魏玉凱 安萍莉* 張國梁 江 麗 孟麗君

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 土地科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100193；2.自然資源部 農(nóng)用地質(zhì)量與監(jiān)控重點實驗室，北京 100193)

全球氣候變化背景下，極端自然災(zāi)害(如旱災(zāi)、洪澇災(zāi)和風(fēng)雹災(zāi)頻繁發(fā)生)和病蟲害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成劇烈沖擊[1]，作物大量減產(chǎn)甚至絕收。據(jù)統(tǒng)計，我國平均每年因災(zāi)損失的作物產(chǎn)量為當(dāng)年作物總產(chǎn)量的10%[2]，糧食安全面臨極大威脅。冬小麥作為我國主要糧食作物，2018年播種面積可占糧食作物播種總面積的21%，其產(chǎn)能與國家糧食安全保障能力密切相關(guān)。河北省作為我國的冬小麥主產(chǎn)區(qū)之一，屬于自然災(zāi)害類型復(fù)雜、發(fā)生頻繁的地區(qū)[3]。冬小麥生育期內(nèi)不同類型災(zāi)害的交替發(fā)生導(dǎo)致產(chǎn)量出現(xiàn)大幅波動，因此農(nóng)戶自主地選擇改良品種、灌溉以及調(diào)整種植結(jié)構(gòu)等多種方式對于降低災(zāi)損率至關(guān)重要，把握冬小麥生長過程中不同災(zāi)害的發(fā)生規(guī)律可以為農(nóng)戶采取防災(zāi)減災(zāi)策略提供參考，以有效減少災(zāi)損量進(jìn)而提高冬小麥供給水平、緩解糧食產(chǎn)能壓力。

圍繞冬小麥氣象災(zāi)害已展開很多研究，從災(zāi)害發(fā)生規(guī)律來看，一部分學(xué)者利用氣象資料分析干旱和干熱風(fēng)的時空分布與變化特征，并結(jié)合災(zāi)害發(fā)生機(jī)理與區(qū)域環(huán)境特征建立危險性、暴露性和脆弱性評估模型對冬小麥災(zāi)害風(fēng)險進(jìn)行評價[4-7]，同時也有學(xué)者基于逐日最低氣溫對冬小麥低溫災(zāi)害進(jìn)行定量反演并分析其演變特征[8]，此外，還有部分學(xué)者通過作物模型參數(shù)的設(shè)定對作物生長過程進(jìn)行模擬，實現(xiàn)氣象災(zāi)害風(fēng)險評價[9-10]。從災(zāi)害減產(chǎn)程度來看，現(xiàn)有研究主要結(jié)合氣象資料與冬小麥產(chǎn)量數(shù)據(jù)分離氣象產(chǎn)量計算平均減產(chǎn)率、減產(chǎn)率變異系數(shù)等相關(guān)減產(chǎn)統(tǒng)計指標(biāo)評估冬小麥產(chǎn)量災(zāi)損水平[11-13]，江麗等[14]的研究依據(jù)歷年統(tǒng)計不同災(zāi)害受災(zāi)面積和成災(zāi)面積等數(shù)據(jù)計算作物因災(zāi)減產(chǎn)量。已有研究多針對單一災(zāi)害展開研究，而缺乏冬小麥生育期內(nèi)多種災(zāi)害規(guī)律的探討與比較。另外，災(zāi)情數(shù)據(jù)可以很好地反映在自然條件和社會因素共同作用下農(nóng)作物生產(chǎn)過程中的實際受災(zāi)情況，而依據(jù)災(zāi)情數(shù)據(jù)進(jìn)行冬小麥?zhǔn)転?zāi)特征的研究鮮有報道。本研究利用河北省1990—2018年災(zāi)情數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)輔以必要的氣象數(shù)據(jù)，分析冬小麥生育期內(nèi)不同災(zāi)害發(fā)生的時空特征并對當(dāng)?shù)囟←準(zhǔn)転?zāi)情況進(jìn)行評估，旨在探究冬小麥生育期內(nèi)不同災(zāi)害發(fā)生規(guī)律，以期在冬小麥生長過程中有針對性地選擇防災(zāi)減災(zāi)方式提供參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)分析

