1985—2012年山东霜冻低温灾害与粮食生产格局时空研究

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　　摘要  通过对1985—2012年山东粮食总产量、粮食总播种面积、粮食成灾和受灾面积、霜冻害成灾和受灾面积、发生灾害状况等农业气象灾害资料的收集整理，应用历史文献以及数理统计法对这一时期山东低温霜冻灾害发生的等级、空间分布特征以及对粮食生产格局的时空影响进行分析。结果表明，1985—2012年山东粮食总产量在时间序列演变中呈现下降-上升-下降-上升的波动，粮食播种面积出现下降-上升-下降-上升的动态变化，空间格局变化中粮食总产量及粮食高产区中心有所转移，由鲁中南转向鲁东北、鲁西地区。1985—2012年山东粮食总成灾率、受灾率总体上呈逐年递减的变化趋势，但是霜冻低温灾害的成灾率、受灾率一直在递增，出现了4个高峰期，整体呈“M”变化。1985—2012年山东霜冻低温灾害受灾程度总体上与粮食生产类型区的空间分布大体一致，主要受地形影响，中重度霜冻低温灾害主要分布在鲁中、东北部等鲁中南山地丘陵区与鲁东波状丘陵区，轻度灾害主要分布在鲁西北、鲁西南平原区。
　　关键词 霜冻低温灾害;粮食生产格局;影响
　　中图分类号：S42 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2019）02-032-04
　　DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.02.015
　　Abstract Through collecting and sorting out the data of total grain output， total grain planting area， grain disaster area， frost disaster area and disaster situation in Shandong Province from 1985 to 2012， the grade， spatial distribution characteristics of low temperature frost disaster and its temporal and spatial impact on grain production pattern in Shandong Province were analyzed by using historical documents and mathematical statistics. The results showed that the total grain output of Shandong Province showed a fluctuation of decline-rise-decline-rise in the time series evolution from 1985 to 2012， and the grain sowing area showed a dynamic change of decline-rise-decline-rise. The total grain output and the center of high-yield area had been shifted from central and southern Shandong to northeastern Shandong and western Shandong. From 1985 to 2012， the grain disaster rate showed a decreasing trend year by year， but the disaster rate of frost and low temperature disasters had been increasing， with four peak periods appearing， and the overall change was "M". From 1985 to 2012， the disaster degree of frost and low temperature disasters in Shandong Province was generally consistent with the spatial distribution of grain production areas， mainly affected by topography. The moderate and severe frost and low temperature disasters were mainly distributed in the hilly areas of central and southern Shandong and the undulated hilly areas of eastern Shandong， and the mild disasters were mainly distributed in the plains of northwest Shandong and southwestern Shandong.
　　Key words   Frost and low temperature disasters; Grain production pattern; Impact
