黄淮中部小麦干旱的发生规律及成因分析

刘茵 孟自力

摘要 以1971—2010年商丘市小麦生长季的气象数据为资料，系统地研究了小麦生育期干旱的发生规律，并分析了形成原因。结果表明，黄淮中部小麦干旱发生频率为10年8遇，重灾年率分别为10年6～7遇。与常年相比，干旱呈现发生频率变化不大，在特殊生育期逐渐加重的趋势；干旱在越冬期发生频率最高，年际间变化较大；返青至开花阶段频率次之，年际间变化较小；播种至出苗期频率最小，但呈逐渐增加趋势；空间分布呈现东部和南部少，中部次之，北部和西部多的特征。形成原因方面来看，商丘区域为西北气流控制，常出现持续少雨天气，致使旱灾发展，其中永城和民权由于土壤因素蒸发量大也可以造成干旱的发生；整地质量和浇水次数等一些人为因素也可能导致干旱的发生。

关键词 小麦；干旱；发生规律；成因；商丘市

中图分类号 S162文献标识码 A文章编号 0517-6611（2018）16-0164-03

Abstract Taking the meteorological data of the wheat growing season in Shangqiu City from 1971 to 2010 as the data， the law of occurrence of drought in the wheat growing period was systematically studied， and the reasons for the formation were analyzed.The results showed that the frequency of wheat drought in central Huanghuai was 8 years in 10 years， and the annual rate of severe drought was 6-7 years in 10 years.Compared with the perennial drought，the occurrence frequency of drought showed little change， and it gradually increased during the special growth period.Drought had the highest frequency in the overwintering period and changed greatly during the interannual period. The frequency of returning to the flowering stage was the second， and the interannual variation was relatively small. The frequency of sowing to the seedling stage was the smallest， but it gradually increased.The spatial distribution showed that drought was less in the east and south， followed by the middle， and more in the north and west.From the aspect of formation reasons， the Shangqiu area was controlled by the northwest air flow， and continuous and dry weather often occured， which resulted in the development of drought. Among them， Yongcheng and Minquan could cause drought due to large evaporation of soil factors.Some human factors such as the quality of soil preparation and the number of waterings might also cause drought.

Key words Wheat；Drought；Occurrence rule；Cause；Shangqiu City

近百年來，人类活动已引起全球温室气体排放增加，出现了显著的人为变暖，导致气候异常现象频繁发生。根据IPCC第四次评估报告，源于75项研究中超过29 000个观测资料序列显示，全球平均气温和海洋温度升高、大范围积雪和冰融化、全球平均海面逐渐上升的观测中气候系统变暖是明显的，许多自然系统和生物系统发生了显著的变化[1]。农业作为对气候反应较为敏感的产业之一，气候变化对其存在着非常明显的影响。有专家预测，气候变化将对我国农业生产产生重大影响，如不采取任何应对措施，到21世纪后半期，我国主要农作物如小麦、水稻和玉米的产量最多可下降37%[2]，这对粮食安全将是一个很大的冲击。

目前，我国农业基础较为脆弱，多数地方还是靠天吃饭，粮食安全面临诸多威胁，如水资源不足、农业生态环境质量变劣、自然灾害频发等。而气候要素平均值的变化与气候极端事件的发生存在较大的相关性。大量研究表明，即使降水、温度等平均值发生微小的变化，也可能导致灾害性天气发生频率的显著增加，造成农业重大损失[3-6]。因此，把应用气象与保障粮食安全紧密结合起来，深入研究气象灾害变化规律及其对生产的影响，及时采取应对措施，克服生态环境恶化、气候变化异常等不利因素，保障国家粮食安全则成为我国粮食生产研究的重大课题之一。

小麦是我国第二大粮食作物，其播种面积占全国耕地面积的20%～30%，产量占粮食总产量的20%～50%，其中黄淮麦区是我国最大的小麦主产区，其面积为1 466万hm2，总产为6 300多万t，分别占全国小麦的55%和64%[7]。商丘市属于黄淮南片的中部，位于小麦种植的腹部，平均产量水平已由20世纪50年代的50 kg左右，逐渐提高到2007年1月1日发改委发布的主产区小麦平均产量5 575.5 kg/hm2[8]。产量水平的历史性提高，除了日益发展的化肥、农药、调节剂和小麦品种的更新换代以外，还与更加科学的气象防灾措施应用于小麦安全生产有密切关系。笔者依据商丘市1971—2010年的气象资料，从确保粮食安全、趋利避害的角度入手，揭示近40年商丘区域小麦主要气象灾害干旱的发生规律、形成原因及时空分布特征，对增强该区生产抗灾能力、稳定提高单产、增加农民收入、促进农村经济发展有着重要的现实和战略意义。

1 资料与方法

1.1 资料来源

采用的气象数据来源于商丘市辖区永城、夏邑、虞城、梁园、宁陵、柘城、民权、睢县8个县级气象观测站1971—2010年的气象资料，由商丘市气象局提供。

1.2 研究方法

利用软件Excel 2003对商丘市1971—2010年小麦生育期降水较少的时段求其降水量和距平百分率，依据表1进行干旱等级区分，并统计不同年代和不同生育期的不同类型干旱发生频率[9-12]。

