西南地区农业重大气象灾害监测与防控技术集成应用研究

西南地区农业重大气象灾害监测与防控技术集成应用研究

中国西南部是一个典型的气候脆弱地区，农业气象灾害频发，灾害严重。在全球气候变化背景下,农业气象灾害呈逐年增加、强度增强、危害加重的趋势。2006年高温干旱;2008年低温雨雪冰冻;2009-2010年特大旱灾;2010年3月低温阴雨;2010年7月暴雨洪涝灾害就是最明显的诠释。重大农业气象灾害对农业生产、社会经济发展和民生造成了巨大的损失。长期以来,重视高产品种和丰产栽培技术的研究应用,对防灾减灾技术的集成研究较少,防控重大灾害的主动应急能力不强、技术储备不多,这些方面亟待加强。开展季节性干旱、暴雨洪涝、低温阴雨和高温热害等农业重大气象灾害监测与防控技术的集成应用研究,对促进农业减灾增产增效和农民增收具有重要的现实意义,对保障西南地区粮食安全、生态环境安全和农业农村经济可持续发展具有重要作用。1对四川农业生产稳定发展的建议针对西南地区重大农业气象灾害及其防控问题重视程度不够,缺乏系统研究,农业和气象学科结合不紧,防灾减灾能力弱,技术集成性和实用性不够等问题,2007-2009年,在收集查阅四川及西南历年重大农业气象灾害年鉴、农业年鉴、四川省防灾减灾年鉴的基础上,查阅相关文献并数次邀请有关专家会商,采用历史数据分析与专家研讨相结合的方法,分析灾害发生规律及危害,监测防控现状与问题,提出加强防控的重点、发展方向和总体目标,并提出相关建议,为西南地区农业生产稳定发展提供科学依据。2结果与分析2.1西南严重农业气象灾害及其危害2.1.1导致干旱发生,食灾量大,有季节性旱灾是西南地区发生频率最高、持续时间最长、危害范围最广、经济损失最大的农业自然灾害。旱灾已成为该区域农村经济与社会可持续发展的最重要制约因素。以四川盆地为例,1950-2009年的60a间,除11a无旱灾或无旱灾资料记载外,其余年份均有不同程度的旱灾发生,成灾达48a,其中32a受灾面积超过66.7×104hm2,13a成灾面积超过66.7×104hm2。一般干旱年,受旱30~50个县,受旱面积66.7~100×104hm2,损失粮食产量5亿~7.5亿kg;中等干旱年,受旱50~70个县,受旱面积100~150×104hm2,损失粮食产量7.5亿~15亿kg;严重干旱年,受旱县70~100个以上,受旱面积333.3×104hm2以上,损失粮食产量15亿~25亿kg。2006年川渝地区发生的举世瞩目的高温伏旱,干旱持续时间长达60~80d,最高气温达44.5℃,其中重庆市的40个县(区)均为干旱受灾区,四川省遭受干旱的县(区)有123个,高温伏旱导致1800万人口出现饮水困难;农作物受旱面积320×104hm2,绝收面积73.3×104hm2,粮食减产500万t,直接经济损失150亿元。2.1.2洪涝灾害致农作物灾灾保险暴雨洪涝是西南地区多发易发的重大农业灾害,主要出现在5-9月,各月发生洪涝的频率为5月9%,6月9%,7月36%,8月28%,9月18%。洪涝不仅冲毁大量农田和基础设施,而且造成农作物受灾减产甚至绝收。仅四川平均每年遭遇洪涝灾害的县就达105个,农作物受灾面积平均每年48.9×104hm2。2010年7月因暴雨引发的洪涝灾害致使37.1×104hm2农作物受灾,成灾面积17.6×104hm2,绝收5.4×104hm2。其中水稻受灾16×104hm2,成灾7.2×104hm2,绝收1.9×104hm2,产量损失32万t。2.1.3低温降雨和高温热害以及农业生产的影响(1)温度波动影响水稻指数3月上旬以后,盆地海拔500m以下地区气温回升到10℃以上,冷空气活动频繁,连续3d以上平均气温低于12℃,会导致水稻烂秧,影响小麦、油菜等小春作物结实。(2)初夏低温5月上、中旬连续3d以上平均气温低于15℃,影响水稻分蘖;5月下旬-6月上旬连续3d以上平均气温低于20℃,对水稻抽穗扬花不利。