根據(jù)春玉米災(zāi)年平均減產(chǎn)率變異系數(shù)的大小將其分成3個(gè)等級(jí)，分別為低值區(qū)(≤0.71)，中值區(qū)(≤0.97)，高值區(qū)(≤1.67)。

從圖4可以看出，災(zāi)年平均減產(chǎn)率的變異系數(shù)的分布沒(méi)有明顯的規(guī)律性和區(qū)域性。高值區(qū)主要有白銀市、皋蘭縣、古浪縣、和政縣、徽縣、金昌縣、靜寧縣、酒泉市、康樂(lè)縣、臨洮縣、臨夏市、民勤縣、清水縣、通渭縣、渭源縣、武威市、永昌縣、榆中縣和張掖市，大部分位于河西地區(qū)東部和隴中地區(qū)。中值區(qū)的變異系數(shù)在0.71～0.97，主要有河西地區(qū)的安西縣、山丹縣、肅南縣、敦煌市，隴南地區(qū)的成縣、崇信縣、甘南地區(qū)的迭部縣、舟曲縣，隴中地區(qū)的甘谷縣、積石山保安族東鄉(xiāng)縣、蘭州市、岷縣、秦安縣，隴東地區(qū)的合水縣、靈臺(tái)縣、寧縣，隴南地區(qū)的禮縣、文縣，主要分布在變異系數(shù)高值區(qū)的周邊。其他地區(qū)的變異系數(shù)分布在0.71以下，屬于低值區(qū)。歉年減產(chǎn)率變異系數(shù)高的地區(qū)大多是歉年平均減產(chǎn)率大的地區(qū)。說(shuō)明甘肅中部地區(qū)雖然減產(chǎn)率較小，但其產(chǎn)量波動(dòng)的幅度要大于減產(chǎn)率大的地區(qū)。

圖3春玉米災(zāi)年平均減產(chǎn)率分布

圖4春玉米災(zāi)年減產(chǎn)率的變異系數(shù)分布

2.3 春玉米減產(chǎn)率≥5%的風(fēng)險(xiǎn)概率分布

減產(chǎn)率≥5%的風(fēng)險(xiǎn)概率是指偏離趨勢(shì)產(chǎn)量負(fù)值的相對(duì)氣象產(chǎn)量達(dá)到或者超過(guò)5%以上出現(xiàn)的概率[24]。從圖5中可以看出，減產(chǎn)率≥5%的風(fēng)險(xiǎn)概率在本區(qū)分布具有明顯的連續(xù)性和區(qū)域性。除河西地區(qū)的玉門(mén)市、金塔縣、高臺(tái)縣、臨澤縣和武威市，及隴東和隴南地區(qū)的東部邊緣區(qū)外，其他大部分地區(qū)屬于次高值區(qū)和高值區(qū)，減產(chǎn)率≥5%的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要位于河西的大部分地區(qū)、隴中地區(qū)、甘南地區(qū)及隴東和隴南的中西部地區(qū)，整體上看，甘肅省的中西部地區(qū)減產(chǎn)率≥5%的風(fēng)險(xiǎn)高于東部邊緣區(qū)域。

