23年来河南省主要气象灾害对农业的影响及时空分布特征

魏亚刚，陈 思

(辽宁师范大学 城市与环境学院，辽宁 大连 116029)



23年来河南省主要气象灾害对农业的影响及时空分布特征

魏亚刚，陈 思

(辽宁师范大学 城市与环境学院，辽宁 大连 116029)

利用1988～2010年河南省主要气象灾害受灾面积、成灾面积、农作物播种面积以及粮食产量等基础数据，系统分析河南省境内主要的气象灾害(干旱、洪涝、风雹灾、霜冻)对农业的危害、时序特征、空间分布，并进一步分析了河南省农业气象灾害与粮食产量的关系。结果表明，水灾和旱灾是河南省最主要的两种气象灾害，对农业生产具有长久的威胁，旱灾多发生在豫西和豫北地区，而水灾多发生在豫东南地区。农业气象灾害跟粮食产量呈负相关关系，直接威胁粮食产量。

气象灾害；河南省；粮食；时空分布

0 引言

气象灾害是指因暴雨、暴雪、干旱、雷电、冰雹、大雾、大风(沙尘暴)、低温、高温、霜冻、冰冻、寒潮和霾等造成的灾害[1]。而农业气象灾害一般是指农业生产过程中所发生的导致农业显著减产的不利天气或气候条件的总称。农业气象灾害是影响作物稳产、高产的最主要的自然因素，它与农业经济效益紧密相连[2]。据统计，中国近10年因各种气象灾害造成的农田受灾面积达3 400×104hm2，造成的经济损失约占国民生产总值(GDP)的3%～6%[3]。尤其是近年来在全球气候变化背景下，受极端天气事件影响日益加剧，粮食安全问题在全球范围内日益受到关注[4，5]，人口和消费增长对农业和自然资源提出了前所未有的需求[6]。河南省是中国第一粮食大省，粮食总产连续8年增产，连续11年居全国首位，不仅用占全国1/16的耕地，生产了占全国1/10以上的粮食，养活了占全国1/13的人口，而且近年来每年还调出粮食及粮食制成品1 000×104t多，成为名副其实的“中国粮仓”，因而保障河南省的农业持续发展和粮食安全具有至关重要的作用。鉴于此，本文根据1988-2010年河南省主要气象灾害受灾面积、成灾面积、农作物播种面积以及粮食产量等统计数据，系统分析河南省境内主要的气象灾害(干旱、洪涝、风雹灾、霜冻)对农业的危害、时序特征、空间分布。并进一步分析了河南省农业气象灾害与粮食产量的关系，以期为加强河南粮食生产核心区建设、稳定发展农业生产、构建现代化农业大省提供理论支撑。

1 研究区概况及研究方法

1.1 研究区概况

河南省(31°23′～36°22′N、110°21′～116°39′E)位于中国中东部、黄河中下游，地势西高东低，东接安徽、山东，北接河北、山西，西连陕西，南临湖北，呈望北向南、承东启西之势。全省处于暖温带和亚热带交错的边缘地区，气候存在着自南向北由亚热带向暖温带气候过渡，自东向西由平原向丘陵山地气候过渡的大陆性季风气候的特点，四季分明、雨热同期、气候复杂多变。全省年均气温为12.8～15.5 ℃，7月最热，月平均气温为23.9～27.7 ℃；1月最冷，月平均气温为-2.5～2.5 ℃。年无霜期为190～230 d，年降水量为550～1 295 mm[7]。河南省是小麦、棉花、油料、烟叶等农产品的重要生产基地，也是重要的食品工业大省。粮食产量占全国的1/9、油料产量占全国的1/7、牛肉产量占全国的1/7、棉花产量占全国的1/6，是中国最主要的农业大省。

1.2 资料来源与方法

1.2.1 资料来源

本文所用1988-2010年的农作物受灾面积、成灾面积、农作物播种面积以及粮食产量等数据均来自国家统计局河南调查总队出版的《河南统计年鉴》和《河南六十年》。由于2011年以后的统计数据对气象灾害统计不够详细，不能够很好的反映河南省农业气象灾害对农业的影响，所以本文只选用1988-2010年的数据用于研究。