1.1 研究區(qū)概況

河北省地處我國華北平原(36°03～42°40′ N,113°27～119°5′ E)，東臨渤海，西為太行山，北為燕山，地勢西北高、東南低。區(qū)域?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，四季分明，冬季寒冷降雪少，春季干旱風(fēng)沙多，夏季高溫多雨。河北省冬小麥主產(chǎn)區(qū)包括秦皇島市、唐山市、廊坊市、保定市、滄州市、石家莊市、衡水市、邢臺市以及邯鄲市(圖1)，區(qū)域內(nèi)干旱、洪澇、風(fēng)雹及低溫冷凍等多種災(zāi)害發(fā)生頻繁，對農(nóng)作物生產(chǎn)造成極大威脅。

圖1 研究區(qū)概況Fig.1 Overview of the study area

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究利用Excel 2010對數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，包括異常值剔除、缺失數(shù)據(jù)插補(bǔ)等，確保數(shù)據(jù)滿足研究要求。

1)災(zāi)害數(shù)據(jù)：包括《中國氣象災(zāi)害大典(河北卷)》[15]、2006—2015年《中國氣象災(zāi)害年鑒》[16]、氣象災(zāi)害災(zāi)情數(shù)據(jù)集以及當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)部門災(zāi)害統(tǒng)計數(shù)據(jù)，其中氣象災(zāi)害災(zāi)情數(shù)據(jù)集來源于中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http:∥data.cma.cn/)。

2)氣象數(shù)據(jù)：河北省各地市氣象站點1990—2018年的逐日氣象數(shù)據(jù)來源于中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)(http:∥www.escience.gov.cn/)，包括溫度、降水量、風(fēng)速和相對濕度等指標(biāo)。

3)統(tǒng)計資料：1996—2017年各地的冬小麥播種面積、單產(chǎn)、有效灌溉面積、受災(zāi)面積和成災(zāi)面積等數(shù)據(jù)，來源于《河北農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》[17]。

1.3 研究方法

河北省冬小麥生育期為每年10月上旬—次年6月上旬，參照各階段發(fā)育特征將冬小麥生育期劃分為苗期(10月)、分蘗期(11月—12月上旬)、返青期(2月)、拔節(jié)期(3月—4月上旬)、抽穗期(4月中旬—5月中旬)、乳熟期(5月下旬)和成熟期(6月上旬)7個階段。在此基礎(chǔ)上將災(zāi)情數(shù)據(jù)與冬小麥生育期進(jìn)行耦合，初步梳理河北省1990—2018年冬小麥生長過程中不同災(zāi)害發(fā)生的時間、大致范圍與強(qiáng)度特征并統(tǒng)計發(fā)生次數(shù)，其中局部出現(xiàn)冬小麥旱災(zāi)、風(fēng)雹災(zāi)和低溫凍害等災(zāi)害記錄統(tǒng)計為所屬地市受災(zāi)，未細(xì)致區(qū)分地塊區(qū)位及其是否具有灌溉條件。部分災(zāi)情數(shù)據(jù)描述寬泛，需在初步梳理的基礎(chǔ)上輔以氣象數(shù)據(jù)及相關(guān)指標(biāo)細(xì)化災(zāi)害發(fā)生地區(qū)及程度，在歸納冬小麥生育期災(zāi)害發(fā)生規(guī)律的基礎(chǔ)上，依據(jù)減產(chǎn)公式計算各地區(qū)不同災(zāi)害導(dǎo)致的冬小麥減產(chǎn)比例，具體指標(biāo)如下。

1.4 災(zāi)害程度指標(biāo)

1)旱災(zāi)頻率F：指冬小麥某一生育階段旱災(zāi)發(fā)生的年均次數(shù)與災(zāi)情數(shù)據(jù)統(tǒng)計總年數(shù)之比[18]，公式為：

(1)

