基于GIS的四川盆周北部山区夏玉米农业气象灾害风险评估——以旺苍县为例

气象灾害是制约我国农业发展的主要因素之一,明确夏玉米农业气象灾害风险对于防灾减灾具有重要意义。本研究基于自然灾害风险理论,以四川盆地北部山区的典型区域(旺苍县)1981—2018年气象数据和玉米产量数据为基础,确定影响夏玉米生产的主要致灾因子,并结合孕灾环境敏感性及承灾体脆弱性构建夏玉米综合农业气象灾害风险评估模型,对四川盆地北部山区夏玉米生产过程中的农业气象灾害风险进行评估。结果表明: 研究期间,成熟期高温、花期暴雨、成熟期暴雨、灌浆期连阴雨和孕穗期干旱是影响研究区夏玉米生长发育的主要农业气象灾害。旺苍县夏玉米农业气象灾害综合风险分布大致呈西南-东北走向,高风险和较高风险区分布区域约占旺苍县总面积的二分之一;灾害风险高值区主要位于研究区西南部,基本与致灾因子危险性高值区一致;灾害风险低值区多集中在西部边缘,此区域亦为成熟期高温、成熟期暴雨、花期暴雨气象灾害的低风险区。     

辽宁省玉米旱灾时空分布特征及综合风险评价

以辽宁省气象数据、空间数据和田间管理数据集为基础,首先,依据自然灾害风险形成理论,从危险性、脆弱性、暴露性和防灾减灾能力四因子入手,选择10个副指标,构建辽宁省玉米旱灾综合风险评价指标体系,并利用组合加权法和GIS空间分析方法,确定其权重及区域化。利用自然灾害风险指数法和加权综合评价方法,建立辽宁省玉米旱灾综合风险评价模型,并进行了辽宁省玉米旱灾时空分布特征分析及综合风险评价研究。结果表明：（1）自1960年以来,研究区干旱频率总体呈上升趋势,尤其2010年以后有明显增加态势。其中1970-1979年间干旱发生频率较低,2010-2019年间干旱频率最高。不管是月尺度、季节尺度、生长季尺度还是年际尺度,辽宁省西北部干旱频率普遍较高,而东南部干旱频率较低。干旱强度呈现从辽宁省中部地区向东西地区两个方向递减的趋势,高值出现在辽宁省中部的阜新、锦州、铁岭、辽阳、盘锦、鞍山、营口和大连等地。干旱历时从辽宁省东部向西部区域递减的趋势,其中高值出现在铁岭北部、盘锦、鞍山、营口和丹东南部等地,低值分布在朝阳西南部、葫芦岛西北部、本溪西部和丹东等地。（2）从4个因子角度来说,辽宁省朝阳西部和葫芦岛西北部玉米旱灾危险性指数较低以外其他区域玉米旱灾危险性指数均较高。然而,辽宁省西北玉米主产区玉米旱灾脆弱性指数和暴露性指数均较高,且防灾减灾能力较低。当4个因子加权综合评价时,辽宁省西北部玉米旱灾综合风险呈现较高的现象。研究结果可为保障辽宁省粮食安全及制定防灾减灾政策提供理论依据和科学指导。     

吉林省农业气象干旱灾害的风险分析及区划

利用1961-2010年吉林省50个站气候观测资料、1981-2010年干旱灾情和农业经济资料,基于灾害风险系统分析理论、农田水分平衡法和综合灾害风险指数法,在分析干旱对吉林省农业影响致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体脆弱性和防旱减灾能力的基础上,应用加权综合法得到不同单元的综合风险度指数;基于GIS技术,开展了干旱对吉林省农业影响的风险区划.结果表明:致灾因子危险性的高值区分布在西部的白城和松原大部分地区,孕灾环境敏感性的高值区分布在白城地区、松原地区、四平地区北部和通化地区南部,承灾体脆弱性的高值区主要分布在经济较发达的松原大部分地区、长春大部分地区、四平地区等,防旱减灾能力的高值区分布在松原、长春、四平、吉林和通化市区及其周边地区.考虑各因子的综合风险度,干旱对吉林省农业影响的风险可分为高风险、次高风险、中等风险、次低风险和低风险5个等级,其中,高、次高风险主要分布在吉林省中西部的白城、松原、长春和四平地区.     

