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1气象保障与农业生态环境建设的关系分析
1.1生态环境建设有利于气象系统减灾
随着我国在生态环境方面的不断恶化,农业生态生产遭到了巨大的破坏,农业生态生产所需要的环境逐渐消失。在这个背景之下,农业生产往往更容易受到气象灾害的破坏而无法正常生产,影响农业活动的正常进行与农业生产的成果。因此,就需要通过立足于保护生态环境来实现对于气象灾害的有效抑制。在实际情况中,生态环境在未受到破坏时,基于生态系统内的各部分因素相互影响,生态环境往往比较稳定;但是当生态环境遭到破坏时,区域内某一因素的破坏会导致整个生态系统陷入失衡状态,从而容易引发各种各样的气象灾害。因此,想要实现气象系统的自然减灾,最直接的措施就是要重视生态环境的保护,通过生态环境的自我调节来实现整个系统的稳定,从而保证农业生产活动的有序进行。
1.2农业气象保障对农业生态系统效应的作用
在实际情况中,农业生态体系不同于其他自然生态体系,是一种由人工作用而成的生态系统,这一系统内的构成要素相对较少,但是也更容易受到外界因素的影响。因此,就需要建立完善的农业气象保障体系,来帮助农业生产实现在一定程度上的减灾。农业气象保障的建设能够指导农业生产,合理安排农时,在区域内改善与农业生产息息相关的各项气象因素,以保证农业生产能够在一个相对稳定、适应的气象条件下进行。
2建立气象保障体系,促进我国生态农业发展
2.1区域生态气象观测站的建立
气象观测站是目前我国生态农业气象保障体系中的重要内容,通过在各个农业生产区域建立起农业气象观测站,来为当地的生态农业活动提供基本的气象信息指导。在实际情况中,区域生态气象观测站的建立主要有以下几方面需要引起注意:首先,在进行气象观测站的建设之前,要做好当地实际情况的考察工作。我国是一个幅员辽阔的农业大国,各个区域生态农业的发展都有所不同,因此在气象观测站的建设过程中就要坚持因地制宜、因时制宜的原则,充分考虑当地的实际情况。其次,要坚持与当地农业生产相适应的原则。在实际的自然环境中,气象因素数量繁多,比较复杂,而从事相关农业生产的农业从业人员往往无法理解这些复杂的信息,因此就需要气象观测站立足于农业生产来进行相关气象信息的传递。最后,生态农业气象观测站的工作不仅仅在于相关气象信息的传播,更重要的是帮助当地农民更好地进行生态农业的生产。因此,生态农业气象观测站的相关工作人员不仅需要掌握相关气象观测技能,还需要在一定程度上掌握一定的生态农业生产技能,结合气象信息指导农民进行生产活动。
2.2加强农业生态及农业气象专业人才的培养
在实际情况中,生态农业的气象保障工作是一项对工作人员专业知识技能要求较高的工作。一方面需要工作人员熟练掌握气象观测能力,另一方面需要工作人员在农业生产方面也有一定的知识储备。这就对我国的农业气象专业人才培养工作提出了很高的要求。为了更好地培养符合实际情况需要的高素质农业气象专业人才,需要在以下两方面做好工作:首先,在高校教学过程中要坚持课程教学内容符合实际需求,一方面重视学生在相关理论知识方面的学习,另一方面也要重视实践课程教学的安排,以培养符合社会发展需要的应用型人才作为教学活动的目标。其次,要做好气象部门的人才培训工作,通过建立完善且持续进行的培训系统,来帮助工作人员不断学习、不断进步,更好地适应生产农业的发展需要。此外,在人才培养工作中,要坚持与实际情况相结合,做好人才培养工作中实践能力的培养,通过培养符合社会实际发展需要的高素质人才,从而更好地推动我国气象保障工作的进行。
2.3加强农业生态建设的气象研究
气象是农业生产的影响因子中最为活跃多变的,通过加强农业生态建设,针对性的气象研究有利于农业疑难问题,促进农业生产的发展。扩大树林面积作为当前重要的农业生态环境建设措施,主要是由于森林可以起到防风固沙、净化空气、改善气候以及缓解旱情的作用,同时有利于保证生物多样性,维持生态系统的稳定。为了提高农业生态建设的效率,开展相应的生物气象以及生态学研究是必不可少的。随着目前我国生态文明建设工作与“科教兴国”战略的进一步深入,就需要我们通过不断提高对于农业生态环境中气象保障的相关研究来实现我国气象保障相关工作的科技含量。
3总结
关键词:气候;农业生产;影响
中图分类号:S162 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)04-0215-01
气象是大气中的冷热、干湿、风、云、雨、雪、霜、雾、雷电等各种物理现象和物理过程的总称;气候是指整个地球或其中某一个地区一年或一段时期的气象状况的多年特点;天气是指影响人类活动瞬间气象特点的综合状况。气象条件、气候变化与农业生产息息相关,风、雨、雪、雹、冷、热、雾霾、光照等气象条件对农作物的生长、农业生产活动都会产生巨大影响。适时认识并掌握气候规律、气象变化,及时采取有效的防御措施,是促进农业生产、确保农业生产效率的重要途径之一。
农业是民生安全的基础,气候是影响农业生产的重要因素,极端天气引发的自然灾害,不仅直接影响农作物的生长、产量和质量,严重时还会造成绝产绝收,危及粮食安全、社会稳定和经济发展。农作物的生长发育,时刻都在受气象条件的影响,如降水、干旱、雨涝、霜冻、高温、雾霾、冰雹、大风等天气。据相关资料显示,从1949年~1988年的40年里,我国农作物因遭受气象灾害,平均每年受害面积达3300公顷,其中成灾的面积为1400公顷,每年因灾损失粮食达200亿公斤以上,影响面大、损失严重。
