河套灌区农业气象灾害风险评估及防范对策研究

0 引言

河套灌区位于我国北方农牧交错带，是黄河流域重要的粮食生产基地和生态屏障，承担着保障国家粮食安全、维系区域生态平衡的双重使命。传统防灾模式已难以应对复合型、连锁性灾害风险，亟须通过科学评估灾害风险，构建系统性防范体系。

1研究背景与研究现状

1.1 研究背景

河套灌区是我国最大的引黄灌区，也是我国重要的商品粮生产基地，对保障国家粮食安全具有重要战略意义。然而，该地区位于我国北方农牧交错带，气候干旱、降水稀少，生态环境脆弱性显著，农业生产长期受到多种气象灾害的严重威胁。随着全球气候变化加剧，极端气象事件频发，河套灌区农业气象灾害的发生频率和强度呈现增加趋势，给当地农业生产带来严峻挑战。因此，系统研究河套灌区农业气象灾害风险特征，建立科学的风险评估体系，提出有针对性的防范对策，对提高区域农业抗灾减灾能力、保障粮食安全和促进农业可持续发展具有重要的理论和实践意义[1]。

1.2 国内外研究现状

国外关于农业气象灾害风险评估研究，经历了从定性到定量、从单一灾种到多灾种综合评估的发展过程。目前，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）提出的风险评估框架被广泛应用，该框架将风险视为灾害危险性、暴露度和脆弱性三者的函数。美国、欧盟等发达国家和地区已建立较为完善的农业气象灾害风险评估体系和防灾减灾机制，包括综合监测网络、预警系统和保险体系等。国内对农业气象灾害的研究起步较晚，但发展迅速，已在干旱、洪涝、低温冷害等单一灾种风险评估方面取得了显著进展，并开始重视多灾种综合风险研究[2]。然而，针对河套灌区这一特殊区域的农业气象灾害风险评估和防范对策研究仍显不足，特别是缺乏基于长期观测数据的系统性研究和区域性差异分析。

2研究区概况与研究方法

2.1 河套灌区概况

河套灌区位于内蒙古自治区西部的河套平原，总面积约 ，灌溉面积达 。该地区气候特点为冬季寒冷漫长，夏季炎热短促，春秋两季温差大，四季分明。年平均气温 ，年降水量仅 ，年蒸发量达 。农作物以小麦、玉米、向日葵为主，是我国重要的商品粮生产基地。

2.2 数据来源

研究收集了河套灌区内气象站1960—2020年的逐日气象观测数据、1980—2020年农作物种植和产量统计数据，以及历年农业气象灾害记录。数据来源于气象和农业相关部门的统计资料及历史文献记载。

2.3 研究方法

研究采用IPCC风险评估框架，将农业气象灾害风险视为灾害危险性、暴露度和脆弱性三者的函数。采用层次分析法确定指标权重，利用GIS技术进行风险空间分析和区划。采用统计分析方法分析主要作物脆弱性，并建立气象因子与作物产量的关系模型[3]。

3河套灌区主要农业气象灾害特征分析

3.1干旱灾害特征

干旱是河套灌区最主要的农业气象灾害，干旱年均发生频率达 65% 。季节分布上，春季干旱发生频率最高，占比达 78% ；空间分布上，河套灌区西部和北部地区干旱程度相对较重。近60a河套灌区干旱程度呈现增加趋势，特别是春季，干旱加重趋势明显。

3.2 低温冷害特征

低温冷害主要包括春季晚霜冻、夏季低温和秋季早霜冻。春季晚霜冻常发生于每年4月中下旬，秋季早霜冻常发生于9月下旬。空间分布上，河套灌区北部和西北部地区低温冷害发生频率和强度均高于其他地区[4]。

3.3强风沙尘灾害特征

强风沙尘灾害主要发生在春季，占全年的 70% 以上。时间分布上，每年4月是高发期，平均发生天数为 5.8d 空间分布上，河套灌区西部和北部边缘地区强风沙灾害更为频繁和严重。近年来，随着防护林体系的建设，强风沙尘天气发生频率呈下降趋势。

