Yang Hongyi, Huo Zhiguo, Yang Jianying, et al. Indicators and risk of spring corn waterlogging disaster in Jianghan and west region of Jiangnan. J Appl Meteor Sci, 2017, 28(2): 237-246. DOI:  10.11898/1001-7313.20170211.
Citation: Yang Hongyi, Huo Zhiguo, Yang Jianying, et al. Indicators and risk of spring corn waterlogging disaster in Jianghan and west region of Jiangnan. J Appl Meteor Sci, 2017, 28(2): 237-246. DOI:  10.11898/1001-7313.20170211.

Indicators and Risk of Spring Corn Waterlogging Disaster in Jianghan and West Region of Jiangnan

DOI: 10.11898/1001-7313.20170211
  • Received Date: 2016-11-23
  • Rev Recd Date: 2017-01-20
  • Publish Date: 2017-03-31
  • 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.
  • Fig. 1  Distribution of meteorological stations in the target area

    Fig. 2  Spatial distribution of spring corn waterlogging disaster risk index

    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 61 47.8 107.5 78.8 13.9
    34 85.2 163.5 117.6 16.5
    拔节-抽雄期 87 51.7 120.1 89.2 14.6
    44 93.8 188.6 138.8 22.6
    15 166.8 239.5 200.9 24.1
    抽雄-成熟期 218 67.9 137.0 100.0 15.6
    188 94.0 211.2 154.4 23.9
    98 173.2 362.2 245.4 43.3
    DownLoad: Download CSV

    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 56.0~101.6 0.5000
    93.1~145.9 0.1164*
    拔节-抽雄期 65.1~113.2 0.0958
    104.5~179.5 0.0516*
    161.3~240.5 0.2921
    抽雄-成熟期 74.3~125.7 0.0689
    115.1~193.8 0.4628
    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。
    DownLoad: Download CSV

    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 56≤Pe<93
    Pe≥93
    拔节-抽雄期 65≤Pe<104
    104≤Pe<161
    Pe≥161
    抽雄-成熟期 74≤Pe<115
    115≤Pe<182
    Pe≥182
    DownLoad: Download CSV