气候变化是指气候平均值和离差值两者中的一个或两者同时随时间出现了统计意义上的显著变化。北方地区气候变化主要体现在馕隆⒔邓的变化以及极端天气气候发生的频率。据资料显示,近100年我国地表年平均气温增加幅度为0.5℃~0.8℃。受空间、地域等因素的影响,降水变化比较复杂。高纬度地区和一些湿润热带地区的降水量有增加趋势,但中纬度和干旱热带地区的降水将进一步减少。西北中部,青藏高原西南部、华中至华北地区和东北中部4个地区的降水则显著减少。气温、降水的不断变化,对农作物的生长也会产生多方面的影响。
气候变暖对农业生产有利有弊。有利的是使农作物种植带逐渐向北延长,尤其是延长了长江以北地区的作物生长期,许多地区的粮食由一年两熟制转变为一年三熟制,提高了农作物的产量;缓解了高纬度地区农业种植热量不足的问题,丰富了当地农作物的种植种类,也减轻了冬季冰冻灾害的发生几率。不利的是易引发干旱、洪涝、病虫害的发生。我国地处北半球,夏季风提前过境就会造成南旱北涝;夏季风推迟过境就会造成南涝北旱。旱涝的发生,不仅影响农作物的正常生长发育,严重时将直接导致作物死亡,造成绝产绝收,给农户带来巨大损失。同时,气候变暖、生态失衡导致的极端天气,如暴雨频发,引发的洪涝灾害,对农作物的生长、产量、质量等都会产生巨大影响。而且,暴雨导致山洪、泥石流、山体滑坡等次生灾害,不仅会对农作物造成二次破坏,更会直接威胁着人民群众生民财产的安危。气候变暖,危害农作物的各类病菌害虫的存活时间不仅会相应延长,而且还会随着种植带的北迁而越冬向北迁移,导致病虫害的危害范围逐渐扩大,大面积暴发流行某一类病虫害,就会造成无法估量的巨大损失。
因此,必须要采取相应的措施及对策,来应对气候变化给农业生产带来的不利影响,趋利避害,才能保证农作物的良好生长,确保粮食安全问题,确保民生安全问题。首先要进一步提高农民的防灾、抗灾、避险的意识和能力。相关单位的技术人员应定时定期的下乡进行气象信息的普及和宣传,传授相关的气象知识和常识。从实际出发,因地制宜,给农民给予技术上的指导和帮助。采取简单易懂方法,做好未来天气预报、农事措施建议、病虫害防治提醒等,逐步提高广大农民的防灾避险能力。根据气候、季节、温度、湿度、降水等方面的具体情况,采取相应的措施,加温降温、补水降湿、防寒防冻、抗旱排涝等方法,为农作物提供适宜的生长环境和条件,从而满足作物对温度、湿度、水分的需求。同时,要根据本地气候特点,合理调整种植结构和种植品种,规避不利因素造成的影响,将危害和损失降到最低程度。减少温室气体排放量,缓解气候变暖趋势。要加强投入力度,对气候进行长期的观测研究,尤其是对应用基础和实用技术的研究,有效防控气候变化对农业生产等方面的影响和危害。
气候的不断变化,对农业生产的影响也日益加剧,积极地采取相应措施加以防控,有效解决或降低对农作物生长、农业生产造成的影响和危害,未雨绸缪,防患于未然,是今后一项长期而艰巨的工作,从而保证农业生产,确保粮食安全、社会经济的长效发展。
参考文献
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[3]王润元.中国西北主要农作物对气候变化的响应[D].兰州,兰州大学,2010.
[关键词] 农业 气象灾害 气候变化
[中图分类号] S42 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650(2017)01-0294-01
气候变化及产生的影响是多方面的,有正面与反面之分。尽管气候变化促进我国部分地区农业的发展,但气候变化,对粮食生产产生的负面影响是极大的。如,南方洪涝严重,北方干旱面积增加,局面地区洪涝、干旱加剧,因为气候变暖的原因,加速了作物提前发育,抗寒性减弱,给农业生产带来较大的不稳定性[1]。气象灾害导致气候变化,必然影响农业生产。为此,分析农业气象灾害与气候变化的关系很有必要,便于后续采取预防措施,减少气候变化对农业生产的影响。
1 气候变化总括
气候变化越大,气候状态不稳定,产生气候变化的因素是多方面的,主要是人类在各种经济活动中的人为因素。气候变化给人类带来的影响多方面的,因为气候变化原因,尽管促使部分地^粮食作物增产,而由于局部气候恶化,严重影响了国内粮食生产。气候变化主要对我国农业产生了负面影响,尤其是气候变暖产生的旱灾与涝灾,导致农业产量降低,致使农业发展不稳定。分析气候变化给农业气象灾害造成的影响,采取预防措施,减少因气候变化原因对农业气象灾害产生的影响,现实意义巨大[2]。
2 农业气象受气候变化影响
2.1 农业气象受涝渍影响
我国涝渍地区多发于东南与西北地区,涝渍范围小。东南沿海地区受全球变暖及台风的影响,是我国最严重的涝渍地区。涝渍因为季节不同,分为春季、夏季、秋季的涝渍,尤其夏季涝渍造成的危害是最大的。根据涝渍水分不同,分为洪水、涝害、渍害。洪水受大雨与暴雨影响,导致河水泛滥,毁坏农田与村舍等;涝害集中降雨,致使农田积水,损害农作物,很大程度上影响旱地农作物;渍害由于长时间雨水天气,温度低,阳光照射少,低洼地区长期排水不良,导致土地水分饱和,土壤中水分与空气不均衡,致使农作物产量降低。
2.2 农业气象受干旱影响
干旱成为我国乃至世界面临的重要问题。国内干旱地区多为西南云贵高原与黄淮海平原等,因为气候影响因素,自上世纪开始,我国降水量北方少,南方多。如,黄河流域一直是比较严重的干旱地区。比方雨少,南方雨少,导致北方与南方出现干旱与洪涝。上世纪七十年代由于黄河断流,很大程度上影响了农业生产与生态环境,从这些年比方干旱情况看,我国北方地区旱情加剧,扩大了旱情面积,华东北部地区与华北的干旱面积也在扩大,气候变化下,北方旱情出现了加重趋势。
2.3 农业气象受风雹影响
