锦州位于辽宁西南部,属半干旱、半湿润地区,生态环境脆弱。20世纪90年代以来,在以全球变暖为主要特征的气候变化背景下,气候异常天气连年出现,造成地下水位下降,河流断流,水库蓄水严重不足,甚至干枯,水资源严重短缺,甚至影响到人和牲畜饮水问题。由于水资源的严重匮乏导致植被破坏,扬沙、沙尘天气频繁出现,加之人类活动导致的灾害发生频率和强度逐年增加,严重地影响到人们生命财产的安全和经济社会发展。生态环境的恶性循环给当地的人们生活和经济发展带来了严重影响。为此,保护和改善生态环境为首要任务。生态与农业气象监测则是改善、保护生态环境不可或缺的资料与依据。为了人类的生存和发展创造良好的生态环境,深入开展区域性生态气象监测与服务,加强生态环境保护与治理,改善气候条件与生态环境,探究物质能量循环客观过程与规律,为各级政府和社会公众提供信息服务。
1区域概况
锦州市位于辽宁省西南部,地处中纬度。全区总面积为10111km2。地貌结构为五山一水四分田,地势西北高、东南低,从海拔400m山区向南逐渐到海拔20m以下的海滨平原。西北部以丘陵、山地为主,中部为平原区,东南部有部分低洼地。境内有大、小凌河、女儿河、绕阳河等,多座中、小型水库。属于温带大陆性季分气候,四季分明,年平均气温8~9℃,年降水量平均为540~640mm。
2资料来源
气象资料来自锦州市气象局及各县(市)气象局观测站,气候平均值以1971~2000年为基准。土壤养分、卫星遥感资料来自中国气象局沈阳大气环境研究所。作物、灾情资料来自锦州生态与农业气象中心及各县(市)气象局和野外踏查。其他数据来自市统计局、林业局、水利局等单位。
3生态质量现状分析
3.1气象要素2009年全区年平均气温9.1℃,较历年同期偏高0.2℃;时间分布为上半年气温偏高,6月持平,7~9月偏高,10~12月偏低;空间分布为锦州、凌海、义县偏高,北镇、黑山偏低;热量资源充足,能满足作物生长发育及成熟的需求。由于受夏季干旱的影响,全区年平均降水量比常年少近4成;但由于降水时间与空间分布不均,锦州区黑山最多,为493.6mm,义县最少,为277.1mm;各地发生了不同程度夏旱、秋旱,对农田作物灌浆及后期生长造成较为严重影响,导致减产。全区平均日照时数为2806.3h,较历年偏多106•7h;时间分布是1、5、7、8月偏多,9月偏少,其他月份基本持平;空间分布是北镇最多(2909.4h),锦州最少(2709.0h)。
3.2湿润状况、农田蒸散全区平均湿润指数0.64,其中黑山最大0.81,义县最小0.34,湿润状况总体较2008年差。农田蒸散全区年平均蒸散量811mm,锦州最大(1050mm),黑山最小(609mm),作物生长季(4~6月)农田蒸散量较2008年增加了8%~47%,水分条件差于2008年。
3.3植被长势卫星遥感监测显示,6月上旬~下旬,全区大部分地区植被长势好于2008年同期。7月上旬~9月下旬,受持续干旱影响,朝阳区大部地区植被长势较2008年同期差(图1)。
3.4生物要素锦州全区2009年农作物(玉米主栽作物)4月27日~5月6日播种,9月12~22日成熟,全生育期132~148d,作物生长期内≥10℃积温2872~3379℃;降水量为214~354mm;日照总时数为885~1212h。生长期内温度较高、降水少、日照总时数多。部分地区受夏、秋季降水少的影响,出现了有历史记录以来最严重的干旱,导致作物旱死,造成作物减产[1]。
3.5土壤养分、土壤湿度、地下水位[1]
3.5.1土壤养分。农田玉米平地0~40cm,碱解氮整体呈4级缺乏水平,较2008年相比总体呈上升趋势;速效磷整体含量3级中等水平,速效钾平均含量较低,整体呈缺乏状态,土壤pH值为6.41,有利于作物生长。农田大豆(锦州)平地0~40cm,碱解氮整体呈3级中等水平,较2008年相比总体呈上升趋势;速效磷整体含量1级很丰富,总体持平;速效钾整体含量3级中等水平,缺乏状态。锦州地区土壤养分含量整体处于中等偏下水平,反映农作物根系可直接吸收利用的速效养分含量水平一般。建议各地应充分利用有机肥源,注重平衡施肥,同时注意增加施肥深度,提高作物根系层肥料利用率。
3.5.2土壤湿度。3月初~6月中旬锦州地区降水偏多,气温正常,下旬开始发生了伏旱,致使全区31.3万hm2农田出现了较为严重的干旱,坡地和山地较为严重。2009年土壤水分不利于作物生长。11月18日各地封冻前农田土壤含水量监测显示,全区农田墒情状况差于2008年。
