Review on Agricultural Flood Disaster in China
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摘要: 农业洪涝灾害是国内外灾害研究的重要分支领域。该文采用分类归纳总结已有研究成果并与观测事实相佐证的方法,从农业洪涝相关概念出发,系统阐述了中国农业洪涝灾害的研究进展,评述了气候变暖对中国农业洪涝灾害的影响。基于影响作物及发生时段,中国农业洪涝灾害可分为影响越冬作物的春涝、影响夏播夏收和夏季作物生长的夏涝及影响秋播秋收作物的秋涝。农业洪涝灾害的形成及强度,是天气气候、作物抗涝性、地形地貌、土壤结构及人类活动等多种因素综合作用的结果;气候变暖背景下,中国农业洪涝成灾率呈南方增强北部减缓的趋势,总体呈上升趋势;一方面与极端降水事件的变化有直接关系,另一方面受作物气候适宜性变化等的间接影响。农业洪涝灾害的致灾机理包括物理性破坏、生理性损伤及生态性危害。其影响包括对农业生产环境、作物生态生理和生长发育的影响及诱发病虫害等。气候变化背景下的农业洪涝综合性指标、基于灾变过程的综合风险评估及气候变暖对不同作物洪涝灾害的影响事实将是未来重点研究方向。Abstract: Agricultural flood disaster is generally accepted as an important branch of disaster science. Based on reviewing literatures related to agricultural flood, related concepts are formulated and previous research and existing facts are sorted and summarized. Afterwards, directions for future research are discussed integrating impacts of climate warming.According to affected crops and occurrence times, agricultural flood disaster in China can be divided into spring waterlogging, summer waterlogging and grown or harvested in the summer and autumn waterlogging, which have impacts on the overwintering crop, sowing crop and autumn harvest, respectively. The formation of agricultural flood and its intensity are induced by comprehensive effects of weather, crop flooding tolerance, topography, soil structure and human activities. In the context of climate warming, an increasing tendency is detected in the hazard rate and stricken area of China's agricultural flood, however, the regional disparity is significant. Agricultural flood disaster decreases in north China, while it increases in the south part. Two fundamental aspects must be linked to explain the spatiotemporal characteristic of agricultural flood. The first one is the disaster weather itself, i.e., the frequency and intensity change of extreme precipitation. The second one is the characteristic of the crop affected, such as crop growth and development speed, the crop boundary, crop strains, cropping system and planting area, which indirectly influence the formation and development of agricultural flood disaster. The occurrence mechanism of flood on crop yield are the comprehensive result of many processes, including the physical damage caused by the flood struck, physiological damage of watered out and ecological hazard because of environment change. Field survey, modeling experiment and numerical simulation are currently the dominant tools available to investigate agricultural flood disaster. Agricultural flood level indexes such as the morphology index, waterlogging degree index, meteorological index and agriculturalmeteorological index are used to systematize effects of flood on agriculture. Impacts of agricultural flood is multidisciplinary, including affecting the agricultural production environment, affecting the ecophysiological processes of crop, crop growth and development and inducing diseases and pests. It suggests that three broad areas be addressed to improve the simulating ability, and attentions should be paid to future impacts of flood on crop yields. First, multidisciplinary agricultural flood index is required under the background of climate change. Second, a comprehensive risk assessment of the disaster needs to be conducted considering knowledge of the disaster process. Finally and the most importantly, data representative of actual disaster is needed to evaluate the influence of climate warming on the agricultural flood.
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Key words:
- agricultural flood disaster;
- crop;
- climate change
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表 1 不同作物不同生育阶段受涝程度指标
Table 1 The waterlogging degree index of different crops in different growth periods
作物 试验区域 生育期 受涝程度指标P 参考文献 水稻 淮北平原 分蘖期 1-P=1.1701-0.0007S或1-P=1.224e-0.0008S,
淹水综合指标S=H×T,H为淹水深度,单位:cm;T为淹水日数,单位:d文献[91] 夏玉米 河南驻马店 拔节期
抽雄期P=-1.9601D2+27.459D-5.1616,D为淹没日数,单位:d
P=-0.4142D2+15.262D-3.277,D为淹没日数,单位:d文献[92] 油菜 湖北荆州 花期角果期 P=14.866Tw-19.493,Tw为受渍历时,单位:d
P=12.649Tw-2.738,Tw为受渍历时,单位:d文献[90] 表 2 雨涝指标分级标准
Table 2 Classification standards of waterlogging index
等级 单站雨涝指标I 区域雨涝指标D 重涝 不小于1.5 不小于1.5 中涝 [1.0, 1.5) [1.0, 1.5) 轻涝 [0.5, 1.0) [0.7, 1.0) 表 3 春玉米涝渍灾害等级指标分级标准
Table 3 Classification standards of spring corn waterlogging disaster level indicators
生育时段 当量降水量/mm 轻涝 中涝 重涝 出苗-拔节期 [56, 93) [93, 146) 无样本 拔节-抽雄期 [65, 104) [104, 161) [161, 241) 抽雄-成熟期 [74, 115) [115, 182) [182, 321) -
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