风雹在我国气象灾害中分布分散且面积广泛,强对气流而产生的一种严峻的气象灾害,出现范围小,强度大,伴随狂风及降水等。我国多发风雹灾害,气象灾害造成了沉重的经济损失,极大影响了农业生产。因为风雹影响因素,上世纪六十年代开始,农业生产受风暴影响面积大。青海地区调整了种植结构,拓宽了种植面积,致使受灾面积越来越大。09年江西因为风雹原因,导致农业受灾面积增大,造成了沉重的经济损失,受灾面积6000多亩,造成7000多万元的经济损失,最严重的一次风雹发生于09年的安徽与河南34个县,小麦倒伏面积300万亩,其余农作物受灾面积超过24000亩,造成16亿的农业经济损失。从上述可见,我国多发风雹,极大程度上危害了农业。
结束语:
我国地域广阔,各地区气候变化存有差异,对我国农业生产与发展造成不同影响。气候变化下,多次出现农业气象灾害,带来沉重的经济损失,要求相关部门高度重视,构建科学的农业气象灾害预警系统,促进农业持续健康发展。
参考文献
[关键词]生态农业 气象服务
[中图分类号]X16 [文献标识码]A [文章编号]1003-1650(2013)02-0223-01
我国是农业大国,农业在国民经济中占有极其重要的位置。农业生产是以生物体为生产对象,以自然环境为其生产场所,通过人为的干预,使生物体更好地适应和利用环境条件,吸收物质与能量,从而得到人类所需的产品。由于农业生产置身于自然条件控制下,必然要受到气候、土壤、植被等自然条件的影响,其中气候条件的影响最为突出:风调雨顺的年份,农业生产可以省肥、省工、省成本,产量高;气象灾害多的年份则相反。所以,人们必须根据气候特点和生物的生理生态要求,制订干预和促进农业生产的各项措施,做到因地制宜和因时制宜,以达到高产、高效和提高农业劳动生产率的目的。
一、气象为生态农业服务的必要性
近年来,随着国家经济社会的快速发展,由农业驱动带来的生态环境问题日益严峻,农业生态环境保护与建设已成为当务之急。研究表明,几乎所有大范围流行性、暴发性、毁灭性病虫害的发生流行均与气象条件或天气气候灾害密切相关。气象条件、农业气候资源的组合匹配和时空分布变化,制约着农产品的产量和品质、区域农业结构布局及其经济发展。
1.帮助实施农业和农村经济的战略性调整
实施农业和农村经济的战略性调整是当前发展现代农业和农村经济的中心任务,也是社会主义新农村建设的基础。为使我国农业从数量型向质量、生态和效益型农业转变,农业种植的区域布局、作物结构、品种搭配都应进行相应的调整。气候条件是决定农产品能否高产、高效、优质的关键因素之一。研究表明,只有在特定的气候条件下,农产品才能形成优质的名特优产品。因此,农业结构调整,尤其是种植业、林业、畜牧业结构的调整,除了考虑市场因素外,必须以调整对象的适宜气候区为前提进行合理布局,才能实现农业结构调整的最大效益和功能。由于气候条件的差异,我国农业气候资源分布具有明显的区域性特点,有适宜各种农产品生产的优势气候。如何趋利避害、分区分类地加以利用,优化农业生产布局和结构,提高农产品的品质,是能否实现优质农产品最大产出,能否充分发挥农业结构调整整体效益的关键。
2.加大农业服务力度
随着世界人口的不断增加,对食物需求的矛盾也日益突出。如果作物产量没有大幅度提高,单纯地通过增加农业生产用地来解决,那么由农业驱动导致的生态环境变化将带来非常重要的影响。一方面植物生长和光合作用需要吸收大量的CO2,这有助于减轻由于人类生活和生产活动所造成的CO2增加对大气的污染,有利于维护自然界的生态平衡;但更重要的是负面影响:生态环境将遭到破坏,水资源过度消耗,生态系统简单化、生态系统服务功能衰减、物种灭绝、水土流失、土地沙漠化加剧,大气污染严重,陆地、淡水和近海生态系统的污染基富营养化等问题。这些问题反过来又进一步影响农业生产,给农业生产造成巨大损失。据统计,我国每年因生态破坏和环境污染所造成的经济损失高达2000多亿元。因此,大力发展生态农业加大为农业服务的力度已到了刻不容缓的地步。
二、我国农业气象服务发展思路与趋势
1.发展农业气候资源开发利用新技术
建立一批农业气候资源、森林与湿地气候资源、草原气候资源等开发示范基地。加强特色农业、精准农业、设施农业的气象科研与应用服务能力,为区域经济社会发展提供及时、可靠的决策依据,为农民致富增收提供示范服务。以区域农业气候资源合理开发利用为主线,研究区域农业自然资源的生产潜力及优化布局,进行农业自然资源的分区、分类及评估;为区域生态农业产业结构布局调整、农民致富增收提供气象保障服务。
2.拓宽为农服务领域,改进服务方式
在搞好为大田农业服务的同时,要加强设施农业、特色农业和高附加值的“名、优、特、新”农产品的服务措施。同时,为保证气象信息的时效性和覆盖面,更广泛、直接地发挥气象信息在农业生产和防灾减灾关键时期的重要作用,在为政府提供决策气象信息服务的同时,开展针对县(市)、乡镇等基层服务对象的精细气象信息产品的开发和研究。
3.进一步加强农业气象基础理论研究
与大气科学其他分支学科相比,农业气象仍是一门年轻的边缘学科。目前该学科的基础理论研究薄弱,水平较低,与国际水平差距较大。未来将在大量科学试验基础上,进一步提示生物圈中农业、林业、畜牧业、水产养殖业等研究对象的生长、发育、产量和品质形成的生理生态过程、能量物质转换传输过程和农田生物地球化学过程以及各种过程与环境气象条件的复杂关系,并以详细的数学模型和精湛的计算机仿真、虚拟现实技术模拟,再现这些过程。生物圈在气候系统五大圈层中的作用;生物和大气之间的相互作用及与人类活动的关系;农业气象灾害预普、评估、防御;农业气象预报的原理、技术方法等研究将进一步得到加强。
一、农业气象服务内容
气象部门为农业服务主要目的是防灾减灾,增产增收,发送生态环境。目前服务的主要内容及途径如下。
1、提供灾害性天气预报。为农业部门及广大农民提供旱、涝、低温、霜冻等灾害性天气的长、中、短期预报,提示农民在气象灾害到来之前做好防灾准备。
2、提供防灾、减灾的农业气象决策依据。根据所研究成果、提供抗旱、抗低温、防霜等措施,提供灾情信息。