式中：n，統(tǒng)計時段內(nèi)該生育階段出現(xiàn)旱災(zāi)的年數(shù)；N，統(tǒng)計總年數(shù)。

2)降水距平百分率Dp：在旱災(zāi)發(fā)生時點，依據(jù)Dp的高低判斷發(fā)生區(qū)域，降水距平低處即為旱災(zāi)發(fā)生區(qū)域，公式如下：

(2)

3)干熱風(fēng)等級：采用溫度、相對濕度和風(fēng)速組合(表1)作為指標(biāo)細(xì)化干熱風(fēng)強(qiáng)度，同時依據(jù)小麥干熱風(fēng)災(zāi)害等級標(biāo)準(zhǔn)[19]的確定方法，參考王春乙等[4]利用加權(quán)方法將1個重干熱風(fēng)日轉(zhuǎn)換成2個輕干熱風(fēng)日，量化冬小麥生育期內(nèi)干熱風(fēng)強(qiáng)度。

表1 冬小麥干熱風(fēng)等級標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Grade standard of dry-hot wind of winter wheat

4)低溫凍害：參考《中國氣象災(zāi)害大典》[15]以及氣象災(zāi)害災(zāi)情數(shù)據(jù)集記錄的降溫程度，通過溫度變化來識別低溫凍害發(fā)生區(qū)域：溫度<0 ℃時冬小麥遭受凍害；溫度≥0 ℃但未達(dá)到生育期溫度時冬小麥遭受冷害；日降溫幅度為≥10 ℃，同時日最低溫度為≤5 ℃的地區(qū)冬小麥出現(xiàn)霜凍。

5)病蟲害發(fā)生率：衡量冬小麥生長過程中遭受病蟲害的程度，公式如下：

(3)

式中：Xs，病蟲害發(fā)生率；S1，冬小麥病蟲害受災(zāi)面積，hm2；S2，冬小麥播種總面積，hm2。

6)災(zāi)害減產(chǎn)率：根據(jù)江麗等[20]的研究，不同干旱程度下的冬小麥各生育期減產(chǎn)比例即敏感指數(shù)估算冬小麥旱災(zāi)減產(chǎn)量，公式如下：

(4)

式中：Yh，每年冬小麥旱災(zāi)減產(chǎn)量，104t；Pi，各時期不同程度干旱發(fā)生頻率；i=1…7，分別為冬小麥生育期第i個階段；Y，每年冬小麥總產(chǎn)量，104t；Si，各時期不同干旱條件下敏感指數(shù)。

據(jù)生育期耦合結(jié)果確定的受災(zāi)成災(zāi)面積、播種面積和單產(chǎn)等計算冬小麥風(fēng)雹災(zāi)和低溫凍害減產(chǎn)量[21]。

Yi=[(AS-AC)×C1+AC×C2]×YM

(5)

(6)

式中：Yi，冬小麥不同災(zāi)害減產(chǎn)量，104t；As，受災(zāi)面積，103hm2；Ac，成災(zāi)面積，103hm2；C1，受災(zāi)面積的平均減產(chǎn)系數(shù)，取0.2；C2，成災(zāi)面積的平均減產(chǎn)系數(shù)，取0.5；YM，冬小麥趨勢單產(chǎn)，kg/hm2，由二次指數(shù)平滑法確定，此方法賦予距離預(yù)測時間點不同的歷史產(chǎn)量以不同的權(quán)重，在第一次指數(shù)平滑的結(jié)果上再做一次指數(shù)平滑建立趨勢預(yù)測模型，適應(yīng)性強(qiáng)、結(jié)果穩(wěn)定[22]；Ri，不同災(zāi)害減產(chǎn)比例；S，冬小麥播種面積，103hm2。