(3)高温、高温危害8月下旬,连续3d以上平均气温低于20℃,会使水稻空壳多,产量大幅度下降。高温危害主要有冬暖和高温伏旱危害,冬暖导致小麦春化过程提前和油菜早花早薹,高温导致小麦、油菜和水稻逼熟,影响灌浆结实和作物单产。随着极端天气的增多,低温寡照和高温热害对西南地区农业生产的影响越来越大,不容忽视。2.2中国西南农业自然灾害的监测和预防2.2.1灾损评估技术近年来,气象部门在不同生态类型区建立气象和土壤墒情监测网点,尚未良性运转并服务农业生产。重点开展复杂地形、多灾并发情况下致灾因子的分离技术;复杂地形、地貌、种植结构和云多雾重情况下卫星遥感资料的准确判读技术;灾损的快速准确评估技术;与农业技术部门结合开展农业重大灾害成灾机制与灾损评估指标体系和农业气象指标体系的构建;重大农业气象灾害动态评估业务系统建设。2.2.2植物调整型避灾灾周年生产模式重点开展区域尺度的抗旱防涝生态工程技术体系与综合防控技术集成;基于茬口优化、种植结构调整的避灾减灾周年生产模式;小麦、玉米、水稻和薯类多抗品种筛选及关键避灾减灾技术集成示范;油菜低温冻害和冬暖早花早薹的营养调控与调优栽培技术;水稻耐淹品种、不同生长发育阶段洪涝灾害灾损评估与不同受灾情况下的救灾模式及关键配套技术。2.2.3降低灾害综合成本，提高灾害综合效率重点开展防灾减灾公共实验和服务平台建设;防灾减灾技术成果转化新机制与模式的构建。2.3监测和目标农业气象灾害的重要技术需求和目标2.3.1主要粮食技术集成创新发展模式针对西南地区发生的农业重大气象灾害,以提高监测预警应急能力和综合防控能力,促进农业增产、农民增收为目标,选择水稻、玉米、小麦、油菜、马铃薯共5个主要粮食作物,按照“工程防灾、生物抗灾、结构避灾、技术减灾、制度救灾”的基本思路,重点开展农业重大气象灾害监测预警与灾损评估、季节性旱灾综合防控与避灾减灾、洪涝灾害综合防控与恢复生产、低温阴雨与高温热害应急减灾等关键技术和模式的集成示范,工程技术、生物技术、农耕农艺技术结合;单一技术突破与技术集成创新结合。通过农业和气象部门有机结合,构建孕灾环境、成灾机制、受灾体和灾损评估一体的农业重大气象灾害监测预警与评估模型、方法和指标体系。2.3.2抗涝技术体系的集成示范针对西南地区多灾种、并发、多发的特点,开展基于区域综合防控的抗旱防涝生态工程技术体系的集成示范,筛选作物多抗减灾作物品种,并构建基于灾损评估的茬口优化、种植结构调整、避灾减灾技术体系和周年生产模式。2.3.3构建高效运行的公共实验平台组织西南地区气象和农业优势单位,整合人才和科技资源,结合地方农业和农村经济发展重大科技需求,多学科交叉融合,构建高效运行的防灾减灾公共实验和服务平台,促进重大农业灾害科技成果的转化应用,保障区域稳定持续发展。3结论和建议3.1为应对中国北方农业自然灾害，评估灾害损失的技术(1)主要农经作物农业气象指标及区域适应性筛选系统收集整理水稻、玉米、小麦、油菜、马铃薯等主要作物的农业气象指标及防灾减灾对策措施并进行区域适应性筛选,建成主要农经作物农业气象指标体系并用于农用天气预报业务服务和农业防灾减灾。(2)农经干旱实时监测优化完善土壤水分动态监测系统、综合气象干旱指数(CI指数)实时监测系统、农业干旱卫星遥感监测技术,开发或优化主要农经作物干旱实时监测系统,建成农业季节性干旱动态监测业务系统并投入业务运行。广泛收集资料,开展人工控制性试验,研究复杂地形和气候背景下洪涝、高温成灾机制,主要农经作物关键发育期低温冷害指标,开发基于3S技术和气象要素实时监控的洪涝实时监测业务系统、高温实时监测业务系统、低温冷害实时监测业务系统。(3)主要农经作物关键生育期重大农业气象灾害动态评估业务系统系统收集历史资料,充实完善农业气象基础数据库,开展主要农经作物重大农业气象灾害历史评估研究,建立主要农经作物重大农业气象灾害宏观评估模型。系统收集相关科研试验资料,研发或筛选主要农经作物干旱、洪涝、高温、低温冷害评估模型,建成主要农经作物关键生育期重大农业气象灾害动态评估业务系统。