山东农业科学2014，46（5）：127 131Shandong Agricultural Sciences
收稿日期：2014－03－07
基金项目：国家科技支撑计划项目
“粮食生产风险智能分析与预警关键技术集成研究与示范”（2009BADA9B03）、山东省农业重大应用技术创新课题“小麦生产风险智能分析与预警关键技术研究”和山东省科技发展计划项目（2012GGC02002）资助。
作者简介：张晓艳（1974－），
女，内蒙古通辽人，博士，副研究员，研究方向为农业信息技术。E －mail ：zxylf5367@163．com *通讯作者
山东小麦气象灾害预警指标规范
张晓艳，
王丽丽，郑纪业，唐研，王风云，阮怀军*
（山东省农业科学院科技信息研究所，山东济南250100）
摘
要：本文从山东小麦生产的实际情况出发，从影响小麦生产的主要气象灾害入手，对小麦旱灾、干热
风、冷害等的指标及等级进行了综合分析，为小麦灾害预警系统的开发做准备。
关键词：山东省；小麦；气象灾害预警；指标；规范
中图分类号：S42（252）：S512．1+
1
文献标识号：A 文章编号：1001－4942（2014）05－0127－05
Criterion Study on Meteorological Disaster Warning Indexes
for Wheat in Shandong Province
Zhang Xiaoyan ，Wang Lili ，Zheng Jiye ，Tang Yan ，Wang Fengyun ，Ｒuan Huaijun *
（S＆T Information Ｒesearch Institute ，Shandong Academy of Agricultural Sciences ，Jinan 250100，China ）
Abstract Based on the practical situation of wheat production in Shandong ，the indexes and grades of
main meteorological disasters such as drought ，dry －hot wind and cold damage were analyzed synthetically．It made preparation for development of wheat disaster warning system．
Key words
Shandong Province ；Wheat ；Meteorological disaster warning ；Index ；Criterion
1适用范围
本标准规定了小麦各生产风险因子的定义、表征指标及其计算方法、等级划分、数据采集的具体内容等。
本标准适用于山东省小麦气象灾害预警评估，黄淮海其他气候相近地区可参照执行。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
QX /T 81－2007减产率降水量距平百分率
3术语及定义
下列术语和定义适用于本标准。
3．1
生产风险
指由于多种灾害因子造成的小麦区域产量低
于预期正常产量所产生的随机不确定性。3．2
最高温度
一定时段内空气温度的最高值，常用的有日最高温度、月最高温度和年极端最高温度，单位均为摄氏度（ħ）。3．3相对湿度
在当时温度下空气中实际水汽压与饱和水汽压的比值，单位为百分率（%）。3．4
风速
空气水平移动所经过的距离与其所用时间的比值，单位为米/秒（m /s ）。3．5
干热风日
在小麦扬花灌浆期间，某日内实际观测到的气象要素组合达到干热风发生的条件要求。3．6
小麦干热风灾害