2 結(jié)果與分析

2.1 河北省冬小麥生育期災(zāi)害發(fā)生的基本特征

河北省冬小麥生育期內(nèi)災(zāi)害類型多樣，主要包括旱災(zāi)、低溫凍害、風(fēng)雹災(zāi)、干熱風(fēng)與病蟲害。由表2 可知，旱災(zāi)持續(xù)時間較長且影響范圍廣泛，是冬小麥生長過程中面臨的最主要的災(zāi)害，1990—2018年，有27年發(fā)生不同程度的旱災(zāi)，嚴(yán)重威脅冬小麥的生長。風(fēng)雹災(zāi)具有時間短和強(qiáng)度大的特點，1990—2018年，研究區(qū)冬小麥共遭受風(fēng)雹54次，大風(fēng)和冰雹災(zāi)害造成冬小麥減產(chǎn)甚至絕收。1990—2018年，冬小麥遭受低溫凍害27次，時間集中在秋末冬初與冬末春初，凍害導(dǎo)致冬小麥幼苗死亡以及穗粒數(shù)降低。每年均有不同程度的干熱風(fēng)現(xiàn)象發(fā)生，相比旱災(zāi)、風(fēng)雹災(zāi)和低溫凍害，干熱風(fēng)對冬小麥產(chǎn)量影響較小。病蟲害也是冬小麥生長過程中面臨的重要災(zāi)害，蚜蟲、赤霉病、白粉病、條銹病和麥蜘蛛等病蟲害在抽穗期發(fā)生阻礙了冬小麥的正常生長，多為局部地區(qū)發(fā)生。

表2 1990—2018年河北省冬小麥?zhǔn)転?zāi)情況Table 2 Different disasters of winter wheat in Hebei Province from 1990 to 2018

2.2 冬小麥生育期不同災(zāi)害發(fā)生的時間規(guī)律

2.2.1主要災(zāi)害

由圖2可知，冬小麥在需水關(guān)鍵期也就是拔節(jié)期和抽穗期易發(fā)生旱災(zāi)。1990—2018年，冬小麥拔節(jié)期旱災(zāi)發(fā)生頻率為0.7，抽穗期旱災(zāi)發(fā)生頻率為0.6，研究區(qū)春季降水少且蒸發(fā)強(qiáng)烈，這一時期冬小麥需水量占生長總需水量的65%以上，旱災(zāi)的出現(xiàn)導(dǎo)致冬小麥的正常水分需求無法滿足。冬季干燥且降水少的氣候特征使得該地區(qū)極易發(fā)生秋冬連旱，1990—2018年，冬小麥苗期、分蘗期以及返青期出現(xiàn)旱災(zāi)的頻率均在0.4左右，這些時期旱災(zāi)的出現(xiàn)使得冬小麥蔫黃，分蘗數(shù)量少、質(zhì)量低，易形成弱苗不利于后期正常生長。隨著降水的增多，冬小麥乳熟期和成熟期旱災(zāi)發(fā)生頻率下降。從不同年份階段來看，1990—1999年與2000—2009年小麥生育期內(nèi)旱災(zāi)發(fā)生頻率無顯著差異，2010—2018年冬小麥各生育期旱災(zāi)發(fā)生頻率較1990—1999和2000—2009年呈顯著下降趨勢；與1990—1999年相比，2010—2018年抽穗期旱災(zāi)發(fā)生頻率下降0.5、返青期和乳熟期旱災(zāi)頻率下降0.4。

不同小寫字母表示在同一生育期各年份之間差異顯著(P<0.05)。Different lowercase letters in the same growth period indicate that the difference reach a significant level (P<0.05) among different years.圖2 不同時段河北省冬小麥旱災(zāi)發(fā)生頻率Fig.2 Drought frequency in different growth stages of winter wheat in Hebei Province

