四川省位于青藏高原东侧, 受特殊地理位置、复杂地形和大气环流影响, 境内气象灾害种类多、范围广、频次高, 每年因气象灾害导致农业直接经济损失达百亿元, 居于全国前列[1-2]。水稻(Oryza sativa)是四川地区的主要粮食作物, 作为全国13个粮食主产区之一, 四川省水稻产量的丰歉与本地区乃至全国粮食安全密切相关。因此, 开展四川省水稻综合气象灾害风险区划, 对规避防范水稻生产风险, 保障粮食安全具有重要意义。

近几年针对农业气象灾害主要从致灾因子、孕灾环境、承灾体和防灾减灾能力4个方面建立评价指标开展风险区划或评估[3-4], 并取得良好效果。基于此方法, 王春乙等[5]研究了长江中下游地区双季早稻冷害、热害风险评价, 显示风险评价结果与多年平均减产率存在显著相关; 杨建莹等[6]研究了西南地区水稻洪涝灾害风险区划, 得出80%以上的水稻洪涝灾害发生在水稻洪涝灾害的次高、高风险区; 罗伯良等[7]研究了湖南省水稻干旱灾害风险区划, 发现区划结果与近3 a水稻干旱灾害赔付数据的地区分布特点基本一致。部分学者针对以上４个方面对四川省水稻也进行了气象灾害风险区划或评估。陈超等[8-9]从致灾因子危险性角度分别分析了四川省干旱、高温热害在水稻全生育期的风险分布, 指出四川省水稻干旱高风险区位于盆地中部和东北部,高温热害高风险区位于盆地东北及盆地南部; 庞艳梅等[10]分析了四川省单季稻各生育期低温灾害和高温灾害发生频率、强度, 发现四川省单季稻秧田期低温灾害和灌浆结实期高温灾害致灾因子危险性高; 王婷等[11]从承灾体脆弱性角度研究了四川省水稻干旱的抗灾能力, 得出四川省南部部分地区和盆地中部及东部水稻干旱灾害脆弱性较小, 抗灾能力较好。虽然上述方法所得结论得到了作物减产或灾情数据和信息的定性验证, 但存在以下不足: 一是以上方法主要是针对单一灾种, 由于同区域多灾种灾害的交错叠加、不同灾种孕灾环境和承灾体脆弱性不同等, 导致致灾因子危险性及其可能损失的时空量化难度较大, 上述方法应用于多灾种综合风险分析存在一定困难; 二是在致灾因子分析中, 一般是利用气象要素构建单灾种的致灾因子判识指标, 这些指标多数难以与水稻产量联系, 易出现有灾无害现象, 影响评估合理性。作物产量是致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体暴露性和防灾减灾能力综合作用的最终体现, 由作物产量分离出气象产量的波动可反映一个地区农作物生产的气象灾害风险水平[12-13]。因此, 许多学者通过气象产量分离研究水稻综合气象灾害风险区划[14-15]。基于此方法, 邵立瑛等[16]研究了江苏省水稻生产的综合气象灾害风险区划, 指出与单灾种风险研究相比, 该评估结果更具实用性和可操作性; 韩语轩等[17]讨论了辽宁水稻综合气象灾害风险区划及其合理性, 区划结果与辽宁省气候变化趋势、气象灾害分布相吻合; 钱永兰等[18]分析了全球水稻等主要粮食作物的综合气象灾害风险, 发现作物产量趋势和综合气象灾害风险指数相结合, 可作为粮食生产的气象灾害损失评估重要指标。四川省水稻受干旱、洪涝、高温热害、低温冷害等多种气象灾害影响, 单一气象灾害风险区划或评估已有初步研究, 但开展水稻综合气象灾害风险区划或评估相关研究较为缺乏, 特别是四川地区气象灾害种类多、灾害区域叠加交错性普遍, 开展水稻综合气象灾害风险区划或评估需求迫切。本研究拟以四川省水稻种植区82个县1981—2012年的水稻单产数据为基础, 基于气象产量分离, 从气象灾害损失及其发生概率角度, 运用风险分析理论, 研究四川省水稻综合气象灾害风险区划, 研究结果可为四川省水稻防灾减灾和政府决策提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 研究区域概况和数据来源

四川省甘孜、阿坝地区位于川西高原, 平均海拔3 000 m以上, 年均降水量低于800 mm, 不适宜水稻种植。四川盆地平坝、丘陵地区以及盆地周边区域、川西南河谷地带为水稻主要种植区。该区域水资源丰富, 年降水量接近1 000 mm及以上。本文选用除甘孜、阿坝州以外包含凉山州、攀枝花、成都、德阳、绵阳等四川省其余19个市州作为研究区域(图1)。研究区大部分地区海拔在2 000 m以下, 包含四川盆地、盆周山区、西南山地及河谷等地形地貌, 具有较好的光、热、水等水稻耕作条件, 也是四川人口的主要聚集地, 其中区内盆地平坝和丘陵地区海拔介于200~800 m, 是四川水稻的主要产地, 其水稻种植面积约占全省水稻总面积的85%。