1.2.2 计算方法

每年粮食播种面积不等，即使不同年份的受灾面积相同，灾害造成的相对损失量或灾害的危害程度也存在差别；故此，采用受灾率统一反映各年受灾状况，并以此分析气象灾害对河南农业的时空影响和受灾程度。受灾率又称受灾系数被定义为某一种气象灾害当年农作物受灾面积与当年总播种面积的比值，用ω[8]表示：

(1)

式中：i为年份(以i=1代表起始年份1988年，其它年份依次累加)；j为某种气象灾害(本文用j=1，2，…依次表示旱灾，水灾、风雹灾霜冻、总灾)；Sij为受灾面积；dij为总播种面积。它基本可以反映灾害的影响范围和规模，明显地，ω∈[0，1]。依据定义，计算历年各种气象灾害受灾率。

2 主要农业气象灾害对农业生产的影响

河南省独特的地理位置和气候特点，造成了河南省气象灾害频繁，旱、涝、风、雹、震、雷、雪等时有发生，具有自然灾害多，频率高，范围广，危害重的特点。每年因气象灾害造成的损失多达数亿元，气象灾害成灾面积占全部自然灾害成灾面积的80%以上，造成粮食减产每年达20×108kg左右，造成的直接经济损失多达数亿元，对农业生产和粮食增产造成了严重威胁。河南省主要的农业气象灾害有旱灾、雨涝、风雹灾、低温冻害[9]，现分别论述河南省主要的农业气象灾害对农业的影响。

2.1 干旱灾害对农业的影响

干旱是在足够长的时期内，降水量严重不足，致使土壤因蒸发而水分亏损，河川流量减少，破坏了正常的作物生长和人类活动的灾害性天气现象。干旱是河南省发生频率高、影响范围大、持续时间长、成灾程度重的农业气象灾害[10]。最严重的是春旱，由于河南省处于温带季风气候区，年内降水季节分配不均，春季降水较少，气温回升快，大风日数多，蒸发量大，使农作物缺水加剧。从1988～2010年总受灾成灾面积与旱灾受灾成灾面积对比图(图1)中看出，23年来河南省总受灾成灾面积呈波动性下降，全省干旱受灾面积也呈明显的下降趋势，阶段性变化比较明显：1988～2001年旱灾波动性较大，受灾成灾面积较大，年平均受灾面积为370×104hm2；2002年以来干旱面积明显减小，呈持续下降趋势、波动较小，年平均受灾面积为54.6×104hm2，续9年低于常年平均值。23年中干旱受灾面积较小的年份有1996、1998、2003、2004、2005、2006、2008和2010年，受灾面积均在50×104hm2以下。1998年最少，仅为20.8×104hm2；干旱受灾面积较大的年份为1988、1994、1999、2001年，干旱受灾面积均在480×104hm2以上，1994年最多，为640×104hm2。

图1 1988～2010年受灾成灾总面积与干旱受灾成灾 面积变化对比图Fig.1 The area change comparison of total disastrous and destructedarea and droughtaisastrous and destructed area from 1988 to 2010

2.2 洪涝灾害对农业的影响

洪涝灾害是在排水系统不畅的情况下，由于短时间内降水量大而所造成的一种灾害性天气。它可以破坏道路，冲坏石坝、冲毁农田，淹没庄稼，是仅次于干旱的第二大农业气象灾害[11]。河南以夏季雨涝为主。重雨涝5～l0年一遇.轻雨涝2～4年一遇.其他季节也有雨涝发生.虽次数不多，但危害也不小[12]。从图2中可以看出23年来河南总受灾成灾面积呈明显的波动性下降，但全省雨涝受灾面积呈波动性上升趋势，同时又存在着阶段性变化：1988～1997年受灾面积较小，年平均仅119×104hm2；1998～2005年水灾又进入了相对偏多的时期，年平均为193×104hm2；2005～2010年水灾受灾面积又有明显下降，平均受灾面积为74×104hm2。23年来水灾受灾面积较多的年份是1989、1991、1998、2000、2003和2005年，受灾面积均在270×104hm2以上，其中2005年最多，为210×104hm2；水灾受灾面积最少的年份是2008年，仅为150hm2。