3.4冰雹灾害特征

河套灌区年均冰雹发生次数为2.5次，主要集中在每年5一8月，其中6一7月是高发期。冰雹灾害具有局地性强、突发性强、破坏力大的特点，单次事件影响范围通常在 。

3.5主要气象灾害时空分布规律

河套灌区农业气象灾害具有明显的时空分布规律。时间上，春季以干旱和强风沙尘灾害为主，夏季以干旱和冰雹灾害为主，秋季以早霜冻为主。空间上，河套灌区可划分为三个灾害特征区：西北部为干旱、强风沙尘和低温冷害高发区；中部为干旱和冰雹灾害多发区；东南部为干旱和强风沙尘灾害相对较轻区。

4河套灌区农业气象灾害风险评估

4.1农业气象灾害风险评估指标体系

基于IPCC风险评估框架，研究构建了河套灌区主要农业气象灾害风险评估指标体系（见表1）。在干旱灾害评估中，选取干旱频率、干旱强度等作为危险性指标，其中干旱频率权重最大（0.15）；耕地面积、作物结构等作为暴露度指标；灌溉保证率、水资源配置能力等作为脆弱性指标。在低温冷害评估中，霜冻发生频率和生育期低温天数是关键指标，均为0.15权重。在强风沙尘灾害评估中，沙尘暴日数（0.16）权重最高。在冰雹灾害风险评估中，冰雹发生频率（0.25）是最重要指标。这四种灾害的危险性、暴露度和脆弱性权重分配各有侧重，反映了不同灾害特点及其影响机制[5]。

4.2农业气象灾害风险区划结果

基于构建的风险评估指标体系，对河套灌区农业气象灾害进行了风险区划（见表2）。干旱高风险区和较高风险区共占干旱总面积的 60% ，主要分布在河套灌区西部和北部；低温冷害中等风险区面积最大，占低温冷害总面积的 40% ，表现出自北向南风险递减的特点；强风沙尘高风险区主要位于靠近荒漠的区域，占强风沙尘总面积的 20% ；冰雹中等风险区面积最大，占冰雹总面积的 42% ，分布较为分散。综合风险评估结果表明，河套灌区农业气象灾害风险总体呈现“西北高、东南低"的空间分布格局，高风险区和较高风险区共占总面积的 57% ，主要集中在河套灌区西北部，这为区域农业生产布局和防灾減灾提供了科学依据。

4.3主要作物气象灾害脆弱性分析

针对河套灌区主要作物（玉米、小麦和向日葵），研究对其不同生育期对四种主要气象灾害的敏感性进行了评价，为制订针对性的防灾减灾措施提供了科学依据。

玉米对气象灾害的敏感性分析结果表明，出苗一三叶期对低温冷害和强风沙尘敏感性高，对干旱敏感性中等，对冰雹敏感性低；拔节一大喇叭口期对各类灾害敏感性均为中等；抽穗一吐丝期对干旱、低温冷害和冰雹敏感性高，对强风沙尘敏感性中等；灌浆期对干旱和冰雹敏感性高，对低温冷害和强风沙尘敏感性中等；成熟期对强风沙尘敏感性高，对冰雹敏感性中等，对干旱和低温冷害敏感性低。总体而言，玉米在抽穗一吐丝期和灌浆期对气象灾害的综合敏感性最高。

小麦对气象灾害的敏感性分析结果表明，出苗一分藥期对低温冷害和强风沙尘敏感性高，对干旱敏感性中等，对冰雹敏感性低；拔节一抽穗期对干旱敏感性高，对低温冷害和强风沙尘敏感性中等，对冰雹敏感性中等；抽穗一开花期对低温冷害和冰雹敏感性高，对干旱和强风沙尘敏感性中等；灌浆期对干旱和冰雹敏感性高，对强风沙尘敏感性中等，对低温冷害敏感性低；成熟期对强风沙尘敏感性高，对冰雹敏感性中等，对干旱和低温冷害敏感性低。总体而言，小麦在拔节一抽穗期、抽穗一开花期和灌浆期对气象灾害的综合敏感性较高。

