西南地區(qū)農(nóng)業(yè)重大氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)與防控技術(shù)集成應(yīng)用研究

西南地區(qū)農(nóng)業(yè)重大氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)與防控技術(shù)集成應(yīng)用研究

中國(guó)西南部是一個(gè)典型的氣候脆弱地區(qū)，農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害頻發(fā)，災(zāi)害嚴(yán)重。在全球氣候變化背景下,農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害呈逐年增加、強(qiáng)度增強(qiáng)、危害加重的趨勢(shì)。2006年高溫干旱;2008年低溫雨雪冰凍;2009-2010年特大旱災(zāi);2010年3月低溫陰雨;2010年7月暴雨洪澇災(zāi)害就是最明顯的詮釋。重大農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和民生造成了巨大的損失。長(zhǎng)期以來(lái),重視高產(chǎn)品種和豐產(chǎn)栽培技術(shù)的研究應(yīng)用,對(duì)防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)的集成研究較少,防控重大災(zāi)害的主動(dòng)應(yīng)急能力不強(qiáng)、技術(shù)儲(chǔ)備不多,這些方面亟待加強(qiáng)。開展季節(jié)性干旱、暴雨洪澇、低溫陰雨和高溫?zé)岷Φ绒r(nóng)業(yè)重大氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)與防控技術(shù)的集成應(yīng)用研究,對(duì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)減災(zāi)增產(chǎn)增效和農(nóng)民增收具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,對(duì)保障西南地區(qū)糧食安全、生態(tài)環(huán)境安全和農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。1對(duì)四川農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定發(fā)展的建議針對(duì)西南地區(qū)重大農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害及其防控問(wèn)題重視程度不夠,缺乏系統(tǒng)研究,農(nóng)業(yè)和氣象學(xué)科結(jié)合不緊,防災(zāi)減災(zāi)能力弱,技術(shù)集成性和實(shí)用性不夠等問(wèn)題,2007-2009年,在收集查閱四川及西南歷年重大農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害年鑒、農(nóng)業(yè)年鑒、四川省防災(zāi)減災(zāi)年鑒的基礎(chǔ)上,查閱相關(guān)文獻(xiàn)并數(shù)次邀請(qǐng)有關(guān)專家會(huì)商,采用歷史數(shù)據(jù)分析與專家研討相結(jié)合的方法,分析災(zāi)害發(fā)生規(guī)律及危害,監(jiān)測(cè)防控現(xiàn)狀與問(wèn)題,提出加強(qiáng)防控的重點(diǎn)、發(fā)展方向和總體目標(biāo),并提出相關(guān)建議,為西南地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。2結(jié)果與分析2.1西南嚴(yán)重農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害及其危害2.1.1導(dǎo)致干旱發(fā)生,食災(zāi)量大,有季節(jié)性旱災(zāi)是西南地區(qū)發(fā)生頻率最高、持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)、危害范圍最廣、經(jīng)濟(jì)損失最大的農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害。旱災(zāi)已成為該區(qū)域農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的最重要制約因素。以四川盆地為例,1950-2009年的60a間,除11a無(wú)旱災(zāi)或無(wú)旱災(zāi)資料記載外,其余年份均有不同程度的旱災(zāi)發(fā)生,成災(zāi)達(dá)48a,其中32a受災(zāi)面積超過(guò)66.7×104hm2,13a成災(zāi)面積超過(guò)66.7×104hm2。