启东市青蚕豆气候适宜性评价及高温灾害风险评估
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作者:王辉 缪明榕 陆鑫海 李曈
摘 要：利用启东市及周边8个气象观测站（1979—2018年）的气象数据、各镇历年青蚕豆播种面积、产量等资料，从温度、日照等方面对启东市青蚕豆气候适宜性和高温灾害进行了评估，结果表明：启东青蚕豆各个生育阶段的温度、光照条件均较为适合青蚕豆的生长，在启东市范围内西北部地区更适合青蚕豆生长。基于自然灾害风险形成理论，针对高温发生的危险性，依据青蚕豆的暴露度、脆弱性以及地区防灾减灾能力建立了风险灾害评估模型。经对对各因子评估的结果表明：启东市南部地区由于高温危险性和青蚕豆环境脆弱性较高，导致高温风险大，北部地区风险较低，而且北部地区青蚕豆种植面积更大，布局较为合理。
关键词：青蚕豆;适宜性评价;高温灾害;风险区划
中图分类号 S162.55;S643.6 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2020）13-0041-05
Abstract： By using the data of 8 weather stations from 1979-2018， green broad beans planting area and yield of towns in Qidong.The analysis of the climate division of Qidong green broad beans from the aspects of temperature and sunshine shows that the temperature and light conditions of Qidong green broad beans at various growth stages are more suitable for the growth of green broad beans .Based on the theory of natural disaster risk formation， a risk disaster assessment model is established for the danger of high temperature， the exposure and vulnerability of green broad beans， and the ability of local disaster prevention and reduction. The evaluation results of various factors indicate that the high temperature risk is high in the southern Qidong due to the high temperature danger and the high environmental fragility of the green broad beans， while the risk is low in the northern areas， and the planting area of green broad beans in the northern areas is larger and the layout is more reasonable.
Key words： Green broad beans; Suitability evaluation; High temperature; Risk regionalization
青蚕豆是启东蚕豆的主打品种，种植历史悠久，应用的栽培技术先进，2017年启东绿皮蚕豆获得了国家农产品地理标志称号。近年来，随着种植结构调整力度的不断加大，启东市蚕豆种植结构调整呈现出良好的发展态势，年出口量超过2万t，年创汇近400万美元。青蚕豆收入作为当地农户重要的经济来源之一，对于促进农村稳定，农民增收和区域经济发展起到了十分重要的作用。根据统计数据分析，启东青蚕豆年产量并不稳定，造成农作物产量波动的影响因素大致为社会因素、气象因素及其他一些偶然因素，其中气象因素尤其是气象灾害对作物产量波动的影响最大[1-2]。因此，对启东市青蚕豆进行气候适宜性区划[3-7]和主要气象灾害风险评估[8-10]是非常必要的。
1 蚕豆生长的气象条件分析
青蚕豆生长于温暖湿润地区，耐-4℃低温，但畏暑。蚕豆生长对温度的要求随生育期的变化而不同，种子发芽的适宜温度为16～25℃，最低温度为3～4℃，最高温度为30～35℃。在營养生长期所需温度较低，最低温度为14～16℃，开花结实期要求16～22℃。启东市青蚕豆生育期一般于10月中下旬播种，次年5月中下旬收获。