　　山東省是我国重要的粮食生产基地和运输基地，其粮食生产对于维持粮食供需平衡、保障国家粮食安全起着举足轻重的作用。近几年全球变暖的国际大背景下，我国农业气象灾害事件频发，其中最典型的是霜冻低温灾害，常给农业、生态环境等造成严重的不利影响。加强霜冻低温灾害对粮食生产格局的影响研究，分析其影响的时空特征，能够为粮食生产布局提供理论依据，达到防灾减灾的目的。
　　 目前气象灾害对山东粮食生产影响的研究中，学者们大致是从气象学、经济学角度分析气象灾害对粮食生产时间序列的演变。朱保美等[1]整理德州市1978—2013年受灾资料和粮食生产数据，分析气象灾害的强度变化和粮食减产量间的关系。结果表明，几乎每年都存在气象灾害影响，尤其是20世纪80年代末至90年代初影响显著，总体时间序列变化大，受灾比和成灾比变化趋势不同步。栾健[2]收集处理山东省1978—2014年粮食生产和农业自然灾害数据，分析了粮食生产与灾害的时空变化，运用经济学模型测算了农业自然灾害对不同种类粮食单产的影响程度，以及与多种粮食作物的关联度。结果表明，山东省粮食总产量、单产量具有明显的阶段性差异，粮食总产量空间分布区域性差异显著，高产区集中在中西部。笔者以霜冻灾害气象行业标准作为灾害等级划分的参照依据，从时空的角度研究山东霜冻低温灾害发生的时空特点以及对粮食生产格局的时空影响，拓宽了山东低温气象灾害影响粮食生产的尺度。 　　1 资料与方法
　　 1985—2012年霜冻低温灾害发生等级主要参考《1987—2012年中国农村统计年鉴》（http：//tongji.cnki.net/kns55/Navi/NaviDefault.aspx）、《中国气象灾害大典·山东卷》[3]、《2005—2012年中国气象灾害年鉴》[4]等资料数据，1985—2012年粮食总产量、播种面积、粮食受灾面积、成灾面积、霜冻成灾面积、受灾面积等数据主要来源于国家统计局信息网（http：//www.stats.gov.cn/）、中国种植业农作物数据库（http：//zzys.agri.gov.cn/nongqing.aspx）、《2000—2012年山东统计年鉴》（http：//www.stats-sd.gov.cn/）。通过对农业气象灾害资料的收集整理，应用历史文献以及数理统计法对1985—2012年山东低温霜冻灾害发生的等级、空间分布特征以及对粮食生产格局的时空影响进行分析。
　　2 结果与分析
　　2.1 1985—2012年山东粮食生产时序演变
　　 由图1可知，1985—2012年山东粮食生产总量有明显的变化趋势，依据粮食总产量的线性分析，总体上呈现下降-上升-下降-上升的波动。1985—1989年山东粮食总产量呈现小波动式的先增长后下降，由1985年的3 137.7万t增加到1986年的3 250.0万t，再下降到1989年的3 064.7万t，增长率与下降率分别是3.5%、5.7%。1990—2000年，山东粮食总产量呈现稳定式的上升，从1990年的3 354.9万t增加到2000年的3 837.7万t，这一期间出现3个小产量高峰期，即1991、1996、1999年，产量分别是3 916.8万、3 916.8万、4 269.0万t。2000—2005年，山东粮食总产量总体上呈现下降的动态变化，从2000年的3 837.7万t急剧减少到2004年的3 516.7万t，再上升到2005年的3 917.4万t，减产了400.7万t，下降了10.2%。2006—2012年山東粮食产量总体呈现稳定上升的趋势，增长了418.4万t，由于农业技术与生产条件的不断改善，农业自然灾害的防御能力增强，粮食产量整体出现回升现象。
　　 1985—2012年山东粮食播种面积出现下降-上升-下降-上升的动态变化，根据粮食播种面积的线性方程，分析山东粮食播种面积的年际变化特征（图1）。1986—1990年山东粮食播种面积出现下降的趋势，减少了29.59万hm2，下降率是3.5%。1991—1999年粮食播种面积总体上呈上升趋势，出现2个高峰期，分别是1993、1996年，由1991年的821.33万hm2增长到1999年的809.93万hm2，增长率6.7%，出现小幅度的增长。2000—2007年粮食播种面积整体上出现急速下降到急速增长的局面，2004年播种面积出现极低值，仅617.63万hm2，下降率16.1%，2004—2007年增长率是11.2%，波动比较明显。2008—2012年粮食播种面积呈现稳定上升的特点，由2008年的679.75万hm2增加到2012年的720.23万hm2，增加了40.08万hm2。
　　总体来说，20世纪90年代前，山东粮食总产量和播种面积进入低落期，90年代进入稳步上升期，进入21世纪，呈现急剧下降期到稳步上升期。
　　2.2 1985—2012年山东粮食生产空间演变轨迹
　　 选取1985、1995、2005、2012年的统计数据，以市域为单元，运用ArcGIS软件绘制粮食总产量空间分布图，分析其空间分布特征，从而更加直观清晰地显示1985—2012年粮食生产空间格局演变轨迹。
　　 从图2可以看出，粮食高产区由1985年的潍坊市、临沂地区转移到2012年的青岛市、潍坊市、济宁市、泰安市、临沂市、德州市、滨州市、菏泽市;低产区由1985年的东营市、淄博市、济南市、枣庄市转移到2012年的威海市、日照市、莱芜市、东营市。山东粮食生产空间差异明显，总体上来看，随着时间的变化，粮食总产量及粮食高产区中心有所转移，由鲁中南转向鲁东北、鲁西区域，粮食高产区域主要是潍坊市、临沂市、菏泽市等，低产区域主要是淄博市、东营市、莱芜市等。其中近年来，随着经济发展、农业防灾意识提高，农业生产条件不断完善与提高，菏泽市粮食总产量由297万t上升到582万t，增长率49%，已成为新的粮食高产中心区。临沂市地处鲁东南沂蒙山区腹地，境内有肥沃的冲积平原与较少的低山丘陵，属于温带大陆性季风气候区，四季分明，雨热同期，气候温和，光照充足，是一个农业大市。但是，到2012年山东粮食高产区不断扩大，重心向鲁西北、鲁西南移动，低产区呈现向鲁中、鲁东北移动的趋势。