一般干旱年,受旱30~50個(gè)縣,受旱面積66.7~100×104hm2,損失糧食產(chǎn)量5億~7.5億kg;中等干旱年,受旱50~70個(gè)縣,受旱面積100~150×104hm2,損失糧食產(chǎn)量7.5億~15億kg;嚴(yán)重干旱年,受旱縣70~100個(gè)以上,受旱面積333.3×104hm2以上,損失糧食產(chǎn)量15億~25億kg。2006年川渝地區(qū)發(fā)生的舉世矚目的高溫伏旱,干旱持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)60~80d,最高氣溫達(dá)44.5℃,其中重慶市的40個(gè)縣(區(qū))均為干旱受災(zāi)區(qū),四川省遭受干旱的縣(區(qū))有123個(gè),高溫伏旱導(dǎo)致1800萬(wàn)人口出現(xiàn)飲水困難;農(nóng)作物受旱面積320×104hm2,絕收面積73.3×104hm2,糧食減產(chǎn)500萬(wàn)t,直接經(jīng)濟(jì)損失150億元。2.1.2洪澇災(zāi)害致農(nóng)作物災(zāi)災(zāi)保險(xiǎn)暴雨洪澇是西南地區(qū)多發(fā)易發(fā)的重大農(nóng)業(yè)災(zāi)害,主要出現(xiàn)在5-9月,各月發(fā)生洪澇的頻率為5月9%,6月9%,7月36%,8月28%,9月18%。洪澇不僅沖毀大量農(nóng)田和基礎(chǔ)設(shè)施,而且造成農(nóng)作物受災(zāi)減產(chǎn)甚至絕收。僅四川平均每年遭遇洪澇災(zāi)害的縣就達(dá)105個(gè),農(nóng)作物受災(zāi)面積平均每年48.9×104hm2。2010年7月因暴雨引發(fā)的洪澇災(zāi)害致使37.1×104hm2農(nóng)作物受災(zāi),成災(zāi)面積17.6×104hm2,絕收5.4×104hm2。其中水稻受災(zāi)16×104hm2,成災(zāi)7.2×104hm2,絕收1.9×104hm2,產(chǎn)量損失32萬(wàn)t。2.1.3低溫降雨和高溫?zé)岷σ约稗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響(1)溫度波動(dòng)影響水稻指數(shù)3月上旬以后,盆地海拔500m以下地區(qū)氣溫回升到10℃以上,冷空氣活動(dòng)頻繁,連續(xù)3d以上平均氣溫低于12℃,會(huì)導(dǎo)致水稻爛秧,影響小麥、油菜等小春作物結(jié)實(shí)。(2)初夏低溫5月上、中旬連續(xù)3d以上平均氣溫低于15℃,影響水稻分蘗;5月下旬-6月上旬連續(xù)3d以上平均氣溫低于20℃,對(duì)水稻抽穗揚(yáng)花不利。(3)高溫、高溫危害8月下旬,連續(xù)3d以上平均氣溫低于20℃,會(huì)使水稻空殼多,產(chǎn)量大幅度下降。高溫危害主要有冬暖和高溫伏旱危害,冬暖導(dǎo)致小麥春化過(guò)程提前和油菜早花早薹,高溫導(dǎo)致小麥、油菜和水稻逼熟,影響灌漿結(jié)實(shí)和作物單產(chǎn)。隨著極端天氣的增多,低溫寡照和高溫?zé)岷?duì)西南地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響越來(lái)越大,不容忽視。2.2中國(guó)西南農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害的監(jiān)測(cè)和預(yù)防2.2.1災(zāi)損評(píng)估技術(shù)近年來(lái),氣象部門在不同生態(tài)類型區(qū)建立氣象和土壤墑情監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn),尚未良性運(yùn)轉(zhuǎn)并服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。重點(diǎn)開展復(fù)雜地形、多災(zāi)并發(fā)情況下致災(zāi)因子的分離技術(shù);復(fù)雜地形、地貌、種植結(jié)構(gòu)和云多霧重情況下衛(wèi)星遙感資料的準(zhǔn)確判讀技術(shù);災(zāi)損的快速準(zhǔn)確評(píng)估技術(shù);與農(nóng)業(yè)技術(shù)部門結(jié)合開展農(nóng)業(yè)重大災(zāi)害成災(zāi)機(jī)制與災(zāi)損評(píng)估指標(biāo)體系和農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)體系的構(gòu)建;重大農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害動(dòng)態(tài)評(píng)估業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)。