6.宁夏农业应对气候变化对策

面对日益严峻的气候变化形势，全球通过控制温室气体排放与碳贸易，发展循环经济及再生能源，保护自然生态系统，发展节水和抗旱农业等措施以应对气候变化。因为气候变化影响的区域和行业差异，不同地区和行业应对气候变化的具体对策不同。适应气候变化的对策在不同区域和不同类型农田中有很大差异。要考虑每个适应气候变化对策的效力、经济可行性、适宜性、制度兼容性。不同作物的产品成本、品质、经济收益、作物对土壤的影响也是制约适应气候变化对策选择的重要因素。政府的计划和政策，如减免税收、研究支持、贸易控制、农业保险等明显影响农业生产实践，而这些则可能部分地受制于气候变化。如气候变化导致的生态环境危机使政府鼓励退耕还林，引起农业生产实践发生了变化，最终影响对策选择。生产者的态度也影响适应气候变化对策选择。而生产习惯、对新技术新方法的信心等都会影响生产者的态度，而经济收益是首要的影响因素。

6.1　宁夏农业灾害的风险分析

由于农业系统结构复杂，环境因素众多，所以确定农业风险有很大难度。为降低分析难度，可针对特定的区域与农业生产方案，仅研究由于不利的气象条件而形成的风险，即农业气象灾害风险。

采用AHP方法对干旱风险中致灾因子危险性进行评估。而承灾体脆弱性评价牵扯的指标多，专家很难判断每个因子的重要程度，需要从大量的因子中寻优解决因子影响权重问题。因此，采用PPE方法对承灾体脆弱性进行评估。

农业气象灾害风险是指在历年的农业生产过程中，由于孕灾环境的气象要素年际之间的差异引起某些致灾因子发生变异，承灾体发生相应的响应，使最终的承灾体产量或品质与预期目标发生偏离，影响农业生产的稳定性和持续性，并可能引发一系列严重的社会问题和经济问题。采用Downing（1999，2000）提出的风险评价模型（风险=危险性×脆弱性）作宁夏干旱风险评价。

Dr=Dh×Dv（1）

式中：Dr为农业干旱风险，Dh为农业干旱危险性，Dv为农业干旱脆弱性。灾害系统包括孕灾环境、致灾因子、承灾体和灾情4个子系统，而每个子系统又包含许多次级子系统。

致灾因子危险性由年降水量、干旱发生概率、降水变率构成。

首先需要构造致灾因子危险性指数（Dh）的层次结构。Dh反映一个地区历史上发生干旱的频率和危险程度，是利用1971～2000年30年平均降水量、降水变异系数和干旱发生频率（见图46）等评价的结果。致灾因子危险性指数越高，发生干旱的危险程度越大，发生干旱的概率越大。Dh由历年平均降水量（R）、降水变异系数（Cv）、干旱发生频率（Df）三个要素构成。

根据1981～2008年宁南山区8县历年平均降水量、年际降水变异系数、干旱发生频率三要素按照层次分析法得到，三者层次关系的判断矩阵及一致性检验权重计算结果如表3。

6.1.1　致灾因子危险性评价

各县历年平均降水量（）、降水变异系数（CV）和干旱发生频率（Df）等因子的处理按照数据归一化方法进行处理。

当有灌溉条件（如图46）时，北部引黄灌区灌溉条件好，=1.0；中部扬黄灌区=0.8，南部山区有水库、地下水灌溉条件的地区=0.5（参见表4）。

依据表4、干旱危险指数的分级标准，可得出以下结论：宁夏干旱极度危险区主要分布在引黄灌区周边荒地、中部干旱带上；干旱高危险区分布在麻黄山、海原大部和彭阳。干旱中度危险区一般区分布在西吉、固原中北部和灌区的惠农北部；干旱低危险区分布在灌区、扬黄灌区和泾源阴湿区，干旱无危险区分布在泾源和固原南部。宁夏灌区尽管降水量少，降水变异系数高，但因有黄河灌溉便利（见图47），发生农业干旱灾害的频率很低，干旱危险性很低。六盘山区降水量在400～650 mm，降水量大，降水变异系数较小，加之部分地区有水库蓄水灌溉条件，干旱危险指数很小，属于低到无危险区。西吉大部、固原中北部降水量在300～400 mm，干旱危险指数在0.4～0.6，会受到干旱威胁。海原大部、盐池南部降水量在250～300 mm，发生干旱的危险性比较大。灌区周边、中部干旱带大部，历年平均降水量不足250 mm，降水变异系数大，几乎每年都可能发生干旱。

