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Indicators and Risk of Spring Corn Waterlogging Disaster in Jianghan and West Region of Jiangnan
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摘要: 以江汉和江南西部地区春玉米为研究对象，利用研究区域内57个气象站1961-2012年的逐日降水量资料、春玉米生育期资料和春玉米涝渍灾情资料，筛选春玉米不同生育时期的涝渍灾害样本。采用多元线性回归分析方法，定量分析当前过程降水量和前期降水量对春玉米涝渍灾害的影响，并据此构建当量降水量。基于正态分布的Lilliefors检验和t-分布区间估计方法，计算不同生育时期、不同等级涝渍灾害的当量降水量指标阈值，由此构建该区域春玉米不同生育时期的涝渍灾害等级指标并进行独立样本验证。在此基础上，利用信息扩散理论风险评估方法，计算各站点的春玉米涝渍致灾风险指数。结果表明：当前过程降水量和前2旬降水量对该区域春玉米涝渍灾害有显著性影响；构建的区域春玉米涝渍等级指标能够较好地反映实际受灾情况，指标验证结果与历史记录有较高一致性；出苗-拔节期和拔节-抽雄期发生春玉米涝渍灾害的风险相对较低，抽雄-成熟期为春玉米涝渍灾害的高风险时期，高风险区域主要位于湖北省恩施市、宜昌市西南部、荆州市西南部以及湖南省张家界市北部。Abstract: Current precipitation process and antecedent precipitation have important influences on spring corn waterlogging disaster, and therefore establishing level indicators of spring corn waterlogging disaster is of great scientific significance on real-time dynamic disaster monitoring, early warning and risk assessment. Analyzing the risk of spring corn waterlogging disaster provides technical support to regional preventing disasters and reducing damages, adjusting plantation structure, establishing agricultural insurance countermeasures, as well as business development, service and application of waterlogging disaster monitoring. It ensures national food security and guarantees sustained and steady development of agriculture production. Taking spring corn in Jianghan and west region of Jiangnan as research foci, data of different growth stages at 57 stations in the study area from 1961 to 2012 are investigated, which consist of daily precipitation data, spring corn growth period data and waterlogging disaster data. Current process precipitation and antecedent precipitation's influence on spring corn waterlogging disaster is quantitatively analyzed by using multivariate linear regression analysis, and hereby, "equivalent precipitation" is established. Based on normal distribution Lilliefors test and t-distribution interval estimation method, equivalent precipitation indicator thresholds of different waterlogging disaster levels during different growth stages are calculated. Then, spring corn waterlogging disaster level indicators during different growth stages are determined by thresholds, and verified by independent samples. On this basis, spring corn waterlogging disaster risk index of each station is calculated using risk assessment method based on information diffuse theory. Main results are as follows. First, in the study area, precipitation of current process and the first two ten-day have significant influence on spring corn waterlogging disaster with weight factors coefficients being 0.725, 0.171 and 0.104, respectively. Second, the equivalent precipitation indicator thresholds of spring corn waterlogging disaster of light, moderate and severe level are 56, 93 mm (without severe level) in seeding-jointing stage; 65, 104, 161 mm in jointing-tasseling stage; and 74, 115, 182 mm in tasseling-maturing stage. The spring corn waterlogging disaster level indicators can well reflect actual disaster situation, and there is high consistency between verification result and history record. Third, the risk of spring corn waterlogging disaster is relatively low during seeding-jointing stage and jointing-tasseling stage, by contrast tasseling-maturing stage is a high-risk period during which high-risk areas mainly include Enshi, southwest of Yichang, southwest of Jingzhou, and north of Zhangjiajie.
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图 2 春玉米涝渍致灾风险指数空间分布
Fig. 2 Spatial distribution of spring corn waterlogging disaster risk index
表 1 春玉米涝渍灾害样本当量降水量特征
Table 1 Equivalent precipitation characteristics of spring corn waterlogging disaster samples
生育期 灾情等级 样本量 最小当量 最大当量 平均当量 标准差/mm 降水量/mm 降水量/mm 降水量/mm 出苗-拔节期 轻 61 47.8 107.5 78.8 13.9 中 34 85.2 163.5 117.6 16.5 拔节-抽雄期 轻 87 51.7 120.1 89.2 14.6 中 44 93.8 188.6 138.8 22.6 重 15 166.8 239.5 200.9 24.1 抽雄-成熟期 轻 218 67.9 137.0 100.0 15.6 中 188 94.0 211.2 154.4 23.9 重 98 173.2 362.2 245.4 43.3 
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表 2 当量降水量序列Lilliefors检验结果和平均值95%置信区间
Table 2 Lilliefors test results and 95% confidence interval for the average of equivalent precipitation sequence
生育期 灾情等级 95%置信区间/mm Lilliefors检验值 出苗-拔节期 轻 56.0~101.6 0.5000 中 93.1~145.9 0.1164* 拔节-抽雄期 轻 65.1~113.2 0.0958 中 104.5~179.5 0.0516* 重 161.3~240.5 0.2921 抽雄-成熟期 轻 74.3~125.7 0.0689 中 115.1~193.8 0.4628 重 181.9~321.3 0.3259 注：*代表对样本序列进行对数变换后的新样本序列Lilliefors检验值。
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表 3 春玉米不同生育时期涝渍灾害等级指标
Table 3 Spring corn waterlogging disaster level indicators during different growth stages
生育期 灾情等级 当量降水量/mm 出苗-拔节期 轻 56≤Pe＜93 中 Pe≥93 拔节-抽雄期 轻 65≤Pe＜104 中 104≤Pe＜161 重 Pe≥161 抽雄-成熟期 轻 74≤Pe＜115 中 115≤Pe＜182 重 Pe≥182
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表 4 春玉米涝渍灾害指标验证
Table 4 Verification of spring corn waterlogging disaster indicators
涝渍灾害 历史记录 历史记录 指标计算 指标计算 符合 起止时间 发生地点 灾情描述 发生地点 灾情等级 程度 1987-05-25—27 公安 严重受渍 公安 中 符合 1989-05-09—10 长阳、宜都 受灾 长阳、宜都 中、轻 基本符合 1991-05-21—26 石首 受淹，部分无收 石首 中 符合 1974-05-07—09 凤凰 受灾 凤凰 轻 符合 1979-06-04—05 石首 基本无收，改种 石首 重 符合 1988-05-17—21 辰溪、泸溪、麻阳 受灾 辰溪、泸溪、麻阳 重、轻、轻 基本符合 1976-06-08—09 桃源 受灾 桃源 轻 符合 2004-05-15—16 怀化 受灾 靖州、通道 轻、中 基本符合 2007-05-28—06-04 张家界 部分绝收 桑植、慈利 中、中 符合 1962-06-23 松滋 内渍成灾 松滋 中 符合 1963-07-29—08-05 宜都 渍水成灾，水冲沙压 宜都 中 符合 1975-06-25—27 利川 山洪暴发 利川 重 符合 1979-06-23—25 五峰 受灾 五峰 轻 符合 1979-07-12—16 郧阳 受灾 竹山、竹溪 轻、轻 符合 1982-07-26—30 咸丰 被冲毁冲光 咸丰 重 符合 1976-07-13—20 桑植 淹没，水冲沙压 桑植 中 符合 1983-06-26—07-10 安乡、澧县、石门、临澧 特大洪涝灾害 安乡、澧县、石门、临澧 重、重、重、重 符合 1986-07-13—23 湘西 受灾 龙山、永顺、古丈、泸溪 轻、轻、中、轻 基本符合 1997-07-07—09 桃源 最为严重，成灾 桃源 中 符合
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