    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 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 符合
    1974-05-07—09 凤凰 受灾 凤凰 符合
    1979-06-04—05 石首 基本无收,改种 石首 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 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 符合
    1963-07-29—08-05 宜都 渍水成灾,水冲沙压 宜都 符合
    1975-06-25—27 利川 山洪暴发 利川 符合
    1979-06-23—25 五峰 受灾 五峰 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 符合
    1976-07-13—20 桑植 淹没,水冲沙压 桑植 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 符合
    DownLoad: Download CSV
  • [1]
    霍治国.农业和生物气象灾害.北京:气象出版社, 2009.
    [2]
    王春乙.重大农业气象灾害研究进展.北京:气象出版社, 2007.
    [3]
    IPCC. Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Cambridge: Cambridge University Press, 2014.
    [4]
    冯道俊.植物水涝胁迫研究进展.中国水运 (学术版), 2006, 6(10):254-256. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SYZB200610114.htm
    [5]
    时明芝, 周保松.植物涝害和耐涝机理研究进展.安徽农业科学, 2006, 34(2):209-210. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-AHNY200602003.htm
    [6]
    周自江, 宋连春, 李小泉, 等.1998年长江流域特大洪水的降水分析.应用气象学报, 2000, 11(3):287-296. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20000344&flag=1
    [7]
    薛秋芳, 任传森, 陶诗言.1998年长江流域洪涝的成因分析.应用气象学报, 2001, 12(2):246-250. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20010233&flag=1
    [8]
    谢安, 毛江玉, 宋焱云, 等.长江中下游地区水汽输送的气候特征.应用气象学报, 2002, 13(1):67-77. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20020108&flag=1
    [9]
    李峰, 何立富.长江中下游地区夏季旱涝年际、年代际变化的可能成因研究.应用气象学报, 2002, 13(6):718-726. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20020694&flag=1
    [10]
    矫梅燕, 金荣花, 齐丹.2007年淮河暴雨洪涝的气象水文特征.应用气象学报, 2008, 19(3):257-264. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20080345&flag=1
    [11]
    翟盘茂, 李蕾, 周佰铨, 等.江淮流域持续性极端降水及预报方法研究进展.应用气象学报, 2016, 27(5):631-640. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20160511&flag=1
    [12]
    王琦.苗期涝害对玉米生长发育的影响及减灾技术措施.中国种业, 2010(10):86. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZWPZ201010047.htm
    [13]
    葛均筑, 展茗, 赵明, 等.渍涝胁迫对玉米生理生化的影响研究进展.中国农学通报, 2012, 28(21):7-11. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZNTB201221006.htm
    [14]
    官成贵, 杨新笋.湖北省玉米产业化的现状与对策.玉米科学, 2003, 11(增刊Ⅰ):101-103. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YMKX2003S2024.htm
    [15]
    陆魁东, 黄晚华, 方丽, 等.气象灾害指标在湖南春玉米种植区划中的应用.应用气象学报, 2007, 18(4):548-554. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20070485&flag=1
    [16]
    岳德荣.中国玉米品质区划及产业布局.北京:中国农业出版社, 2005.
    [17]
    肖俊夫, 刘战东, 刘小飞, 等.中国春玉米主产区灌溉问题分析与研究.节水灌溉, 2010(4):1-3. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSGU201004002.htm
    [18]
    陈正洪, 史瑞琴, 陈波.季节变化对全球气候变化的响应——以湖北省为例.地理科学, 2009, 29(6):911-916. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DLKX200906020.htm
    [19]
    万君, 周月华, 王迎迎, 等.基于GIS的湖北省区域洪涝灾害风险评估方法研究.暴雨灾害, 2007, 26(4):328-333. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HBQX200704008.htm
    [20]
    管海丽, 吴益平.广西博白县近50年洪涝灾害发生特点与规律研究.安徽农业科学, 2011, 39(9):5315-5318. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-AHNY201109107.htm
    [21]
    刘剑刚.基于Z指数的辽宁省洪涝灾害时空分析.沈阳师范大学学报 (自然科学版), 2012, 30(3):409-413. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SYSX201203022.htm
    [22]
    杨京平, 陈杰.计算机模拟渍水时期及持续时间对春玉米生长及产量的影响.生物数学学报, 2001, 16(3):353-361. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SWSX200103014.htm
    [23]
    余卫东, 冯利平, 盛绍学, 等.黄淮地区涝渍胁迫影响夏玉米生长及产量.农业工程学报, 2014, 30(13):127-136. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-NYGU201413016.htm
    [24]
    郁凌华, 赵艳霞.黄淮海地区夏玉米生长季内的旱涝灾害分析.灾害学, 2013, 28(2):71-75. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZHXU201302016.htm
    [25]
    马晓群, 吴文玉, 张辉.利用累积湿润指数分析江淮地区农业旱涝时空变化.资源科学, 2008, 30(3):371-377. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZRZY200803008.htm
    [26]
    卞洁, 李双林, 何金海.长江中下游地区洪涝灾害风险性评估.应用气象学报, 2011, 22(5):604-611. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20110511&flag=1
    [27]
    郭广芬, 周月华, 史瑞琴, 等.湖北省暴雨洪涝致灾指标研究.暴雨灾害, 2009, 28(4):357-361. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HBQX200904012.htm
    [28]