6.1.2　承灾体脆弱性评价

承灾体脆弱性评价牵扯的指标多，专家很难判断每个因子的重要程度，需要从大量的因子中寻优解决因子影响权重问题。因此，采用投影寻踪和聚类方法对承灾体脆弱性进行评估。

农业系统是在一定的自然条件和社会经济条件下，农业各部门或各种作物的生产要素按一定比例、采用不同方式结合而成的系统，它是农业土地利用方式的总称。农业系统包括诸如土地、劳力、资本、管理及各种投入等一系列与自然和人类社会有关的因素，这些因素既相互联系又相互作用，共同影响和决定农业系统的结构与功能，使得农业系统成为自然—社会—经济的复合系统，其运行与调控既要遵循自然系统的原理，又要满足社会经济发展的需求。农业干旱的脆弱性是指农业系统易于遭受旱灾威胁和损失的性质和状态，承灾体脆弱性对灾情起着放大或缩小的影响。农业干旱脆弱性评价是在对孕灾环境、致灾因子分析的基础上，对农业系统承灾体进行脆弱性评价。农业干旱脆弱性评价是一个过程性评价：灾前—灾中强调区域农业生产系统的易损性，灾中—灾后强调区域应对气象灾害的适应性，依据强调的侧重点不同，评价指标的选取也不同。

（1）承灾体脆弱性评价指标。

农业干旱脆弱性是指农业系统易于遭受旱灾威胁和损失的性质和状态，是自然驱动力和人为驱动力在特定时空条件下耦合的产物。同时农业气象灾害脆弱性具有相对性和可变性。它的强弱是相对于区域农业系统结构和致灾因子频率、强度和持续时间而言的。它可以随着构成农业旱灾系统各要素的变化而改变。承灾体脆弱性所涵盖的内容相对较复杂，一般包括所研究区域的农业系统的经济水平、人口因素、作物、生产水平以及抗灾减灾能力等指标。

社会经济系统对农业旱灾脆弱性起了明显的加强作用（刘兰芳等，2005）。这种作用首先表现为人口因素的影响。人既是承灾体，又是致灾因子，人口密度与农业旱灾脆弱性成正相关。粮食的人均产量也会影响农业旱灾脆弱性（刘兰芳等，2005）。经济发展水平与农业旱灾脆弱性密切相关。农民人均收入是衡量经济发展水平的重要指标。社会经济发展水平直接决定了区域水利灌溉条件和能力，而在自然降水较少的年份和季节，农业生产抵御干旱灾害的能力与该区域的水利化程度紧密相关。商彦蕊（1999）将对农业旱灾脆弱性产生影响的因素归纳为：作物自身性质、生态环境因素与社会经济因素3大类。其中作物自身因素考虑到作物自身需水关键期与耐旱能力等方面；生态环境因素包括水土流失、土壤次生盐渍化状况、植被覆盖程度等；而社会经济因素则涵盖了人均耕地面积与耕地质量构成、水利灌溉、复种指数、土地投入与粮食单产水平、人均粮食占有量、人均收入水平、人口及农业管理水平等众多方面。

考虑宁夏农业系统的特点，从经济脆弱性、人口脆弱性、作物脆弱性和抗灾能力等四个角度选取指标，构建宁夏农业干旱承灾体脆弱性评价指标体系（见表5）。

其中作物产值比重、农业人均产值、单位面积化肥施用量反映地区的经济发展水平和农业投入水平，一般而言，种植业比重大，农业更容易遭受干旱的影响，农业人均产值和化肥施用量反映农业投入能力和投入水平，两者越高，农业承灾能力越强。农业人口比重、农业人口密度反映一个地区环境的承载能力和环境压力的对比，农业人口比重越少，人口应用科技和农业技术的能力越强，对生态脆弱地区的环境破坏力越弱，农业人口密度越小，尤其是雨养农业区，农田的垦殖率越低，越有利于减缓干旱的影响。夏粮单产水平和秋粮单产水平反映作物群体适应和调解干旱的能力，也间接反映生产水平和管理水平。马铃薯单产水平和种植率反映抗旱作物种类的种植比率。旱灾成灾率和旱灾成灾面积比率反映地区的干旱发生概率和农业抗灾水平。水田面积比和保灌面积比反映一个地区抗灾工程设施的健全程度和干旱风险抵御能力。