圖5春玉米減產(chǎn)率≥5%的風(fēng)險(xiǎn)概率

2.4 春玉米減產(chǎn)率≥10%的風(fēng)險(xiǎn)概率分布

減產(chǎn)率≥10%的風(fēng)險(xiǎn)概率是指偏離趨勢(shì)產(chǎn)量負(fù)值的相對(duì)氣象產(chǎn)量達(dá)到或者超過(guò)10%以上出現(xiàn)的概率[24]。由圖6可見(jiàn)，次高值區(qū)和高值區(qū)主要有河西地區(qū)的阿克塞哈薩克族自治縣、敦煌市、安西縣、古浪縣、金昌縣、民樂(lè)縣、肅北縣、嘉峪關(guān)市、肅南縣，隴中地區(qū)的渭源縣、景泰縣、臨夏市(縣)、渭源縣、漳縣、張家川縣，隴東地區(qū)的環(huán)縣、靜寧縣、西峰市，隴南地區(qū)的西和縣，大部分位于河西和隴中地區(qū)；低值區(qū)和次低值區(qū)主要有河西地區(qū)的金塔縣、臨澤縣、武威市、玉門(mén)市，隴南地區(qū)的成縣、康縣、兩當(dāng)縣、武都縣、隴東地區(qū)的廣河縣，隴東地區(qū)的崇信縣、合水縣、華亭縣、涇川縣、靈臺(tái)縣、寧縣、正寧縣、莊浪縣，隴中地區(qū)的清水縣、永靖縣、靖遠(yuǎn)縣，大部分位于隴東地區(qū)；其他地區(qū)屬于中值區(qū)。整體來(lái)看，甘肅中西部地區(qū)減產(chǎn)率≥10%的風(fēng)險(xiǎn)概率高于東部地區(qū)。

圖6春玉米減產(chǎn)率≥10%的風(fēng)險(xiǎn)概率

2.5 春玉米減產(chǎn)率≥15%的風(fēng)險(xiǎn)概率分布

減產(chǎn)率≥15%的風(fēng)險(xiǎn)概率是指偏離趨勢(shì)產(chǎn)量負(fù)值的相對(duì)氣象產(chǎn)量達(dá)到或者超過(guò)15%以上出現(xiàn)的概率[24]。從圖7中可以看出，減產(chǎn)率≥15%的風(fēng)險(xiǎn)概率整體偏低，大部分地區(qū)屬于低值區(qū)和中值區(qū)。高值區(qū)和次高值區(qū)分布在河西地區(qū)的阿克塞哈薩克族自治縣、安西縣、古浪縣、嘉峪關(guān)市、金昌縣、肅北縣、肅南縣、民樂(lè)縣，隴中地區(qū)的景泰縣、漳縣，隴東地區(qū)的靜寧縣、渭源縣、西峰市，隴南地區(qū)的西和縣；其他地區(qū)主要以中低值區(qū)為主。整體來(lái)看，河西地區(qū)減產(chǎn)率≥15%高于其他地區(qū)。

圖7春玉米減產(chǎn)率≥15%的風(fēng)險(xiǎn)概率

2.6 春玉米產(chǎn)量災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

從圖8可以看出，甘肅省春玉米單產(chǎn)減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)呈整體分散，小范圍聚集連片的特點(diǎn)。較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域較多，分布在37個(gè)縣(市)，其次為高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域分布最少。甘肅省東部和河西地區(qū)中部為春玉米減產(chǎn)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，隴中、隴東大部分地區(qū)為春玉米減產(chǎn)較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，而中、低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在河西地區(qū)的西部和南部、隴中地區(qū)的東部。

甘肅省春玉米種植模式主要是春種秋收，影響春玉米生長(zhǎng)發(fā)育的主要?dú)庀鬄?zāi)害包括苗期的霜凍害、生長(zhǎng)中后期的干旱(主要為夏、秋旱)。春玉米生長(zhǎng)的中后期需水量較大，占全生育期的50%以上，此時(shí)遇到干旱的發(fā)生，使春玉米光合作用降低，產(chǎn)量明顯下降。甘肅省中西部河西地區(qū)屬于灌溉農(nóng)業(yè)，雖然各類減產(chǎn)率均屬于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，但是可通過(guò)灌溉緩解干旱對(duì)春玉米生長(zhǎng)發(fā)育的影響。甘肅省其他地區(qū)屬于雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)，干旱是導(dǎo)致該地區(qū)減產(chǎn)的主要因素。

