基于氣候變化的內蒙古自治區春玉米主要農業氣象災害風險評估

摘 要 受氣候變化影響，我國北方地區農業氣象災害頻發。對1991—2020年內蒙古自治區氣候變化背景下春玉米的主要農業氣象災害風險進行評估，結果表明，高干旱風險區主要分布在研究區中西部地區和東北部地區，高洪澇風險區和高冷害風險區主要分布在研究區東部；從整體上看，烏海市為Ⅴ級危害風險區；內蒙古自治區春玉米暴露性整體上呈東部高于西部高于中部的特征；內蒙古自治區的春玉米脆弱性分布缺少規律性，其中烏蘭察布市、烏海市和興安盟為Ⅴ級脆弱風險區；內蒙古自治區大部分地區的春玉米防護性相對較弱。

關鍵詞 氣候變化；春玉米；農業氣象災害；風險評估；內蒙古自治區

中圖分類號：S42；S513 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.22.006

春玉米是我國主要經濟作物之一，可用于食品生產、飼料生產等領域。北方地區是我國重要的農業生產基地，是春玉米的主要種植區[1]。內蒙古自治區是我國經度跨越最大的省份，其東部和西部地區氣候差異極大，具備我國北方絕大部分的氣候類型[2-3]。干旱、洪澇和冷害等農業氣象災害是內蒙古自治區春玉米生產中經常面臨的主要災害[4]。近年來農業氣象災害頻發，造成了嚴重的經濟損失，氣候變化給內蒙古自治區春玉米生產帶來了巨大的挑戰[5]。因此，開展內蒙古自治區春玉米主要農業氣象災害風險評估研究，對于提高農業生產效益和保障糧食安全具有重要意義。

本文以內蒙古自治區為研究對象，根據1991—2020年的氣象數據、春玉米產量數據等評估了氣候變化背景下該地區春玉米的主要農業氣象災害風險，旨在為我國北方地區春玉米的生產工作提供理論參考。

1 研究區概況

內蒙古自治區位于我國北部，橫跨東北、華北、西北3個地區，地理坐標97°12′～126°04′E、37°24′～53°23′N，地勢平坦，平均海拔在1 000 m以上。該地區屬溫帶大陸性氣候，年均氣溫0 ℃左右，年降水量在50～450 mm，各地日照時間在2 559.2～3225.6 h。土壤類型主要包括黑土、黃土和砂土等。

2 材料與方法

2.1 數據來源

研究時段為1991—2020年；氣象數據來源于國家氣象科學數據中心（http：//data.cma.cn/），行政區劃數據和土壤類型數據來源于資源環境科學與數據中心（https：//www.resdc.cn/）；春玉米產量數據來源于《內蒙古統計年鑒》和《內蒙古經濟社會調查年鑒》；海拔數據來源于地理空間數據云（https：//www.gscloud.cn/）的GDEMV2數字高程數據集，經地理信息系統（Geographic Information System，GIS）海拔分析獲??；勞動力、農膜施用量等社會經濟數據來源于《內蒙古統計年鑒》。

2.2 評估指標

2.2.1 危險性指標

危險性指標包括干旱危險性指標、洪澇危險性指標和冷害危險性指標3部分。其中，干旱危險性指標包括降水負距平百分率、累積蒸發量、累積有效降雨量和土壤類型4種；洪澇危險性指標包括暴雨天數、暴雨累積量、降水負距平百分率、累計有效降雨量和土壤類型5種；冷害危險性指標包括海拔、緯度、日照時數＜3 h累計天數和5—9月有效積溫4種。

2.2.2 暴露性指標

暴露性指標為玉米種植面積與耕地面積之比，該比值越大，暴露在氣象災害范圍內的承災體也就越多。本研究以盟市為計算單元，分別計算不同盟市的暴露性。

2.2.3 脆弱性指標

脆弱性指標為玉米減產率，根據較前年減少的產量與總產量計算不同盟市的玉米減產量作為脆弱性指標。

2.2.4 防護性指標

防護性指標包括勞動力、水澆地面積、人均純收入、農機總動力、農膜用量、農用化肥施用量和農村用電量7種，上述指標均可在一定程度上代表不同盟市的防災減災投入。

2.3 綜合風險評估

2.3.1 權重賦值

使用SPSS Pro的熵權法對不同指標進行權重賦值。熵權法中對正向指標和負向指標的標準化方法不同，因此需設置指標正、負向性。本研究中，累計有效降水量和土壤類型對于干旱危險性而言是負向指標，5—9月有效積溫對冷害而言是負向指標，其他指標均為正向指標。指標體系中包括多種類型指標的危險性指標和防護性指標各層級的權重值見表1。

2.3.2 綜合風險評估

根據公式（1）～（3）計算不同盟市春玉米農業氣象災害風險評估指數，對該地區的春玉米農業氣象災害風險進行評估。

R危險性=0.534 1RD+0.286 4RF+0.179 5RC（2）

式中，RD、RF和RC分別為干旱危險性指數、洪澇危險性指數和冷害風險性指數，Ri為第i個干旱性指標值，Wi為相應的權重。R綜合、R危險性、R暴露性、R脆弱性和D防護性分別為綜合風險評估指數、危險性指數、暴露性指數、脆弱性指數和防護性指數，公式中數字為相應的權重。洪澇危險性指數、冷害風險性指數、暴露性指數、脆弱性指數和防護性指數的計算方法與干旱性危險性指數相同，不再贅述。