在小麦扬花灌浆期间出现的一种高温低湿并伴有一定风力的灾害性天气，它可使小麦失去水分平衡，严重影响各种生理功能，使千粒重明显下降，导致小麦显著减产。
3．7小麦干热风类型
根据干热风气象要素组合对小麦的影响和危害的差异，对小麦干热风所作的分类。
3．8干热风天气过程
在小麦扬花灌浆期间，一次天气过程中出现1个或1个以上的干热风日。
3．9小麦干旱灾害
由于土壤干旱或大气干旱，小麦根系从土壤中吸收到的水分难以补偿蒸腾的消耗，使植株体内水分收支失衡，小麦正常生长发育受到严重影响乃至部分死亡，并最终导致减产和品质降低的现象。
小麦某一生育阶段内，自然降水实际补充为小麦根层土壤中的净水量，以毫米（mm）表示。3．11降水量
从天空降落到地面上的液态或固态（经融化后）水，未经蒸发、渗透、流失，而在水平面上积聚的深度。
干热风3．12作物系数
小麦在不同生育期中的需水量与可能蒸散量之比值（K C）。
3．13小麦需水系数
小麦全生育期内蒸发蒸腾水量与收获的干物质量或产量之比，单位为毫米/千克（mm/kg）。3．14生育阶段的土壤有效底墒
小麦某一生育阶段内麦田0 100cm土层中凋萎湿度以上的土壤含水量，单位为毫米（mm）。3．15生育阶段的需水量
小麦获得高产时某一生育阶段的植株蒸腾、棵间蒸发以及构成植株体的水量之和，单位为毫米（mm）。
3．16小麦需水临界期
小麦全生育期中因需水得不到满足，最易影响生长发育并导致减产幅度最大的时期。
3．17作物水分亏缺率
外界水分不能满足作物需水量的部分占作物需水量的比值，以百分率（%）表示。3．18生育阶段的自然供水量
小麦某一生育阶段内的土壤有效底墒水、有效降水量及地下水供给量之和，单位为毫米（mm）。
3．19降水量距平百分率
某时段的降水量与常年同期气候平均降水量之差的绝对值占常年同期气候平均降水量的百分比，单位用百分率（%）表示。
3．20洪涝灾害
由于强降雨、冰雪融化、冰凌、堤坝溃决、风暴潮等原因引起江河湖泊及沿海水量增加、水位上涨而泛滥以及山洪暴发所造成的灾害称为洪水灾害；因大雨、暴雨或长期降雨过于集中而产生大量的积水和径流，排水不及，致使土地等渍水、受淹而造成的灾害称为雨涝灾害。由于洪水灾害和雨涝灾害往往同时或连续发生在同一地区，有时难以准确界定区别，所以常统称为洪涝灾害。3．21风雹灾害
强对流发展成积雨云后出现狂风、暴雨、冰雹、龙卷风、雷电等所造成的灾害，因有时难以区别界定，统称为风雹灾害。沙尘暴所造成的灾害，也一并计入风雹灾害。
3．22晚霜冻害
晚霜冻害是指在冬小麦拔节期内，气温低于0ħ或叶面温度低于－4ħ时，就可能遭受霜冻害，但拔节后的日数不同，冬小麦的耐寒能力也不同，则其受害程度、部位和症状也不同。其中以拔节后10 15天小麦雌雄蕊分化期耐寒能力最差（即低温敏感期），此时出现低温，则受冻最重。
4小麦干旱灾害预警指标及其量值计算
针对小麦干旱灾害比较严重的山东麦区，编制一套计算比较简便的等级指标，形成统一配套体系，以方便不同用户的使用。选取小麦生育阶段的作物水分亏缺率、降水量距平百分率作为小麦干旱灾害预
警的致灾因子。
4．1作物水分亏缺率
依据农田水分平衡原理，小麦某一生育阶段的水分亏缺率可以描述为小麦生育阶段的自然供水量与需水量差的绝对值占需水量的百分比。
小麦某一生育阶段的作物水分亏缺率计算公式：
821山东农业科学第46卷
G=|W－E|
E
ˑ100%
式中：G———小麦生育阶段的水分亏缺率，单位为百分率（%）；W———小麦生育阶段的自然供水量，单位为毫米（mm）；E———小麦生育阶段的需水量，单位为毫米（mm）。
4．1．1小麦生育阶段的需水量小麦某一生育阶段的需水量计算公式：
E=K
C ˑET
式中：K C———作物系数，小麦不同生育阶段的取值见表1，全生育期平均K C取0．85；ET0———可能蒸散量，采用联合国粮农组织推荐的FAO Penman －Monteith公式求得，单位为毫米（mm）。
