我国农业病虫害发生特点及防治对策

我国农业病虫害发生特点及防治对策

近几十年来，干旱和干旱造成的损失和影响变得越来越严重。干旱不仅直接导致农业减产,食物短缺,而且其持续累积会使土地资源退化、水资源耗竭和生态环境受到破坏,制约可持续发展。因此,预防和减轻旱灾成为当今世界的重要课题之一。有效预防和减轻旱灾的前提是全面认识旱灾本质、成因及其发生规律。本文简介和综述国内外学者关于农业旱灾研究的进展。1干旱指数、干旱监测与干旱风险研究1.1spi指数spiractinization干旱指标即表征某一地区干旱程度的标准,是旱情描述的数值表达,起着量度、对比和综合分析旱情的作用,是加强干旱监测、预测、预警和进一步开展旱灾研究的基础。对于不同类型的干旱,干旱指标应该具有明确的物理意义,其所涉及的资料容易获得,参数计算简便,同时,指标应能反映干旱的成因、程度、开始、结束和持续时间等。由于一个地区实际出现的干旱情况比较复杂,它与前期降水情况、土壤底墒、灌溉条件、作物品种耐旱能力等因素有关,很难用一个通用的指标来表示。根据判断角度的不同,使用不同的标准和计算方法,分别用降水指标、土壤水分和作物指标、地表水分和热量平衡指标、地表径流和地下水指标等来判断干旱的程度。1.1.1降水指标气象上通常用一定时段内降水量的多少,降水距平的大小、变率、降水日数、连续无雨日数的长短,或一场透雨后的连续降雨或无雨日数等来制定旱涝指标。例如,我国中央气象局采用降水量距平百分率作为华北地区的旱涝指标;美国气象部门采用降水百分比指数(实际降水/正常降水×100%)作为干旱指标之一;李克让等采用降水标准差来确定旱涝指数。这几种指数的计算都存在均值的确定问题。均值常常受到极值的影响,且降水记录随时间和地点而变化,即使所得的干旱指数相同,不同地点的降水量、偏离正常值的频率也会有很大差异,因此很难用于区域间的对比。美国学者McKee等认识到降水不足对地下水、水库蓄水、土壤水、积雪厚度和径流等方面影响的差异,开发了反映干旱对不同类型的水资源可利用量影响的SPI(StandardizedPrecipitationIndex)指数。SPI指数可以认为是标准偏差,即降水值偏离平均值,与我国所采用的标准差指数类似。计算SPI指数需要五方面的数据:累积降水量、累积降水距平、平均值的累积降水百分比、百分位数或“非超越概率”。McKee等还对SPI制定了分类系统,以确定干湿强度,对任意时间尺度制定了“干旱”事件的标准。1994年,SPI指数已用于Colorado州的干旱监测。该指数还被美国国家干旱减灾中心(theNationalDroughtMitigationCenter)和西部区域气候中心(theWesternRegionalClimateCenter,WRCC)用于监测紧邻的美国各州的气候分异水平。从应用角度看,SPI指数利用变量累计的方法,比简单的距平法和百分比法更能反映一段时间内降水与水资源状态之间的关系,除了农业应急外,还可以用于各类水资源的供给与调控管理。1.1.2土壤水分指标农业干旱的关键在于土壤水分的亏缺状况,主要考虑大气降水与土壤水分平衡。在估计作物对灌溉的需求时,常用的土壤水分指标为土壤水分亏缺量(实际蒸散量与可能蒸散量之差)。此外,这个指标也可用来划分干旱气候的界限。测量土壤水分供给的综合干旱指数为PalmerPDSI。PDSI能够对异常干旱和异常潮湿做出反映。比如,当从干旱转向正常或潮湿时,PDSI测得的干旱就结束了,不用考虑径流、湖泊、水库水位及其它长期的水文影响(KarlandKnight,1985)。PDSI的计算建立在降水、气温和当地土壤可利用水量(thelocalAvailableWaterContent,AWC)的数据基础上。