由圖3可知，風(fēng)雹災(zāi)主要發(fā)生在冬小麥的抽穗期、乳熟期和成熟期且各生育期風(fēng)雹災(zāi)次數(shù)隨時間推移呈現(xiàn)上升趨勢。1990—2018年，研究區(qū)內(nèi)抽穗期風(fēng)雹災(zāi)次數(shù)為21.0次，占到總次數(shù)的38.89%，乳熟期發(fā)生次數(shù)占比為20.37%，成熟期發(fā)生19.0次占總發(fā)生次數(shù)的35.19%。1990—1999年，冬小麥生育期內(nèi)風(fēng)雹災(zāi)害年均次數(shù)為1.0 次/年，主要集中在抽穗期、乳熟期和成熟期；2000—2009年，冬小麥風(fēng)雹災(zāi)年均次數(shù)為1.2 次/年，成熟期發(fā)生頻次增多；2010—2018年冬小麥生育期內(nèi)風(fēng)雹災(zāi)年均次數(shù)為3.5次/年，除冬小麥抽穗期、乳熟期和成熟期受到影響之外，拔節(jié)期發(fā)生風(fēng)雹災(zāi)害的次數(shù)也在增加。

冬小麥的分蘗期和拔節(jié)期遭受低溫凍害最為嚴(yán)重，研究期27次低溫凍害有10次發(fā)生在分蘗期、14次發(fā)生在拔節(jié)期，2000—2018年，冬小麥遭受低溫凍害次數(shù)呈減少趨勢，2014—2017年多數(shù)地區(qū)冬小麥未遭受低溫凍害。2000—2009年，分蘗期發(fā)生低溫凍害的年均次數(shù)為0.5次/年，比1990—1999年多0.3次/年，而2010—2018年下降至0.3次/年，這表明氣候變暖趨勢下持續(xù)低溫現(xiàn)象有所減少，而初春的頻繁冷空氣及寒潮使得2010—2018年拔節(jié)期的低溫凍害發(fā)生次數(shù)比2000—2009年增加0.1次/年，此時冬小麥植株生長旺盛且抗寒力下降，易造成產(chǎn)量損失。1990—2018年，抽穗期低溫凍害發(fā)生年均次數(shù)持續(xù)減少。

圖3 不同年份河北省冬小麥生育期內(nèi)風(fēng)雹災(zāi)(a)和低溫凍害(b)年均次數(shù)Fig.3 Average annual number of wind-hail (a) and freezing injury (b) during the growth periods of winter wheat in Hebei Province in different years

2.2.2其他災(zāi)害

由圖4可知，干熱風(fēng)主要集中在冬小麥抽穗期、乳熟期和成熟期，研究期內(nèi)年均日數(shù)分別為0.6、0.6 和1.0 d/年，成熟期干熱風(fēng)年均日數(shù)最多。1990—2018年，冬小麥各生育期干熱風(fēng)年均日數(shù)均呈現(xiàn)增長趨勢。1990—1999年，冬小麥生育期內(nèi)干熱風(fēng)年均日數(shù)為2.0 d/年，2000—2009年干熱風(fēng)年均日數(shù)增長至2.2 d/年，2010—2018年冬小麥生育期內(nèi)干熱風(fēng)年均日數(shù)達(dá)到2.6 d/年。

隨著農(nóng)藥害蟲防治水平的提高，研究期內(nèi)冬小麥病蟲害受災(zāi)程度不斷降低，1990—1999年，抽穗期病蟲害平均發(fā)生率為3.85%，而到2010—2018年抽穗期病蟲害平均發(fā)生率僅有0.51%，病蟲害對冬小麥的危害大大減輕。

圖4 不同時期河北省冬小麥其他災(zāi)害年均發(fā)生日數(shù)(a)和作物病蟲害發(fā)生面積占比(b)Fig.4 Annual average number of days (a) and proportion of average occurrens area (b) of other disasters of winter wheat in different periods in Hebei Province