2 结果与分析

2.1 小麦干旱发生规律

从表2可以看出，1971—1980年商丘市出现了6次旱情，1981—1990年出现了10次旱情，1991—2000年出现了7次旱情，2001—2010年出现了9次旱情；近40年商丘市出现干旱年的频率在80%左右，发生轻旱、中旱、重旱、特旱的比重分别是6.3%、28.1%、34.4%、32.3%。由此可知，商丘市小麦种植区域属于易发生干旱的地区，尤其是在1971—1990年，重旱、特旱的发生频率呈现多发趋势，带来较大危害；1991—2010年特旱减少，中旱、重旱增多，干旱的发生呈频率增加，危害呈减轻趋势。

从图1可以看出，20世纪70、80年代小麦的冬前、越冬2个时期容易出现干旱，拔节期出现干旱的频率相对较低；20世纪90年代小麦越冬期出现干旱的频率最低，其次是播种期，其干旱频率最高在春季；2001—2010年干旱发生表现出20世纪70、80和90年代高发季节的叠加特征，即越冬期最高，早春次之，灌浆期最低，但持续时间略有不同，越冬期干旱持续时间短于70年代，长于80年代，播种期和春季干旱持续时间短于90年代，其中，播种期干旱时间后移到出苗期，春季干旱前移到早春。由此可知，小麦播种至出苗期和春季干旱的发生频率并未减少，而是居高不下，越冬期干旱与90年代相比有加重趋势。

从表3可以看出，小麦生育期前期、中期、后期的发生频率分别为29.1%、35.9%、14.6%，其中越冬期干旱发生频率最高，返青至拔节期次之。由此可知，小麦生育期中期发生频率为10年4遇，是生育期干旱的高发期，但生育前期的越冬期干旱亦不容忽视，易加重冻害，危害风险最大。

从1971—2010年商丘各县区小麦生育期内发生不同类型干旱时降水量的平均值（图2）可以看出，各县区发生不同类型干旱时平均降水量从多到少依次为永城、柘城、夏邑、睢县、梁园、虞城、宁陵、民权。可见，干旱呈现东部和南部危害轻、中部次之、北部和西部重的空间分布。

2.2 干旱形成的原因

2.2.1 气候和地理因素。我国属东亚季风区，由于副热带高压的南北变动，对雨带产生影响。在冬季时，副热带高压变动到海上，脊线位于15°N周围，商丘地区常年被北方干冷气团影响，降雨、降雪量较少；在春季时，副高向北移动，脊线位于15°～20°N，此时雨带主要位于华南、长江南部地区[13-15]，这时商丘地区受干燥大陆气团影响，降雨量较少，形成春旱状况；在秋季时，副高移动至20°N的南部，雨带同时随之移动，这一区域的主要气候状况为秋高气爽型；该地区秋冬、冬春出现干旱，基本上都是在副热带高压较弱的情况下产生的，沿海地区受低槽环流的影响，这一形势形成之后较为平稳，此时商丘区域为西北气流控制，常出现持续少雨天气，致使旱灾发展。其次，商丘区域土地宽广、平坦，土地属于砂土、砂礓黑土等土质，而砂礓黑土类型的土质多分布在永城区域，砂壤土多分布在民权区域，这2种土壤蒸发量大，易造成小麦干旱的发生。

2.2.2 人为因素。干旱灾害是可以防御或避免的，但是人为不落实应对技术措施也能引起干旱的发生或加重[16-17]。目前，商丘麦区抗灾基础设施还较薄弱，一些地方依然存在着有地无井、有井无泵的问题，造成底墒水、返青水和拔节水不能按时浇灌；有时整地质量差，土壤萱松，小麦根系悬空，播种过浅、播种过晚，造成小麥根系浅，营养发育不良，浇水过晚，浇水较少，均能引起干旱的中度或重度发生。

3 结论与讨论

（1）商丘市麦区是干旱的多发区，发生频率为10年8遇。近20年干旱发生的频率较1971—1990年变化不大，只是重旱、特旱年份增多；但2001—2010年较20世纪90年代，轻旱、中旱、重旱年份增多，特旱年份减少，小麦播种出苗期干旱的发生频率有增加趋势，返青至开花阶段干旱发生的频率变化不大，发生年份仍占干旱年份的35.9%。越冬期在不同年代之间波动性较大，尚不能确定是否与全球气候变暖有关。在空间分布方面，干旱在商丘区域发生呈现东部和南部少、中部次之、北部和西部多的规律性。

（2）小麦干旱形成原因方面来看，商丘区域为西北气流控制，常出现持续少雨天气，致使旱灾发展，其中永城和民权由于土壤因素蒸发量大也可以造成干旱的发生；整地质量和浇水次数等一些人为因素也可能导致干旱的发生。

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