水平衡计算中所有的变量,如蒸发蒸腾量、土壤水分再补充量、径流和表层水分的损失量等,都有确定的数值,而且不用考虑灌溉措施对水平衡的影响。该指数是美国各州政府机构启动干旱救助计划的依据,适合于大范围的遥感干旱监测应用。基于水分与能量平衡的干旱指标有干燥度比率,其中以布德科1958年提出的辐射指数最为著名。1969年莱托称辐射指数为“干燥度比率”或“干燥度指数(D)”(Hare,1983),该指数可用于气候干湿度的划分。《华北平原旱涝气候》中的干燥度指标则建立在农田水分平衡的基础上,考虑了影响水分盈缺的基本因素,适合于农田地块的旱涝监测。1.1.3作物水分指数为了测定作物干旱状况,Palmer(1968)基于PDSI指数设计出作物水分指数CMI(CropMoistureIndex)。该指数基于每周平均气温、总降水量及上周的CMI值,属于用气象方法监测和识别作物干旱。用CMI指数表达遥感监测结果,可以获得作物干旱演进的空间分布动态图,从而为政府或农户应对干旱提供决策依据。1.1.4地表水供给指数Shafer和Dezman等(1982)为完成美国Colorado州(以山地积雪为主要水源)的Palmer指数计算,设计了地表水供给指数(SurfaceWaterSupplyIndex,SWSI)。SWSI的计算以积雪厚度、径流、降水和水库蓄水为基础,以流域为单元进行。其目的是将水文和气象特征结合到简单的指数值中,这些值可以标准化,便于流域间进行比较。1.2气象和遥感监测监测干旱的发生、发展、累进过程,了解干旱类型和程度的地域差异,是干旱应急和干旱管理的重要前提。遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)为此提供了技术保障。通过遥感卫星全天候、多时相、多波段地对地球进行监测,可以及时获取旱灾地区的影像数据,包括土壤湿度、植被指数、作物种类与范围等,同时可以获得给定区域的气候与降雨信息。将最新影像数据处理后与数字地球中的基础地理信息(如三维地形信息、土壤植被信息等)叠加,可以得到受灾地区的土壤水分亏缺状况即旱情;对每天的遥感影像数据进行处理,则可以对旱灾进行动态监测。根据旱灾发生的程度,结合当地人口和社会经济分析,可得出灾害救助的优先程度,制定出合理可行的救助实施方案。我国在利用卫星遥感技术进行旱灾监测评估方面已取得进展。郭铌等利用NOAA气象卫星AVHRR资料对1995年中国西北区东部特大干旱进行监测,结果表明植被指数可反映干旱对植被生长的影响,能够客观地监测干旱发生的范围和强度。居为民等根据NOAA气象卫星AVHRR的一、二通道资料,计算生成了江苏全省的植被指数相对距平图,用于该省1994年干旱监测,分析了干旱范围和影响程度,统计了受旱面积,其监测结果与灾情实际分布一致。隋洪智等在对遥感旱灾模型进行综合分析的基础上,结合GIS技术对黄淮海平原旱灾进行了遥感监测,也取得了很好的经济和社会效益。尽管当前的遥感和GIS一体化技术在旱灾监测与评估中还存在一些技术问题,如多源信息的精确配准、灾害损失模型的建立和完善等,但它作为能够为宏观决策提供依据的工具,应该成为灾害监测和风险管理体系的重要组成部分。1.3干旱风险评估旱灾风险研究的目的是减轻旱灾造成的损失。国内学者如李柞泳等采用分形理论计算了四川旱涝灾害时间序列的分形特征,并根据其分数维结构,对四川省未来旱涝灾害发生的可能性做了概率估计;王良键采用GM11模型对湖南严重干旱进行了预测;陈育峰采用马尔科夫概型方法分析我国旱涝空间性序列的静动态结构及其演化趋势;张汉雄用马尔科夫链模型预测了宁南山区旱情;王石立等根据华北地区冬小麦受旱特点,建立了干旱概率、产量损失、抗灾性能和承灾体密度四个子模型,作出华北地区冬小麦旱灾损失风险的评估。