表1小麦不同生育阶段的作物系数K
C
值
时段初期阶段前期阶段中期阶段后期阶段收获期全生育期
界定从发芽到
覆盖土地
10%
从覆盖土
地10%
到80%
从覆盖土
地80%到
开始成熟
从开始成
熟到收获
取值0．3 0．40．7 0．81．05 1．200．65 0．750．20 0．250．8 0．9注：取值第一个数字表示高湿（最小相对湿度＞70%）和弱风（风速＜5m/s）条件下；第二个数字表示低湿（最小相对湿度＜20%）和弱风（风速＜5m/s）条件下。
山东地区不同年型小麦全生育期的需水量见表2。
表2山东地区不同年型小麦
全生育期的需水量
年型需水量（mm）
干旱年375 750
平水年330 600
湿润年300 525
4．1．2小麦生育阶段的自然供水量小麦某一生育阶段的自然供水量（W）包括三部分：生育阶段内的土壤有效底墒、有效降水量和地下水供给量。计算公式为：
W=W
1+W
2
+W
3
式中：W1———小麦生育阶段内的土壤有效底墒，单位为毫米（mm）；W2———小麦生育阶段内的有效降水量，单位为毫米（mm）；W3———小麦生育阶段内的地下水供给量，单位为毫米（mm）；
（1）小麦生育阶段内的土壤有效底墒（W
1
）小麦生育阶段内某一厚度土层的土壤有效底墒。计算公式：
W
1=（W
t
－W
d
）ˑρˑhˑ0．1
式中：W t———小麦生育阶段开始时的实际土壤湿
度，单位为百分率（%）；W d———凋萎湿度，单位为
百分率（%）；ρ———土壤容重，单位为克/立方厘
米（g/cm3）；h———土层厚度，单位为厘米（cm）；
0．1———单位换算系数。
（2）小麦生育阶段内的有效降水量（W
2
）：自
然降水中实际补充到小麦根层土壤水分的部分。
计算见下式：
W
2
=P－V－Q－F
式中：P———实际降水量，单位为毫米（mm）；
V———植物截留量，单位为毫米（mm）；Q———径流
量，单位为毫米（mm）；F———深层渗漏量，单位为
毫米（mm）。
在微雨的情况下，植物截留量可达3mm左
右。在山东地区，小麦生育期内降水量较小，强度
也不大，故忽略径流量、深层渗漏量和植被截留
量，近似取小麦全生育期的降水量为有效降水量。
（3）小麦生育阶段内的地下水供给量（W
3
）：
地下水进入小麦根层中的水量。小麦根层底部界
面上下某一厚度的地下水供水量（W3）。计算公
式为：
W
b
=（W
x
ˑρ
x
－W
s
ˑρ
s
）ˑhˑ0．1
式中：当W b＜0时，W3=0；当W b＞0时，
W
3
=（W
i+1
－W
i
）ˑρ
s
ˑhˑ0．1
式中：W b———小麦根层底部界面下层与上层土壤
含水量的差，单位为毫米（mm）；ρx———小麦根层
底部界面下层的土壤容重，单位为克/立方厘米
（g/cm3）；W
x
———小麦根层底部界面下层的土壤
湿度，单位为百分率（%）；W s———小麦根层底部
界面上层的土壤湿度，单位为百分率（%）；ρs———
小麦根层底部界面上层的土壤容重，单位为克/立
方厘米（g/cm3）；h———土层厚度，上下层取值相
同，单位为厘米（cm）；W i———第i时刻小麦根层
底部界面上层的土壤湿度，单位为百分率（%）；
W
i+1
———第i+1时刻小麦根层底部界面上层的
土壤湿度，单位为百分率（%）。
对于北方麦区，在实际计算小麦供水量时，地
下水供水量可忽略不计。
4．2降水量距平百分率
小麦生育阶段的降水量与常年同期气候平均
降水量差的绝对值占常年同期气候平均降水量的
百分率。可用于表征小麦生育阶段降水量较常年
921
第5期张晓艳，等：山东小麦气象灾害预警指标规范
值偏少的程度，能直观反映降水异常引起的小麦干旱。某一站点小麦某一生育阶段的降水量距平百分率计算公式：