（2）承灾体脆弱性评价结果。

运用K-均值聚类方法计算了14个因子的聚类中心，以聚类中心点之间的数值作为分级标准，并将标准分为弱（I）、低（II）、中（芋）、高（IV）和强（V）五种等级结果列于表6。

根据投影值结合表7分级标准，计算了宁夏农业旱灾脆弱性评价等级，PPE模型计算等级平均绝对误差为0.15，相对误差平均为5.1%，模型计算及分级结果列于表7。

综合农业经济脆弱性、人口脆弱性、作物脆弱性和抗灾措施对宁夏农业干旱承灾体脆弱性进行综合评价，根据PPE模型计算结果（表5），宁夏全区脆弱性等级为Ⅳ，属于高度脆弱区，银川市农业属于低脆弱区，南部山区整体属于高度脆弱区。银川郊区、永宁、贺兰、石嘴山、青铜峡、中宁农业属于低脆弱区，农业收入高、保灌面积大，水田比重高。平罗、惠农、利通区、沙坡头区、灵武属于中度脆弱区。海原、西吉、同心、原州区处于强脆弱区，保灌面积小、农业产值低、秋粮单产水平低。盐池、隆德、泾源、彭阳属于高脆弱区，抗灾能力方面弱，农业生产水平偏低，农业投入少，抗逆能力弱。综合因素使这一地区农业极度脆弱。

6.1.3　干旱风险评价

根据各县致灾因子危险性评价结果和承灾体脆弱性评价结果，结合第120页式（1），计算出每个县农业干旱风险评价结果，将结果用GIS插值方法插值到面上，结果如图48所示。

图48表明，各地干旱风险差异很大，同心、海原处于极度干旱风险区，属于高风险区的依次是盐池、灵武、沙坡头区、西吉、惠农、原州区，处于中度风险区的是平罗、中宁、吴忠、贺兰、隆德、青铜峡、永宁；泾源和银川处于弱干旱风险区。从以上风险排序看，中部干旱带的同心、海原、盐池列在前三位，这一地区历史上干旱发生频率高、降水量少，降水空间时间变异大，保灌面积、农业人均产值少，这一地区处于极度干旱风险区。近年来，干旱已常态化，常年的干旱对农业环境、农业设施和农业投入造成毁灭性破坏，更加重了这一地区干旱风险程度，因此这一地区的干旱风险有加重的趋势。山区比重大的灵武、沙坡头区、惠农和干旱半干旱区的固原、西吉并列进入干旱高风险区，对农业生产影响很大，这一地区农业产量、产值低而不稳，降水量少，要通过布设防灾设施降低干旱风险等级，适度发展农业有一定的潜力。引黄灌区的大部分地区和隆德处于干旱中度风险区，这一地区过度依赖黄河给水，长期大水漫灌，水分利用效率低，单位水分生产力不高。近年来，随着城市规模的扩大和宁东基地建设，农业用水、工业用水、生活用水和生态用水矛盾日益突出，因此，这一带要大力发展节水灌溉，提高水分利用效率，防止黄河来水偏枯造成农业大减产的现实。处于低风险区的银川和泾源，泾源高的年降水量基本能满足农作物生产的需要，银川得益于农业产值高，农业投入大，防灾能力增强，尤其是近年来设施农业大规模发展，提高了农业防旱抗逆能力。另外水田比重高，保灌面积大也是主要因素。