2.3 冬小麥生育期不同災(zāi)害發(fā)生的區(qū)域特征

2.3.1主要災(zāi)害

1990—2018年，冬小麥生育期內(nèi)不同災(zāi)害的發(fā)生具有明顯的地區(qū)差異，由表3可知，全省各地冬小麥旱災(zāi)頻率均處于較高水平，中南部地區(qū)更易出現(xiàn)旱災(zāi)。冬小麥苗期至分蘗期，廊坊市、保定市、滄州市、石家莊市和衡水市的旱災(zāi)發(fā)生頻率高于其他地區(qū)。在旱災(zāi)發(fā)生最頻繁的拔節(jié)期，廊坊市、保定市、滄州市、石家莊市以及邢臺市旱災(zāi)發(fā)生頻率高達(dá)0.6；抽穗期滄州市(0.5)、廊坊市(0.4)以及保定市(0.4)的旱災(zāi)發(fā)生頻率仍高于其他地區(qū)。除受降水分布影響，旱災(zāi)發(fā)生頻率與當(dāng)?shù)氐墓喔人揭灿嘘P(guān)系，有效灌溉率越低，旱災(zāi)發(fā)生頻率越高，滄州市、石家莊市和廊坊市的有效灌溉率較低，分別為47.54%、51.52%和53.06%，這些地區(qū)都是旱災(zāi)發(fā)生頻率較高的地區(qū)。

表3 不同地區(qū)冬小麥各生育期旱災(zāi)發(fā)生頻率Table 3 Drought frequency in different growth periods of winter wheat in different regions

由表4可知，風(fēng)雹災(zāi)發(fā)生隨冬小麥生育期推移由南向北推進(jìn)，邢臺市發(fā)生最為頻繁。1990—2018年，衡水市、邢臺市和邯鄲市等南部地區(qū)風(fēng)雹災(zāi)發(fā)生時間較早，出現(xiàn)在冬小麥的拔節(jié)期，年均次數(shù)約為0.1次/年。隨著冬小麥生育期的推移，風(fēng)雹災(zāi)發(fā)生區(qū)域擴(kuò)展至石家莊市等中部地區(qū)，抽穗期多數(shù)地區(qū)遭受風(fēng)雹災(zāi)年均次數(shù)約為0.1次/年。乳熟期邢臺市風(fēng)雹災(zāi)害發(fā)生年均次數(shù)處于較高水平，為0.3次/年。成熟期各地風(fēng)雹災(zāi)害發(fā)生較頻繁，其中邯鄲市風(fēng)雹災(zāi)害發(fā)生年均次數(shù)最低，為0.2次/年。整體來看，邢臺市冬小麥各生育期內(nèi)風(fēng)雹災(zāi)發(fā)生次數(shù)較高。

表4 不同地區(qū)冬小麥各生育期風(fēng)雹災(zāi)年均次數(shù)Table 4 The average annual number of wind-hail in different growthperiods of winter wheat in different regions

由表5可知，全生育期內(nèi)西部地區(qū)低溫凍害發(fā)生的年均次數(shù)較多，南部地區(qū)拔節(jié)期低溫凍害發(fā)生的年均次數(shù)較多。1990—2018年，冬小麥分蘗期石家莊市和保定市低溫凍害發(fā)生的年均次數(shù)為0.2次/年，遠(yuǎn)高于其他地區(qū)。拔節(jié)期保定市(0.3次/年)和石家莊市(0.2次/年)低溫凍害發(fā)生年均次數(shù)仍保持較高水平，邯鄲市、邢臺市、衡水市和滄州市低溫凍害年均次數(shù)分別增加至0.2、0.2、0.1和0.1次/年，表明這些地區(qū)拔節(jié)期相比分蘗期更易發(fā)生低溫凍害。抽穗期各地區(qū)低溫凍害極少發(fā)生，年均次數(shù)約為0.1次/年。

表5 不同地區(qū)冬小麥各生育期低溫凍害年均次數(shù)Table 5 The average annual number of freezing injury in differentgrowth periods of winter wheat in different regions

2.3.2其他災(zāi)害

由表6可知，干熱風(fēng)年均日數(shù)由北向南遞增，河北省中南部為干熱風(fēng)發(fā)生的高值區(qū)。1990—2018年，衡水市和邢臺市等中南部地區(qū)在冬小麥拔節(jié)期出現(xiàn)干熱風(fēng)但年均日數(shù)較少，抽穗期滄州市、石家莊市和衡水市等中南部地區(qū)年均干熱風(fēng)日數(shù)超過1.0 d/年，其中邢臺市達(dá)到1.8 d/年，成熟期秦皇島市、唐山市、廊坊市和保定市干熱風(fēng)日數(shù)雖有一定增多但幅度較低，中南部地區(qū)干熱風(fēng)日數(shù)水平仍舊保持較高水平。