    周月华, 向华.春秋季环流的季节性调整对湖北省夏季洪涝的影响.应用气象学报, 2004, 15(3):336-344. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20040343&flag=1
    [29]
    陈波, 史瑞琴, 陈正洪.近45年华中地区不同级别强降水事件变化趋势.应用气象学报, 2010, 21(1):47-54. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20100106&flag=1
    [30]
    Zaidi P H, Rafique S, Rai P K, et al.Tolerance to excess moisture in maize (Zea mays L):Susceptible crop stages and identification of tolerant genotypes.Field Crops Research, 2005, 90(2-3):189-202. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378429004001042
    [31]
    陈国平, 赵仕孝, 杨洪友.玉米的涝害及其防御措施的研究:Ⅲ氮肥用量对减轻涝害的作用.华北农学报, 1989, 4(2):26-31. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HBNB198902005.htm
    [32]
    房稳静, 武建华, 陈松, 等.不同生育期积水对夏玉米生长和产量的影响试验.中国农业气象, 2009, 30(4):616-618. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGNY200904028.htm
    [33]
    周晨, 冯宇东, 肖匡心, 等.基于多元线性回归模型的东北地区需水量分析.数学的实践与认识, 2014, 44(1):118-123. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SSJS201401016.htm
    [34]
    王振友, 陈莉娥.多元线性回归统计预测模型的应用.统计与决策, 2008(5):46-47. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TJJC200805019.htm
    [35]
    魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术.北京:气象出版社, 2007.
    [36]
    李德, 祁宦, 马晓群.安徽省淮北平原夏玉米主要生育时期旱涝指标与影响评估.中国农学通报, 2013(17):208-216. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZNTB201317042.htm
    [37]
    张文彤.SPSS统计分析基础教程.北京:高等教育出版社, 2011.
    [38]
    Huang C.Principle of information diffusion.Fuzzy Sets & Systems, 1997, 91(1):69-90. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165011496002576
    [39]
    刘新立.区域水灾风险评估的理论与实践.北京:北京大学出版社, 2005.
    [40]
    张少杰, 江玉红, 杨红娟, 等.基于水文过程的泥石流预报中前期有效降水量的确定方法.水科学进展, 2015, 26(1):34-43. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SKXJ201501005.htm
    [41]
    韦方强, 胡凯衡, 陈杰.泥石流预报中前期有效降水量的确定.山地学报, 2005, 23(4):453-457. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SDYA200504011.htm
    [42]
    崔鹏, 杨坤, 陈杰.前期降雨对泥石流形成的贡献——以蒋家沟泥石流形成为例.中国水土保持科学, 2003, 1(1):11-15. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-STBC200301005.htm
    [43]
    陈国平, 赵仕孝, 杨洪友, 等.玉米涝害及其防御措施的研究——Ⅰ、芽涝对玉米出苗及苗期生长的影响.华北农学报, 1988, 3(2):12-17. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HBNB198802002.htm
    [44]
    Rai R, Srivastava K.Effect of waterlogging on some biochemical parameters during early growth stages of maize.Indian Journal of Plant Physiology, 2004, 9:65-68. http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=15979578
    [45]
    郑盛华, 严昌荣.水分胁迫对玉米苗期生理和形态特性的影响.生态学报, 2006, 26(4):1138-1143. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-STXB200604021.htm
    [46]
    王矿, 薛亚峰, 王友贞, 等.玉米涝渍胁迫的水分产量关系试验研究.灌溉排水学报, 2012, 31(6):67-70. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GGPS201206018.htm
    [47]
    刘祖贵, 刘战东, 肖俊夫, 等.苗期与拔节期淹涝抑制夏玉米生长发育、降低产量.农业工程学报, 2013, 29(5):44-52. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-NYGU201305009.htm
    [48]
    冯跃华, 高子乐, 肖俊夫.涝渍对夏玉米生长发育及产量的影响试验.人民黄河, 2013, 35(3):76-78. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-RMHH201303026.htm
    [49]
    信乃诠.中国农业气象学.北京:中国农业出版社, 1999.
    [50]
    郝玉兰, 潘金豹, 张秋芝, 等.不同生育时期水淹胁迫对玉米生长发育的影响.中国农学通报, 2003, 19(6):58-60. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZNTB200306017.htm
    [51]
    卞洁, 何金海, 李双林.近50年来长江中下游汛期暴雨变化特征.气候与环境研究, 2012, 17(1):68-80. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QHYH201201009.htm
    [52]
    张桂香, 霍治国, 吴立, 等.1961—2010年长江中下游地区农业洪涝灾害时空变化.地理研究, 2015, 34(6):1097-1108. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DLYJ201506010.htm
    [53]
    张行南, 罗健, 陈雷, 等.中国洪水灾害危险程度区划.水利学报, 2000, 31(3):1-8. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SLXB200003000.htm
    [54]
    顾钧禧.大气科学辞典.北京:气象出版社, 1994.
    [55]
    徐凤琴.有效降水量浅析.气象水文海洋仪器, 2009, 26(1):96-100. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXSW200901029.htm
  • 加载中
  • -->

Catalog

    Figures(2)  / Tables(4)

    Article views (5100) PDF downloads(416) Cited by()
    • Received : 2016-11-23
    • Accepted : 2017-01-20
    • Published : 2017-03-31

    /

    DownLoad:  Full-Size Img  PowerPoint