3、农业气象监测。利用卫星遥感和地面农业气象网数据,提供作物长势、灾情、土壤水分、天气气候条件等农业气象监测和预测信息,并分析气象条件利弊,提出趋利避害农业生产管理建议。
4、提供作物生长及农业气象产量预报。提供播种、施肥、发育期、收获期预报。根据作物长势、面积及气象条件,进行农作物产量预报,定期向国家及省市提供预报结果,从而为农业经济发展服务。
5、农业气候资源分析及区划。每隔几年对全国各地农业气象气候资源进行系统分析,并进行分区,服务于全国农业结构调整和区域化农业生产发展。
6、人工影响天气。每年春季进行人工增雨飞行作业及人工防雹作业,防御灾害性天气对农业生产的不利影响,在全国防灾、减灾中发挥着重要作用。
7、森林防火服务。开展森林、草原火险气象预报,用气象卫星监测森林、草原火情。
8、为生态建设服务。生态环境变化与天气气候条件有直接关系,气象部门可提供对生态变化的监测结果,并提供与生态有关的气候环境变化资料及气候论证,为生态环境建设提供基础依据。
二、农业气候服务存在的问题
1、气象信息不够准确
当前,各级气象台站建立了人机交互、以数值分析预报产品为基础,综合运用各种气象信息和预报技术方法的天气预报业务技术流程,其中包含了天气预报员的经验订正过程。气象预报的准确性就取决于气象专用软件对大气运动规律的数值模拟相似程度和天气预报员的人为订正,而计算机模拟不可能完全反映大气变化的实际状况,认为订正也存在主观随意性,这就决定了气象信息不可能达到非常高的准确性。
2、提供农村气象信息产品的责任意识不强
农业在国民经济中的特殊地位,决定了作为提供农村气象信息产品主体的各级气象部门必须坚持以为农业服务为重点,以为农村供给多种多样及时准确的气象信息产品为责任,坚持“公共气象”的发展方向,充分认识增加农村气象信息产品的重要意义和迫切性,进一步树立面向农村,面向农民服务的意识,把为农业生产经营活动提供更多的气象信息产品作为本部门的重要职责和工作任务,切实履行好气象部门作为公益性事业单位的公共服务职能。
3、产品供给不够及时性
时间性强是气象信息最重要的特征之一,不能将气象信息及时传递到使用者手中,再准确的气象信息也是枉然。一些气象灾害,例如雷雨大风、龙卷等,其预警时间较短,将预警信息迅速传递出去是关键。用户若能及早知道突发性灾害天气的影响时间和区域,也许仅仅是提前几分钟得到警报,还能为采取适当的防御措施争取时间。
三、农业气象服务发展思路与趋势
1、发展农业气候资源开发利用新技术
建立一批农业气候资源、森林与湿地气候资源、草原气候资源等开发示范基础。加强特色农业、精准农业、设施农业的气象科研与应用服务能力,为区域经济社会发展提供及时、可靠的决策依据,为农民致富增收提供示范服务。以区域农业气候资源合理开发利用为主线,研究区域农业自然资源的生产潜力及优化布局,进行农业自然资源的分区、分类及评估;为区域生态农业产业结构布局调整、农民致富增收提供气象保障服务。
2、拓宽为“三农”服务领域,改进服务方式
在搞好为大田农业服务的同时,要加强设施农业、特色农业和高附加值的“名、优、特、新”农产品的服务措施。同时,为保证气象信息的时效性和覆盖面,更广泛、直接地发挥气象信息在农业生产和防灾减灾关键时期的重要作用,在为政府提供决定气象信息服务的同时,开展针对基层服务对象的精细气象信息产品的开发和研究。
关键词:地理信息系统;农业气象服务;运用
中图分类号:S16 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20161033203
1 地理信息系统在农业气象服务的设计应用原则
在对地理信息系统软件、基层气象监测站条件以及农业综合数据库等方面予以综合考虑的基础,对国产地理信息软件予以二次开发。具体来说,需要遵循以下原则:地理信息系统的建立需要贯穿于农业生产的整个过程,并对农作物种植、发育及收获的整个过程进行有针对地农业气象服务;具有较强的实用性。与农业生产实际情况紧密结合,确保已有的农业气象数据资料及信息能够满足农业生产需要;应用于农业气象服务中的地理信息系统要求数据收集规范化、信息分析标准化、信息存储档案化、信息传递科学化,有效实现信息共享的目的;地理信息系统在为农业气象提供服务的过程中,应具有小型、灵活的特点,以便于在县级或者山区进行推广使用。
2 地理信息系统在农业气象服务中的功能
2.1 数据采集功能
地面卫星接收站能够接收到部分遥感数据,在实际工作过程中,主要是由RS数据采集模块来完成这些遥感数据的收集和处理工作,然后在存入相应的数据库中。与RS数据采集模块的功能基本一致,GPS数据采集模块主要负责接收地面卫星接收站传回的一些GPS数据信号,并对其进行相应的分析和处理,然后存入相应的数据库中。人工报送模块指的是接收那些需要人工报送的数据,并对其进行针对性的分析和处理。
2.2 动态监测功能
病虫害监测模块的主要功能将分析与整合数据信息采集系统收集到的各方面信息,并对其中与病虫害有关的信息进行处理。具体来说,信息的内容主要包括病虫害的发生地点、发生时间、范围、灾害情况等,并存储到相应的数据库中。土壤水分监测模块的主要功能是将收集到的信息进行处理,并对其中与土壤水分相关的信息加以分析和整理,然后存储到相应数据库中。农作物长势监测模块的主要功能是通过对收集到信息进行处理,达到对农作物长势情况的分析与整合,并将相关数据信息存入数据库中。农业气象监测模块的主要功能是通过对收集到的信息进行处理,达到对农业气象相关信息进行整合的目的,并将相关数据信息存入数据库中。
2.3 可视化分析功能