1990—2018年南部地區(qū)病蟲害年均發(fā)生率較高，其中衡水市最高可達(dá)4.09%，其次邢臺市為3.75%、邯鄲市為3.50%，廊坊市、保定市和石家莊市病蟲害受災(zāi)程度較輕，病蟲害年均發(fā)生率<1.00%，秦皇島市、唐山市和滄州市病蟲害年均發(fā)生率在1.00%～2.00%。

2.4 主要災(zāi)害對冬小麥減產(chǎn)估算分析

由冬小麥不同災(zāi)害發(fā)生情況以及實地調(diào)研可知旱災(zāi)、風(fēng)雹災(zāi)和低溫凍害3種主要氣象災(zāi)害對冬小麥產(chǎn)量造成嚴(yán)重影響。由表7可知，旱災(zāi)對冬小麥減產(chǎn)的貢獻(xiàn)率最大，凍害貢獻(xiàn)率較低，中南部地區(qū)冬小麥減產(chǎn)水平較高。唐山市和秦皇島市旱災(zāi)年均減產(chǎn)比例較低，分別為3.37%和3.42%。其他地區(qū)年均減產(chǎn)比例介于4.00%～5.00%，其中廊坊市減產(chǎn)最為嚴(yán)重達(dá)到5.15%。秦皇島市和唐山市的冬小麥風(fēng)雹災(zāi)年均減產(chǎn)比例分別達(dá)到1.74%和1.50%，邢臺市、邯鄲市和保定市年均減產(chǎn)比例都達(dá)到1.00%以上。相比之下，衡水市減產(chǎn)比例僅為0.60%。石家莊市凍害受災(zāi)情況最為嚴(yán)重，年均減產(chǎn)比例為0.80%，保定市也是受災(zāi)嚴(yán)重的區(qū)域，年均減產(chǎn)比例為0.20%，其他地區(qū)減產(chǎn)比例不足0.10%。從整體來看，石家莊市和廊坊市冬小麥減產(chǎn)比例處于較高水平在6.00%以上，其他地區(qū)減產(chǎn)均在5.00%左右。

3 討 論

災(zāi)害災(zāi)情數(shù)據(jù)充分反映了農(nóng)作物在自然和人為綜合作用下受災(zāi)的真實情況，即采取一定有效的防災(zāi)措施前提下冬小麥的災(zāi)害發(fā)生情況，但以市為統(tǒng)計單元分析冬小麥不同生長階段發(fā)生的局部性災(zāi)害發(fā)生頻率，尺度較為寬泛可能會存在統(tǒng)計偏差，孕災(zāi)環(huán)境脆弱性以及防災(zāi)減災(zāi)能力等呈現(xiàn)區(qū)域差異特征，

表6 不同地區(qū)冬小麥各生育期其他災(zāi)害情況Table 6 Other disasters in different growth periods of winter wheat in different regions

表7 不同地區(qū)冬小麥主要災(zāi)害年均減產(chǎn)比例Table 7 The average annual yield reduction rate of major disasters of winter wheat in different regions %

以實際災(zāi)情記錄為基礎(chǔ)的更小尺度上的災(zāi)害發(fā)生規(guī)律值得進(jìn)一步研究。另外，依據(jù)災(zāi)情數(shù)據(jù)記錄的災(zāi)害程度、受災(zāi)和成災(zāi)面積可計算不同災(zāi)害導(dǎo)致的冬小麥減產(chǎn)比例，但這在一定程度上忽略了多種災(zāi)害迭加影響的作用，估算的減產(chǎn)比例可能偏低。

