農業氣象災害對農作物產量的影響分析

摘" 要：氣象災害一直是影響農作物產量的關鍵因素，山東省作為農作物產量大省，其農業為GDP增長作出巨大貢獻，然而受氣象災害影響，農作物產量呈梯階跨越變化，收入穩定性難以保障。該文以山東省泰安市為例，闡述山東省泰安市主要氣象災害類型，結合泰安地區地理特征、氣候環境，分析農作物的實際種植情況，探討氣象危害對農作物產量的影響。

關鍵詞：農業氣象災害；農作物產量；災害特征；自然環境；災害防御體系

中圖分類號：S162.5" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-9902（2023）08-0068-04

Abstract： Meteorological disaster has always been a key factor affecting crop yield. Shandong Province， as a major province of crop yield， has made a great contribution in agriculture to the growth of GDP. However， affected by meteorological disasters， crop yield changes step by step， so it is difficult to guarantee the stability of income. Taking Tai'an City， Shandong Province as an example， this paper expounds the main types of meteorological disasters in Tai'an City， Shandong Province， combined with the geographical characteristics and climatic environment of Tai'an area， analyzes the actual planting situation of crops， and discusses the influence of meteorological hazards on crop yield.

Keywords： agrometeorological disasters; crop yield; disaster characteristics; natural environment; disaster prevention system

由于粗放型經濟發展所帶來的環境問題日益凸顯，氣象災害發生頻率、嚴重程度，均呈現出逐年遞增趨勢，直接造成農業經濟損失達4 000億，受災面積近40萬 hm2，輕微災害會影響產品，嚴重災害甚至會使得農作物絕收。山東泰安市農作物品類豐富，包括瓜類、板栗、小麥和玉米等，共計種植面積在558萬畝（1畝約等于667 m2）左右，多為秋糧、部分為夏糧。

1" 山東省泰安地區農作物種植現狀

1.1" 自然環境

泰安市位于山東省中部地區，總面積達到7 762 km2，其中山地面積14萬 hm2，丘陵面積32萬 hm2，平原面積28萬 hm2，屬于溫帶大陸性濕潤季風氣候。泰安市的氣候條件四季分明，春天干燥多風、夏季炎熱多雨、秋季溫爽、冬季少雪，年平均日照輻射量可以達到120 kcal/cm2。泰安地區年平均氣溫達到13 ℃，夏季平均氣溫在27 ℃，1月氣溫最低，平均氣溫在零下3 ℃左右。年積溫可以達到4 500 ℃，無霜期為190 d，年降水量在680 mm左右，受地形因素影響，泰安地區存在一部分局部小氣候區。泰安地區擁有豐富的水資源，可利用總量為13.4億m3，人均耕地數量為0.065 hm2。2022年底，泰安地區的第一產業增加值為330億元，共計種植面積在558萬畝，農作物總產量為257萬t，小麥總產量為116萬t，玉米產量125萬t，其余農作物產量占比較少[1]。

1.2" 農作物類型及產量

自20世紀80年代，泰安市政府及相關部門積極調整農業結構，將小麥、玉米及其他經濟作物作為主要種植農作物。農作物播種比例趨于合理。2022年，泰安地區在土地整治過程中，新增耕地面積達到4 600 hm2左右。2012—2022年，農作物單產從原本的4.9 t/hm2增長至5.1 t/hm2，玉米、小麥是泰安地區主要種植農作物，兩者之間種植面積差異較小。因此，分析山東泰安地區農作物種植現狀，農作物種植面積呈現出上升趨勢，且單產也呈現出增加的趨勢。

1.3" 自然資源

山東泰安地區地表水覆蓋面積300 km2，不足該地區總面積的0.4%，區域內水庫超600座，水庫的總體庫容超過9億m3，相較于山東省其他地區，泰安的水資源較為充沛，為農業發展奠定基礎。與此同時，該地區用于農業生產的區域面積大，但缺少耕地后備資源，人均耕地面積未達到山東省均值，且未開發土地大多位于山區，用于農業生產難度較大。自然資源與農業生產關系緊密，研究人員需分析山東泰安地區的自然資源特征，對預防氣象災害的重要性產生清晰的認知，消除氣象災害對農作物產量的影響，提高農作物產量，促進山東泰安地區農業快速發展。