图2 1988-2010受灾成灾总面积与水灾受灾成灾 面积变化对比Fig.2 The area change comparison of total disastrous and destructedarea and flood disastrous and destructed area from 1988 to 2010

2.3 风雹灾害对农业的影响

风雹灾害是一种局地性较强的农业气象灾害，它对农作物枝叶、茎和果实产生机械损伤，造成作物减产或绝收[13]。风雹也是河南省常见的气象灾害，常出现在晚春至初夏，此时正值农作物成熟收获的关键时节，风雹常常与短时强降水相伴，虽然范围较小但局地性强，对农业生产的危害较为严重。统计数据分析如图3：近23年来风雹受灾面积有明显的上升趋势，从阶段性变化来看1988～1999年风雹受灾面积较多，年平均为951×104hm2；2000～2010年以来风雹受灾面积又明显减少.年平均为43.7×104hm2(2005年数据缺失)风雹受灾面积较多的年份1990～199l、1996～1998年，均在100×104hm2以上，最多的1998年为160×104hm2；受灾面积较少的年份是2000、2007、2008和2010年。年受灾面积均在20×104hm2以下。

图3 1988～2010风暴灾害受灾成灾面积变化对比分析图Fig.3 The area change comparison of disastrous anddestructed area affected by the hail from 1988 to 2010

2.4 霜冻灾害对农业的影响

霜冻是指在植株生长季节里，夜间土壤和植株表面的温度下降到0 ℃以下，使植株体内水分形成冰晶，造成农作物损害的短时间低温冻害，也是危害河南省的主要农业气象灾害。根据霜冻发生的季节不同，可分为春霜冻和秋霜冻，春霜冻主要影响冬小麦及出苗(移栽)的喜温作物，秋霜冻对晚熟的秋季作物影响较大。从图4可以看出1988～2010年全省年平均低温冻害面为17.8×104hm2，只占农作物受灾面积3.5%。1988年以来全省低温冻害面积有明显的上升趋势，1988～1992年全省低温冻害面积较小，除1988年外，其余各年受灾面积均在10×104hm2以下；1993～2003年之后受灾面积明显增加，年平均受灾面积为24.9×104hm2；2004～2010年受灾面积又有所下降，年平均受灾面积为7.33×104hm2。受灾面积较大的年份是1988、1993、1995、2003和2005年，受灾面积均在40×104hm2以上。2005年最多，为55.8×104hm2；1997年没有发生霜冻。

图4 1988～2010年河南省霜冻灾害受灾面积与平均值对比Fig.4 The comparison of disastrous and destructed bythe froze with its average value from 1988 to 2010

3 气象灾害的时空分布特征

3.1 河南主要气象灾害时序特征

前面对干旱、洪涝、风雹、冷冻这4类灾害的特征及对农业的影响进行了系统分析。为了探讨气象灾害对河南农业的持久威胁，根据收集的气象灾害资料，对比分析1988～2010年的各类农业气象灾害的受灾和成灾面积，结果表明河南省1988～2010年这23年来受灾面积的波动起伏变化是很显著的，其中旱灾波动幅度最大，其次是水灾、冰雹和霜冻。气象灾害中以干旱灾害和洪涝灾害最为严重，是影响农业生产的主要因素，二者所占比重在70%～85%。从图1、2可以看出，河南省旱灾受灾面积变化的幅度最大，起伏最为明显。大体可将全省旱灾、水灾受灾面积的变化分为2个阶段：(1)1988～2002年为第一阶段，水旱灾害受灾面积波动均较大，旱灾受灾面积大于水灾受灾面积，其中旱灾受灾面积1998年为20.8×104hm2最小，占总受灾面积的3.24%，1994年旱灾受灾面积6400×104hm2，占总受灾面积的73.78%，旱灾最严重时的受灾面积大约是受灾面积最小时的30倍；(2)2003-2010年为第二阶段，水灾比较严重，水灾受灾面积大于旱灾受灾面积且与总受灾面积具有较好的一致性，2003年水灾受灾面积为4800×104hm2，占总受灾面积75.04%。23年来旱灾平均受灾面积为2.31×104km2，占总受灾面积的42.33%，水灾平均受灾面积1350×104hm2，占总受灾面积的24.87%。1988～2010年平均总受灾面积中旱灾的百分比高于水灾，23年来旱灾的影响程度超过了水灾。成为河南省主要危害最严重的农业气象灾害。