6.2　农业适应气候变化对策

6.2.1　抗旱、抗热、抗病和晚熟品种培育

面对气候变暖，选择抗热、抗旱的作物新品种、杂交品种，育种时还要考虑到病虫害的变化趋势对未来作物品种的影响，选育抗病、抗虫作物品种，注重培育和筛选延长生育时间的中晚熟品种，同时要兼顾作物品种多样化，作为重要的适应对策。要加强冬小麦品种的选育工作，并注意提高抗干热风、抗病虫的能力。注重中晚熟插秧稻抗御低温冷害和稻瘟病的培育，发展成熟期较短的水稻早熟品种，以便能在冬小麦收获后复种水稻，达到一年两熟的目的，提高资源利用率。2010年，辽宁省南部已经试种成功水稻两季栽培，宁夏热量资源与该地区相似，通过品种培育，实现宁夏麦稻复种是有可能的。玉米要注意选育抗旱、矮杆、抗病虫品种的选育，以适应山区干旱气候。马铃薯可注重生长前期抗旱能力强，开花期抗高温能力强的品种选育，可大幅度提高马铃薯的产量和高产稳定性。

6.2.2　种植结构的战略调整

（1）冬麦北移。

扩大冬小麦播种面积，实施冬麦北移，同时冬小麦适当推迟播种，可避免冬季变暖的不利影响，如冬前旺长、越冬死苗多等问题。为了配合大面积冬麦北移，灌区应根据冬小麦需水规律调整灌溉制度和灌溉时间，既要充分考虑冬小麦的需水规律，促高产，又要结合农业气候资源的增加开展多种形式的作物复种与间作套种高产模式，充分发挥气候变暖带来的资源优势，避免或减少人为认识不到位造成的冬麦示范推广受阻和产量下降。

（2）压夏增秋。

气候变暖和春季、夏季降水的减少已经使农业种植结构被迫作出相应的调整。近年来，宁夏大力实施压夏增秋的种植业结构调整，即减少以小麦为主的夏粮播种面积，增加地膜玉米、马铃薯为主的秋作物播种面积，特别是南部山区川台地和中部干旱带南部的热量资源已经能满足玉米等喜温作物的生长，发展面积迅速扩大。这些举措本身就是应对气候变化的战略调整。伴随夏秋作物种植比例的大幅度调整，宁夏粮食产量在近年来干旱不断加剧的气候背景下逐年提高，已经从中受益。因此，在未来气候变化趋势没有发生明显改变前，山区压减小麦特别是中部干旱带旱地压减春小麦面积，大力发展冬小麦和灌区冬小麦北移，大力增加玉米、马铃薯等高产秋作物比例，应成为今后一段时期的稳定应对策略，尽量减少种植作物比例上的反复。

（3）大力发展设施农业。

气候变暖的最主要季节是冬季，宁夏最冷月最低气温上升十分明显，这为近年来宁夏开展的设施农业提供了气候依据，大力发展设施农业作为应对气候变化的主要举措，也是在自觉或不自觉地适应气候的变化。20世纪80年代以前，宁夏冬季气温较低，一般需要采用加温温室才能保证蔬菜生产，发展规模十分有限。进入90年代后，随着冬季气温的上升，宁夏开始尝试建造日光温室，但当时气温升高不稳定，关键时期还需要人工加温，发展也受到一定限制。本世纪以来，冬季气温进一步升高，为大面积发展日光节能温室提供了条件，各地也逐渐开始采用山东等冬季气温较高的省区流行的移动式大棚进行蔬菜生产，这本身就说明气候变暖使宁夏冬季农业生产环境转好。但随着气候变暖，宁夏秋冬季降水天气趋向增多，秋季连阴雨和冬季低温阴雪寡照天气出现的可能性增大，也可能出现阶段性气温反复和异常低温。因此，在宁夏大面积发展设施农业的背景下，出现短期灾害性天气对设施农业造成的损失逐年加大，要做好各种预防和应对措施，特别是提高对极易造成设施农业毁损、蔬菜受冻和生长停滞的短期异常低温阴雨雪和寡照天气等紧迫性、突发性灾害天气的应对能力。