3.5.3地下水位。由于2009年夏季全区各地降水分布不均,其地下水位变化较2008年平均下降0.15m;锦州、凌海、义县分别下降了0.26、1.20、0.32m,黑山、北镇分别上升了0•81、0.23m。
3.6农业气象灾害[1]2009年影响锦州市的主要气象灾害有暴雨、冰雹、雷电、干旱、高温等,共造成3人死亡,2人受伤,农作物受灾面积318235.5hm2。与2008年相比,死亡人数减少9人,农作物受灾面积比2008年多3成。
3.6.1暴雨。2009年锦州市共出现1次局地暴雨灾害。8月19日黑山城区最大降雨量88mm,最大降雨强度达23.9mm/h;因暴雨造成31000hm2农田受灾,直接经济损失1.0亿元;属于二级暴雨灾害。
3.6.2冰雹。2009年锦州市共发生2次冰雹灾害。其中6月29日锦州松山新区冰雹持续时间半小时,冰雹最大直径50mm;全市农作物受灾面积1242hm2,经济损失1300万元,分别较2008年同期偏多775hm2和1000万元[2]。
3.6.3雷电。2009年锦州市共发生1次雷电灾害,造成3人死亡,2人受伤,比2008年死亡人数少9人。
3.6.4旱灾。2009年夏季锦州地区平均降水量230mm,与历史同期相比偏少4成,全市农作物受灾面积316993hm2[2]。
4生态质量气象评价
生态质量是指在一定具体的时间和空间内,生态系统的总体或部分生态因子的组合对人类的生存及社会经济持续发展的适宜程度,生态质量气象评价是从气象对生态质量的影响角度选定指标体系和质量标准,运用恰当的方法评价某区域生态质量的优劣及其影响作用关系[3]。采用生态综合评价指标来评价生态质量的好坏,根据评价单元各单项评价指标值及各单项指标权重值,采用加权求和方法计算综合评价指标值。计算公式如下[3]:Pi=nj=1Wij×Yij式中,Pi为i区域的生态综合评价指数;Wij为i区域第j项指标的权重值;Yij为i区域第j项指标值。
4.1评价指标及其计算方法[3]
4.1.1湿润指数。湿润指数是指降水量与潜在蒸散量之比,是判断某一地区气候干、湿程度的指标。年湿润指数K=Ra/(∑ETi)。式中,R为降水量,Ra是年降水量;ET为潜在蒸散量,∑ETi是12个月潜在蒸散量之和。#p#分页标题#e#
4.1.2植被覆盖指数。植被覆盖指数是指被评价区域内林地、草地及农田3种类型面积占被评价区域面积的比重。植被覆盖指数=(0.5×林地面积×生长期+0.3×草地面积×生长期+0.2×农田面积×生长期)/区域面积。
4.1.3水体密度指数。水体密度指数是指被评价区域内水域面积占被评价区域面积的比重,水域面积包括河流、湖泊、水库等面积。水体密度指数=水域面积/区域面积。
4.1.4土地退化指数。土地退化指数是指被评价区域内风蚀、水蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀和工程侵蚀的面积占被评价区域面积的比重。土地退化指数=(0.05×轻度侵蚀面积+0•25×中度侵蚀面积+0.70×重度侵蚀面积)/区域面积。
4.1.5灾害指数。灾害指数是指单位面积上担负的灾害强度、频率等灾害总量,即指被评价区域内农田、草地、森林等生态系统遭受气象灾害的面积占被评价区域面积的比重。灾害指数DIS=∑(Si),式中,Si为各灾害因子指数,如干旱、洪涝等,Si=(0.1×轻度灾害面积)/区域面积+(0.3×中度灾害面积)/区域面积+(0.6×重度灾害面积)/区域面积+(1.0×毁灭性灾害面积)/区域面积。
4.2生态质量评价与分级计算得出,锦州地区2009年湿润指数K=0.13,植被覆盖指数0.05,水体密度指数0.03,土地退化指数0.15,灾害指数0.16,2009年生态综合评价指标为52。根据生态监测资料的结果,将生态质量划分成五级,即优、良好、一般、较差和差,具体的分级标准如表1所示。
5小结
2009年锦州市气候变化异常,总的特点是气温偏高,降水分布极为不均,较历年少,作物长势和植被覆盖率差于2008年;土壤重量含水率较历年有所下降;土壤养分含量偏低;地下水位较历年下降明显。生态质量指标为52,生物多样性一般水平,较适合人类生存,但偶尔有不适合人类生存的制约性因子出现,生态质量属一般等级。