开展季节性干旱、洪涝、高温低温灾害的监测预警与灾损快速评估关键技术、方法与指标体系的研究与应用。3.2综合防灾、防灾、民防等技术的综合展示(1)洪涝灾害能力特性理论基于农田防护林网可以改善小气候,平抑极端低温和高温,拦蓄水分与养分,调控水分的时空分布,从而增强农业生态系统抗干旱、高温、低温和洪涝灾害能力的原理,在景观和系统的尺度上,根据小流域的自然地理和农林复合生态系统的特点,采用景观生态学、生态规划学和生态工程学的方法,探索不同林网形状、不同林网间距、不同块状森林面积大小、不同群落组成对小流域农业生态系统抗低温、干旱、洪涝和高温的能力,从景观尺度上,通过农林种植结构的调控、关键地段生态屏障的建设技术、群落配置技术的集成,并进行试验示范,提出小流域林网优化布局的技术体系。(2)优良抗旱性分析针对目前大面积生产用种缺乏抗旱性鉴定评价,农户选择存在盲目性的问题,开展抗旱品种或种质资源的高效鉴选方法、技术、关键指标等基础研究;在已育成的品种中筛选抗旱耐旱能力强的玉米、小麦、水稻、油菜和甘薯品种并在生产中应用;鉴定优异抗旱种质资源与育种材料,挖掘种质资源抗旱潜力;抗旱兼抗低温耐热品种或种质资源的筛选,充分发挥生物防灾减灾作用。(3)干旱避灾机组织协调下湿风选技术针对玉米、小麦、水稻、油菜和马铃薯旱灾致灾因子(降雨不足、蒸发量大、季节性干旱等)、孕灾环境(水土流失严重、生态环境脆弱、土壤蓄保墒能力差、抗旱能力弱等)及规律性,开展主要作物关键生育时段非充分灌溉条件下避旱栽培技术模式和干旱后效性的基础研究;集成集雨精准灌溉微水工程的标准化建设,防蚀耕作方式,保墒抑蒸覆盖栽培技术,播期调整与茬口优化等旱灾避灾减灾关键技术,构建玉米、水稻、小麦、油菜避旱减灾关键技术体系及配套农机具;筛选研发针对性强的抗旱减灾生物化学制剂;针对部分高塝望天田改种旱作的实际,开展水改旱玉米品种及配套栽培技术的集成示范。(4)开展“粮-经-饲-能能源作物”作在带状多熟种植基础上,通过作物及品种结构调整,应用生物多样性原理,发挥薯类、蔬菜等作物在农业减灾与恢复生产中的重要作用,构建田间降水就地蓄集利用的高产稳产周年生产模式,避灾农业发展模式,构建稻田、旱地避灾高效型“粮-经-饲-能(能源作物)”轮作技术体系。3.3洪水灾害的综合评价和恢复(1)生态水利工程理论以小流域为示范单元,在景观尺度上,根据自然地理特点,采用工程措施和生物措施相结合的方法,根据水从高处往低处流的特点,充分利用地形地貌,用植物篱和边沟(池)拦截水分,用简易的沟、坑、池、塘蓄水,用沟、渠疏通水分,用树枝壮沟系和宽沟通水泻洪,结合坡改梯、横坡种植、植物篱等集成技术,进行试验示范,探讨地形地貌特征、积水区降雨量和水量与数枝状沟渠系泻洪能力的相关性,阐明坡改梯、横坡种植、植物篱等集成技术的保水效应及调节土壤水分时空重新分配过程,评估池、塘蓄水能力对流域农业抗旱减灾的影响效应,提出低运行成本或零运行成本的生态抗旱、防涝工程技术体系。(2)洪水没收期耐淤品种广泛收集近年新育成的杂交稻品种,在水稻生长发育的关键阶段,分蘖盛期、孕穗期、抽穗开花期和乳熟期,以洪水淹没1/3、1/2、2/3和全没顶等不同淹没深度,筛选出耐淹品种;并研究洪水淹没后相关形态和生理指标,建立杂交水稻耐洪水淹没鉴定方法,为选育耐淹水稻品种提供依据。(3)洪涝灾害对水稻的影响选用耐淹和不耐淹品种,在水稻分蘖盛期、孕穗期、抽穗开花期和乳熟期等关键阶段,以洪水淹没1/3、1/2、2/3和全没顶等不同淹没深度,研究洪涝灾害后水稻生长发育情况和产量损失度,建立洪涝灾害影响水稻的评价体系,为水稻不同生育阶段遇不同洪涝灾害程度的救灾提供不同的技术模式。(4)水稻洪水灾后的救灾技术模式和相关技术的整合重点开展洪涝灾害后杂交中稻恢复生长技术,洪涝灾害后杂交中稻绝收的救灾模式的集成研究与示范。3.4中央一号技术综合报告与抗低温疾病和高温