P a =
|P－P|
P
ˑ100%，P＜P
式中：P a———小麦生育阶段的降水量距平百分率，单位为百分率（%）；P———小麦生育阶段的降水量，单位为毫米（mm）；P———同期气候平均降水量，单位为毫米（mm）。
4．3小麦干旱灾害等级
依据小麦主要发育期、全生育期的作物水分亏缺率、降水量距平百分率，确定小麦干旱等级指标；其中作物水分亏缺率、降水量距平百分率均适用于山东麦区，将小麦干旱灾害等级分为轻旱、中旱、重旱、严重干旱四级，见表3。表4给出了小麦全生育期不同干旱等级相应减产率的参考值。
表3小麦干旱灾害等级指标
因子时段
等级
轻旱中旱重旱严重干旱
作物水分全生育期G＜1515≤G＜3030≤G＜50G≥50亏缺率播种期G＜404≤G＜5050≤G＜60G≥60 G（%）拔节－抽穗期G＜1515≤G＜4545≤G＜70G≥70灌浆－成熟期G＜2020≤G＜3535≤G＜45G≥45降水量全生育期P a＜1515≤P a＜3535≤P a＜55P a≥55距平播种期P a＜4040≤P a＜6060≤P a＜80P a≥80百分率拔节－抽穗期P a＜3030≤P a＜65P a≥65
P a（%）灌浆－成熟期P a＜3535≤P a＜55P a≥55
表4小麦全生育期干旱灾害等级对应减产率参考值
因子
等级
轻旱中旱重旱严重干旱
降水量距平百分率P a（%）P a＜1515≤P a＜3535≤P a＜55P a≥55减产率y w（%）y w＜1010≤y w＜2020≤y w＜30y w≥30
5小麦干热风灾害预警指标及其量值计算
小麦干热风是一种高温、低湿并伴有一定风力的灾害性天气，在山东麦区产量形成关键期极易发生。危害轻的年份，减产在10%以下，危害重的年份减产在10% 20%甚至20%以上。各地在进行小麦干热风灾害监测、预警和评估时，选择的致灾因子、确定的等级指标差异较大，时空可比性较差，不利于国家农业防灾减灾对策的制定和实施。
5．1小麦干热风指标
山东省小麦干热风主要是高温低湿型，采用日最高气温、14时相对湿度和14时最大风速组合确定干热风指标（见表5），在小麦扬花灌浆过程中都可能发生，一般发生在小麦开花后20天左右至蜡熟期。小麦受害症状为干尖炸芒，呈灰白或青灰，造成小麦大面积干枯逼熟死亡，产量显著下降。
表5高温低湿型干热风等级指标
区域时段天气背景
轻干热风
日最高
气温
（ħ）
14时相
对湿度
（%）
14时
风速
（m/s）
重干热风
日最高
气温
（ħ）
14时相
对湿度
（%）
14时
风速
（m/s）
黄淮海
冬麦区
在小麦扬花灌浆
过程中都可能发
生，一般发生在
小麦开花后20
天左右至蜡熟期
温度突升，
空气湿度骤
降，并伴有
较大的风速
≥32≤30≥3≥35≤25≥3
5．2空气相对湿度
空气相对湿度为实际观测值。
5．3干热风年型等级指标
根据干热风指标判定干热风日，用干热风天气过程中出现的干热风日等级天数组合取得过程等级，用过程等级组合确定年型的轻重。
表6干热风天气过程等级指标
等级指标
重连续出现≥2天重干热风日
轻
在1次干热风天气过程中出现2天不连续重干热风日，或1个重日加2个以
上轻日；除重干热风天气过程所包含的轻干热风日外，连续出现≥2天轻干
热风日；
连续2天1轻1重干热风日，或出现1天重干热风日
表7干热风年型等级指标
等级指标危害参考值
重
1年中有2次以上重干热风过程，或2轻1重，或4次以
上轻过程；
过程中重干热风日连续4天以上，或轻干热风日连续7
天以上
小麦千粒重一般
下降1g以上，减
产10% 20%或
20%以上
轻
1年中有2次以上轻干热风过程，或1次重过程，或轻干
热风连续≥4天
小麦千粒重一般
下降2 4g，减产
5% 10%
6小麦冻害指标
山东地区易发生初冬冻害、越冬期冻害、早春冻害和晚霜冻害。
