湖南省春玉米災(zāi)害指標(biāo)識別與區(qū)劃

湖南省春玉米災(zāi)害指標(biāo)識別與區(qū)劃

氣候資源分布狀況玉米是湖南第一個嚴(yán)重的糧食品種。目前，種植面積接近3303.hm2，總產(chǎn)值約為128.6.104噸，但與實(shí)際需求（約700.104噸）相比有很大差距。因此，玉米生產(chǎn)的市場潛力很大。此外,湖南玉米單產(chǎn)較低,全省平均僅4500kg/hm2左右,比全國平均水平4950kg/hm2低450kg/hm2左右。造成單產(chǎn)較低的主要原因是布局不夠合理和移栽期安排欠妥。以往農(nóng)作物氣候區(qū)劃研究主要利用氣候要素作為區(qū)劃因子,采用等級劃分的方法,較適合氣候資源差異明顯的地區(qū),為當(dāng)?shù)刈魑锊季痔峁┝擞杏眯畔⒑蛥⒖?。近年?陸魁東等利用氣象災(zāi)害指標(biāo)進(jìn)行了湖南一季超級稻種植氣候區(qū)劃,區(qū)劃效果較理想。湖南氣候資源相對豐富,氣候資源基本能夠適應(yīng)春玉米生長的需求,但不同生育期的氣象災(zāi)害制約著春玉米的穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)。試驗(yàn)證明湖南春玉米生育期內(nèi)干旱、高溫、連陰雨是制約玉米高產(chǎn)的主要因子,因此,本文通過對湖南春玉米生育期氣象災(zāi)害因子的系統(tǒng)分析,利用其年次概率作為區(qū)劃指標(biāo),從回避氣象災(zāi)害風(fēng)險角度,為玉米生產(chǎn)合理布局及防災(zāi)避災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)和方法。1玉米病蟲害年次概率本文所用的資料來自湖南省氣象局檔案館,包括1961—2004年3月中旬至4月上旬日降水量≥0.1mm的降水日數(shù)、日照時數(shù)和6—7月的降水量、逐日最高氣溫≥35℃的資料。利用統(tǒng)計方法計算了玉米苗期連陰雨和吐絲-成熟期干旱、高溫?zé)岷?種災(zāi)害的年次概率。在災(zāi)害出現(xiàn)概率分析中,引進(jìn)了年次概率的定義,年次概率是某災(zāi)害發(fā)生的年次數(shù)與統(tǒng)計資料的總年數(shù)之比,即P=N/n×100%,其中P為年次概率,N為統(tǒng)計時段某災(zāi)害出現(xiàn)的總年數(shù),n為統(tǒng)計時段年數(shù)。2結(jié)果與分析2.1播種與繁殖2.1.1育苗期的影響春季連陰雨是一種常見的氣象災(zāi)害,如果連陰雨天氣出現(xiàn)在玉米播種或育苗期,就會造成玉米爛種、出苗率低、生長緩慢甚至發(fā)生死苗現(xiàn)象。根據(jù)《氣象災(zāi)害術(shù)語和分級》中的連陰雨定義:3月中旬至4月上旬日降水量≥0.1mm連續(xù)7d或以上,且過程日平均日照時數(shù)<1h。2.1.2連陰雨發(fā)生概率根據(jù)1961—2004年歷史氣象資料分析,各站連陰雨年次概率計算結(jié)果見圖1。由圖1可見,湖南全省玉米生育期連陰雨發(fā)生概率比較高,平均值為58.7%。但各站連陰雨發(fā)生概率分布極不均勻,最少的慈利為23.3%,最多的藍(lán)山、安仁兩站發(fā)生年次概率為86.7%。年次概率較低的地方主要在澧水流域、沅水中下游及洞庭湖區(qū),為50%以下;株洲、衡陽、郴州及永州大部分地方年次概率在66%以上,其他地方連陰雨的年次概率在50%~66%。2.2生殖期干旱2.2.1生殖東南角干旱湘中以南地區(qū)大多數(shù)年份于6月下旬雨季結(jié)束,湘西大多數(shù)年份于7月中旬雨季結(jié)束。