摘 要：为了研究渍害对安庆市夏玉米生长发育及产量的影响，通过运用安庆市1960-2011年多种农业气象资料，采用降水概率≤20%与≥80%分位数法和采用 FAO（联合国粮农组织）方法计算夏玉米不同时段需水量与同时段降水量比较，综合2种方法设计了夏玉米不同生育时段的综合涝渍指标。并采用涝渍强度指数验证综合涝渍指标的正确性。结果表明：安庆市夏玉米全生育期综合涝渍指标为≥731.8 mm,6 月上旬到 9 月下旬逐旬综合涝渍指标为：≥66.8 mm、≥70.3 mm、≥124.9 mm、≥89.4 mm、≥78.2 mm、≥92.2 mm、≥84.7 mm、≥76.6 mm、≥49.2 mm、≥47.4 mm、≥41.4 mm、≥27.7 mm.采用综合涝渍指标划分典型的涝渍年份与采用涝渍强度指数划分涝渍年份对比相似率达81.8%,表明安庆市综合涝渍指标符合当地实情，具有实用价值。
　　
　　关键词：夏玉米；涝渍指标；作物需水量；涝渍强度指数。
　　
　　0 引言。
　　
　　因丘岗地供水存在困难，近年来安徽省江淮丘岗地区玉米栽培面积逐年扩大。安徽省安庆市作为由大别山向沿江平原过渡地带，丘岗地占总面积的33.1%,是安徽省玉米产业规划的重点发展区域，2012年玉米栽培面积较2010年增加18.6%,增幅远高于粮食播种面积增幅（0.2%），因此对安庆市玉米气象灾害的发生、成灾规律进行研究是玉米产业稳定发展的基本保障。
　　
　　安庆气候属于亚热带沿江季风性湿润气候，涝渍灾害是影响农业生产的主要因素之一[1].涝渍灾害主要由降雨、日照二要素共同影响造成的危害[2-4].安徽省持续降水量和连阴雨频率空间分布为自北向南呈台阶状增加，沿江江南连阴雨出现频率和强度最高[5-6].因此，开展安庆市夏玉米生育期间旱涝灾害分析与影响评估具有重要意义。
　　
　　近年来，许多学者在农业气象灾害风险分析与评估方面取得重要进展[7-9],在涝渍指标研究中多用降水标准差、降水距平或是降水Z指数表示。霍治国等[10]选取降水量、降水日数和日照时数为致灾因子，划分了冬小麦和油菜的涝渍等级标准。张爱民等[11]用Z指数建立了安徽省涝渍灾害的气候判别指标，分析安徽省旱涝灾害的发生规律。李德等[12]采用降水概率≤20%与≥80%分位数设计了夏玉米不同生育期时段及其全生育期旱与涝的气候指标，分析了淮北平原夏玉米的旱涝分布特征。这些指标都是以气象数据为基础，没有考虑土壤和作物因素，仅能反应可能的受涝程度，不能直接表示作物受涝程度。盛绍学等[13]根据逐日气象数据计算渍害发生的时间，并结合农气观测资料和小麦逐年相对气象产量值构建冬小麦渍害减产率，分析江淮地区冬小麦渍害的孕灾环境和渍害基本特征。马晓群等[14]以相对湿度指数为基础提出累积湿软指数，它考虑了前期旱涝程度对当前旱涝状况的影响，分析了江淮地区农业旱涝的现状。但尚未见到安徽沿江地区夏玉米生育期间涝渍灾害气候指标与影响评估方法的研究。
　　
　　鉴于此，笔者以安庆市夏玉米为研究对象，利用1961-2011年安庆市夏玉米生育期间逐旬降水量、日照时数等气象资料，采用统计分析方法，建立不同生育时段的旱涝灾害指标，以期为安徽沿江地区夏玉米高产稳产和防灾减灾以及保险理赔等工作提供参考依据。
　　
　　1 材料与方法。