向日葵对气象灾害的敏感性分析结果表明，出苗一四叶期对低温冷害和强风沙尘敏感性高，对干旱敏感性低，对冰雹敏感性低；蕾期对各类灾害敏感性均为中等；开花期对干旱、低温冷害和冰雹敏感性高，对强风沙尘敏感性中等；籽粒灌浆期对干旱、强风沙尘和冰雹敏感性高，对低温冷害敏感性低；成熟期对强风沙尘敏感性高，对冰雹敏感性中等，对干旱和低温冷害敏感性低。总体而言，向日葵在开花期和籽粒灌浆期对气象灾害的综合敏感性最高。

综合分析表明，河套灌区主要作物对气象灾害的敏感性存在明显的生育期差异。总体表现为生殖生长阶段（开花、授粉、灌浆等）对气象灾害的敏感性显著高于营养生长阶段。针对干旱灾害，小麦在拔节一抽穗期、玉米在抽穗一吐丝期、向日葵在开花期敏感性最高；针对低温冷害，小麦在抽穗一开花期、玉米在幼苗期和抽穗期、向日葵在幼苗期和开花期敏感性最高；针对强风沙尘灾害，三种作物均在幼苗期和成熟期敏感性较高；针对冰雹灾害，所有作物在开花后至成熟前的敏感性均最高。

这些脆弱性分析结果对于优化河套灌区作物布局、调整栽培制度、制订针对性防灾技术措施具有重要指导意义。例如，可以针对高敏感性生育期加强监测预警和防灾措施；通过调整播种期，使作物关键生育期错开灾害高发期；选择适宜的抗灾品种，以提高作物的综合抗灾能力。

5河套灌区农业气象灾害防范对策

5.1工程防灾措施

5.1.1 优化灌溉系统

针对干旱是河套灌区主要农业气象灾害的特点，应重点优化灌溉系统。建议对现有渠道系统进行全面维护和更新改造，提高输水效率；发展喷灌、滴灌等节水灌溉技术，根据不同区域十旱风险等级，优先在高风险区推广应用；建设田间蓄水设施和应急水源，提高抗旱能力；推进智能灌溉技术应用，实现精准灌溉[6-7]。同时，加强水资源统一调配和管理，建立水资源优化配置机制，保障作物关键生育期的灌溉需求。

5.1.2完善农田防护林体系

针对强风沙尘灾害，应加强农田防护林体系建设。建议在河套灌区西部和北部高风险区域，增加防护林带密度，构建多层次、多功能的林网结构；选择适合当地生态条件的乡土树种，提高成活率和生态效益；优化林带布局，使之与主导风向垂直，最大限度发挥防风固沙作用；在农田周边建设围栏防护，以减少农田侵蚀；推进农田林网与区域生态林网的有机结合，构建完整的生态屏障系统。防护林体系的完善不仅可减轻强风沙尘灾害，还能改善局地小气候条件，对防范干旱和低温冷害也有积极作用。

5.2 农业防灾技术措施

5.2.1 选育推广抗灾品种

加强抗旱、抗寒、抗风沙品种的选育和推广是提高作物抗灾能力的重要措施。建议根据河套灌区不同风险区划特点，选择相应的抗灾品种：在干旱高风险区，推广耐旱性强、水分利用效率高的作物品种；在低温冷害高风险区，选择抗寒性强、生育期适宜的品种8；在强风沙尘高风险区，推广抗倒伏、茎秆坚韧的品种。同时，加强本地抗灾品种资源收集、保存和创新利用，开展抗多种灾害的复合抗性育种，进一步提升品种综合抗灾能力[9-10]。此外，结合农业技术推广体系，建立示范基地，加快优良抗灾品种的推广与应用。