如果雨季結(jié)束比常年偏早或雨季降水偏少,就會出現(xiàn)干旱。玉米在灌漿成熟期受到干旱危害,會致使葉片提前枯黃甚至死亡,籽粒瘦癟,千粒重明顯下降,導(dǎo)致減產(chǎn)或絕收。如2005年6月上旬至7月上旬,湘西北降水量比常年同期偏少60%~90%,導(dǎo)致玉米產(chǎn)量減少30%左右,水利條件差的地方甚至絕收。這里采用農(nóng)業(yè)缺水率指標(biāo)來評價春玉米生殖生長期干旱狀況,即當(dāng)吐絲-成熟期降水量(R)少于農(nóng)作物需水量(E)稱為干旱,干旱程度用缺水量(D)與需水量(E)之比(即農(nóng)業(yè)缺水率)表示。其中,作物需水量:E=0.16∑t,作物缺水量:D=R-E,式中,∑t是吐絲-成熟期積溫。當(dāng)E>R時,D<0,干旱發(fā)生,生殖生長期缺水率(K1):K1=D/E。另外,前期降水對玉米生殖生長期干旱程度也有影響,如果玉米營養(yǎng)生長期內(nèi)降水明顯偏少,對玉米種植區(qū)內(nèi)特別是丘陵山區(qū)蓄水不利,后期供給也明顯會受到影響。因此,結(jié)合玉米營養(yǎng)生長期(春季)降水距平(K2)進(jìn)行修訂,當(dāng)K2<-0.30時,會明顯加大玉米生殖期干旱概率(即K2+0.30<0時,春旱發(fā)生)。在此定義綜合干旱指數(shù):K=K1+(K2+0.30),K<0表示玉米生殖生長期發(fā)生干旱。2.2.2干旱年次及年次湖南省各站玉米生殖生長期內(nèi)各地干旱發(fā)生年次概率的計算結(jié)果見圖2。各地干旱發(fā)生年次概率在4.6%~45.5%之間,呈湘西、湘中以南偏多,資水流域及洞庭湖區(qū)偏少的分布趨勢。衡陽、郴州中部、永州局部及懷化中部等地干旱年次概率在33%以上,其中衡陽部分地區(qū)在40%以上。湘東北、資水流域及湘西北和湘南兩地部分地區(qū)在25%以下,其中龍山、平江、安化、桃江、新邵、洞口、漣源等低于10%。其他地區(qū)在25%~33%之間。2.3吐絲成熟高溫?zé)岷Ψ治?.3.1高溫天氣對玉米產(chǎn)量的影響湖南省春玉米吐絲-成熟期一般為6月上旬至7月底,不同地區(qū)略有區(qū)別,湘西和湘東南山地為6月中旬至7月下旬,其他地方的春玉米為6月上旬至7月中旬。玉米生殖生長期內(nèi)遭遇高溫天氣,影響花粉活力,造成灌漿期縮短,此外,高溫加劇干旱的發(fā)展。根據(jù)田間試驗(yàn)結(jié)果,高溫天氣對處于灌漿成熟期的玉米影響很大,產(chǎn)量會受到明顯的影響。以日最高氣溫≥35℃持續(xù)5d或以上的高溫天氣(氣象上稱為高溫?zé)岷?作為危害指標(biāo)。2.3.2湖南高溫?zé)岷δ甏胃怕屎鲜「髡居衩淄陆z-成熟期高溫?zé)岷Πl(fā)生年次概率的計算結(jié)果見圖3。由圖3可見,全省春玉米在吐絲-成熟期高溫?zé)岷Πl(fā)生年次概率為0~81.8%不等,平均為41.6%。湖南高溫?zé)岷δ甏胃怕矢咧祬^(qū)在衡陽大部、株洲中南部等地,在66%以上,其中衡陽市最高為81.8%。年次概率次高值區(qū)在沅水中下游河谷地帶、長沙東部、湘潭、株洲北部及永州大部分地方,年次概率為50%~66%之間。桑植、永順、古丈一片、常德、益陽兩市的中南部、岳陽南部及邵陽縣、東安、道縣一帶高溫?zé)岷Φ哪甏胃怕蕿?3%~50%。濱湖地區(qū)、湘西邊緣、湘西南丘陵山區(qū)、湘東南山地等在33%以下,其中個別較高海拔低于20%。3各災(zāi)害因子處理的區(qū)劃分區(qū)分區(qū)綜合考慮春玉米苗期的連陰雨、吐絲-成熟期的干旱、高溫?zé)岷τ绊?。以干旱年次概?Pd)和高溫?zé)岷δ甏胃怕?Ph)作為主要區(qū)劃指標(biāo),以連陰雨年次概率(Pc)作為次要指標(biāo)進(jìn)行春玉米生產(chǎn)氣候區(qū)劃。