2" 山東省泰安地區氣象災害特征及類型

2.1" 氣象災害特征

泰安地區的氣象災害類型較多，發生較為頻繁，災損較為嚴重。春夏季時期極容易發生低溫災害、冰雹災害和暴雨災害。尤其是暴雨災害的發生，極容易出現滑坡、泥石流和洪水等問題。秋末的氣溫較低，也容易發生霜凍問題。因此，泰安地區的氣象災害主要類型為干旱災害、暴雨災害、風雹災害和低溫災害。統計2012—2022年10年間的農作物受災面積。其中2015年、2017年未出現暴雨災害，其余天氣均出現了或多或少的暴雨災害，出現農作物減產的情況。10年間共計5年出現了不同程度的干旱災害，且在2013年、2019年出現了雹災。基于對氣象災害特征的調查研究，泰安地區幾乎每年出現不同程度的氣象災害，且災害類型不同[2]。

2.2" 氣象災害類型

2.2.1" 干旱

干旱氣象災害是指降雨量長時間較少的情況，并伴隨著天氣溫度長期升高的問題。干旱問題的產生會使得空氣、土壤中的水分較少，農作物用水不足，使得農作物的生長性能受到影響，主要表現為農作物的產量降低。泰安地區干旱災害的發生概率僅次于暴雨天氣，且秋季為干旱災害發生的主要時期，個別年份出現春旱或者夏旱問題。干旱災害對小麥、玉米作物生長的影響程度不同，田地之間的干旱問題產生會使得秧苗枯萎，夏季則使得作物生長不良，麥粒飽滿程度降低。玉米則在產量結構、產量上也會受到影響，出現植株偏矮、顆粒不飽滿的現象，最終導致作物減產。

2.2.2" 暴雨

泰安處于溫帶大陸性濕潤季風氣候，降水量較高，在汛期季節多發生暴雨災害。暴雨災害發生概率較高，且對農作物生長帶來的影響較大。2018年，泰安地區持續性降雨所引發的洪澇問題，直接導致作物經濟損失達到2.8億元以上。暴雨氣象災害問題的產生，主要受急流、低壓槽等影響，形成鋒面、對流，使得雨量增加。暴雨氣象災害對玉米、小麥等農作物的生長發育影響較大，暴雨也可能會出現水分積攢的情況，使得病蟲害問題發生，植株葉面受損，作物品質降低。夏季末玉米生長到成熟期階段時，降雨可能會使得玉米植株的根部發黑、腐爛，產量減少。同時，降雨會使得土壤的通氣性能降低，植株的呼吸受到抑制，光合作用效果受到影響，使得作物的產量、質量有所降低。在2012—2022年間，由于暴雨災害，使得農作物年平均減產量在20 000 hm2左右。

2.2.3" 風雹

大風、冰雹2種災害統稱為風雹，兩者均會導致農作物出現倒伏問題，使得農作物無法生長。當陣風等級達到7級以上時，如果植株的根部抓土不牢固，農作物的倒伏率、倒伏情況會更加嚴重。春季、秋季是冰雹的多發季節，從積雨云中掉落的冰塊對農作物具有極大的殺傷力，經常出現砸毀農作物的情況，裸露在土地表面的農作物會因此減產。冰雹災害的產生通常會伴隨著大風，部分雹災會伴隨著降雨，持續時間多在8 min以上。

2.2.4" 低溫

春季極容易出現低溫陰雨災害，在2—4月份，小麥生長發育會受到影響。近些年，由于全球氣溫的逐步升高，泰安地區的低溫陰雨問題發生率呈現出逐年降低的趨勢。判斷是否為低溫陰雨主要通過計量日平均氣溫的方式，氣溫在5 d以上持續低于10 ℃即可稱之為低溫災害。在低溫情況下，天氣出現降雨，則天氣表現為陰冷、潮濕，會使得農作物的產量受到影響。2012—2022年，共計發生低溫陰雨災害3次，分別在2012年、2013年、2015年[3]。

3" 山東省泰安地區氣象災害對農作物產量的影響

3.1" 農作物單產與氣象災害關聯度分析

3.1.1" 關聯度分析模型

采用關聯分析的方式判斷氣象災害對泰安地區農作物產量產生的影響。采集2012—2022年泰安地區的主要氣象災害，大概可以分為4種，分別為干旱、暴雨、風雹、低溫。在探討氣象災害與農作物之間的單產關聯程度時，考慮到氣象災害屬于灰色系統，可以使用灰色關聯分析法，具體關聯度分析步驟如下。

第一步。建立影響關聯度分析數列，設置參考數列和比較數列，用于評價氣象災害對農作物產量產生的影響。參考數列設置為K0={K0（1），...，K0（N）}，設置比較數列Li={Li（1），Li（N）}。

第二步。確定數列后，將數列進程初始化處理，采用無量綱處理方式，通過計算、參考、比較等方法，得到最終的數列差別。具體無量綱處理公式為K0（t）÷K0（1），...，Li（T）÷K0（1）。