初冬冻害一般由骤然强降温引起，常称为初
031山东农业科学第46卷
冬温度骤降型冻害。11月中下旬至12月中旬，最低气温骤降10ħ左右，达－10ħ以下，持续2 3天，小麦的幼苗未经过抗寒性锻炼，抗冻能力较差，极易形成初冬冻害。越冬期冻害是小麦越冬期间（12月下旬至翌年2月中旬）持续低温（多次出现强寒流）或越冬期间因天气反常造成冻融交替而形成的小麦冻害。一般分为冬季长寒型和交替冻融型两种类型，冬季长寒型是由于长期受严寒天气的影响而导致的小麦地上部严重枯萎甚至成片死苗；交替冻融型是进入越冬期的麦苗因气温回升而恢复生长，抗寒力下降，又遇到强降温而形成的冻害。当冬季有两个月以上平均气温比常年偏低2ħ以上，最低气温在－15 －13ħ的天数较多，无积雪麦田及积雪不稳定地区，易发生冬季长寒型冻害。早春冻害是指小麦返青至拔节期间（2月下旬至3月中旬）发生的冻害。返青后麦苗植株生长加快，抗寒力明显下降，如遇寒流侵袭则易造成冻害，此类冻害发生较为频繁且程度较重，是黄淮麦区的主要冻害类型。晚霜冻害是小麦在拔节至抽穗期间（3月下旬至4月中旬）发生的霜冻冻害，这一阶段小麦生长旺盛，抗寒力很弱，对低温极为敏感，若遇气温突然下降，极易形成霜冻冻害。形成的原因主要是由于气温回暖后又突然下降形成的霜冻。
本标准从最低气温、最低地表温度、最低叶面温度3个方面给出小麦冻害指标，见表8。
表8不同程度的晚霜冻害指标（ħ）
冻害指标
小麦拔节后天数
1 5d6 10d11 15d16d以上
最低气温－1．5 －2．5－0．5 －1．50．5 －0．51．5 0．5
轻度最低地表地温－3．1 －4．1－2．1 －3．1－1．1 －2．10 －1．1最低叶面温度－4．5 －5．5－3．5 －4．5－3．0 －3．5－3．0 －1．0
最低气温＜－2．5－1．5 －2．5－0．5 －1．50．5 －0．5
重度最低地表地温＜－4．1－3．1 －4．1－2．1 －3．1－1．1 －2．1最低叶面温度＜－5．5－4．5 －5．5－4．0 －4．5－4．0 －1．5
利用下式和多年数据库资料计算逐日I值，可得到每站逐年冻害指数I的最大值（定义为该年的晚霜冻害
发生强度）和I达到冻害的天数（定义为该年的晚霜冻害发生天数）。晚霜冻害发生强度与发生天数可反映出当地晚霜冻害的发生情况。
I=f（△d）+g（T
min ）
式中：△d———距小麦拔节期的天数；f（△d）———
与△d有关的分段函数；T min———逐日最低气温；g
（T
min
）———与T
min
有关的分段函数。
小麦未进入拔节期则△d＜0，拔节后则△d＞
0；f（△d）和g（T
min
）分段取值见表9。
表9f（△d）和g（T
min
）分段函数取值
取值012345
△d（d）＜01 56 1011 15＞16
T min（ħ）＞1．50．5≤T min
＜1．5
－0．5≤T min
＜0．5
－1．5≤T min
＜－0．5
－2．5≤T min
＜－1．5
＜－2．5
7小麦减产率计算
利用小麦单位面积实际产量与其趋势产量差
的绝对值占趋势产量的百分比表示，计算公式为；
y
w
=|y－y
t
|/y
t
ˑ100%，y＜y
t
式中：y w———小麦减产率，单位为百分率（%）；y———
小麦实际产量，单位为千克/公顷（kg/hm2）；y t———
小麦趋势产量，单位为千克/公顷（kg/hm2）。
小麦趋势产量的计算参见QX/T81－2007标
准附录B。
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131
第5期张晓艳，等：山东小麦气象灾害预警指标规范
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