　　
　　1.1 资料。
　　
　　安庆市1960-2011年夏玉米生育期间（6月上旬-9月下旬）逐旬降水量、日照时数等气象资料，取自中国气象科学数据共享服务网。1960-2011年安庆市夏玉米单产数据，取自相应年份的统计年鉴。
　　
　　1.2 方法。
　　
　　1.2.1 安庆市夏玉米主要生育期划分。 根据观测资料将安庆市夏玉米生育期为6-9月，6月1日-6月20日为播种-出苗期，6月21日-7月10日为出苗-拔节期，7 月 11 日-8 月 10 日为拔节-抽雄期，8 月 11 日-9 月30 日为抽雄-成熟期。
　　
　　1.2.2 安庆夏玉米水分关键期的确定。 分析各时段降水量对玉米气候产量的影响效应，首先对逐旬降水量和夏玉米气候产量做相关分析，筛选与夏玉米气候产量关系密切的旬降水量定此旬为夏玉米的水分关键期。
　　
　　利用SPSS 19.0求取夏玉米生育期各旬降水量与气候产量的Pearson相关系数，选取相关系数显着性通过0.05 水平的时段作为安庆夏玉米的水分关键期。
　　
　　1.2.3 安庆夏玉米旱涝指标的确定。
　　
　　（1）不同生育时段降水量序列资料概率分布函数的构建。旱涝灾害是一地一段时间内降水量异常值的具体反映，而降水量异常值的判定一般可采用出现不同级别的概率来确定[15].关于不同时段降水量序列资料的概率分布模型的拟合，先采用SPSS 19.0对原始数据序列进行峰度-偏度检验，判断原始序列是否符合正态分布。若序列不符合正态分布，可采取对原始降水量序列资料进行适当的初等函数变换（如对数、平方根、立方根等）方法使峰度-偏度系数减小，从而使降水量序列数据服从正态分布[15- 16].然后采取极大似然法[17]求取各自正态分布模型的2个参数，从而得到序列的正态概率分布模型，即可用于求取不同等级降水量的出现概率。
　　
　　目前，如何根据降水概率分位数构造旱涝等级指标[15],没有统一的方法。黄嘉佑[15]利用不同生育时段的降水概率P=20%和P=80%分位数，设计了夏玉米不同生育时段旱与涝的气候指标。
　　
　　（2）根据FAO方法计算安庆夏玉米不同生育时段的 需 水 量 . 根 据 联 合 国 粮 农组 织 （FAO） 推荐的Penman- Monteith 公式计算参考作物蒸发蒸腾量。Penman-Monteith（FAO-PM）计算公式[18]:
　　

　　
　　ET0的计算主要依靠当地的气象资料和地理位置，包括平均气温、最高气温、最低气温、平均相对湿度、2 m 处风速、日照时数 n 及计算地点的纬度、海拔高程。
　　
　　作物系数与作物生育阶段有关，在考虑取值时将作物的生长发育划分为3个阶段[19].Kc的取值见表1.取各时段降水量与作物需水量的比值K=P/ETm,当K>1时认为作物受涝，当K<1时认为作物受旱。即安庆夏玉米生育期各旬需水量ETm值也可作为夏玉米此旬的旱涝指标。
　　
　　（3）综合2种方法，若夏玉米某旬降水概率P=80%分位数大于或等于该旬玉米需水量ETm,则取各旬降水概率P=80%分位数和该旬玉米需水量ETm的算术平均值作为夏玉米此旬涝渍指标；若夏玉米某旬降水概率P=80%分位数小于该旬玉米需水量ETm,则取该旬玉米需水量ETm作为此旬涝渍指标。