朱琳等根据趋势产量和实际产量计算气象减产量,以此确定旱灾的强度;并用改进的彭曼公式计算最大可能蒸发量,根据作物生长期的降水量与最大可能蒸发量来确定干旱的年份;以冬小麦种植比例判断承灾体易损性;以灌溉比率判断抗灾能力,以干旱损失率、易灾性指数及防灾的不充分程度的乘积作为风险指数,作出陕西省冬小麦的干旱风险区划。上述风险分析多侧重于农业旱灾系统中影响旱灾灾情的某个或几方面的特征或表现结果,而没有系统考虑下列因素:致灾因子发生强度、频率、持续时间、区域范围、孕灾环境动态变化及其影响、承灾体脆弱性差异及成因等,故评估结果不足以全面反映真实旱灾风险。未来的旱灾风险研究,应在分析系统整体特征的基础上,建立较完善的数学模型。2干旱影响研究旱灾具有多发性、渐进性、持续性、累积性等特征,虽然它不像突发性灾害(如洪水和地震)那样能够激起人们的救助热情,但却能造成十分严重的损失,影响人类社会经济生活的各个方面。农业减产引发食物短缺、营养不良和饥荒灾害,可能破坏与农业有关的社会生产链,影响社会安定。干旱持续累积将对资源和环境造成难以逆转的影响,如地下水耗竭、地面沉降、地裂缝、土地退化等,其损失很难用单纯的经济指标来衡量。有关旱灾影响的研究分为两类,一是对旱灾直接影响的计量、描述和相关分析;二是根据产业链关系,对旱灾相关损失的模拟估算。前者涉及农作物受旱面积、成灾面积;作物减产数量、地区食物短缺数量和饥荒人口数量;畜牧业遭受损失情况;干旱期地表水资源减少和地下水水位下降状况,机井报废数量;人畜饮水困难程度;土壤、池塘干涸程度;蝗虫灾害发生状况;土地沙漠化扩展面积与速率等方面。例如,陈玉琼研究了干旱和沙漠化、干旱和饥荒、干旱与蝗灾的关系,认为在1949年以前,华北地区饥荒和蝗灾发生面积与干旱指数成正相关关系;并确定500a来京津冀地区最严重的干旱时段,讨论了社会对干旱的响应。在定量估算方面,周进生计算了1989年我国旱灾造成的农作物直接经济损失,并运用投入产出链关系估算了间接经济损失;刘立德估算了干旱对电力生产的影响;黄朝迎利用统计资料,分析了20世纪80年代京津冀晋地区的干旱及其对水资源的影响,发现连年持续干旱所造成的社会经济负效应远比个别年份严重旱灾所造成的影响大得多。商彦蕊等分析了农业旱灾过程中人为因素的作用和旱灾对地方人口的影响。总之,旱灾影响研究多侧重经济后果,而对环境效应分析模拟不够,在旱灾累进情况下,缺乏人口、社会经济系统调整对旱灾反馈作用的研究。今后既要加强定量估算方法的研究,也要加强旱灾对资源环境影响过程的模拟,以制定适合区域特征的减灾战略。3采用模型法分析干旱厚度,建立和确定干旱个旱情评估是制定灾害救助方案和采取防灾减灾策略的基础。许多学者对其进行了探讨,如孙荣强用水平衡干旱模拟模型评价干旱严重程度;宫德吉等利用作物不同生长期内的缺雨指数与敏感指数的乘积之和来确定内蒙古地区旱灾成灾综合指数;李翠金以单个测站降水距平及降水短缺的持续时间来确定干旱等级标准,以多站干旱强度与相应干旱强度对应的权重之积的和来确定区域干旱指数,建立了华北受旱面积和成灾评估模式;宋丽莉等利用达到一定标准的降水量及其降水的时间间隔来衡量干旱程度,用受灾率和成灾率指标评价广东水稻旱灾;薛晓萍等利用统计分析方法对棉花各生育期降水与产量建立相关关系,计算当年降水与常年降水情况下的减产值,将不同生育阶段的减产值进行累计,与棉花价格相乘,建立了山东棉花产量旱灾损失评估模型;陈玉琼提出了根据降水量计算旱涝指数P的方法,并对近500a来黄淮海平原地区的旱涝情况进行了计算。