中国粮食主产区农业抗旱能力评价研究

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旱灾是影响我国农业生产最严重的自然灾害。近10多年我国每年有170~200万hm2的农田遭受不同程度的旱灾,造成了巨大的损失,威胁着国家的粮食安全。粮食主产区在我国的粮食生产地位极为重要。近年来受全球变暖及气候变化异常的影响,粮食主产区面临的干旱形势不容乐观,其防旱抗旱能力的强弱直接影响国家粮食生产安全。鉴此,本文选择中国五个重要粮食主产区(三江平原、松嫩平原、黄淮海平原、长江中游及江淮地区以及四川盆地)作为研究区,首先基于冬小麦、春小麦、早稻、晚稻、一季稻、玉米等粮食作物进行农业干旱态势分析。然后从农业抗旱能力的影响因素出发,构建农业抗旱能力综合评价指标体系,采用加权综合评价方法,以市域为评价单元,对研究区的农业抗旱能力现状进行单指标及多指标综合评价,旨在明确各区域农业抗旱能力的制约因素以及农业抗旱能力特征和差异。进而,叠加两部分结果评价各区农业干旱态势背景下的综合抗旱能力大小。最后,对评价结果进行不确定性评价和敏感性分析。在此基础上,针对不同区域提出相应的农业抗旱管理措施和建议,为保障我国粮食生产安全和农业可持续发展提供科学依据。主要研究结论如下:  (1)通过计算作物水分敏感期干燥度指数以及作物干旱综合指数,分别从单一作物和多作物综合两个层次对各粮食主产区的农业干旱态势进行表征,其中黄淮海平原农业干旱程度最为严重,三江平原、松嫩平原次之,长江中游及江淮地区和四川盆地相对较轻。具体来看,三江平原以呈现中度和重度旱情为主,面积比重分别为53.33%和21.93%,其中春小麦干旱程度最为严重,以重度和极重度旱情为主。松嫩平原干旱程度较三江平原严重,呈现极重度旱情的面积比重达到44.80%,极旱面积比重达13.56%,作物受旱情况表明有超过50%的水稻种植区呈现重度和极重度旱情。黄淮海平原有超过90%的面积呈现中度及中度以上旱情,且易对作物生长产生严重影响的极重度旱情的面积比重高达53.90%,干旱程度为各粮食主产区中最严重,特别是冬小麦受旱程度最为严重,有65.28%的面积呈现重度旱情。长江中游及江淮地区以轻度旱情为主,面积比重超过65%,各种作物种植区均以中度、轻度旱情为主。四川盆地农业旱情为五区中最轻,以微旱为主,面积比重高达55.72%。  (2)基于市域单元,本文对各粮食主产区进行单指标分等级评价及综合评价,五大粮食主产区农业抗旱能力差异显著,三江平原、松嫩平原相对最弱,四川盆地次之,黄淮海平原和长江中游及江淮地区相对较强。具体总结分析如下:三江平原农业抗旱能力为五区中最弱,全区均属于低值区,除土壤抗旱能力相对较强以外,其余各指标特别是耕地有效灌溉率、农机动力系数、农林水利事务支出等指标水平均较其他各区低。松嫩平原略强于三江平原,但高低需水作物面积比、耕地有效灌溉率、农机动力系数、农林水利事务支出等水平也较低,严重制约区域农业抗旱能力。四川盆地虽然没有农业抗旱能力低值区,但以较低值和中值为主,仅西部局部表现为较高值及高值区,本区农业抗旱能力主要受制于相对落后的社会经济发展,农机动力系数、农林水利事务支出、人均GDP等指标水平都较低,对农业抗旱管理支持不够。黄淮海平原、长江中游及江淮地区农业抗旱能力较强,两区均不含低值区,较高值及高值区面积比重均超过50%,较高的耕地有效灌溉率和农机动力系数极大地保障了两区的农业抗旱能力。  (3)本文将农业干旱态势和农业抗旱能力两部分结果综合叠加,获得农业干旱背景下的综合抗旱能力评价结果,综合抗旱能力由强到弱依次是:黄淮海平原区>长江中游及江淮地区>四川盆地>松嫩平原>三江平原。三江平原、松嫩平原综合抗旱能力低值区、较低值区的面积比重分别为58.92%、41.08%和56.04%、21.51%,这两区农业干旱程度高,同时整体农业基础设施建设的薄弱,显著削弱了农业抗旱能力,综合抗旱能力相对最弱。四川盆地有接近70%的区域属于综合抗旱能力低值及较低值区。本区虽然农业干旱程度为五区中最轻,但社会经济整体欠发达,农业抗旱能力受到极大的限制。长江中游及江淮地区以综合抗旱能力中值为主,有超过40%的区域综合抗旱能力达到较高值及高值。本区农业干旱程度较低,同时社会经济抗旱力整体较高,综合农业抗旱能力在五区中相对较强。黄淮海平原则是综合抗旱能力相对最强的区域,有超过60%的地区综合抗旱能力为较高值及高值,集中分布在区域北部,没有综合抗旱能力低值区;本区农业干旱程度很高,但社会经济水平和农业现代化水平都较高,特别是耕地有效灌溉率很高,有力地保障了农业抗旱能力。  (4)依据综合抗旱能力评价结果,针对不同区域提出相应的抗旱管理策略。对于农业干旱程度较高且农业抗旱能力低下三江平原和松嫩平原,应制定长远抗旱规划,注重兴修水利,加强渠系配套建设,着力扩大耕地有效灌溉面积。对于农业干旱程度较低但农业抗旱能力低下的四川盆地,应以发展灌溉的高效农业为主,加大防旱抗旱支持力度,同时保护生态,提高区域抗旱减灾能力。对于农业干旱程度较高但农业抗旱能力较高的黄淮海平原区,应通过优化水资源配置、遏制地下水超采所引发问题的进一步恶化、加强水利设施建设、倡导节约用水、优化农业种植结构等途径保障区域抗旱能力。对于农业干旱程度较低且农业抗旱能力较高的长江中游及江淮地区,应加强干旱监测预测、加强作物田间管理、强化抗旱服务指导等,全力做好防旱抗旱工作。  (5)为了进一步完善评价过程,本文从指标选取、指标权重设置、指标合成方法三方面对综合抗旱能力评价结果进行了敏感性分析,简要探讨了评价过程中的不确定性因素对结果变动的影响。1)指标选取敏感性分析结果表明:本研究中综合抗旱能力不因指标选取发生排名变动的有三江平原和松嫩平原。排名变动幅度最明显的是黄淮海平原,引起其排名发生较为显著变化的有耕地有效灌溉率、农机动力系数及人均GDP三个指标。排名变动幅度其次明显的是长江中游及江淮地区和四川盆地,前者对农机动力系数这项指标较为敏感,后者对耕地有效灌溉率和农机动力系数表现出一定的敏感性。2)通过采用OAT方法检验评价结果对指标权重的敏感性,结果表明不同区域对各评价指标权重的敏感性是不同的,但农业干旱程度、耕地有效灌溉率是各粮食主产区均较为敏感的指标。3)对比加法和乘法两种合成方法得到的综合抗旱能力评价结果可知,乘法合成方法得到的各区综合抗旱能力分值明显比加法合成得到的综合分值有所降低。乘法合成对指标的水平差异反映更为敏感,区分各评价对象的灵敏度相对加法合成更高一些。
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