启东属北亚热带湿润气候区，海洋性季风气候特征明显，四季分明，年平均气温15℃，年平均降水量1128mm，平均相对湿度81%，年平均高于35℃的日数为5d，最多日数为31d（2013年），年最多风向为东南风，年平均风速3.5m/s，年平均日照时数1957h，年平均无霜期222d[11]。得天独厚的地理环境和气候条件，造就了一批质量优良、特色鲜明、商品性佳的知名农产品。由图1可知，启东各个月份的平均气温非常适宜青蚕豆的生长。
青蚕豆生长可能会遭遇气象灾害，比较典型的有：在播种期（10月下旬）如遇气温过高，会造成幼苗生长过旺、茎秆细软，在冬季会容易遭冻害;春季（3月底4月初）的低温阴雨，田间湿度大，会诱发的青蚕豆赤斑病[12]，随着温度回升，病情发展将加快，使其品质和产量受到一定的影响[13]。因此，在进行启东市青蚕豆气候区划时主要考虑这几个阶段的气温和日照情况。
2 启东市青蚕豆气候区划
2.1 资料来源 本文所用气象资料来自于启东市及周边共8个气象观测站（1980—2018年）的逐日平均气温、日最高气温、降水及日照资料;基础地理资料采用国家测绘局1∶1万基础信息;各镇产量资料由市统计局提供。 2.2 区划因子分析[14]
2.2.1 苗期平均氣温 在蚕豆种子萌发期，青蚕豆最适宜温度为16～25℃，温度过高会导致苗茎秆细软不易过冬，启东市10月下半月的日平均气温在16.9～17.3℃，非常适合青蚕豆萌发。日均气温高值区出现在北部地区，南部地区日均温略低更适宜青蚕豆生长。
2.2.2 春季平均气温 青蚕豆是无限花序，适宜的温度有利于延长开花结荚数，适应的温度有利于延长开花结荚时间、增加结荚数，百粒重随着结荚期气温的升高而下降，温度过高易使青蚕豆早衰落叶、光合积累减少，百粒重下降，且高温会加剧病害，如赤斑病。启东市3、4月份的平均温度11.0℃，此时启东市温度适宜青蚕豆结荚，蚕豆产量增多。启东市3、4月份平均温度从东南沿海地区到西北地区逐渐减小（见图3）。平均温度最高区域出现在寅阳镇区域，为11.2℃;最低区域出现在吕四港镇，为10.9℃。此时启东市整体温度较低，适宜青蚕豆结荚，有利于高产优质的青蚕豆培育，特别是西北部区域。
2.2.3 春季平均日照时数 青蚕豆是长日照作物，开花结荚期要求“干花湿荚”，即开花期需要较多日照。由图4可知，启东市3、4月份平均日照时数从东南沿海地区到西北地区逐渐增大，平均日照时数最高区域出现在吕四港镇，为5.9h，更适合青蚕豆的生长。最低区域为惠萍镇区域，为5.3h。
2.3 气候适宜性 总体来看，启东市青蚕豆各个生育阶段的温度、光照条件都非常适合其生长，在启东市范围内西北部的地区春季温度和光照条件更适合青蚕豆生长。
3 青蚕豆高温灾害风险区划
基于自然灾害风险形成理论，青蚕豆高温灾害风险是由高温发生的危险性、青蚕豆的暴露度、脆弱性和地区防灾减灾水平共同决定的。危险性是由高温发生的频率和强度决定，暴露度则是暴露在高温环境下青蚕豆的种植范围，脆弱性是青蚕豆对高温灾害的敏感程度，地区防灾减灾能力是减轻灾害损失的重要因素。
3.1 风险评估模型构建
3.1.1 危险性评价模型 青蚕豆高温灾害危险性（H）是由高温发生的频率和强度决定。由于青蚕豆的生育期为10月下旬到次年的5月，因此高温的定义不能以气象上的日最高气温超过35℃定义高温[15]。本研究结合青蚕豆生长特点以日最高气温超过30℃识别高温事件。以青蚕豆生育期高温事件发生的频率、强度特征构建危险性评价模型：
3.1.3 脆弱性评价模型 一个地区青蚕豆的脆弱性越大，则该地区发生高温灾害的损失越严重，因此，采用高温危险性与对应的产量损失拟合的直线回归的斜率代表脆弱性[16-17]。如图5所示，横坐标为汇龙镇各年份的危险性指标值，纵坐标为各年对应的青蚕豆产量损失，斜率为负值且越小，说明高温带来的产量损失越严重，该镇越脆弱。
3.1.4 防灾减灾能力评价模型 本研究在防灾减灾能力评估时用各镇人均生产总值来表征该地区的经济发展水平，人均生产总值越高，表明该地经济发展水平越高，防灾减灾能力就越强;反之亦然。防灾减灾能力越强则灾害风险越小，是一个负向指标
3.1.5 评估指标归一化处理方法 由于不同的指标量纲不同，在构建风险评估模型将各个指标进行组合之前需要对各个指标进行归一化处理，使得各个指标具有相同的量纲，消除量纲不同给评估结果带来的影响，采用下列公式对风险评估的各个指标进行归一化：
3.1.6 启东市青蚕豆高温灾害风险评价模型 以自然灾害风险形成机制为基础，建立以下风险评估模型：
3.2 启东市青蚕豆高温灾害风险评估结果分析
3.2.1 单因子评估结果
3.2.1.1 高温危险性评价结果 图6为启东市青蚕豆高温事件危险性空间分布图。从图6可以看出，启东市中北部地区高温危险性较低，逐渐向南部地区降低，大部分地区都为中、低危险性地区。危险性较高的镇主要有北新镇、启隆镇、寅阳镇;危险性较低的镇主要有吕四港镇、海复镇、合作镇等。