上述评估大多侧重降水与作物需水关系、降水与产量关系,所用指标缺乏农业生产过程中的非气象因素,如生产结构和经营管理投入,防灾减灾行为反应等,而这些非降水因素对农作物承灾体的脆弱性起着重要的作用,可对干旱起到缓解或强化作用,进而影响最终灾情。因此,未来的旱情评估应以GIS、RS监测为基础,综合考虑区域农业系统结构和状态。4基于历史阶段性的干旱区域分异规律的研究认识旱灾的时空分异规律,对防灾减灾战略制定有其重要作用,也是旱灾研究的重点,目前研究成果多是对历史气象或农业旱灾灾情资料的统计分析。如傅伯杰根据农业灾害统计资料,分析了建国以来的旱灾时空分异特征;李克让等提出了考虑前期降水短缺的干旱指数,利用1951—1991年逐月全国160个站的降水资料划分干旱等级,分析了我国干旱的时空特点,认为我国干旱在空间上存在四个中心,即黄淮海、东南沿海、西南和东北西部,在时间上多数区域的现代干旱都存在线性增长的趋势;方修琦等利用1978—1994年农业旱灾资料,采用经验正交函数EOF方法,分析了我国旱灾灾情的时空规律,得到的结论是我国旱灾灾情分布特点主要受自然环境控制;潘耀忠等依靠中国省级报刊自然灾害数据库,借助GIS技术分析中国40a旱灾时空格局;孙容强对中国农业重旱区基本特征进行分析。这些研究所采用的方法和资料各异,在宏观上从不同角度揭示了我国旱灾的时空分异规律,具有一定的理论和实践价值。此外,许多学者还从区域角度进行研究,如黄朝迎统计分析了长江流域40a的旱灾特征;何素兰分析了华南地区40a旱涝变化;杨志荣等研究了湖南历史旱灾时空分布规律;王文楷等分析了河南省旱涝灾害的地域分异;袁林用等级式量化方法揭示了陕西历史旱灾发生的规律;朱爱容等对40a降水资料的标准旱涝等级和谐波分析,揭示了陕西关中春季旱涝的基本特征。上述有关干旱区域分异规律的研究,为干旱宏观管理和调控提供了依据。笔者认为,近几十年来,由于水库、塘坝、水渠、机井、水窖等一系列灌溉设施的建设,在一定区域范围内改变了旱灾的成灾空间,基于历史阶段的气候监测和旱灾统计资料所得出的干旱规律已不能作为当今干旱行动决策的依据。应借助遥感监测与区域社会经济结构的综合分析,重新研究干旱与旱灾发生的现实格局。5人类活动对农灾应急的影响农业旱灾是致灾因子(降水不足)、孕灾环境(土地利用)、承灾体(农作物和农业人口)相互作用的产物。旱灾灾情是对系统存在的旱灾脆弱性的揭示和表达。脆弱性是农业系统容易受到干旱影响并形成损失的特性,它是在农业系统各要素动态变化及其相互影响的过程中形成的,脆弱性反过来又成为干旱成灾的驱动因素。对于同期、同等强度的干旱,即使同一区域,不同承灾体的灾情也存在很大的差别。至于哪些地块、哪些作物、哪些人受灾,为什么会受灾等问题,应该追溯到致灾因子以外的人口、社会经济和人类反应能力等方面产生脆弱性的压力。商彦蕊系统分析了人类行为对旱灾灾情的影响,提出农业旱灾系统脆弱性分析与评估的方法,对河北省农业旱灾脆弱性进行评估,建立了脆弱性与旱灾风险的相关关系。史培军等通过实地调查和统计资料分析,揭示了内蒙古乌兰察布盟土地利用中作物种植结构调整对农业旱灾灾情的影响机理。史德明研究表明,人口对土地压力的增大,必将导致水土流失面积扩大,土壤层变薄,而阻碍植被恢复,降低土壤涵养水源的能力,是造成水文干旱和农业干旱的重要因素之一。张晓通过数量模型分析发现,水土流失在诱发和加剧水旱灾害方面的作用达60%~70%,即人为因素促动了旱灾的发生。这些都说明人类活动能够改变孕灾环境状况和承灾体脆弱性,加剧或减缓旱情。因此,脆弱性分析和研究应成为旱灾研究的重点内容之一。6加强干旱风险管理加深对旱灾本质的认识是减灾管理的基础。20世纪60年代以前的旱灾研究一般将干旱成灾的