第三步。根據序列求出極差，并根據2012—2022年10年間的氣象災害數據和產量變化情況，建立序列差，計算序列差的差值。

第四步。采用關聯系數分析的方法，即取關聯顯著性P標準值為0.5，在t時刻內，計算關聯系數。

第五步。根據所得結果，對比數值大小。計算結果數值越大，表明氣象災害對農作物產量的影響程度越大。如果計算結果數值越小，則表明影響程度較低。

3.1.2" 計算結果歸納

選取泰安市的農作物作為參考序列，農作物包括小麥、玉米、其他農作物3種，判斷4種氣象災害對農作物產量所產生的影響，比較參考與序列之間的關聯程度。其中，暴雨對小麥、玉米、其他農作物的關聯度分別為0.892 7、0.935 4、0.934 2，干旱與小麥、玉米、其他農作物之間的關聯度分別為0.858 8、0.929 7、0.932 4。低溫與玉米、其他農作物之間的關聯度分別為0.905 4、0.901 2，與小麥之間幾乎不存在關聯度。風雹與小麥、玉米、其他農作物之間的關聯度分別為0.855 3、0.902 8、0.910 5。根據上述計算結果可知，氣象災害與農作物產量之間的關聯程度存在明顯的差異，其中小麥和玉米主要受暴雨災害影響較大，各種氣象災害對其他農作物之間的影響程度較低。氣象災害對小麥的影響程度中，暴雨最大、其次干旱、再次風雹、最后低溫陰雨。氣象災害對玉米的影響程度中，暴雨最大，干旱次之、再次低溫陰雨，風雹影響最小。氣象災害對其他農作物的影響程度序列與小麥相同。

3.2" 氣象災害對農作物糧食產量影響分析

在探討氣象災害對農作物產量產生的影響的同時，需要考慮資本投入、勞動投入等對產量的影響。在進一步探索氣象災害對農作物產量影響程度的同時，需要使用生產含量，計算受災情況、成災面積、絕收面積對糧食單產所產生的影響。因此，需要進一步建立回歸方程，提出相應指標處理相關數據。最終結果表明，播種面積每降低1%，則單產也會降低0.145 2%，受災面積提高1%，則單產降低0.001 8%。暴雨受災面積降低1%，則玉米單產增加0.008 5%左右，小麥的單產提高0.98%。干旱受災面積每降低1%，則玉米和小麥的單產會增加0.008 6%左右。因此，判斷氣象災害對糧食產量影響，通過災害與單產管理的分析，可以最終得到影響程度指標，從而為農作物品種選擇、種植優化提供指導[4]。

3.3" 加強農業氣象災害防御體系建設

3.3.1" 氣象災害防御體系建設

氣象災害的產生會使得農作物減產、絕收，建立氣象災害防御體系可以減少氣象災害對農作物產量所產生的不良影響。目前，泰安地區積極建設自動站、觀測站和衛星接收站等。相關部門應著手開展氣象災害防御體系的建設工作，在主要農作物種植區域建立示范基地，建立氣象觀測站。各部門之間也要積極加強信息聯動，做好災害分析、災害防御工作，落實具體的防災措施。各部門也要履行職責做好災情分析、監督和追蹤等工作，積極開展氣象災害調研，做好預報、預警信息收集、傳遞工作[5]，并利用氣象災害監測設備，開展日常巡查工作，確保相關工作人員可以在防災、滅災過程中發揮自身的主觀能動性。

3.3.2" 氣象災害評估體系建設

根據氣象災害普查結果，建立農作物生產氣象災害評估體系，根據不同區域種植農作物的種類，繪制普查區劃圖，做好農業種植的精細化管理工作，評估各項災害可能對農作物產量產生的影響，從而做好針對性的災害預防工作。同時，相關部門應根據氣象災害的產生因子、環境特點和承災對象等，制定氣象災害風險等級指標，建立具體的風險評估體系，根據不同災害主要影響作物及災害等級對作物可能產生的影響，提前做好評估工作，并建立相應的應急措施。以此應對氣象災害對農作物所產生的影響。

3.3.3" 精細化氣象服務模式構建

農業部門、氣象部門之間應充分聯合，根據泰安地區主要農作物的生產指標，提供精細化的氣象服務工作。氣象部門主要負責氣象災害的監測、預測，并利用數值預報方法加強天氣變化的研判。同時，在區域氣象管理過程中，可以利用多普勒雷達、衛星資料等，建立預報預警信息。打造農業氣象管理服務平臺，及時將預報信息上傳到系統之中[6]。農業部門則需要根據不同農作物的生長階段、生長特點，根據氣象災害的影響程度，采取針對性的防災措施，深入群眾開展防災宣傳工作。