所谓空间查询指的是在空间信息进行查询的基础上,生成图文一体化报表并进行输出的一种方式。所谓空间信息统计指的是对设计的空间、时间及属性的有效统计,并以此为前提生成图文一体的报表,此外,空间信息统计还能够提供多种形式的统计方式,以便满足用户使用。所谓空间分析指的是对空间关系予以分析,具体可以分为缓冲区分析、叠加分析、网络分析以及领域分析等方面,并以此为前提形成图文一体报表,其分析结果能够为管理人员决策提供重要的数据参考。而专题图显示指的是对用户提供等级符号、点密度、柱状图、独立值等多元化的专题图显示。
2.4 报表综合分析功能
报表输出该项功能主要对相关报表进行输出,同时结合用户的实际需要和所提供的数据信息生成新的报表,符合用户需要。对各类模型进行深入分析和研究是进行报表分析的基础和前提,同时,地理信息系统自身也会为用户提供如结构分析模型、趋势分析模型等多元化的分析模型,并通过对这些模型的利用实现对相关数据的分析和处理,为管理人员决策提供参考依据。
3 地理信息系统在农业气象服务中的应用
加强对相关数据库的建设对确保地理信息系统运行的基础。在对基础数据库进行完善的过程中应尽可能缩小因技术原因造成的差距,切实提升信息的管理水平和管理效率,有效实现数据信息的共享。农业气象服务中,地理信息系统只是作为一种工具箱和数据库而存在,其智能完成人们指定的工作,且结果必须由简单、明确的语言来描述,便于人们理解。农业气象服务与地理信息系统有机结合,节省了大量的人力、物力和财力,在保护生态环境的同时,还能够为农业生产提供相应指导,有效提升了农业生产的经济效益。
地理信息系统能够在农业气象服务中普及使用,实用性较强,其使用对象不仅仅局限于农业气象服务站和相关业务服务单位,相关生产管理部门及决策部门甚至是农民都可以使用。以较少的资金投入,便可以完成对农业资源相关数据信息的管理、分析等工作,为农业发展打下坚实基础。
(1江西农业大学园林与艺术学院,南昌330045;2江西农业大学生态科学研究中心,南昌330045;3教育部/江西省作物生理生态与遗传育种重点实验室,南昌330045;4中国科学院南京土壤研究所,南京210008)
摘要:利用广西1981—2012 年干旱、洪涝、低温冷害和风雹等4 种农业气象灾害数据,并结合粮食作物单产资料,采用线性回归、滑动平均和灰色关联等分析方法,研究了广西近32 年来农业气象灾害的变化特征及其对广西农业生产的影响。结果表明,1981—2012 年4 种农业气象灾害的受灾率变化均不明显,但具有阶段性特征。20 世纪80 年代至90 年代初,干旱受灾率呈递增趋势,1988—1992 年干旱受灾率居高不下,均在20%以上,90 年代中后期干旱受灾率较小且变化平缓;21 世纪以后广西又处于较旱阶段;洪涝、风雹、低温冷害在20 世纪80 年代至90 年代初受灾率均相对较小,尤其是低温冷害少有发生;20 世纪90 年代中后期及以后,洪涝受灾率呈明显周期性波动减小,风雹受灾率呈明显周期性波动增大,低温冷害也呈周期性的暴发。4 种农业气象灾害对农业影响程度为:对粮食作物、双季早稻、双季晚稻、玉米等,干旱>洪涝>风雹>低温灾害;对单季稻而言,洪涝>干旱>风雹>低温灾害,说明干旱和洪涝是影响广西农业生产的主要气象灾害。
关键词 :农业气象灾害;农业生产;灰色关联分析;广西
中图分类号:S166 文献标志码:A 论文编号:2014-0773
基金项目:国家自然科学基金重点项目“广西红壤肥力与生态功能协同演变机制与调控”(批准号:U1033004)资助。
第一作者简介:王燕,女,1972年出生,副教授,硕士,主要从事农林业生态及农林业气象学教学科研。通信地址:330045 江西农业大学园林与艺术学院,Tel:0791-83813243,E-mail:wangyan312@163.com。
通讯作者:黄国勤,男,1962年出生,江西余江人,首席教授,二级教授,博士生导师,博士后,主要从事耕作制度、农业生态等方面的教学与科研工作。通信地址:330045 江西省南昌市昌北经济开发区江西农业大学生态科学研究中心,Tel:0791-83828143,E-mail:hgqjxnc@sina.com。
收稿日期:2014-08-05,修回日期:2014-10-10。
0 引言
广西地处中国西南边陲,属云贵高原向东南沿海丘陵过渡地带,具有周高中低、形似盆地、山地多、平原少的地形特点,属热带、亚热带湿润季风气候,是中国南方重要的农业省区之一,最主要的农作物是水稻,其次是玉米[1]。由于其特殊地理和气候条件,使广西成为中国气象灾害多发的地区之一,表现为气象灾害种类多、分布广、频率高、成灾比例高的特点[2-5]。对农业生产影响较大的气象灾害主要有干旱、洪涝、低温冷害、热带风暴、冰雹等灾害性天气,多种气象灾害常常并发或交替发生,给农业生产造成巨大损失,严重制约着社会经济的发展[6-9]。对广西近些年来气象灾害影响,特别是对农作物产量影响的定量研究较少,本文运用定量和定性分析相结合的方法,分析了广西1981—2012 年主要农业气象灾害(干旱、洪涝、风雹、低温冷害)的年际和年代变化特征,并运用灰色系统理论中的灰色关联分析法对广西主要农业气象灾害对农作物产量的影响程度进行定量分析[10-14],以找出各种气象灾害对广西农作物产量影响的主次关系,为农业综合防御气象灾害提供参考依据。
1 资料来源与分析方法
1.1 资料来源
农业灾害灾情指标一般有受灾面积、成灾面积、农作物灾损量等,每种指标都从不同角度反映了灾害强度及其对农业生产系统的危害程度[15]。本文采用1981—2012 年广西各种气象灾害的农作物受灾面积、成灾面积、绝收面积资料来源于中国种植业信息网—灾情数据库;同期农作物播种面积、产量资料来源于中国种植业信息网—农作物数据库。
1.2 分析方法
采用线性回归、滑动平均法分析农业气象灾害变化特征。由于每年农作物播种面积均有变化,为了合理反映气象灾害对农业造成的影响,本文用受灾率(即农作物受灾面积与总播种面积的百分率)对受灾情况进行分析。