　　2.3 霜冻低温灾害对山东粮食生产的时空影响
　　2.3.1 霜冻低温灾害对山东粮食产量的时间序列演变 引入气象灾害强度指数，即成灾面积与受灾面积的比值，反映灾害对粮食生产的影响程度。1985—2012年山东粮食总成灾、受灾率整体呈同步变化（图3）;从霜冻灾害受灾、成灾面积的线性方程来看，受灾面积R2=0.051 1，成灾面积R2=0.027 9，这表明1985—2012年山东霜冻低温灾害对粮食产量的影响是呈正相关的，呈逐年递增（图4）。
　　 霜冻低温灾害对粮食产量的影响呈阶段性变化，基本平均3年出现1次高峰值，整体呈现“M”的波动（图5）。其中，出现了4个高峰期，分别是1997、2002、2004、2009年，其具体年际特征如下：1996—1997年山东霜冻灾害受灾面积由6.2万hm2递增到37.4万hm2，增长率83%，成灾面积由1.4万hm2增加到12.8万hm2，增长率89%，气象灾害强度指数上升了25.57%。2000—2002年山东霜冻受灾面积由13.0万hm2增加到75.5万hm2，成灾面积由30.7万hm2增加到38.7万hm2，气象灾害强度指数增长了21%。1985—2012年山东霜冻低温灾害强度指数最高年出现在2004年，达到77%。由于2004年4月23日山东东部地区出现低温极值，发生低温霜冻事件，农作物生长受阻。2008—2009年山东霜冻低温灾害受灾面积由3.2万hm2增加到23.1万hm2，成灾面积由0.6万hm2增长到9.6万hm2，成灾率上升了94%，气象灾害强度指数由18.75%增加到41.56%，上升了22.81%。 　　2.3.2 霜冻低温灾害对山东粮食生产空间格局的影响 根据中华人民共和国气象行业标准以及《中国气象灾害大典（山东卷）》，参照文献对霜冻低温灾害等级划分依据[5]，将1985—2012年山东霜冻低温灾害受灾程度划分为重度、中度和轻度3级（表1）。
　　 由图6可知，受灾程度总体上与粮食生产类型区呈正相关，总体上受地形影响显著，中重度霜冻低温灾害主要分布在鲁中、东北部等鲁中南山地丘陵区与鲁东波状丘陵区，轻度霜冻低温灾害主要分布在鲁西北、鲁西南平原区，整体上呈现由西向东逐渐加重的趋势。但是潍坊市的霜冻低温灾害发生程度与粮食生产高产区不同步。
　　 具体来说，2012年山东粮食高产区主要是临沂市、潍坊市，但同时也处于霜冻灾害中重度地区。1989年4月10日潍坊市小麦受灾达10万hm2，绝产面积达3 333 hm2，全县因冻害损失1 200万元;1993年4月，潍坊市出现低温，小麦冻害面积达3.73万hm2，成灾较重的达到8 667.7 hm2，占总受灾面积的23%。由于山东地处华北平原南部，寒潮南下时降温剧烈;潍坊市处于鲁东波状丘陵区，山峦起伏、地形复杂，低山丘陵等低洼地区有利于冷空气堆积，低温极值易出现;温带大陆性气候显著，气温的日较差较大，容易形成霜冻低温灾害。
　　 根据记载[6]，1986年开始，潍坊全区的粮食复种指数由187%上升到191%，增长率为20%，小麦种植密度加大，小麦的播种面积占总播种面积的45.5%。由于潍坊的霜冻灾害主要发生在春季，小麦陆续进入拔节期，抗冻明显下降。因此种植形式的改变，田间管理发生变化，烤烟育苗，增温保墒、用薄膜覆盖，播种前进行浸种，对小麦追肥，这些措施的实施与霜冻预防基本上是一致的，所以在霜冻发生期间有效地降低了受灾率，提高了潍坊市粮食产量。
　　3 结论与讨论
　　 （1）1985—2012年山东粮食总产量在时间序列演变中呈现下降-上升-下降-上升的波动，粮食播种面积出现下降-上升-下降-上升的动态变化，空间格局变化中糧食总产量及粮食高产区中心有所转移，由鲁中南转向鲁东北、鲁西地区。
　　 （2）1985—2012年山东粮食总成灾率、受灾率总体上呈逐年递减的变化趋势，但是霜冻低温灾害的成灾率、受灾率一直在递增，出现了4个高峰期，分别是1997、2002、2004、2009年，基本平均3年出现1次高峰值，整体呈现“M”的波动。
　　 （3）1985—2012年山东霜冻低温灾害受灾程度总体上与粮食生产类型区的空间分布大体一致，主要受地形影响，中重度霜冻低温灾害主要分布在鲁中、东北部等鲁中南山地丘陵区与鲁东波状丘陵区，轻度灾害主要分布在鲁西北、鲁西南平原区。
　　 （4）山东霜冻低温灾害会严重影响粮食作物产量、国民经济以及粮食安全，粮食生产在粮食安全中担任粮食供给量的角色，是影响粮食安全的首要因子。因此，进一步研究气象灾害对粮食安全的影响，对于灾情的防御以及粮食主管部门的合理决策会更加科学有效。
　　参考文献
　　[1] 朱保美，周清，董翔雁，等.德州气象灾害强度变化及对粮食作物减产的影响[J].中国人口·资源与环境，2015，25（S2）：262-265.
　　[2] 栾健. 农业自然灾害对山东省粮食生产影响研究[D].泰安：山东农业大学，2017.
　　[3] 气象灾害大典编委会.中国气象灾害大典（山东卷）[M].北京：气象出版社，2008.
　　[4] 中国气象局.中国气象灾害年鉴[M].北京：气象出版社，2005-2012.
　　[5] 孟万忠，刘晓峰，王尚义，等.近百年山西霜雪灾害时空特征[J].地理研究，2012，31（12）：2292-2300.
　　[6] 潍坊市地方史志编纂委员会.潍坊市志（上下卷）[M].北京：中央文献出版社，1991.
　　责任编辑：郑丹丹
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