安吉白茶精细化气象灾害风险分析与区划

气象灾害严重威胁茶产业高质量发展,开展气象灾害风险精细评价可为茶叶生产灾害精准防控提供科学依据。本文基于自然灾害风险理论、安吉县及周边7个国家气象站1971—2020年和安吉县23个区域自动气象站2012—2020年的逐日气象资料、15个乡镇农业社会经济统计资料,以及源于GF-2卫星遥感数据解译出的茶树种植现状分布图和DEM高程等多源信息,采用加权综合指数法、模糊层次分析法和GIS技术,对安吉白茶进行了精细化气象灾害风险分析与区划。结果表明：安吉白茶致灾因子危险性、孕灾环境暴露性的高值主要位于南部山区,承灾体脆弱性的高值集中于中部平原地区,防灾减灾能力的高值多位于中东部平原地区;综合考虑各因子的综合风险度,安吉白茶气象灾害风险可分为低风险、中风险和高风险3个等级;低风险区主要分布于安吉中北部平原区域,占安吉县地域面积的66.55%;中风险区主要分布于安吉西部、南部的中高海拔区域,占安吉县地域面积的30.54%;高风险区主要位于南部高海拔山区,占安吉县地域面积的3.01%;集成格点化的茶树种植现状,安吉县内61.21%的茶园分布在低风险区,38.17%的茶园分布在中风险区,0.62%的茶...     

热带气旋对浙江省农业影响的风险区划

依据自然灾害风险系统分析理论、热带气旋和农业经济资料,综合灾害风险指数法,在分析热带气旋对浙江省农业影响的致灾因子的危险性、孕灾环境的暴露性、承灾体的脆弱性和防灾减灾能力的基础上,应用加权综合法得到不同网格的综合风险度指数.基于GIS技术,开展了热带气旋对浙江省农业影响的风险区划.结果表明:致灾因子危险性的最大值分布在浙江东南沿海,孕灾环境暴露性的最大值分布在丽水山区,承灾体脆弱性的最高值分布在杭州、绍兴市区以及兰溪市,防灾减灾能力的最高值主要分布在杭州、宁波、温州市区及其周边地区.综合考虑各因子的综合风险度,热带气旋对浙江省农业影响的风险可分为高风险、次高风险、中等风险、次低风险和低风险5个等级.该研究可为浙江省农业结构调整和防灾减灾提供科学依据.     

海南岛橡胶(Hevea brasiliensis)寒害风险区划

寒害是海南岛橡胶面临的主要气象灾害之一,开展橡胶寒害风险区划能够有效提高海南岛橡胶寒害防御能力。根据海南岛1964—2016年的气象资料和1988—2016年橡胶种植面积、产量、社会经济等数据,通过构建橡胶寒害指数和台风灾害指数,实现了橡胶寒害减产率的分离,基于风险形成的机理,选择橡胶寒害的致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体脆弱性和防灾减灾能力4个因子,建立海南岛橡胶寒害风险评估模型,计算橡胶寒害风险指数,并按自然断点法划分为5个风险等级。结果表明:海南岛橡胶寒害风险总体呈现西北部和中部较高,其他沿海地区较低的特征;西北部临高风险最高,其次为中部五指山地区;西南部东方、乐东沿海地区,以及北部海口、文昌风险最低;南部三亚和陵水无寒害风险。     

影响福建省龙眼产量的多灾种综合风险评估

通过分析影响福建省龙眼生长发育和产量的主要环境因素,从致灾因子危险性、承险体脆弱性和种植区防灾减灾能力三方面构建影响龙眼产量的多灾种综合风险评估指标体系,结合福建省龙眼种植区历年气象资料、龙眼种植面积、产量及其他社会经济资料,应用层次分析法和熵权系数法确定风险指标的综合权重,进而构建了多灾种综合风险评估模型,评估主要农业气象灾害对龙眼产量影响的风险.结果表明： 长乐以南沿海县市低海拔龙眼种植区（除东山县外）多灾种综合风险较轻;重度风险以上的区域主要分布在龙岩的漳平市,漳州的东山、平和、南靖、华安,泉州的永春、安溪,莆田和仙游的北部山区,福州的闽清、闽侯、罗源及市辖区的山区,宁德的福安、霞浦及市辖区的山区.其中,东山、漳平和其他海拔较高的山区有严重风险;其余种植区属中度风险.     