6.2.3　提高农业气候资源利用率

（1）调整播期。

在变暖、变长的生长季，春小麦等提前播种和收获可以避开或减少盛夏的高温、干热风等极端气候条件所造成的灾害，提高产量。宁夏小麦播种期由上世纪80年代前的3月上旬普遍提早到2010年的2月下旬，生育期提早10天，灌浆期遇到干热风的影响减小，产量有所提高。宁夏玉米播种期近年来也有所提早，但由于玉米苗期不耐冻，且气候变化后异常低温霜冻天气并没有明显减少，因此玉米播种不宜过早。近几年出现的玉米霜冻灾害也说明了这个问题。宁夏水稻育秧、插秧可以适当提早到5月上旬，但2010年受灌溉条件限制，水稻插秧期普遍在5月中旬，个别地区不但没有提早，反而推迟到5月中下旬甚至6月上旬，极大地浪费了热量资源。因此，随着灌区冬小麦的播种，春季灌溉时间应相应提早，以安排水稻插秧的季节能适当提早5～7天，对提高水稻产量和品质十分有利。

我们利用作物模拟模型研究表明，在保持2010年施肥水平、品种不变的情况下，适当将播期提前，宁夏中南部大部分地区马铃薯单产将提高10%～15%，最高区域可达60%，越到南部，产量提高幅度越大，但随着播期提前，马铃薯遭受冻害的机率增大，要注意根据当年的天气气候条件合理安排，不宜过分强调早播。甘肃定西的多年试验结果表明，适当推迟马铃薯播种期也可增加产量，因为随着热量资源的增加，适当推迟播期仍能保证马铃薯正常成熟。在此前提下，马铃薯开花和结薯初期更容易遇到有效降水，减少了前期遭受干旱的时间，产量保证性增大。近年来宁夏的实践表明，在马铃薯传统适宜播种期遭遇严重干旱的情况下，不宜被迫播种，只要在6月上旬前能顺利下种，产量还是有保证的。

（2）提高复种指数。

热量资源的增加和可利用生长季的延长为提高农作物复种指数提供了条件。宁夏可由传统的春小麦套种玉米逐渐改为冬小麦复种玉米，冬小麦复种早熟插秧稻，即冬小麦复种玉米或插秧稻——春小麦套种玉米的两年轮作和倒茬，实现一年两茬，大幅度提高作物产量。此外，还可以尝试多种方法提高复种指数。如移动式大棚蔬菜——玉米轮作、麦后复种蔬菜等。

（3）适当种植晚熟品种或生育期长的作物。

气候变暖使宁夏引黄灌区积温较1961～1986年增加多达200℃以上，≥10℃积温增加了172.4℃，1987年后宁夏各地≥0℃、≥10℃积温期间持续日数比之前延长了2～6天。根据未来100年气候预测结果，预计未来宁夏作物可利用生长季可能会显著延长。农耕期的积温增多、热量资源增加，非常有利于喜温作物中晚熟品种的种植区域扩大。水稻全生育期可比1987年前的品种延长2～6天，育秧期、插秧期也可比以前适当提早，但受霜冻限制，育秧期、插秧期不宜过早。旱直播稻也可由以前的早熟向早中熟发展。灌区和扬黄灌区玉米在单季种植下，可适当种植生育期较长的高产品种，提高玉米产量。但要注意的是，玉米苗期不耐冻，播种不宜过早。

6.2.4　大力发展农业节水技术

（1）地膜覆盖。

通过实验研究表明：地膜覆盖具有较好的保水、增温和增产效果。以相同条件的地膜处理和露地对照比较，马铃薯营养生长阶段地膜耕层土壤含水量比对照提高5%～10%；5cm地温提高2～3℃，10cm地温提高近2℃，单产增加20%～40%。由于存在秋季降水增加，春夏季降水减少的气候趋势，大力推广秋季覆膜技术，减少冬春季土壤水分的无谓蒸发，可更进一步提高地膜覆盖的效能，增加春季作物抵御干旱的能力，提高、稳定作物产量。