采用灰色关联分析法分析农业气象灾害对农作物产量的影响大小。农业气象灾害系统是农业系统与气象灾害系统两个灰色系统的复合体,因此可以通过灰色关联分析区分析各气象灾害的综合影响大小。以农作物产量作为参考序列,各种气象灾害的受灾面积为比较序列,求其关联度和关联序,从而判断引起该系统发展的主要和次要因素。关联度分析一般包括下列几个步骤。
(1)设参考数据列为X0={x0(k), k=1,2,…,n},比较数据列为Xi={xi(k), k=1,2,…,n}(i=1,2,…,n)。
(2)原始数据变换:目前灰色关联分析中的原始数据变换主要有均值化变换、初值化变换和标准差变换。本文对参考数据列和比较数据列进行均值化处理,使之无量纲化、归一化。
(3)求绝对差:Δi(k) =x0(k)- xi(k) (i=1,2, …,m;k=1,2,…,n)
(4)求关联系数ξi(k):计算各比较数据列与参考数据列在各时刻的关联系数,其计算公式如下。
式中ρ为分辨系数,其意义是削弱最大绝对差数值太大引起的失真,提高关联系数之间的差异显著性,ρ∈(0,1),一般可取0.1~0.5。本文取ρ=0.5。
(5)求关联度ri:取ξi(k)的算术平均值。
(6)关联序按ri的大小排序,就形成关联序。它直接反映了比较系列对参考系列的贡献大小或主次关系。ri的值越大,说明其关联的程度越大,ri的值越小,则其关联程度越小。
2 结果与分析
2.1 农业气象灾害特征分析
由图1 和图3 干旱受灾率的线性变化趋势及其5年滑动平均距平的变化可见,近32 年广西旱灾变化趋势不显著,但有一定的阶段性特征。1981—1988 年旱灾率呈渐增趋势,变幅达22%;1988—1992 年受灾率居高不下,均在20%以上,其中1988 年最大,达25.7%;1993—1998 年干旱受灾率小,波动平缓,变化位于5.2%~7.4%之间;1999 年以后干旱受灾率较大,波动剧烈,其中1999、2004 和2010 年干旱受灾率分别为16.28%、17.8%和18.3%;而2001、2002 和2012 年受灾率分别为0.84%、1.6%和1.3%。从5 年滑动平均距平来看,20 世纪80 年代旱灾的受灾比表现为正距平,而涝灾为负距平,说明这个时期广西处于较旱时段。
洪涝是广西第二大农业气象灾害,其历年的受灾率(7.5%)低于干旱(11.8%)。由图2 可见,近32 年来,洪涝受灾率总体上以0.6 个百分点每10 年的速率增大。1981—1993 年洪涝受灾率小,且年际变化幅度不大,多数年份受灾率在5%以下,1993 年以后洪涝灾害受灾率5.2 个百分点每10 年的速率显著减小,其中1994年受灾率最大,达27.6%。从5 年滑动平均距平来看,20 世纪90 年代洪涝受灾率表现为正距平,干旱受灾率为负距平,说明这个时期广西为相对湿润期。
风雹灾害包括大风和冰雹两种灾害。其发生的主要特点是范围小、时间短、来势凶猛、强度大,对农业的影响主要表现是使植株受机械损伤[16]。由图5 可见,1981—2012 年,广西风雹灾害以0.9 个百分点每10 年的速率增大。20 世纪80 年代至90 年代初,农作物受风雹灾害轻(约2%),略有增加但变化幅度小。1994年以后受灾率波动大,特别是1997—2008 年风雹受灾率呈周期性增大,其中2008 年最大,达12.97%。5 年滑动平均距平(图4)显示,风雹受灾率在20 世纪90 年代初、2002 年以后表现为正距平,说明此阶段风雹对农作物影响相对较强。
低温冷害是生育期因温度低而影响作物生长发育并引起减产的自然灾害[17]。由图6 可见,20 世纪80 年代至90 年代初广西低温冷害的受灾率介于0~1%,受灾程度变化平缓,农作物受低温影响小;20 世纪90 年代中后期低温冷害的受灾率呈周期性波动,变幅较大(达12.5%),农作物受低温影响较大。
2.2 农业气象灾害对农业生产的影响分析
水稻和玉米等粮食作物是广西主要的农作物。根据灰色系统分析方法的思路和要求,本文采用1981—2012 年广西粮食作物平均单产、双季早稻单产、双季晚稻单产、单季稻单产和玉米单产数据为参考序列,选取影响农业生产的主要气象灾害干旱、洪涝、风雹和低温冷害的受灾面积为比较序列,采用灰色关联分析方法计算以上4 种气象灾害与粮食产量之间的关联度和关联序列,结果见表1。
由表1 可知,干旱、洪涝对广西农作物产量的影响最大,低温冷害的影响最小,风雹影响次小。低温冷害对农作物的影响主要表现为春季的烂秧天气和秋季的寒露风,20 世纪六七十年代早稻烂秧天气影响严重,后因品种改良及耕作技术的提高,早稻受春季低温、晚稻受秋季寒露风危害大大减小。风雹灾主要是台风、雷雨大风及冰雹产生,广西风灾主要发生在夏季,冰雹主要发生在春季,风雹灾的发生一般范围小、时间短,所以对农作物产量的影响不大。广西干旱有春旱(2—4 月)、夏旱(6—8 月)、秋旱和冬旱之分,以春、秋旱发生频率最高(年年发生)、范围最广,夏旱次之,冬旱最轻。广西一年四季均有暴雨出现,但以夏季风盛行期间(4—9)月较为集中,特别是6—7 月份易形成洪涝灾害[1]。
广西早稻的生长期为3 月中下旬至7 月上中旬,春旱直接影响早稻播种及前期生长,而生长的后期,常受洪涝灾害的影响,从而严重影响产量。因此,对双季早稻而言,干旱为主要的气象灾害,洪涝次之。
广西晚稻的主要生长季大约在7—9 月,不但夏旱经常发生,而且常常出现夏秋连旱,使水稻的抽穗开花以及灌浆不能正常进行,结实率降低,空壳率高,严重影响产量。
广西种有春玉米和秋玉米,多种植在丘陵山地,该地区恰是干旱高频严重区,干旱会影响玉米的正常拔节、抽雄、吐丝期,造成减产。
对单季稻而言,洪涝灾害的影响最重,干旱次之。广西单季稻生长期大约在5—9 月,正是广西暴雨集中期,特别是生长前期和中期,洪涝灾害及其衍生灾害频发,严重影响单季稻的生育进程,中后期常受夏、秋干旱影响,使水稻的抽穗开花以及灌浆不能正常进行,结实率降低,从而影响产量。