　　
　　1.2.4 安庆夏玉米涝渍强度指数。 考虑到涝渍灾害主要是由于持续降水导致土壤排水不畅，产生田间土壤水分过饱和甚至积水，光照不足则加重危害，因此对夏玉米的涝渍灾害损失，用夏玉米产量灾损率对照夏玉米发育期间降水、日照条件进行灾损率分析。对黄毓华等[20]提出的阴湿系数改进而得的涝渍强度指数，对涝渍灾害年份安庆夏玉米遭受涝渍灾害程度进行分析。
　　

　　
　　式（3）中，Qw为涝渍强度指数；R为降水量；ETm为需水量；d为雨日日数；S为日照时数。文献[20]给出Q值的具体处理方法，这里不再赘述。研究中的应用方法是：取逐旬涝渍强度指数的平均值Qmean和总和Qsum,若某年Qmean>0 且 Qsum>0 则划为遭受涝渍年份。
　　
　　1.3 数据分析。
　　
　　选取安庆市1960-2011年夏玉米生育期间（6月上旬-9月下旬）逐日降水量、平均气温、最高气温、最低气温、平均相对湿度、10 m处风速、日照时数等气象资料。对原始逐日降水量数据进行预处理，将缺测值，微量降水赋值为0,然后逐旬求和得旬降水量。温度、相对湿度、风速和日照时数数据的缺测值则采用线性滑动平均的方法补全。
　　
　　2 结果与分析。
　　
　　2.1 安庆市夏玉米水分关键期。
　　
　　表2为利用SPSS 19.0求取夏玉米生育期各旬降水量与气候产量的Pearson相关系数，当Sig.值大于0.1时表明其线性相关不显着。由表2可知，7月上旬、7月下旬和8月下旬与气候产量具有线性相关性，且通过0.01 显着性水平。7 月下旬降水量与气候产量呈正相关，7月上旬和8月下旬降水量与气候产量呈负相关，表明7月下旬降水量越多气候产量也越多，7月上旬和8 月下旬降水量越多气候产量越少，7 月下旬为夏玉米抽雄期，正处于玉米生殖生长期需水量较大，7月上旬和8月下旬即为出苗后期拔节前期和成熟期降水过多易对夏玉米造成涝渍灾害。选取7月上旬、7月下旬和8 月下旬作为安庆夏玉米的水分关键期。
　　
　　2.2 安庆市夏玉米生育期旱涝指标。
　　
　　2.2.1 按降水概率百分位法划分安庆市夏玉米生育期旱涝指标。 表3是通过SPSS 19.0对安庆市1960-2011年夏玉米生育期各旬降水量序列资料的峰度-偏度检验。原始序列的峰度-偏度值比其标准误2倍还大，不符合正态分布。对原始序列取立方根后峰度-偏度系数减小，符合正态分布。
　　
　　然后采用极大似然法求得序列的正态分布模型，由正态概率分布模型即可求取不同等级降水量的出现概率，利用不同生育时段的降水概率P=20%和P=80%分位数，设计了夏玉米不同生育时段旱与涝的气候指标。
　　
　　对安庆市1960-2011年夏玉米生育期全生育期降水量序列资料的峰度-偏度检验。原始序列不符合正态分布，对原始序列取平方根后峰度-偏度系数减小，符合正态分布。取全生育期降水概率P=20%和P=80%分位数得安庆市夏玉米全生育期的旱涝指标为：
　　
　　全生育期总降水量≤428.5 mm 为旱，全生育期总降水量≥882.1 mm 为涝（表 4）。
　　