3.2 河南省水旱灾害空间分布

河南省气候存在着自南向北由北亚热带向暖温带气候过渡、自东向西由平原向丘陵山地气候过渡的大陆性季风气候。由于其特殊的地理位置与地理环境，气候分异明显、灾害频发。表2是根据1998～2007年这10年间河南省各地市每年的受灾面积与播种面积数据，按受灾系数公式用各地市10年的总受灾面积比上10年的总播种面积得出的河南省各地市10年的水旱灾害受灾系数。刘佩[14]等曾经根据河南省受灾系数进行统计分析，将河南省大致可划分为旱灾不易发生区(<0.1)、旱灾弱发生区(0.1～0.2)、旱灾较易发生区(0.2～0.3)、旱灾次频发区(0.3～0.4)、旱灾频发区(>0.4)5种类型。按照这种分类方法，河南省1998～2007年这10年间各地市的旱灾受灾系数分布如图5：(1)旱灾不易发生区(<0.08)：主要是濮阳市、焦作市、商丘市、周口市；(2)旱灾弱发生区(0.08～0.13)：主要包括郑州市、开封市、漯河市、鹤壁市、济源市、许昌市、新乡市；(3)旱灾较易发生区(0.13～0.18)：安阳、南阳市、信阳市、驻马店市；(4)旱灾次频发区(0.18～0.23)：洛阳市；旱灾频发区(>0.23)：三门峡市、平顶山市。河南省全省10年旱灾受灾系数达到0.12，平顶山市和三门峡市的旱灾受灾均高于全省其他地区达到了0.28。同时可以从图6看出水灾的地区分布也有明显的地域性，根据10年各地市的灾情数据所算得的受灾系数进行分析，将河南省划分为：(1)水灾不易发生区(<0.08)：主要是三门峡市、南阳市、济源市、洛阳市、安阳市、鹤壁市、焦作市；(2)水灾弱发生区(0.08～0.13)：主要包括许昌市、商丘市、信阳市、周口市、郑州市、新乡市、濮阳市；(3)水灾较易发生区(0.13～0.18)：主要包括漯河市、开封市、平顶山市；水灾次频发区(0.18～0.23)没有数据在这区间；水灾频发区(>0.23)：是驻马店市。在各市水灾受灾最严重的是驻马店地区，十年平均受灾系数高达0.28。从上面分析可以看出河南省各市的水旱灾害受灾分布较分散，空间分布不统一，各市的受灾类型有较大分别。旱灾多发生在豫西和豫北地区，而水灾多发生在豫东南地区。

图5 河南省1998～2007年旱灾受灾系数分布图Fig.5 The drought disaster foctors distributionin He’nan prauince from 1998 to 2007.

图6 河南省1998～2007水灾受灾系数分布图Fig.6 The flood disaster foctors distributionin He’nan prauince from 1998 to 2007.

4 主要气象灾害对粮食产量的影响

河南省是个农业大省，农作物种植面积广，粮食产量大；同时由于河南省农业生产基础设施薄弱，抗灾减灾能力差，对气象环境的依赖性较大。从图7的1988～2010年来河南省农业气象灾害与粮食播种面积、粮食产量对比图中看出，河南省的农业播种面积和粮食产量呈持续增长之势，而受灾面积呈现出波动性下降的趋势。同时可以看出受灾面积与粮食产量呈负相关，受灾面积大的年份，粮食产量明显呈下降趋势。受灾面积小的年份，粮食产量明显呈增长之势。如1988、1991、1994、1997、2000～2003 年河南总受灾面积较大、灾损较严重，粮食产量也明显的下降。2004到2010年随着气象灾害的减少，农业受灾面积减少，相应的粮食总产量也迅速增加。因此我们可以看出气象灾害对农业生产产生直接的影响，威胁粮食的增产稳产。同时研究表明，作物产量受灾害性天气影响的年内变化也很明显。由于农作物生长周期不同，造成灾害性天气的危害程度也不尽相同。作物在发育生长阶段受灾害性天气或不利天气条件的影响，后期天气条件转好后，作物有恢复或弥补这些影响的特性，对最终产量的影响较小；假如作物在生殖生长阶段，特别是在生殖生长的初期，如果受灾害性天气条件的影响，即使后期生长条件转好，作物长势也很难恢复，最终造成作物减产，甚至绝收[15]。

图7 1988～2010年农业气象灾害与粮食播种面积、 粮食产量对比图Fig.7 The comparison of agricultural climate,grain feeding areaand grain production in He’nan prouince from 1988 to 2010.