福建省台风灾害风险评估与区划

应用GIS技术,采用灾害风险指数法和加权综合评价法对福建省台风灾害风险进行评估及区划.结果表明:致灾因子危险性最大值分布在福建省东部沿海,承灾体的脆弱性最高值分布在东部的福州、厦门、泉州、漳州、莆田和宁德沿海以及西部的三明、龙岩、南平等地级市辖区,防灾减灾能力的分布比较分散,最高值主要分布在闽南的漳州、厦门、同安,闽中的泉州沿海以及莆田与福州沿海地区,另外还零散分布在福建西部的龙岩、三明、南平等地级市;综合考虑各因子指数的台风灾害风险度最高值(即风险度＞0.126)集中分布在福建省东部沿海的漳州、厦门、泉州、莆田、福州和宁德沿海地区.福建省台风灾害风险评估及区划可为福建省可持续发展和防灾减灾决策提供科学依据.     

四川盆区直播与移栽水稻旱灾风险比较

定量评价和比较四川盆区移栽水稻与直播水稻各发育阶段及全生育期干旱灾害风险,能为各区域水稻防旱减灾生产技术转型和推广提供科学依据.基于自然灾害风险理论和水稻干旱灾害风险形成机理,利用四川盆区1961—2017年的气象资料、水稻生产观测资料、农业统计资料和基础地理信息,对移栽和直播水稻全生育期和播种-拔节、拔节-孕穗、孕穗-齐穗、齐穗-成熟4个发育阶段干旱危险性进行评价和比较,对四川盆区水稻干旱灾害承灾体易损性、成灾环境敏感性和防灾减灾能力进行分析,从而构建四川盆区水稻干旱风险评价模型,并对评价结果进行区划.结果表明: 四川盆区水稻旱灾风险整体较高,两种播栽方式下均为中等风险区分布面积最广;两种播栽方式下干旱风险空间分布特征总体一致,表现为中东部高、西南部低,从东向西、从中部向周围递减的趋势.两种播栽方式下,水稻干旱危险性差异最大的时期出现在播种-拔节阶段,直播水稻在播种-拔节阶段的干旱危险性明显低于移栽水稻,且分布范围也较移栽水稻小;直播水稻干旱灾害的轻-低风险区分布较移栽水稻广,高风险区分布面积较移栽水稻略小.     

基于灾害风险综合指标的陕西省农业干旱时空特征

随着气候变化,农业干旱直接威胁粮食安全.本文以陕西省为研究对象,基于自然灾害风险理论,综合考虑干旱灾害影响因素,从致灾因子的危险性、承灾体的暴露性、环境的脆弱性和地区的抗旱能力4个风险要素选取指标,采用层次分析法确定指标权重,构建自然灾害风险综合指标,分析2009—2013年陕西省农业干旱时空特征.结果表明: 研究期间,陕北地区农业干旱风险略呈下降趋势;陕南地区呈急剧升高态势,以商洛市为甚;关中地区基本稳定,以咸阳市最高、西安市最低.陕西省农业干旱风险大体呈现从南向北逐渐递增现象.     

华北平原冬小麦干旱灾损风险区划

干旱是华北平原最严重的农业气象灾害之一,是冬小麦产量稳定上升的重要限制因素。本文从冬小麦产量的实际灾损角度,对减产率、发生概率及产量的变异系数等因子进行了分析,构建了华北平原冬小麦干旱产量灾损风险评估模型,并对华北平原冬小麦进行了实际灾损风险区划。结果表明,风险高值区约占该地区19.8%,主要分布于鲁西、鲁西北-冀东北,鲁西南-豫东地区;中值区约占34%,主要分布在冀中南、豫北、豫中和豫西以及山东中部丘陵地区;风险低值区占46.2%,主要集中于鲁中部、南部和豫中南、西南的广大地区。     

1961-2017年环渤海地区气象干旱时空特征及致灾危险性评估

基于1961-2017年环渤海地区60个地面气象站点的逐日气温和降水资料,计算了各站点逐日气象干旱综合指数（Meteorological drought Composite Index,MCI）,统计近57年各站点的气象干旱过程,并进一步分析了环渤海地区各季节气象干旱的时空变化特征及致灾危险性等级分布。结果表明：（1）环渤海地区春季干旱覆盖范围和持续日数呈下降趋势,但干旱强度有所增加,夏、秋两季干旱覆盖范围和持续日数呈上升趋势,而干旱强度有所减少,冬季干旱覆盖范围和干旱强度均呈增加状态,干旱持续日数有所下降。（2）春季干旱覆盖范围、干旱持续日数、干旱强度以及干旱发生频率均居四季之首,干旱状况最严重,夏、秋季次之,冬季最轻。（3）各季节干旱强度和干旱发生频率的高值区主要分布在辽宁西北部、河北中南部以及山东大部分地区,低值区主要位于辽宁东部地区。（4）各季节干旱致灾危险性等级总体呈西高东低、南高北低的分布特征,其中,河北中南部气象干旱的致灾危险性较高,辽宁东部的较低;春旱致灾危险性总体较高,夏、秋季次之,冬季最低。     