3.2.1.2 青蚕豆暴露度区划 图7为启东市青蚕豆高温事件暴露度空间分布图。由图7可知，启东市北部暴露度明显高于市南地区，处于高暴露度的有吕四港镇、海复镇，处于中暴露度的有王鲍镇、合作镇、近海镇、东海镇和寅阳镇等，处于低暴露度的有北新镇、汇龙镇、惠萍镇和启隆镇等地区。
3.2.1.3 青蚕豆脆弱性区划 图8为启东市青蚕豆高温灾害脆弱性空间分布图。从图8可以看出，启东市南部地区青蚕豆高温脆弱性较高，主要有汇龙镇、东海镇、惠萍镇、寅阳镇等;北部地区脆弱性较低，主要为吕四港镇。
3.2.1.4 防灾减灾区划 图9为启东市各镇防灾减灾能力空间分布图。从图9可以看出，防灾减灾能力最强的是北新镇、王鲍镇;其次是吕四港镇、合作镇、海复镇、南阳镇、汇龙镇;近海镇、东海镇和寅阳镇等防灾减灾能力较低。总体来看，防灾减灾能力从内陆地区逐渐向东南沿海地区减小。
3.2.2 高温灾害风险评估 图10为启东市青蚕豆高温灾害风险空间分布图。从图10可以看出，启东市南部地区青蚕豆高温灾害风险相对较高，风险值向北部地区逐渐降低。将风险值与前面的单因子评估结果相对比，发现南部地区脆弱性和危险性较高，这是造成南部地区青蚕豆高温灾害风险高的主要原因。北部地区脆弱性和危险性低，是风险较低的主要原因。此外，北部地区暴露性高，说明在该地区青蚕豆种植面积更大，风险低的地区种植面积比例更大，布局合理。
4 结论
青蚕豆是启东市的主要经济作物之一，从温度、日照等方面对启东市的青蚕豆气候适宜性及高温灾害风险进行评估，结果显示，启东市气候总体非常适合青蚕豆的生长。青蚕豆生长对生育期的高温天气较为敏感，无论是苗期还是春季的高温都可能带来减产。经过对启东市青蚕豆的高温灾害风险进行区划发现，启东市南部地区由于高温危险性和青蚕豆环境脆弱性较高，导致高温风险大;北部地区风险较低，种植面积更大，布局较为合理。 参考文献
[1]张宇.近40年来我国粮食产量变化特征初步分析[J].中国农业气象，1995，16（3）：1-4.
[2]王玉斌，蒋俊朋，王曉志，等.中国粮食产量波动影响因素实证分析[J].北京农学院学报，2007，22（4）：38-41.
[3]仇东辉，孙加亮，胥益锋，等.大棚草莓种植技术[J].安徽农学通报，2009（7）：204.
[4]张建军.大棚温湿条件对草莓生长结实及土传病害的影响[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2015（5）：35-41.
[5]房志远，远红杰.气象为特色农业服务分析：以遵化市设施草莓种植为例[J].现代农业科技，2016（5）：242-243.
[6]高浩，黎贞发，潘学标，等.中国设施农业气象业务服务现状与对策[J].中国农业气象，2010（8）：242-243.
[7]林明丽，刘灏，彭辉志，等.湘潭市特色农业气象服务发展探析[J].安徽农业科学2015（10）：207-208.
[8]李世奎，霍治国，王素艳，等.农业气象灾害风险评估体系及模型研究[J].自然灾害学报，2004，13（1）：77-87.
[9]李志明，臧俊岭，焦仁庆.农业气象灾害风险评估研究综述[J].现代农业科技，2009（14）：269-270.
[10]王丽媛，于飞.农业气象灾害风险分析及区划研究进展[J].贵州农业科学，2011，39（11）：84-88.
[11]刘正洪，黄诚，程向阳，等.启东近半个世纪气温变化特征分析[J].气象研究与应用，2012，33（01）：39-41.
[12]李平.蚕豆赤斑病的发生及防治[J].云南农业，2002（12）：13.
[13]叶茵.中国蚕豆学[M].北京：中国农业出版社，2003.
[14]FMChmieleki，W.Kohn.Impact of weather on yield components of winter rye over 30 years[J].Agricultural and Forest Meteorology.2000，102：253-261.
[15]张倩，等.我国主要农业气象灾害指标研究进展[J].自然灾害学报，2010，19（6）：51.
[16]葛全胜，邹铭，郑景云，等.中国自然灾害风险综合评估初步研究[M].北京：科学出版社，2008：156-246.
[17]陈家金，张春桂，王加义，等.福建省粮食产量气象灾害风险评估[J].中国农学通报，2009，25（10）：277-281.
[18]陈家金，王加义，李丽纯，等.极端气候对福建省概览产量影响的风险评估[J].中国农业气象，2011，32（4）：632-637.
（责编：张宏民）
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