圖8春玉米產(chǎn)量災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

3 討 論

以往的研究大多考慮風(fēng)險(xiǎn)研究的4個(gè)要素即致災(zāi)因子風(fēng)險(xiǎn)分析、承災(zāi)體易損性、災(zāi)情損失評(píng)估以及防災(zāi)減災(zāi)能力等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，由于權(quán)重的不同，并且沒(méi)有考慮到農(nóng)業(yè)系統(tǒng)核心——作物災(zāi)損狀況，其評(píng)價(jià)結(jié)果差異較大。基于以風(fēng)險(xiǎn)理論為基礎(chǔ)，采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)方法，運(yùn)用甘肅省各縣的春玉米實(shí)際的產(chǎn)量資料對(duì)春玉米干旱風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行區(qū)劃，避免權(quán)重的影響，使得評(píng)價(jià)結(jié)果更符合實(shí)際。

本文采用實(shí)際產(chǎn)量偏離趨勢(shì)產(chǎn)量負(fù)值的百分比主要是由于受氣象條件影響造成的春玉米產(chǎn)量，干旱是甘肅省春玉米受到的最普遍最嚴(yán)重的自然災(zāi)害，該地區(qū)春玉米歷年災(zāi)年減產(chǎn)率基本上是干旱造成的。河西地區(qū)為典型的干旱區(qū)，中部地區(qū)為春玉米減產(chǎn)的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，變異系數(shù)也較大，但是河西地區(qū)的西部和南部屬于低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，由于河西地區(qū)屬于灌溉農(nóng)業(yè)，干旱發(fā)生時(shí)降水減少，通過(guò)灌溉來(lái)緩解干旱導(dǎo)致的減產(chǎn)，使其干旱風(fēng)險(xiǎn)降低，這與白月明[6]、姚小英[29]等的結(jié)果相一致。隴中地區(qū)是典型的半干旱區(qū)，以雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)為主，干旱直接導(dǎo)致作物減產(chǎn)，與上述的結(jié)果相一致。本文只是對(duì)甘肅省春玉米干旱風(fēng)險(xiǎn)做了一個(gè)嘗試下的探討，還需要進(jìn)行深入的分析，根據(jù)不同的趨勢(shì)產(chǎn)量分析法進(jìn)一步進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃分析。

4 結(jié) 論

(1) 春玉米歉年和災(zāi)年的平均減產(chǎn)率分布均具有明顯的區(qū)域性，大致以黃河為界，河西地區(qū)高于其他地區(qū)。大部分的高值區(qū)和次高值區(qū)位于河西地區(qū)；中值區(qū)位于隴中地區(qū)；低值區(qū)和次低值區(qū)大部分位于隴中、隴東和河西地區(qū)。整體是北面高南面低。

(2) 春玉米單產(chǎn)的歉年和災(zāi)年減產(chǎn)率的變異系數(shù)分布沒(méi)有明顯的區(qū)域性和連續(xù)性，高值區(qū)和低值區(qū)主要分布在河西和隴中地區(qū)，說(shuō)明河西地區(qū)和隴中地區(qū)的年平均減產(chǎn)率波動(dòng)較大，春玉米容易受到干旱的影響。

(3) 減產(chǎn)率≥5%的風(fēng)險(xiǎn)概率均具有明顯的連續(xù)性和區(qū)域性，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在甘肅省的中西部地區(qū)；減產(chǎn)率≥10%的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在河西和隴中地區(qū)，主要位于甘肅省的中西部地區(qū)；減產(chǎn)率≥15%的風(fēng)險(xiǎn)概率整體偏低，大部分地區(qū)屬于低值區(qū)和中值區(qū)，高值區(qū)、次高值區(qū)主要分布在河西地區(qū)。

(4) 甘肅省春玉米減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)呈整體分散，小范圍聚集連片的特征。河西地區(qū)的玉門(mén)市、金塔縣、臨澤縣、張掖市、武威市，隴中地區(qū)的靖遠(yuǎn)縣、永靖縣以及隴東地區(qū)的東部各縣春玉米減產(chǎn)屬于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，隴中、隴東大部分地區(qū)為春玉米減產(chǎn)較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，其他縣市為中、低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。