　　2.2.2 按安庆市夏玉米需水量划分其旱涝指标。 由公式（1）和公式（2）计算的 1960-2011 年安庆市夏玉米生育期逐旬需水量，见表5.与多年平均降水量比较，安庆市夏玉米全生育期降水量完全满足其生长，但由于各时段降水不均，玉米已遭受旱涝灾害。玉米生长初期（6月上旬至7月中旬）平均降水量比需水量大很多，表明安庆市夏玉米生长初期常遭受涝渍灾害，特别是7月上旬为安庆市夏玉米水分关键期之一，此时段遭遇涝渍灾害对玉米产量影响更大。玉米生长中期（7月下旬至8月中旬）为玉米生殖生长期需水量较大需水量较前期增大了3倍左右，而由于梅雨季节结束降水量的减少此时段多年平均降水量小于玉米生长需水量，玉米常遭受旱灾，特别是7月下旬为玉米水分关键期之一，若降水量不多可增加人为灌溉有利于提高产量。玉米生长末期（8月下旬至9月下旬）为玉米成熟期期，玉米需水量和多年平均降水量相近，其中8月下旬为水分关键期之一（抽雄-成熟期初期），降水量与玉米产量成负相关关系，且8月下旬的多年平均降水量大于需水量，表明 8 月下旬玉米多涝灾，使玉米减产。
　　
　　2.2.3 安庆市夏玉米综合涝渍指标及涝渍年份分析。 综合降水概率百分位和作物需水量两种方法制定综合涝渍指标，见表6.若夏玉米某旬降水概率P=80%分位数大于该旬玉米需水量 ETm,则取各旬降水概率 P=80%分位数和该旬玉米需水量 ETm的算术平均值作为夏玉米此旬涝渍指标；若夏玉米某旬降水概率P=80%分位数小于该旬玉米需水量ETm,则取该旬玉米需水量ETm作为此旬涝渍指标。
　　
　　根据表6安庆市夏玉米全生育期的综合根据表6安庆市夏玉米全生育期的综合涝渍指标，与降水量对比得到安庆市1960-2011 年涝渍年份：1969 年、1970 年、1973 年、1975 年、1977 年、1980年、1981 年、1983 年、1986 年、1989 年、1991 年、1969年、1999年、2010年、2011年。
　　
　　6 月上旬至 7 月中旬为安庆市 1960-2011 年夏玉米生长初期，遭受涝渍旬数>3或连续2旬遭受涝渍的年份有：1966 年、1969 年、1970 年、1974 年、1977 年、1979 年、1980 年、1981 年、1983 年、1984 年、1986 年、1989 年、1990 年、1993 年、1995 年、1996 年、1999 年、2006 年、2010 年、2011 年，共 20 年，安庆市夏玉米生长初期遭受涝渍的可能性为38.5%.其中，遭受涝渍旬数>3且连续2旬遭受涝渍的有1969年、1974年、1980年、1981 年、1983 年、1984 年、1989 年、1990 年、1993年、1996年、1999年、2010年、2011年，表明安庆市夏玉米生长初期遭受严重涝渍的可能性为25%.
　　
　　7 月下旬至 8 月中旬为夏玉米生长中期，遭受涝渍旬数>2的年份只有1963年和1980年。由于夏玉米正处在抽雄期，生殖生长期需水量较大，而此时段安庆梅雨季已结束正进入伏旱，降水量较6月底7月初减少，夏玉米生长中期较易遭受旱灾。
　　
　　8 月下旬至 9 月底为夏玉米生长末期（成熟期），遭受涝渍旬数>3 或连续 2 旬遭受涝渍的年份有：1969年、1970 年、1973 年、1977 年、1981 年、1983 年、1988年、1989年、2005年、1010年，共10年，安庆市夏玉米生长末期遭受涝渍的可能性为19.2%.