3.3.4" 氣象災害預警能力提升

氣象災害具有可預測性，精準、科學、高效預測可以為農戶的防災工作提供充足的時間。氣象部門應做好氣象精密監測工作，確保氣象預報精準、服務精細，切實保障自身氣象災害預警能力。氣象部門定期將監測數據上傳到服務平臺，當發出信息存在異常情況時，及時組織相關部門開展會商工作，發揮各部門職能，做好防災、減災等工作。

3.3.5" 增強農業生產人員的防范意識

生產人員是應對農業生產的主要負責人，為實現預防氣象災害，提高農作物產量的目標，山東泰安地區相關人員需重視生產人員防范意識的培養，使其重視氣象災害對的農作物產量的影響，主動采取措施應對氣象災害，配合氣象災害防御體系的落實。第一，提高宣傳力度，拓展宣傳方式，增加農業生產人員接觸氣象災害防御知識的機會，引起農業生產人員對氣象災害防御工作的重視，主動學習在農業生產中運用防御氣象災害的知識，并在實際生產中運用知識，消除氣象災害對農作物產量的影響。第二，組織面向農業生產人員的培訓工作，為農業生產人員提供系統化的學習機會，熟練掌握防御氣象災害的方法，實際生產中能夠依據真實情況調整防御方法，保證農作物的產量[7]。第三，編制氣象災害防御手冊，并建立線上交流平臺，為農業生產人員交流工作經驗提供機會，鼓勵農業生產人員分享災害防御經驗，提升農業生產人員的能力水平。

3.3.6" 優化生態環境

氣象災害的發生與生態環境關系緊密，為此山東泰安地區也需重視生態環境的保護，優化該地區的生態系統結構，降低氣象災害的發生概率，消除氣象災害對農作物產量的影響，優化地區生態環境的措施如下。第一，提升當地居民的環保意識，使其認識到生態環境是社會發展的基礎，在日常生活中注意避免破壞環境行為的出現，維護該地區的生態環境，降低發生氣象災害的可能性。第二，規范農業生產人員的生產行為，盡量避免使用危害周邊生態環境的化肥，防止農業生產活動對環境造成破壞，誘發氣象災害，致使農作物減產。第三，擴大該地區的森林覆蓋面積，構建穩定的生態系統，避免人為因素引發的氣象災害，減少該地區出現氣象災害的概率。

3.3.7" 成立氣象災害防御小組

為保證氣象災害防御措施的科學性，山東泰安地區有關部門應組建防御工作小組，參與開展農業生產活動，指導氣象災害防御方法的應用，提升氣象災害防御體系的落實效果，增加地區農作物的產量。第一，提高防御小組成員的選拔標準，確保參與工作的人員素質與能力達到標準，了解氣象災害防御措施的應用要點，能夠結合農業生產面臨的氣象災害制定防御措施，協助農業生產人員完成氣象災害防御工作，保護農作物[8]。第二，掌握氣象災害預警技術，提前預判氣象災害的發生，識別氣象災害類型，分析氣象災害的形成原因，針對性制定氣象災害防御方案，當災害發生時，快速啟動氣象災害防御方案，抵御自然災害對農作物生長的不良影響，保證農作物的產量。

3.3.8" 加大監管力度

有關部門應安排專人負責監督氣象災害防御體系的落實，督促有關人員嚴格按照規范抵御氣象災害，及時糾正農業生產人員的防御方法，保證農作物的產量。第一，完善監管制度，合理劃分氣象災害防御監管職責，將監管職責落實到工作人員個人，并保證監管人員的獨立性，確保監管結果可真實反映氣象災害防御體系的落實情況，有效消除氣象災害對農作物產量的影響。第二，建立考核制度，檢驗相關人員的知識掌握情況，引起相關人員對氣象災害防御的重視，養成良好的學習習慣，時刻保持學習熱情，不斷提升自身的氣象災害防御能力，保證農作物的產量，為地區農業發展貢獻力量。

4" 結束語

綜上所述，通過對2012—2022年泰安市的農作物受災情況的分析，結合泰安市自然環境及農作物種類，認為暴雨、干旱、風雹、低溫是影響農作物產量的主要氣象災害。由于不同農作物生產條件、季節周期不同，不同災害對不同類型農作物產量的影響關聯度不同，主要表現為糧食單產減少，泰安市亟須建立完善的氣象災害預防措施及氣象災害防御體系。

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