2.2.2植物調(diào)整型避災(zāi)災(zāi)周年生產(chǎn)模式重點(diǎn)開展區(qū)域尺度的抗旱防澇生態(tài)工程技術(shù)體系與綜合防控技術(shù)集成;基于茬口優(yōu)化、種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的避災(zāi)減災(zāi)周年生產(chǎn)模式;小麥、玉米、水稻和薯類多抗品種篩選及關(guān)鍵避災(zāi)減災(zāi)技術(shù)集成示范;油菜低溫凍害和冬暖早花早薹的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控與調(diào)優(yōu)栽培技術(shù);水稻耐淹品種、不同生長(zhǎng)發(fā)育階段洪澇災(zāi)害災(zāi)損評(píng)估與不同受災(zāi)情況下的救災(zāi)模式及關(guān)鍵配套技術(shù)。2.2.3降低災(zāi)害綜合成本，提高災(zāi)害綜合效率重點(diǎn)開展防災(zāi)減災(zāi)公共實(shí)驗(yàn)和服務(wù)平臺(tái)建設(shè);防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化新機(jī)制與模式的構(gòu)建。2.3監(jiān)測(cè)和目標(biāo)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的重要技術(shù)需求和目標(biāo)2.3.1主要糧食技術(shù)集成創(chuàng)新發(fā)展模式針對(duì)西南地區(qū)發(fā)生的農(nóng)業(yè)重大氣象災(zāi)害,以提高監(jiān)測(cè)預(yù)警應(yīng)急能力和綜合防控能力,促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收為目標(biāo),選擇水稻、玉米、小麥、油菜、馬鈴薯共5個(gè)主要糧食作物,按照“工程防災(zāi)、生物抗災(zāi)、結(jié)構(gòu)避災(zāi)、技術(shù)減災(zāi)、制度救災(zāi)”的基本思路,重點(diǎn)開展農(nóng)業(yè)重大氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與災(zāi)損評(píng)估、季節(jié)性旱災(zāi)綜合防控與避災(zāi)減災(zāi)、洪澇災(zāi)害綜合防控與恢復(fù)生產(chǎn)、低溫陰雨與高溫?zé)岷?yīng)急減災(zāi)等關(guān)鍵技術(shù)和模式的集成示范,工程技術(shù)、生物技術(shù)、農(nóng)耕農(nóng)藝技術(shù)結(jié)合;單一技術(shù)突破與技術(shù)集成創(chuàng)新結(jié)合。通過(guò)農(nóng)業(yè)和氣象部門有機(jī)結(jié)合,構(gòu)建孕災(zāi)環(huán)境、成災(zāi)機(jī)制、受災(zāi)體和災(zāi)損評(píng)估一體的農(nóng)業(yè)重大氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)估模型、方法和指標(biāo)體系。2.3.2抗?jié)臣夹g(shù)體系的集成示范針對(duì)西南地區(qū)多災(zāi)種、并發(fā)、多發(fā)的特點(diǎn),開展基于區(qū)域綜合防控的抗旱防澇生態(tài)工程技術(shù)體系的集成示范,篩選作物多抗減災(zāi)作物品種,并構(gòu)建基于災(zāi)損評(píng)估的茬口優(yōu)化、種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、避災(zāi)減災(zāi)技術(shù)體系和周年生產(chǎn)模式。2.3.3構(gòu)建高效運(yùn)行的公共實(shí)驗(yàn)平臺(tái)組織西南地區(qū)氣象和農(nóng)業(yè)優(yōu)勢(shì)單位,整合人才和科技資源,結(jié)合地方農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展重大科技需求,多學(xué)科交叉融合,構(gòu)建高效運(yùn)行的防災(zāi)減災(zāi)公共實(shí)驗(yàn)和服務(wù)平臺(tái),促進(jìn)重大農(nóng)業(yè)災(zāi)害科技成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用,保障區(qū)域穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展。3結(jié)論和建議3.1為應(yīng)對(duì)中國(guó)北方農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害，評(píng)估災(zāi)害損失的技術(shù)(1)主要農(nóng)經(jīng)作物農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)及區(qū)域適應(yīng)性篩選系統(tǒng)收集整理水稻、玉米、小麥、油菜、馬鈴薯等主要作物的農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)及防災(zāi)減災(zāi)對(duì)策措施并進(jìn)行區(qū)域適應(yīng)性篩選,建成主要農(nóng)經(jīng)作物農(nóng)業(yè)氣象指標(biāo)體系并用于農(nóng)用天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)服務(wù)和農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)。