3 结论与讨论
(1)1981—2012 年广西干旱、洪涝、风雹和低温冷害等4 种农业气象灾害的受灾率变化均不明显,但具有阶段性特征。20 世纪80 年代至90 年代初,干旱受灾率呈递增趋势,特别是1988—1992 年受灾率居高不下,均在20%以上;20 世纪90 年代中后期较小且变化平缓,21 世纪以后干旱受灾率较大且波动剧烈;洪涝、风雹、低温冷害在20 世纪80 年代至90 年代初受灾率均相对较小,变幅不大,特别是低温冷害少有发生,20世纪90 年代中后期以后,洪涝受灾率呈明显周期性波动减小,风雹受灾率呈明显周期性波动增大,低温冷害也呈周期性的暴发。
(2)对各主要农业气象灾害与农作物产量的灰色关联分析表明,干旱和洪涝是过去32 年间广西主要的农业气象灾害,低温冷害对农业的影响程度最小。4种农业气象灾害对农业影响程度为:对粮食作物、双季早稻、双季晚稻、玉米等,干旱>洪涝>风雹>低温灾害;对单季稻而言,洪涝>干旱>风雹>低温灾害。因此防御干旱、洪涝是农业气象防灾减灾、提高广西农作物产量的关键。
广西农业气象灾害频发,正确认识灾害的发生规律和特征是采取有效的防灾减灾措施的前提。现阶段广西处于较旱阶段,抗旱仍是广西现阶段和未来一定时期主要的农业防灾减灾主题。风雹灾不断增大、低温冷害随机发生,虽然对农业生产的影响较少,但近年来其发生范围和强度在不断增大,因此对二者的预防仍不容忽视。因此,农业生产要根据农业气象灾害的特点,因地制宜地合理布局,充分利用本地的气候资源,趋利避害,同时要加强气象灾害的监测、预报及防御工作,提高防灾减灾水平,减少损失。
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关键词:气候资源 现代农业 影响分析
卫辉市地处河南省北部、太行山东麓,古黄河北岸。位于东经113°51'至114°19',北纬35°19'至35°42'之间,地势西高东低。利用地域资源,建设现代化生态农业与气候资源密不可分。通过对卫辉市气候资料进行统计分析,探寻如何利用气候资源、建设现代化农业城市的途径和方法,以期推进卫辉市现代农业建设。文中所用资料为卫辉市气象观测站观测资料,资料序列时间长度为1971~2010年。
1、气候资料统计分析
卫辉市属暖温带大陆性季风气候,年均气温13.8℃,年均日照时数2446.9小时,年均降水量576.5毫米,无霜期209天。气候温和,光照充足,雨热同步,寒暑适中。
1.1 温度
卫辉市四季气温的平均值变化与各年平均变化趋势一致,均呈上升趋势,各季平均增温幅度差异大。其中卫辉市春季和冬季的变化幅度比夏、秋季大;特别是冬季气温变暖比较明显,并且近几年冬季气温升高更为明显。
1.2 降水量
卫辉市40年降水量的平均值为576.5mm。卫辉市各季、年降水平均值的变化基本呈波动下降趋势。
1.3 日照时数
1971年至今的日照时数统计发现,年总日照时数一直趋于减少趋势,从70年代的2682.1h减少到2446.9h,减少了235.2h。
1.4 蒸发量
通过对卫辉市近40年间蒸发量的变化分析,得出卫辉市的年蒸发量呈下降趋势。
2、卫辉市现代农业的发展现状分析
近些年来卫辉市农业稳步发展,逐渐成为全国小麦商品粮基地和中原地区最大的林果蔬菜基地。特别是高效农业发展很快,21个基地通过农业部的无公害农产品产地认定,4个产品通过了绿色食品、无公害农产品认证,被评为省十大无公害农产品示范基地。上乐村镇的凯特杏基地、唐庄镇的万亩桃花园已名扬省内外。
3、气候变化对现代农业发展的影响
气候变化对农业生态系统结构的影响较大,重点分析气候变暖对卫辉农业生产的有利因素和不利因素,最后提出建设卫辉现代农业的对策及措施,主要有:充分利用热量资源,培育和选用抗逆品种;加强防灾减灾工作;加强农业生产管理措施,减小气候变化的不利影响,加强农业气象监测等。
(1)卫辉市气温呈逐年增高趋势,为本地农业生产提供了比过去更好的基础条件,作物生长期气温升高,生长发育进程加快,对调整农业品种布局、延长作物生长期、改进种植制度均非常有利。平均最低气温升高幅度大,使得初(早)、终(晚)霜冻和无霜期均发生了明显的变化,20世纪80年代以后,初霜冻出现日期明显推迟,终霜冻出现日期提前,无霜期间隔日数较60年代延长8~15天。气候变暖有效积温增加,作物生长期延长,使卫辉市的农业生产潜力增加,但是有利于各种病虫害的发生发展与蔓延。
(2)卫辉市的降水有波动减少的趋势,但不是很明显。雨热同季为农业生产提供了有利的气候条件,但是近些年来气候异常,干旱、暴雨、山体滑坡、泥石流、大风等自然灾害出现频繁,尤其是干旱连年发生,对现代化农业的发展造成了严重危害。
(3)日照时数反映了一地接受太阳辐射时间的长短,是气候形成的重要因素,也是表征一地气候变化的主要气象要素之一。在同等条件下,日照时数相对偏大的地区,作物的生物产量就比较高。近些年来,由于卫辉市工业及汽车发展迅速,大气污染严重,大气透明度降低,使日照时数偏少趋势明显,对现代农业的产量造成了不利影响。
(4)蒸发量是气候因子中的一个重要因子,它的变化不仅关系到区域性气候的变化,而且关系到区域农业的水分分析。从资料看,卫辉市的蒸发量有减少的趋势,蒸腾作用减小,减少了水分流失,这对现代农业生产是有利的因素。
4、卫辉市发展现代农业的对策和建议
气候变化趋势不可逆转,但采取相应的对策或措施,可以减缓气候变化对卫辉市现代农业发展的不利影响,促进可持续发展。
(1)改善农业生产力和增加现代化农业生态系统的建设,严禁在生态环境脆弱的地区开垦土地,不允许以任何借口毁坏草地。
