中国宜农荒地旱灾风险综合评价与开发战略研究

表 1 旱灾发生程度评价赋值方案 Tab． 1 Value assignment scheme for the evaluation
of drought occurrence degree
年降水量
分值
（ mm）
年降水量 变率 （ %）
每茬作物日平均 气温≥5℃ 期间的
降水量（ mm）
干旱出现 频率 （ %）
潜力总值； Va1 － Va5 为 5 项宜农荒地旱灾发生程度指标 10 分制分值； Vb1 － Vb6 为 6 项宜农荒地旱灾抗
御潜力指标 10 分制分值。
被选用的 5 项旱灾发生程度指标分别为年降水量、年降水量变率、每茬作物日平均气温≥5℃ 期间的
降水量、干旱出现频率和干热风出现频率。在对指标赋值中按照分值越高，旱灾发生程度越低的原则，其
类型、土壤地质背景和地下水富水强度同所赋分值和旱灾抗御潜力呈正关系； 年径流量变差系数和地面坡
度同所赋分值和旱灾抗御潜力呈负关系（ 表 2） 。
文中的降水量和径流深度等多项空间数据来源于《中国自然地理图集》（ 1984 和 1998 年版） ，地貌类
型来源于《中华人民共和国地图集》（ 1994 年版） ，土壤地质背景和地下水富水强度来源于中国国土资源
* 收稿日期： 2009 － 10 － 22。 基金项目： 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目（ 2009YWF4 － 13） 资助。 作者简介： 梁书民（ 1966 － ） ，男，河北大名人，副研究员，博士，主要从事农业经济、经济地理、资源与环境经济研究。 Email： liangsm@ caas． net． cn
宜农荒地开发的重点区域。指出在宜农荒地资源综合开发中应因地制宜的实施农田水利基础建设、推广节水
灌溉、等高工程建设和地膜覆盖保墒等旱灾防御和抗御措施； 并提出了发展水果、果用瓜、油料作物、小杂粮、青
饲料和人工草地的宜农荒地资源开发战略。
关 键 词： 宜农荒地； 旱灾风险； 综合评价； 开发战略； GIS
第 25 卷 第 1 期 2011 年 1 月
干旱区资源与环境 Journal of Arid Land Resources and Environment
Vol． 25 No． 1 Jan． 2011
文章编号： 1003 － 7578（ 2011） 01 － 115 － 06 *
中国宜农荒地旱灾风险综合评价与开发战略研究
科学数据中心地质调查分中心提供的 ARCGIS 数据，地面坡度来源于美国 NGA 和 NASA 提供的 SRTM 数
据。在坡度计算中使用了 ARCGIS 中 GIRD 模块的 RESAMPLE（ 用 SEARCH 选项） 和 SLOPE（ 用 DEGREE
选项） 命令； 在多指标分值空间加总中主要使用了 ARCGIS 中 GRID 模块的 COMBINE 命令。
中年降水量和每茬作物日平均气温≥5℃ 期间的降水量同所赋分值呈正关系，同旱灾发生程度呈负关系；
年降水量变率、干旱出现频率和干热风出现频率同所赋分值呈负关系，同旱灾发生程度呈正关系（ 表 1） 。
被选用的 6 项旱灾发生程度指标分别为年径流深度、年径流量变差系数、地貌类型、土壤地质背景、地面坡
度和地下水富水强度。在对指标赋值中按照分值越高，旱灾抗御潜力越大的原则，其中年径流深度、地貌
干热风 出现频率
（ %）
过以下三个步骤。1） 选取土地利用图 中的天然草地、改良草地、人工草地、苇 地、滩涂、荒草地、盐碱地和沼泽地地块 作为最初备选层面； 2） 选取活动积温≥ 1250℃ 日的区域作为温度条件层面同上 述最初备选层面进行空间相交，从而获 得中间备选层面； 3） 从土壤图中选取符 合条件的土壤（ 按照宜农程度从高到低 依次选取潮土、黑土、塿土、砂姜黑土、水 稻土和紫色土为一级备选土壤，白浆土、
从而避免了采用特尔斐方法决定权重造成的人为因素影响。
Va = Va1 + Va2 + Va3 + Va4 + Va5
（ 1）
Vb = Vb1 + Vb2 + Vb3 + Vb4 + Vb5 + Vb6
