1985—2012年山東霜凍低溫災害與糧食生產格局時空研究

趙麗　魏靖宇　孟萬忠

摘要 ?通過對1985—2012年山東糧食總產量、糧食總播種面積、糧食成災和受災面積、霜凍害成災和受災面積、發生災害狀況等農業氣象災害資料的收集整理，應用歷史文獻以及數理統計法對這一時期山東低溫霜凍災害發生的等級、空間分布特征以及對糧食生產格局的時空影響進行分析。結果表明，1985—2012年山東糧食總產量在時間序列演變中呈現下降-上升-下降-上升的波動，糧食播種面積出現下降-上升-下降-上升的動態變化，空間格局變化中糧食總產量及糧食高產區中心有所轉移，由魯中南轉向魯東北、魯西地區。1985—2012年山東糧食總成災率、受災率總體上呈逐年遞減的變化趨勢，但是霜凍低溫災害的成災率、受災率一直在遞增，出現了4個高峰期，整體呈“M”變化。1985—2012年山東霜凍低溫災害受災程度總體上與糧食生產類型區的空間分布大體一致，主要受地形影響，中重度霜凍低溫災害主要分布在魯中、東北部等魯中南山地丘陵區與魯東波狀丘陵區，輕度災害主要分布在魯西北、魯西南平原區。

關鍵詞 霜凍低溫災害;糧食生產格局;影響

中圖分類號：S42 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3305（2019）02-032-04

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.02.015

Abstract Through collecting and sorting out the data of total grain output， total grain planting area， grain disaster area， frost disaster area and disaster situation in Shandong Province from 1985 to 2012， the grade， spatial distribution characteristics of low temperature frost disaster and its temporal and spatial impact on grain production pattern in Shandong Province were analyzed by using historical documents and mathematical statistics. The results showed that the total grain output of Shandong Province showed a fluctuation of decline-rise-decline-rise in the time series evolution from 1985 to 2012， and the grain sowing area showed a dynamic change of decline-rise-decline-rise. The total grain output and the center of high-yield area had been shifted from central and southern Shandong to northeastern Shandong and western Shandong. From 1985 to 2012， the grain disaster rate showed a decreasing trend year by year， but the disaster rate of frost and low temperature disasters had been increasing， with four peak periods appearing， and the overall change was "M". From 1985 to 2012， the disaster degree of frost and low temperature disasters in Shandong Province was generally consistent with the spatial distribution of grain production areas， mainly affected by topography. The moderate and severe frost and low temperature disasters were mainly distributed in the hilly areas of central and southern Shandong and the undulated hilly areas of eastern Shandong， and the mild disasters were mainly distributed in the plains of northwest Shandong and southwestern Shandong.

Key words ? Frost and low temperature disasters; Grain production pattern; Impact

山東省是我國重要的糧食生產基地和運輸基地，其糧食生產對于維持糧食供需平衡、保障國家糧食安全起著舉足輕重的作用。近幾年全球變暖的國際大背景下，我國農業氣象災害事件頻發，其中最典型的是霜凍低溫災害，常給農業、生態環境等造成嚴重的不利影響。加強霜凍低溫災害對糧食生產格局的影響研究，分析其影響的時空特征，能夠為糧食生產布局提供理論依據，達到防災減災的目的。

目前氣象災害對山東糧食生產影響的研究中，學者們大致是從氣象學、經濟學角度分析氣象災害對糧食生產時間序列的演變。朱保美等[1]整理德州市1978—2013年受災資料和糧食生產數據，分析氣象災害的強度變化和糧食減產量間的關系。結果表明，幾乎每年都存在氣象災害影響，尤其是20世紀80年代末至90年代初影響顯著，總體時間序列變化大，受災比和成災比變化趨勢不同步。欒健[2]收集處理山東省1978—2014年糧食生產和農業自然災害數據，分析了糧食生產與災害的時空變化，運用經濟學模型測算了農業自然災害對不同種類糧食單產的影響程度，以及與多種糧食作物的關聯度。結果表明，山東省糧食總產量、單產量具有明顯的階段性差異，糧食總產量空間分布區域性差異顯著，高產區集中在中西部。筆者以霜凍災害氣象行業標準作為災害等級劃分的參照依據，從時空的角度研究山東霜凍低溫災害發生的時空特點以及對糧食生產格局的時空影響，拓寬了山東低溫氣象災害影響糧食生產的尺度。

1 資料與方法

1985—2012年霜凍低溫災害發生等級主要參考《1987—2012年中國農村統計年鑒》（http：//tongji.cnki.net/kns55/Navi/NaviDefault.aspx）、《中國氣象災害大典·山東卷》[3]、《2005—2012年中國氣象災害年鑒》[4]等資料數據，1985—2012年糧食總產量、播種面積、糧食受災面積、成災面積、霜凍成災面積、受災面積等數據主要來源于國家統計局信息網（http：//www.stats.gov.cn/）、中國種植業農作物數據庫（http：//zzys.agri.gov.cn/nongqing.aspx）、《2000—2012年山東統計年鑒》（http：//www.stats-sd.gov.cn/）。通過對農業氣象災害資料的收集整理，應用歷史文獻以及數理統計法對1985—2012年山東低溫霜凍災害發生的等級、空間分布特征以及對糧食生產格局的時空影響進行分析。