在地膜覆盖栽培中，要考虑在适宜的时机揭膜，以便夏季降水能顺利入渗，为后期生长积蓄水分条件。地膜马铃薯后期揭膜还有利于降低开花结薯初期高温天气的不利影响。

（2）压砂瓜种植。

压砂瓜种植方式是另一种节水栽培方式。根据近年来压砂瓜种植区的调查，压砂地土壤水分普遍好于裸露地，中部干旱带裸露地上难以成活的瓜类在压砂条件下却能稳定成活和结实。主要原因是压砂层不仅能有效阻断地下土壤水分通过毛细作用向上的水分蒸发，还能使有效降水顺利下渗，供瓜类生长结实。压砂种植方式使昔日难以稳定产出的极干旱地区有了稳定的农业经济产出，应保持发展势头。同时，要加大长期压砂造成土壤退化的研究，实现产业的可持续发展。

（3）节水灌溉。

改进灌溉方式，推广滴灌、喷灌和低压管灌以应对气候变化造成的水分短缺。在水源清澈的地下水灌溉区，发展喷灌、滴灌和低压管灌可有效节约灌溉用水，支撑更大面积的农业种植区域，可因地制宜地开展，冲抵大气干旱的影响。在以黄河水为水源的引黄、扬黄灌区，要做好渠系防水、防渗的各项工作，研究各类作物的需水规律，科学调度水资源，既要保证作物关键期不缺水，又要减少大水漫灌过多和时机不适宜造成的水资源浪费、地下水位升高和土壤盐渍化。中部干旱带和南部山区采取水库、水窖在丰水期蓄水，干旱期开展补灌，最大限度地利用现有水资源的再分配，使作物能顺利度过干旱期，达到稳产的目的。在作物生长过程中，还可结合地膜栽培、科学施肥等技术部分抵御干旱的负面影响。

（4）开发扬水灌溉工程和库灌工程，抵御暖干化对农业的影响。

应对气候变暖和干旱化的最有效手段是发展灌溉农业。因此，自治区要争取实施大柳树水利工程，再造灌区来根本性改变农业基础条件。

南部山区许多水库已年久失修，水库库容严重下降，部分水库已淤成一马平川，几乎无蓄水能力，还可能危及人民生命财产安全。虽然气候变暖和降雨减少使这些存在多年隐患的水库并没有发生事故，但随着气候变暖，秋季降水增加，极端旱涝天气出现的可能性增大。因此，在宁夏财力逐渐增强的今天，系统性地对山区水库进行清淤和加固，提高川台地农业灌溉的用水保障，抵御异常降水造成的水毁事故，保障人民的生命财产安全是水利上应对气候变化的关键举措。

6.2.5　加强气候变化预测和灾害监测预警，防御农业气象灾害

开展气候变化预测，提高预报时效，是应对气候变化和实施防灾减灾的关键。农业上一般最好在作物播种前就能知道当年的年景预测，特别是生长季旱涝趋势预测，以便按照气候安排计划种植作物、面积和区域分布。在干旱、暴雨、霜冻、干热风、低温冷害等灾害性天气发生前，应尽早发布时效较长和较准确的预报警报，对争取时间实施防灾减灾举措、救灾和灾后救济、重建有十分重要的作用。为此，自治区要加大在宁夏气象灾害监测预警上的软硬件投入，实现宁夏农业、水利、气象、林业、植保、民政、救灾等各个部门情报资料的共享、快速无阻碍传递和信息处理方面的合作，提升宁夏防灾减灾能力。

6.2.6　气候变化条件下宁夏草地保护与利用对策

宁夏中部地区是典型的农牧交错带，农民经济收入中畜牧业比重较高，发展养羊业是提高当地农民收入的重要途径。建立人工草料地，提高人工饲草料生产能力。超载过牧、草畜不平衡是引起草地退化的主要动因。围栏封育，并辅之补播、灌溉等措施是促进草原恢复的有效措施。

宁夏中部地区年降水量在400mm以下，难以满足乔木生长对水分的需求。在本区生态建设中只有种植耐旱的草本植物、旱生灌木和半灌木，才能获得较高的生物产量。大力发展草地农业，实施草原封育能给天然草原的原生植被提供一个休养生息的良好环境，恢复草场生产能力。

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课题组

承担单位：宁夏气象科学研究所宁夏农牧厅

课题负责人：张晓煜　郭德宝

参与人员：李红英　张卫平　袁海燕　王　静　段晓凤

　　　　　张学艺　刘　静　张　磊　卫建国　马国飞

　　　　　韩颖娟　曹　宁　马　宁