　　
　　由于夏玉米不同时期遭受涝渍年份大有不同，选取其中典型的涝渍年份的方法为：选取每年遭受涝渍旬数≥5 且以全生育期涝渍标准划分为受涝的年份为安庆市夏玉米遭受涝渍的典型年份。以此方法选取的典型涝渍年份为：1969年、1970年、1977年、1980年、1981 年、1983 年、1989 年、1991 年、1996 年、1999 年、2010 年。
　　
　　2.2.4 安庆夏玉米综合涝渍指标和涝渍强度指数划。
　　
　　分涝渍年份对比分析 根据式（3）求得的安庆市1960-2011 年 6-9 月 逐 旬 涝 渍 强 度 指 数 后 ,取Qmean>0 且 Qsum>0 年份为遭受涝渍年份，依此法选出的安庆市涝渍年份有：1969 年、1970 年、1973 年、1975年、1977 年、1980 年、1982 年、1989 年、1991 年、1993年、1996 年、1999 年、2007 年、2009 年、2010 年、2011年，共16年（表7）。此法与综合涝渍指标选出的涝渍年份相同的年份有 9 年，与综合涝渍指标的涝渍年份相同率达81.8%.1960-2011年涝渍强度指数总和Qsum值较大的年份有：1977年、1980年、1991年、2010 年，最大值出现在 1980 年，综合涝渍指标划分的涝渍年份中都包括这几年。结合中国气象灾害大典·安徽卷[21]洪涝灾害对比正确率达到64.3%,且根据安庆市综合涝渍指标筛选的典型涝渍年份查安徽省近500年安徽省逐年平均旱涝等级表[21]中安徽南部涝渍程度指数值，除 1981 年外均符合指数小于2.20（指数值越小，涝的程度越重；指数值在 3 左右属于正常年份）。表明安庆市综合涝渍指标符合当地实情，具有实用性。
　　
　　3 结论与讨论。
　　
　　采用不同生育时段降水概率≤20%与≥80%分位数方法，得到了安庆市夏玉米6月上旬到9月下旬逐旬旱 灾 气 候 指 标 分 别 是 各 自 时 段 内 的 降 水 量≤17.2 mm≤9.3 mm≤29.5 mm≤3.8 mm≤1.8 mm≤0.3 mm≤5.6 mm≤2.8 mm≤3.6 mm≤2.0 mm≤1.5 mm≤0.7 mm;涝灾气候指标分别是各自时段内的降水量≥104.7 mm≥110.9 mm≥219.6 mm≥145.5 mm≥122.7 mm≥79.1 mm≥74.2 mm≥59.7 mm≥61.3 mm≥60.7 mm≥51.8 mm≥25.9 mm.安庆市夏玉米全生育期的旱涝指标为：全生育期总降水量≤428.5 mm 为旱，全生育期总降水量≥882.1 mm 为涝。这些指标与文献[12]给出的指标基本相近。
　　
　　采用FAO（Penman-Monteith）计算的玉米全生育期的作物需水量为581.6 mm,6月上旬至9月下旬逐旬玉米需水量为29.0、29.7、30.2、33.3、33.7、105.3、95.2、93.6、37.2、34.1、30.9、29.6 mm.这些指标与文献[22]基本相近。
　　
　　综合降水概率百分位和作物需水量2种方法制定的 安 庆 市 夏 玉 米 全 生 育 期 综 合 涝 渍 指 标 为≥731.8 mm,6 月上旬到 9 月下旬逐旬综合涝渍指标为 :≥66.8 mm≥70.3 mm≥124.9 mm≥89.4 mm≥78.2 mm≥92.2 mm≥84.7 mm≥76.6 mm≥49.2 mm≥47.4 mm≥41.4 mm≥27.7 mm.
　　
　　采用综合涝渍指标划分典型的涝渍年份有：1969年、1970 年、1977 年、1980 年、1981 年、1983 年、1989年、1991年、1996年、1999年、2010年。并与采用涝渍强度指数划分涝渍年份对比有 9 年相同，相似率达81.8%.表明安庆市综合涝渍指标符合当地实情，具有实用价值。
　　
　　笔者利用降水概率分位数法，结合夏玉米不同时段的需水量，确定了安庆夏玉米的旱涝气候指标。此指标不仅考虑降水量的影响，更考虑到了作物不同时期的需水量，更能全面反映作物受涝程度。较王宏等[22]、李德等[12]、黄嘉佑等[15]仅考虑气象因子或作物需水量确定的指标更进一步。但旱涝灾害的发生还与前期降水量的多少以及农田墒情、海拔地势等密切相关[23].下一步将结合这些参量对玉米旱涝指标进行深入研究。
　　
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