为了更全面的的掌握各主要气象灾害对农业生产的影响，根据统计资料分析1988～2010年的河南省4类主要气象灾害的受灾和成灾面积(表1)简述如下：河南省农作物受灾面积占播种面积的1/4，低于全国平均水平。在各类农业气象灾害中以旱灾最为严重，其次是水灾，再次是冰雹和霜冻灾害，其中旱灾和水灾受灾面积占总受灾面积的80%以上，是河南省的主要农业气象灾害。旱灾成灾面积占总气象成灾面积的60%；而水灾成灾面积所占比例约为25%。冰雹和霜冻灾害的成灾面积约为10%和5%。近年来，河南省主要气象灾害受灾和成灾面积有减少的趋势，各类气象灾害对农业的影响有下降的趋势，这跟河南省加大农业基础设施的投入，抗灾减灾不断增强是分不开的。

表1 1988～2010年的河南省4类主要气象灾害的受灾和成灾面积Tab.1 The disastrous and destructed area of four main climate disasters in He’nan pravince from 1988 to 2010. ×103 hm2

注：2005年以后各气象灾害成灾面积没有统计结果.

5 结论

本文初步分析了1988～2010年河南主要农业气象灾害的发生规律及其对粮食生产的影响，讨论了全省范围内的农业气象灾害在时序及空间上对粮食生产的影响。得出以下结论：

(1)水灾和旱灾是河南省最主要的2种农业气象灾害。河南省主要农业气象灾害，除霜冻灾害呈显著增加趋势外，旱灾、水灾和风雹灾的受灾面积和成灾面积均没有显著的增加或减少趋势。1988～2002年为第一阶段，水旱灾害受灾面积波动均较大，旱灾受灾面积大于水灾受灾面积，成为威胁河南省农业最主要的气象灾害；2003～2010年为第二阶段，水灾受灾面积大于旱灾受灾面积，成为主要的气象灾害。

(2)全省的农业气象灾害空间分布不统一，各种气象灾害没有叠加发生，各市农业气象灾害类型有较大差别，旱灾多发生在豫西和豫北地区，如洛阳和三门峡地区；而水灾多发生在豫东南地区。如驻马店、漯河等地区。

(3)气象灾害跟粮食生产呈明显的负相关关系，受灾成灾面积增多的年份，粮食产量下降，受灾成灾面积减少的年份，相应的粮食产量增加。气象灾害对农业的影响是直接的、持久的。严重威胁着农业的可持续发展。气象灾害对农业的影响是一个值得持续关注的问题，由于受统计数据的限制，还不能全面的掌握农业气象灾害对河南省农业的影响。只要靠以后的研究者不断的对农业气象灾害的研究，尽量的避免和消除气象灾害对农业的威胁，减少农业损失。

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EFFECTS OF MAIN METEOROLOGICAL DISASTERS ON AGRICUITURAL PRODUCTION AND ITS SPATIAL-TEMPORAL DISTRIBUTION FOR THE PAST 23a IN HENAN PROVINCE

WEI Ya-gang，CHEN Si

(collegeofurbanandEnuironment，LiaoningNoymalUniversity，DaLian116029，Liaoning，China)

This thesis is a systematic analysis of main climate disasters’effects(drought，flood，hail stone，and froze)on agriculture，time order，area distribution in Henan Province by data of utmost climate disasters’effect on disastrous area，destructed area，grain feeding area and production.Then we use these data to analysis relationship between climate disasters and grain production in He’nan province.It shows flood and drought are main two climate disasters which has long-potential effects on grain production in Henan Province，drought mainly founded in west and north of He’nan province，well flood founded in southeast He’nan province.Agricultural climate disasters has fade effects to do with grain production.

climate disaster；Henan Province；grain area distribution

2015-04-21；

2015-06-01．

X43

A

1001-7852(2015)03-0065-07