使用ArcGIS Pro通過自然斷點法將不同盟市按風險從低到高劃分為I級風險區、Ⅱ級風險區、Ⅲ級風險區、Ⅳ級風險區和Ⅴ級風險區。

3 結果與分析

3.1 春玉米危險性評估分析

3.1.1 春玉米干旱、洪澇及冷害危險性評估風險區分布

春玉米干旱、洪澇及冷害危險性評估結果如表2所示。1）內蒙古自治區西部地區的春玉米干旱危險性較高，其中阿拉善盟是Ⅴ級干旱風險區，烏海市是Ⅳ級干旱風險區，呼倫貝爾市、巴彥淖爾市、鄂爾多斯市和包頭市是Ⅲ級干旱風險區，中部地區的錫林郭勒盟、呼和浩特市等地的干旱危險性相對較小。2）洪澇危險性呈自西部向東部逐漸升高的趨勢，其中阿拉善盟是I級洪澇風險區，鄂爾多斯市是Ⅲ級洪澇風險區，興安盟和呼倫貝爾市是Ⅴ級風險區。這與內蒙古自治區特殊的氣候、地理條件有關，即西部地區降水少，沙漠偏多，洪澇風險較低；而東部地區為大興安嶺林區和草原，降水偏多，洪澇風險較高。3）冷害危險性自西向東整體呈逐漸升高的趨勢，但東南部地區的冷害危險性低于東北部。其中，阿拉善盟是I級冷害風險區，巴彥淖爾市、鄂爾多斯市和包頭市、通遼市等地為Ⅱ級冷害風險區；赤峰市和興安盟為Ⅳ級冷害風險區，錫林郭勒盟和呼倫貝爾市為Ⅴ級冷害風險區。

3.1.2 春玉米綜合危險性評估風險區分布

如表3所示，從整體上看，內蒙古自治區的大部分地區都是Ⅲ級危害風險區，烏海市為Ⅴ級危害風險區，鄂爾多斯市為Ⅳ級危害風險區，呼和浩特市為I級危害風險區，赤峰市和通遼市為Ⅱ級危害風險區。

3.2 春玉米暴露性評估分析

如表4所示，受春玉米種植規模的影響，內蒙古自治區春玉米暴露性整體上呈東部高于西部高于中部的特征，其中通遼市和烏海市為Ⅴ級暴露風險區，鄂爾多斯市、興安盟和呼倫貝爾市為Ⅳ級暴露風險區；錫林郭勒盟、烏蘭察布市和包頭市為I級暴露風險區。

3.3 春玉米脆弱性評估分析

如表5所示，內蒙古自治區的春玉米脆弱性分布缺少規律性，其中烏蘭察布市、烏海市和興安盟為Ⅴ級脆弱風險區，包頭市和呼倫貝爾市為Ⅳ級脆弱風險區，鄂爾多斯市、錫林郭勒盟和赤峰市為Ⅲ級脆弱風險區，阿拉善盟和通遼市為Ⅱ級脆弱風險區，而巴彥淖爾市和呼和浩特市為I級脆弱風險區。

3.4 春玉米防護性評估分析

如表6所示，內蒙古自治區大部分地區的春玉米防護性相對較弱，其中阿拉善盟和烏蘭察布市為弱防護區，鄂爾多斯市、呼和浩特市和呼倫貝爾市等地為較弱防護區，興安盟和通遼市為中等防護區，巴彥淖爾市為較強防護區，赤峰市為強防護區。

4 結論與討論

春玉米是內蒙古自治區的主要種植作物之一，本研究評估了1991—2020年氣候變化下內蒙古自治區春玉米的主要農業氣象災害風險。結果表明，內蒙古自治區中西部地區和東北部地區的春玉米干旱危險性較高，洪澇危險性和冷害危險性整體上呈自西向東逐漸升高的趨勢。這與該地區獨特的氣候條件有關：內蒙古自治區東部位于中國的東北地區，與黑龍江省和吉林省接壤，這使得該地區受到東北氣候的影響，冬季較為寒冷，夏季短暫而溫涼，為半濕潤地帶；而西部則緊鄰寧夏回族自治區和甘肅省，受到西北地區氣候的影響，冬季較溫暖，夏季更長且干燥，為半干旱地帶；從整體上看，烏海市為Ⅴ級危害風險區，呼和浩特市為I級危害風險區[6-7]。內蒙古自治區春玉米暴露性整體上呈東部高于西部高于中部的特征，可能與不同盟市春玉米種植規模不同有關；內蒙古自治區的春玉米脆弱性分布缺少規律性，其中烏蘭察布市、烏海市和興安盟為Ⅴ級脆弱風險區；內蒙古自治區大部分地區的春玉米防護性相對較弱，赤峰市為強防護區。

參考文獻：

[1] 楊哲，于勝男，高聚林，等.主要栽培措施對北方春玉米產量貢獻的定量評估[J].中國農業科學，2020，53（15）：3024-3035.

[2] 李敏，呂桂芬，牛艷芳，等.內蒙古不同氣候帶白樺外生菌根真菌群落結構及影響因素[J].生態學報，2022，42（12）：4847-4860.

[3] 陳效逑，彭嘉棟，李慧敏.內蒙古地區氣溫變化的季節和區域差異[J].地理研究，2009，28（1）：27-35.

[4] 郭兆東.氣象災害對農業生產造成的影響及防御對策[J].農業科技與發展，2022，1（3）：7-9.

[5] 李超，高迎新.氣候變化對我國農業氣象災害與病蟲害的影響[J].農業工程，2016，6（2）：50-51.

[6] 常煜，樊斌，張小東.內蒙古夏季不同氣候區短時強降水檢驗及制定[J].氣象科學，2018，38（2）：229-236.

[7] 王維坤，胡月宏，田松妮，等.內蒙古西部沙區氣候變化及其植被響應[J].沙漠與綠洲氣象，2022，16（3）：112-118.

（責任編輯：張春雨）