黄淮海玉米生产能源利用效率和净生态系统碳平衡时空特征

黄淮海地区是我国重要的玉米产区之一,定量化该区域玉米生产的能源利用效率和净生态系统碳平衡对提高资源利用效率和实现碳中和具有重要意义。基于国家统计数据,利用生命周期评价(LCA)、能值分析和碳平衡等方法,定量化了2004-2018年黄淮海地区(包括河北、河南、山东、安徽和江苏5个省)玉米生产的能源利用效率和净生态系统碳平衡,并阐明其时空变化特征。结果表明:黄淮海地区玉米生产的平均能源利用效率、温室气体排放量、净生态系统碳平衡和可持续性指数分别为3.9、3.8 t CO₂-eq/hm²、12.6 t C/hm²和6.8。不同年份间黄淮海地区玉米生产的能源利用效率和净生态系统碳平衡存在显著差异,能源利用效率在2012年最高,为4.3,在2005和2007年最低,为3.7;净生态系统碳平衡在2015年最高,为14.2 t C/hm²,在2005年最低,为10.1 t C/hm²。各省份中以河北省玉米生产的能源利用效率、净生态系统碳平衡和可持续性指数最高,分别高于区域平均15.3%、9.6%和26.4%,较最低的江苏省高45.5%、22.0%和88.8%。河北省、河南省和山东省的综合得分均为正值,具有较高的资源利用效率和生态环境效益。黄淮海地区玉米生产资源投入、能源利用效率、生态环境效益和净生态系统碳平衡在时空尺度上存在较大的差异,应制定区域特异性优化管理策略,减少化肥和农药的施用,施用增效肥料和高效生物农药等,采用秸秆还田等保护性耕作措施,积极推进规模化和机械化的发展,实现黄淮海地区玉米生产的绿色可持续发展。     

不同氮素水平下超高产夏玉米冠层的高光谱特征

为明确超高产夏玉米冠层高光谱特性,对不同生育期、不同氮肥处理下普通玉米与超高产夏玉米冠层高光谱特性进行了比较;对超高产夏玉米冠层高光谱反射率及其衍生的植被指数与干物质积累、叶绿素含量间的相关性进行了分析。结果表明,不同生育期,超高产夏玉米近红外波段的高光谱反射率均大于普通玉米,且在生育后期变化缓慢。开花期与灌浆期之间,出现"红边平台"现象,生育后期红边位置"蓝移"变化量显著小于普通玉米。随着施氮量的增加,超高产夏玉米冠层高光谱反射率及红边位置变化不大,而红边幅值与红边面积呈逐步增大趋势。在相关性分析中,由950、760、810、870nm构成的各类植被指数及红边幅值、红边面积与超高产夏玉米干物质积累量间的相关性最好,红边位置λred可用于估算叶绿素总量、叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素的含量。不同氮肥下,超高产夏玉米冠层高光谱特征与普通玉米相比具有较大差异,研究结果能为超高产夏玉米生理特性的研究提供支持。     

基于SPEI-PM指数的黄淮海平原干旱特征分析

利用黄淮海平原45个气象站点1961—2014年月值气象数据,基于Penman-Monteith蒸散模型计算了标准化降水蒸散指数(SPEI),对黄淮海平原近54年干旱变化趋势、发生频率和持续性特征进行了分析,并探讨了SPEI指数与河南、河北和山东省农业干旱面积的关系,结果表明:(1)改用Penman-Monteith蒸散公式后,SPEI干旱指数在黄淮海平原呈整体上升趋势,即趋于湿润;(2)近54年干旱演变具有明显的年代际差异,20世纪60年代干旱频率最高,而21世纪初(2000—2014)干旱频率整体偏低;(3)黄淮海平原干旱发生具有持续性的特点,20世纪60年代遭受的持续性干旱最为严重,平均干旱持续时长约2.6个月,21世纪初下降到1.5个月;(4)河南、河北和山东省的农业干旱面积年际变化表明,干旱面积呈减少趋势,2000年以后年均受灾面积、成灾面积和绝收面积比2000年之前分别下降了58.0%、44.4%和49.1%;(5)农业干旱面积与SPEI具有中等以上的相关强度,其中对山东省受灾、成灾和绝收面积相关系数r达到-0.7以上,表明基于Penman-Monteith蒸散模型的SPEI指数在黄淮海平原具有良好的适用性。