（ 2）
V = Va + Vb
（ 3）
式中： V 为宜农荒地旱灾综合评价总值； Va 为宜农荒地旱灾发生程度总值； Vb 为宜农荒地旱灾抗御
文中将采用层次分析同地理信息系统相结合的方法，以全国宜农荒地区 1km2 栅格为研究单元，以旱
灾风险综合评价为目标，从旱灾发生程度和旱灾抗灾潜力两方面对目标层进行评价。首先，选取 5 项旱灾
发生程度和 6 项旱灾抗灾潜力重要指标，利用模糊数学的方法对各项指标进行 10 分制赋值； 然后通过地
理信息系统将各单元的分值进行加总，利用旱灾发生和旱灾抗灾潜力两个总分值之和对宜农荒地区的旱
目前中国的人口增长速度大大降低，对人口峰值的预测也下调为到 2035 年前后达到 14． 7 亿人，学术 界对食物安全的关注逐渐从数量安全向质量和结构安全转移。蔬菜水果消费的持续增长，畜产品消费的 快速增长与波动，食用植物油自给率的快速下降成为农业经济学界关注的热点问题。为保障新形势下的 食物安全，需要弄清中国宜农荒地的农业和畜牧业开发潜力，并提出相应的开发战略。干旱灾害是中国最 大的农业自然灾害，是对中国食物数量安全的主要威胁，近 20 年来，随着全球气候变化影响的加剧，中国 的旱灾有增加的趋势。文中利用 GIS（ Geographic Information System，地理信息系统） 对中国宜农荒地的旱 灾发生程度和旱灾抗御潜力进行综合评价，评定出旱灾风险等级，提出相应的宜农荒地农业发展对策和旱 灾防御和抗御措施，为中国的宜农荒地资源的农业综合开发提供决策参考。
6 700 － 800
25 － 30
444 － 541
30 － 50
5 600 － 700
30 － 40
409 － 444
4 500 － 600
355 － 408
47． 7 － 71． 4 50 － 100
3 400 － 500
40 － 50
306 － 355
2 300 － 350
213 － 305
10 1200 － 4000 0 － 10
1084 － 2500
0 － 23． 8
0 － 10
9 1000 － 1200 10 － 15
767 － 1083
8 900 － 1000 15 － 20
613 － 766
10 － 30
7 800 － 900
20 － 25
542 － 612
23． 9 － 47． 6
灾风险进行综合评价（ 参见公式 1、2、3） 。文中在挑选指标时较为谨慎，对指标进行了反复筛选，力图使各
指标重要程度相当，并且尽量避免同时选用相关性强的指标，从而使指标体系能够全面反映研究区的旱灾
发生程度和旱灾抗御潜力。由于在选取指标时采取了指标重要程度相当的原则，对指标的分值进行的是
等权重加总，只对个别影响较小的因素（ 如干热风） 在进行 10 分制赋值时进行了降低其权重的特殊处理，
·116·
干旱区资源与环境
第 25 卷
1 旱灾风险评价方法
有关农业自然灾害的评价研究主要有风险评价，灾害分布和灾害区划研究。在农业灾害风险评价方
面，杨春燕等构建了 农 业 旱 灾 灾 害 系 统 及 其 脆 弱 性 评 价 指 标 体 系，建 立 了 农 业 旱 灾 脆 弱 性 综 合 评 价 模 型［9］； 商彦蕊以县域为单元对河北省不同时段的农业旱灾脆弱度进行了评估，揭示了农业旱灾脆弱度的 时间和空间变化规律，分析了脆弱性动态变化的自然基础及社会、经济因素［10］。在农业灾害特征和分布
2 数据与结果
文中涉及的研究区域为中国的宜农荒地，其空间图斑是基于土地利用类型、温度条件和土壤条件按照 一定的备选标准通过空间相交得出的。其中土地利用类型以 1996 年全国土地详查 250 万分之一土地利
第1 期
梁书民 中国宜农荒地旱灾风险综合评价与开发战略研究
·117·
用图中的天然草地、改良草地、人工草地、苇地、滩涂、荒草地、盐碱地和沼泽地为备选地块； 选取日平均气
1
0 － 300
50 － 100
0 － 212
71． 4 － 100． 0