2 結果與分析

2.1 1985—2012年山東糧食生產時序演變

由圖1可知，1985—2012年山東糧食生產總量有明顯的變化趨勢，依據糧食總產量的線性分析，總體上呈現下降-上升-下降-上升的波動。1985—1989年山東糧食總產量呈現小波動式的先增長后下降，由1985年的3 137.7萬t增加到1986年的3 250.0萬t，再下降到1989年的3 064.7萬t，增長率與下降率分別是3.5%、5.7%。1990—2000年，山東糧食總產量呈現穩定式的上升，從1990年的3 354.9萬t增加到2000年的3 837.7萬t，這一期間出現3個小產量高峰期，即1991、1996、1999年，產量分別是3 916.8萬、3 916.8萬、4 269.0萬t。2000—2005年，山東糧食總產量總體上呈現下降的動態變化，從2000年的3 837.7萬t急劇減少到2004年的3 516.7萬t，再上升到2005年的3 917.4萬t，減產了400.7萬t，下降了10.2%。2006—2012年山東糧食產量總體呈現穩定上升的趨勢，增長了418.4萬t，由于農業技術與生產條件的不斷改善，農業自然災害的防御能力增強，糧食產量整體出現回升現象。

1985—2012年山東糧食播種面積出現下降-上升-下降-上升的動態變化，根據糧食播種面積的線性方程，分析山東糧食播種面積的年際變化特征（圖1）。1986—1990年山東糧食播種面積出現下降的趨勢，減少了29.59萬hm2，下降率是3.5%。1991—1999年糧食播種面積總體上呈上升趨勢，出現2個高峰期，分別是1993、1996年，由1991年的821.33萬hm2增長到1999年的809.93萬hm2，增長率6.7%，出現小幅度的增長。2000—2007年糧食播種面積整體上出現急速下降到急速增長的局面，2004年播種面積出現極低值，僅617.63萬hm2，下降率16.1%，2004—2007年增長率是11.2%，波動比較明顯。2008—2012年糧食播種面積呈現穩定上升的特點，由2008年的679.75萬hm2增加到2012年的720.23萬hm2，增加了40.08萬hm2。

總體來說，20世紀90年代前，山東糧食總產量和播種面積進入低落期，90年代進入穩步上升期，進入21世紀，呈現急劇下降期到穩步上升期。

2.2 1985—2012年山東糧食生產空間演變軌跡

選取1985、1995、2005、2012年的統計數據，以市域為單元，運用ArcGIS軟件繪制糧食總產量空間分布圖，分析其空間分布特征，從而更加直觀清晰地顯示1985—2012年糧食生產空間格局演變軌跡。

從圖2可以看出，糧食高產區由1985年的濰坊市、臨沂地區轉移到2012年的青島市、濰坊市、濟寧市、泰安市、臨沂市、德州市、濱州市、菏澤市;低產區由1985年的東營市、淄博市、濟南市、棗莊市轉移到2012年的威海市、日照市、萊蕪市、東營市。山東糧食生產空間差異明顯，總體上來看，隨著時間的變化，糧食總產量及糧食高產區中心有所轉移，由魯中南轉向魯東北、魯西區域，糧食高產區域主要是濰坊市、臨沂市、菏澤市等，低產區域主要是淄博市、東營市、萊蕪市等。其中近年來，隨著經濟發展、農業防災意識提高，農業生產條件不斷完善與提高，菏澤市糧食總產量由297萬t上升到582萬t，增長率49%，已成為新的糧食高產中心區。臨沂市地處魯東南沂蒙山區腹地，境內有肥沃的沖積平原與較少的低山丘陵，屬于溫帶大陸性季風氣候區，四季分明，雨熱同期，氣候溫和，光照充足，是一個農業大市。但是，到2012年山東糧食高產區不斷擴大，重心向魯西北、魯西南移動，低產區呈現向魯中、魯東北移動的趨勢。

2.3 霜凍低溫災害對山東糧食生產的時空影響

2.3.1 霜凍低溫災害對山東糧食產量的時間序列演變 引入氣象災害強度指數，即成災面積與受災面積的比值，反映災害對糧食生產的影響程度。1985—2012年山東糧食總成災、受災率整體呈同步變化（圖3）;從霜凍災害受災、成災面積的線性方程來看，受災面積R2=0.051 1，成災面積R2=0.027 9，這表明1985—2012年山東霜凍低溫災害對糧食產量的影響是呈正相關的，呈逐年遞增（圖4）。