(2)通过实施农业面源污染防治工程,推广化肥、农药的合理使用技术,大力加强耕地质量建设,科学施用化肥,引导增施有机肥,全面提升地力,减少农田氧化亚氮排放。
(3)进一步加大技术开发和推广利用力度。采用科学灌溉技术,进一步推广秸秆处理技术;大力推广秸秆还田和少(免)耕技术,增加农田土壤碳贮存。
(4)抓好林业重点生态建设,加大水资源配置、综合节水的研发与推广力度。重点研究开发大气水、地表水、土壤水和地下水的转化机制。
(5)大力推进农业科技创新,强化现代农业科技支撑。一是增强自主创新能力。二是提高农业科技推广应用能力。三是加强农技装备的研制及推广。加强农业气象研究和试验工作,强化人工影响天气基础设施和科技能力建设。依托乡镇公共服务机构,推进乡镇气象服务站建设,不断扩大农村气象服务覆盖面。加快农村信息化示范市建设,加快建设集政策、信息共享、监测预警、市场分析、电子商务、气象服务于一体的“现代化农业”综合网络信息平台。
(6)着力加强科技教育培训,强化人力资源支撑。一是大力开展农民素质教育培训。重点培育一流的规模化合作社,基本实现“村村有社、户户入社”目标。集中支持一批农业现代化和新农村建设项目,最大限度地发挥涉农项目资金效应。
参考文献
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1.年平均气温年际变化
我场年平均气温年代变化十分明显。六十年代平均为1.0℃,七十年代平均比前十年平均升高了0.7℃,而八十年代平均达2.2℃,比七十年平均值高0.4℃,九十年代平均气温为2.5℃,2001-2009年年平均气温平均为2.6℃。
1.1生长季长度与无霜期
生长季长度是指稳定通过5℃初日至稳定通过10℃终日之间的长度。通过对近四十年资料普查,生长季长度和无霜期都表现为随年代变长。六十年代生长季长度平均为152天,无霜期平均120天,七十年代生长季长度平均为156天,无霜期平均为120天,八十年代生长季长度平均为160天,无霜期平均为124天,九十年代无霜期平均为128天,2001-2009年无霜期平均为130天。
1.2热量资源的变化对农业生产的影响
作物生长季长度、积温的增长,对于农作物的能量积累十分有利。并且从气候角度分析,积温的逐年代增长,粮食产量也应逐年代增长。经统计分析,我场积温与大豆、玉米单产的线性关性为:A=-221.1+0.16∑T>10℃ B=-623.4+0.38∑T>10℃
A为大豆单产,B为玉米单产,∑T>10℃为∑T>10℃活动积温
通过关系式可以看到积温每增减100℃,大豆单产增减产16斤,玉米增减产38斤。
实际也是如此,以大豆为例:六十年代大豆我场平均单产平均为148斤/亩,七十年代我场平均单产平均为158斤/亩,八十年代我场平均单产平均为165斤/亩,九十年代我场平均单产平均为182斤/亩,近几年全场大豆单产为206斤/亩。
1.3 对作物栽种布局和品种改良的影响
由于积温和生长季长度的变化,使我场积温带有所改变,按1983年的全场农业区划,温和气候带主要位于挠力河以西、以北的平原地区,而1997年的新农业区划细划,温和气、以南部分作业区,并且中南部的冷凉气候带有所缩小。这就使作物栽种布局有了改变。另外随着热量条件的改变和农业生产技术的提高,广大农民迫切需要高产、优质品种。实际上八十年代中期以前本地大豆主要以早熟的北丰9号和中熟的绥农1号为主,到了八十年代末,自发引进了中早熟品种合丰25号,而且效益相当显著,这说明品种改良到了非常迫切的地步。目前我场大豆以绥农14号、绥农11号、合丰50等中熟、中早熟品种为主。
2.降水量的年际变化
据气象站1962-2009年近48年降水观测资料分析,历年平均降水量575mm,六十年代平均为573mm,七十年代平均为578mm,八十年代平均为609mm,九十年代平均为588mm,2000-2009年平均降水量为549mm。1962-2009年作物生长季5-9月降水量平均为450mm,60年代平均为444mm,70年代平均为451mm,80年代平均为480mm,90年代平均为466mm,2000-2009年平均为406mm。降水量的年际变化差异较小,但是年降水量在年内各季分布极为不均匀,特别是在春季和夏季,这在降水变率上表现的更加明显。
2.1 水分资源的变化对农业生产的影响
通过对历史资料分析,我场九十年代以前水分供应表现为过剩状态,对历年粮豆亩产与生长季降水量进行方差分析得到线性关系如下:
A=275.16-0.24R(5-9月)
A为全县粮豆单产R(5-9月)为5-9月降水总量
分析表明:降水量多,产量下降,降水量少,产量上升。生长季降水量每增减100毫米,粮豆单产相应减增24斤。这主要是由于我场大部分耕地濒临江河,土质条件较差,加之排涝设施不完善所致,所以在九十年代以前我场在农业生产上洪、内涝是突出问题。九十年代以后,随着土壤改良、水利设施的完善,水分供应过剩问题逐渐转变为有利条件,洪、内涝得到了较大程度的克服。近些年来大气候背景的变化和我场场域植被的改变,使得我场发生旱情的机率比以往有所提高,九十年代以来旱灾机率大过了洪涝灾害,尤其春夏连旱对农业生产影响更大。
3 农业气象灾害防御重点的改变
1985年以前,低温冷害是对我农场粮食生产危害最大的农业气象灾害,出现机率达30%,其次才是旱涝灾害。而近几年由于热量条件的变化,低温冷害出现机率变小,1985年至今,仅1992年为低温年,而旱涝灾害却成了影响年内粮食丰收与否的关键。特别是涝灾,往往造成大面积农田减产,甚至绝产。因此,兴修水利工程,增强防涝抗旱设施,成了近几年防御农业气象灾害的重点。随着农业生产技术的提高和水利工程设施建设的发展,旱涝灾害正在逐渐减轻,而各季易发生的局地性气象灾害,如春季大风、冬季暴雪雪灾、夏季暴雨、冰雹等等以及它们衍生的自然灾害如泥石流、山洪等的危害成了防御重点。
4结束语