以往的氣候區(qū)劃研究中,作為區(qū)劃指標(biāo)的各氣象要素是按整數(shù)分級的,綜合各要素后再按整數(shù)分級,就會造成級別跳躍過大,容易產(chǎn)生分區(qū)誤差。在此基礎(chǔ)上本文對單要素引入了機(jī)械工程學(xué)的“無級變速”原理進(jìn)行如下改進(jìn):各氣象要素在分區(qū)或評分時,不再按整數(shù)分級,而讓分區(qū)指標(biāo)區(qū)劃評分保留多個小數(shù)位,這樣更容易考察各區(qū)劃分級的細(xì)微遞變。根據(jù)各災(zāi)害因子對玉米生長的影響程度進(jìn)行區(qū)劃評分(表1)。根據(jù)田間試驗(yàn)結(jié)果,考慮干旱對玉米產(chǎn)量形成影響程度和湖南省生殖生長期干旱年次概率分布情況,設(shè)干旱發(fā)生年次概率為25%時區(qū)劃評分為1,因此,干旱發(fā)生年次概率評分指數(shù)為Kd=Pd/0.25(Pd為干旱年次概率);同理,設(shè)高溫?zé)岷Πl(fā)生年次概率為30%時區(qū)劃評分為1,連陰雨發(fā)生年次概率為50%時區(qū)劃評分為1,則高溫?zé)岷Πl(fā)生年次概率評分指數(shù)為Kh=Ph/0.30(Ph為高溫?zé)岷δ甏胃怕?,連陰雨發(fā)生年次概率評分指數(shù)為Kc=Pc/0.50(Pc為連陰雨年次概率)。各災(zāi)害因子區(qū)劃評分指數(shù)累加為綜合分區(qū)指數(shù):K=Kd+Kh+Kc。根據(jù)綜合分區(qū)指數(shù)把全省春玉米劃分如下4個區(qū)域:最適宜區(qū)、適宜區(qū)、較適宜區(qū)、次適宜區(qū)。根據(jù)以上分區(qū)原則,將湖南省分為4個玉米種植氣候生態(tài)區(qū)域(圖4)。最適宜區(qū):春玉米最適宜區(qū)主要分布在洞庭湖區(qū)、婁底、邵陽兩地、龍山、保靖、花垣一片、永州南部及湘南山區(qū)等地。這些地區(qū)吐絲-成熟期降水較多,干旱發(fā)生年次概率較低,高溫?zé)岷Σ幻黠@,苗期連陰雨大部分地方較少。適宜區(qū):春玉米適宜區(qū)主要分布在湘中以北除了以上最適宜區(qū)地方,即沅水流域、澧水流域、資水和湘江兩水下游;湘南部分丘陵山地等也是適宜區(qū)。較適宜區(qū):主要分布在株洲、衡陽、永州和郴州兩地中北部除次適宜區(qū)以外的地方。包括株洲市郊、醴陵、衡山、祁東、祁陽、冷水灘、永州市郊、雙牌、新田、寧遠(yuǎn)、嘉禾、永興等地。次適宜區(qū):主要在衡陽盆地、株洲中部和郴州市郊區(qū)等平原丘陵區(qū)域,包括衡東、衡陽市郊、衡南、常寧、耒陽、郴州市郊、安仁、攸縣、茶陵等地。4玉米低產(chǎn)區(qū)分布及發(fā)展建議1)從區(qū)劃結(jié)果來看,湖南總體上都適宜春玉米種植。只有衡陽盆地及株洲中部是春玉米的次適宜區(qū),其他地方均適宜種植春玉米。2)從區(qū)劃結(jié)果與實(shí)際產(chǎn)量對比分析比較,湖南玉米的高產(chǎn)區(qū)均在最適宜區(qū)和適宜區(qū)內(nèi),如瀏陽、邵東、汨羅等地是湖南玉米的高產(chǎn)縣。玉米的低產(chǎn)區(qū)大多都在較適宜區(qū)和次適宜區(qū),如攸縣、衡南縣、綏寧縣等玉米低產(chǎn)縣。只有湘東南山地的桂東、汝城玉米低產(chǎn)區(qū)在最適宜區(qū)范圍內(nèi),與實(shí)際情況不吻合,主要原因是這些地方玉米生長期內(nèi)光、溫資源不足,加之土壤肥力較差的緣故。3)玉米吐絲-成熟期干旱是玉米生殖生長期內(nèi)的主要?dú)庀鬄?zāi)害,高溫?zé)岷σ矊τ衩坠酀{影響很大。特別是以衡陽為