霜凍低溫災害對糧食產量的影響呈階段性變化，基本平均3年出現1次高峰值，整體呈現“M”的波動（圖5）。其中，出現了4個高峰期，分別是1997、2002、2004、2009年，其具體年際特征如下：1996—1997年山東霜凍災害受災面積由6.2萬hm2遞增到37.4萬hm2，增長率83%，成災面積由1.4萬hm2增加到12.8萬hm2，增長率89%，氣象災害強度指數上升了25.57%。2000—2002年山東霜凍受災面積由13.0萬hm2增加到75.5萬hm2，成災面積由30.7萬hm2增加到38.7萬hm2，氣象災害強度指數增長了21%。1985—2012年山東霜凍低溫災害強度指數最高年出現在2004年，達到77%。由于2004年4月23日山東東部地區出現低溫極值，發生低溫霜凍事件，農作物生長受阻。2008—2009年山東霜凍低溫災害受災面積由3.2萬hm2增加到23.1萬hm2，成災面積由0.6萬hm2增長到9.6萬hm2，成災率上升了94%，氣象災害強度指數由18.75%增加到41.56%，上升了22.81%。

2.3.2 霜凍低溫災害對山東糧食生產空間格局的影響 根據中華人民共和國氣象行業標準以及《中國氣象災害大典（山東卷）》，參照文獻對霜凍低溫災害等級劃分依據[5]，將1985—2012年山東霜凍低溫災害受災程度劃分為重度、中度和輕度3級（表1）。

由圖6可知，受災程度總體上與糧食生產類型區呈正相關，總體上受地形影響顯著，中重度霜凍低溫災害主要分布在魯中、東北部等魯中南山地丘陵區與魯東波狀丘陵區，輕度霜凍低溫災害主要分布在魯西北、魯西南平原區，整體上呈現由西向東逐漸加重的趨勢。但是濰坊市的霜凍低溫災害發生程度與糧食生產高產區不同步。

具體來說，2012年山東糧食高產區主要是臨沂市、濰坊市，但同時也處于霜凍災害中重度地區。1989年4月10日濰坊市小麥受災達10萬hm2，絕產面積達3 333 hm2，全縣因凍害損失1 200萬元;1993年4月，濰坊市出現低溫，小麥凍害面積達3.73萬hm2，成災較重的達到8 667.7 hm2，占總受災面積的23%。由于山東地處華北平原南部，寒潮南下時降溫劇烈;濰坊市處于魯東波狀丘陵區，山巒起伏、地形復雜，低山丘陵等低洼地區有利于冷空氣堆積，低溫極值易出現;溫帶大陸性氣候顯著，氣溫的日較差較大，容易形成霜凍低溫災害。

根據記載[6]，1986年開始，濰坊全區的糧食復種指數由187%上升到191%，增長率為20%，小麥種植密度加大，小麥的播種面積占總播種面積的45.5%。由于濰坊的霜凍災害主要發生在春季，小麥陸續進入拔節期，抗凍明顯下降。因此種植形式的改變，田間管理發生變化，烤煙育苗，增溫保墑、用薄膜覆蓋，播種前進行浸種，對小麥追肥，這些措施的實施與霜凍預防基本上是一致的，所以在霜凍發生期間有效地降低了受災率，提高了濰坊市糧食產量。

3 結論與討論

（1）1985—2012年山東糧食總產量在時間序列演變中呈現下降-上升-下降-上升的波動，糧食播種面積出現下降-上升-下降-上升的動態變化，空間格局變化中糧食總產量及糧食高產區中心有所轉移，由魯中南轉向魯東北、魯西地區。

（2）1985—2012年山東糧食總成災率、受災率總體上呈逐年遞減的變化趨勢，但是霜凍低溫災害的成災率、受災率一直在遞增，出現了4個高峰期，分別是1997、2002、2004、2009年，基本平均3年出現1次高峰值，整體呈現“M”的波動。

（3）1985—2012年山東霜凍低溫災害受災程度總體上與糧食生產類型區的空間分布大體一致，主要受地形影響，中重度霜凍低溫災害主要分布在魯中、東北部等魯中南山地丘陵區與魯東波狀丘陵區，輕度災害主要分布在魯西北、魯西南平原區。

（4）山東霜凍低溫災害會嚴重影響糧食作物產量、國民經濟以及糧食安全，糧食生產在糧食安全中擔任糧食供給量的角色，是影響糧食安全的首要因子。因此，進一步研究氣象災害對糧食安全的影響，對于災情的防御以及糧食主管部門的合理決策會更加科學有效。

參考文獻

[1] 朱保美，周清，董翔雁，等.德州氣象災害強度變化及對糧食作物減產的影響[J].中國人口·資源與環境，2015，25（S2）：262-265.

[2] 欒健. 農業自然災害對山東省糧食生產影響研究[D].泰安：山東農業大學，2017.

[3] 氣象災害大典編委會.中國氣象災害大典（山東卷）[M].北京：氣象出版社，2008.

[4] 中國氣象局.中國氣象災害年鑒[M].北京：氣象出版社，2005-2012.

[5] 孟萬忠，劉曉峰，王尚義，等.近百年山西霜雪災害時空特征[J].地理研究，2012，31（12）：2292-2300.

[6] 濰坊市地方史志編纂委員會.濰坊市志（上下卷）[M].北京：中央文獻出版社，1991.

責任編輯：鄭丹丹