氣候變暖背景下北方地區(qū)干旱趨勢加劇[23]，但是根據(jù)災(zāi)情數(shù)據(jù)分析冬小麥旱災(zāi)發(fā)生頻率呈下降趨勢，一方面與冬小麥需水量呈顯著減少趨勢有關(guān)[24]，另一方面說明目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)干旱時，灌溉、節(jié)水種植和地膜覆蓋等抗旱減災(zāi)措施的實施可以減少冬小麥?zhǔn)転?zāi)[25-26]，如河北省耕地有效灌溉率由1990年的57.3%提升至2018年的68.8%，灌溉水平的提高增強(qiáng)了冬小麥抵御旱災(zāi)的能力，不同科學(xué)技術(shù)投入減緩冬小麥?zhǔn)転?zāi)作用程度存在差異，對其定量化可為作物防災(zāi)減災(zāi)提供更有針對性的參考建議。

氣候變化背景下強(qiáng)對流天氣增多，位于北方多雹帶的河北省風(fēng)雹災(zāi)害發(fā)生頻率出現(xiàn)增加趨勢[27]，風(fēng)雹天氣來勢猛且強(qiáng)度大，不及時采取預(yù)防措施會導(dǎo)致冬小麥?zhǔn)転?zāi)嚴(yán)重。冬小麥低溫凍害受災(zāi)次數(shù)年際間差異不顯著，但其確實存在下降趨勢，這與冬春季凍害發(fā)生次數(shù)減少有關(guān)[28]，同時與采取的人為防御措施密切相關(guān)，如河北省示范推廣的冬小麥—夏玉米“雙晚”種植模式通過適當(dāng)推遲冬小麥播種時間實現(xiàn)生育期優(yōu)化配置，促進(jìn)植株根部發(fā)育提高抗凍能力與水熱利用效率可以有效適應(yīng)氣候變暖、減少受災(zāi)[29-31]。干熱風(fēng)年均日數(shù)呈持續(xù)增長趨勢，但趨勢不明顯，與前人研究結(jié)果一致[32-33]，應(yīng)預(yù)見性地采取措施減少干熱風(fēng)日數(shù)增多對冬小麥產(chǎn)量造成的不利影響。人為干預(yù)下病蟲害發(fā)生率不斷降低，南部地區(qū)適宜的溫度促進(jìn)害蟲的繁殖，對冬小麥的危害更為嚴(yán)重。

4 結(jié) 論

本研究分析河北省1990—2018年冬小麥生育期不同災(zāi)害發(fā)生規(guī)律，比較冬小麥主要災(zāi)害減產(chǎn)比例，得出以下結(jié)論：

1)河北省冬小麥生育期內(nèi)災(zāi)害主要包括旱災(zāi)、風(fēng)雹災(zāi)、低溫凍害、干熱風(fēng)與病蟲害。旱災(zāi)多發(fā)生在冬小麥拔節(jié)期和抽穗期；風(fēng)雹災(zāi)集中發(fā)生在抽穗期、乳熟期和成熟期；低溫凍害多發(fā)生在分蘗期和拔節(jié)期；干熱風(fēng)集中在抽穗期、乳熟期和成熟期；病蟲害多出現(xiàn)在抽穗期。

2)1990—2018年，冬小麥生育期內(nèi)旱災(zāi)發(fā)生頻率呈下降趨勢，風(fēng)雹災(zāi)次數(shù)與干熱風(fēng)日數(shù)呈現(xiàn)增長趨勢，低溫凍害發(fā)生次數(shù)與病蟲害受災(zāi)程度持續(xù)下降。

3)中南部地區(qū)更易出現(xiàn)旱災(zāi)；風(fēng)雹災(zāi)隨冬小麥生育期由南向北推進(jìn)；西部地區(qū)全生育期低溫凍害年均次數(shù)多，南部地區(qū)拔節(jié)期低溫凍害年均次數(shù)多；干熱風(fēng)年均日數(shù)由北向南遞增；南部地區(qū)病蟲害年均發(fā)生率較高。

4)旱災(zāi)對冬小麥減產(chǎn)貢獻(xiàn)率最大，低溫凍害貢獻(xiàn)率較低，中南部冬小麥減產(chǎn)水平較高。