表 2 旱灾抗御潜力评价赋值方案 Tab． 2 Value assignment scheme for the evaluation of anti － drought potential
草甸土、灌於土、褐土、黑钙土、黑垆土、 黄绵土、黄棕壤、燥红土和砖红壤为二级 备选土壤，赤红壤 、红壤、黄壤、灰钙土、 灰褐土、石灰土、盐土、沼泽土和棕壤为 三级备选土壤，暗栗钙土 、暗棕壤、灰色 森林土、林灌草甸土和山地灌丛草原土 为四级备选土壤，栗钙土为五级备选土 壤） ，同上述中间备选层面进行空间相 交，从而获得最终备选层面，作为旱灾风 险评价的研究对象。
梁书民
（ 中国农业科学院农业经济与发展研究所 北京 100081）
提 要： 利用地理信息系统同模糊数学和层次分析法相结合的研究方法，对中国宜农荒地区的旱灾发生
程度和旱灾抗御潜力进行综合评价，评定出了宜农荒地的旱灾风险等级。主要结论为中国宜农荒地的面积大，
但地区分布极不均衡，旱灾风险为中等偏高； 中北、东北、西南、青藏和新疆的宜农荒地的面积较大，是我国未来
温 稳定通过≥10℃ 的积温（ 活动积温） ≥1250℃ 日为温度条件； 选取栗钙土或好于栗钙土的较易开垦的土
壤作为土壤条件。其中活动积温空间数 据来源于《中国自然地理图集》（ 1984 年 版） ，土壤类型来源于《中华人民共和国 地图集》（ 1994 年版） 。
利用 GIS 求算宜农荒地区层面须经
中图分类号： S423
文献标识码： A
Βιβλιοθήκη Baidu
二十世纪八十年代是中国宜农荒地研究的黄金时期。当时出于对中国人口峰值到 2050 年将达到 16 亿人的过高预测和对未来粮食安全问题的悲观估计，学术界普遍认为开发宜农荒地是保障中国食物安全 的根本途径。石玉林、康庆禹等的专著《中国宜农荒地资源》系统地介绍了中国宜农荒地资源的类型与特 点、评价标准与分类系统和数量、质量地区分布特点，并论证了不同类型宜农荒地资源的合理开发利用途 径和开垦潜力［1］。任国柱和蔡玉梅运用开发力度指标分析了后备耕地资源的空间演变特征，评价了后备 耕地资源的开发结果［2］。近年来随着生物能源产业的兴起，开发荒地资源发展生物能源成为热门话题， 寇建平等对中国的宜农荒地资源进行了调查与评价，对当前我国不同级别宜农荒地数量及区域分布、宜农 荒地重点开发区进行了分析和论述［3］。学术界对宜农荒地分布的重点区域也有较深入的研究。裴厦等 在分析了伊犁河流域各类土壤类型的特点与分布特征基础上，对各类土壤类型在荒地开发利用中的适宜 性及限制性进行了评估［4］。季方和樊自立的研究发现新疆北部的宜农荒地面积较大，但质量较差的三等 宜农荒地面积占的比重大，主要分布于伊犁地区和阿勒泰地区［5］。郑伟琦综合考虑海拔、地貌、土壤和水 利条件，研究了西藏" 一江两河" 中部流域宜农荒地资源及其合理开发利用问题［6］。郭盛昌通过研究认为 黑龙江宜农荒地资源具有面积大，水热条件较好，分布集中连片，土壤质量好，无严重限制性因素等特点； 可当年开垦，当年受益，开发的经济、社会和生态效益显著［7］。张兴有和申元村使用温度、地面坡度、土层 厚度、土壤质地、土壤盐碱度、水源灌溉条件、开垦难易程度和改造难易程度 8 个因子调查评价了柴达木盆 地宜农荒地资源的数量、质量和分布特征［8］。
要素关系模型，分析确定出了对农牧业生产布局有重要影响的区划指标，应用 GIS 分析技术对农牧交错区 的典型案例进行了农牧业气候资源区划［13］； 王平、史培军以自然地理要素形成基本单元，结合自然灾害数
据库系统，运用自下而上区域合并和自上而下区域划分相结合的方法，将全国农业自然灾害划分为个 5 大 区、23 个区和 110 个小区，得到了全国农业自然灾害综合区划方案［14］。
研究方面，刘玲等总结了我国主要气象灾害的地域分布规律及其对农业生产的重要影响，概括了农业气象 灾害减灾调控体系及其基本原理和相关研究成果［11］； 王春乙等根据中国主要作物产量、受灾面积和气象 条件等相关资料，详细分析了全国主要农业气象灾害的分布地区、季节特点及变化特征［12］。在农业灾害
区划研究方面，侯琼等采用相关分析和回归分析等方法，建立了气候因子空间分布模型和产量与主要气象