(2)農(nóng)經(jīng)干旱實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)優(yōu)化完善土壤水分動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、綜合氣象干旱指數(shù)(CI指數(shù))實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)干旱衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)技術(shù),開發(fā)或優(yōu)化主要農(nóng)經(jīng)作物干旱實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),建成農(nóng)業(yè)季節(jié)性干旱動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)并投入業(yè)務(wù)運(yùn)行。廣泛收集資料,開展人工控制性試驗(yàn),研究復(fù)雜地形和氣候背景下洪澇、高溫成災(zāi)機(jī)制,主要農(nóng)經(jīng)作物關(guān)鍵發(fā)育期低溫冷害指標(biāo),開發(fā)基于3S技術(shù)和氣象要素實(shí)時(shí)監(jiān)控的洪澇實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)、高溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)、低溫冷害實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。(3)主要農(nóng)經(jīng)作物關(guān)鍵生育期重大農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害動(dòng)態(tài)評(píng)估業(yè)務(wù)系統(tǒng)系統(tǒng)收集歷史資料,充實(shí)完善農(nóng)業(yè)氣象基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù),開展主要農(nóng)經(jīng)作物重大農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害歷史評(píng)估研究,建立主要農(nóng)經(jīng)作物重大農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害宏觀評(píng)估模型。系統(tǒng)收集相關(guān)科研試驗(yàn)資料,研發(fā)或篩選主要農(nóng)經(jīng)作物干旱、洪澇、高溫、低溫冷害評(píng)估模型,建成主要農(nóng)經(jīng)作物關(guān)鍵生育期重大農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害動(dòng)態(tài)評(píng)估業(yè)務(wù)系統(tǒng)。開展季節(jié)性干旱、洪澇、高溫低溫災(zāi)害的監(jiān)測(cè)預(yù)警與災(zāi)損快速評(píng)估關(guān)鍵技術(shù)、方法與指標(biāo)體系的研究與應(yīng)用。3.2綜合防災(zāi)、防災(zāi)、民防等技術(shù)的綜合展示(1)洪澇災(zāi)害能力特性理論基于農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)可以改善小氣候,平抑極端低溫和高溫,攔蓄水分與養(yǎng)分,調(diào)控水分的時(shí)空分布,從而增強(qiáng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)抗干旱、高溫、低溫和洪澇災(zāi)害能力的原理,在景觀和系統(tǒng)的尺度上,根據(jù)小流域的自然地理和農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn),采用景觀生態(tài)學(xué)、生態(tài)規(guī)劃學(xué)和生態(tài)工程學(xué)的方法,探索不同林網(wǎng)形狀、不同林網(wǎng)間距、不同塊狀森林面積大小、不同群落組成對(duì)小流域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)抗低溫、干旱、洪澇和高溫的能力,從景觀尺度上,通過(guò)農(nóng)林種植結(jié)構(gòu)的調(diào)控、關(guān)鍵地段生態(tài)屏障的建設(shè)技術(shù)、群落配置技術(shù)的集成,并進(jìn)行試驗(yàn)示范,提出小流域林網(wǎng)優(yōu)化布局的技術(shù)體系。(2)優(yōu)良抗旱性分析針對(duì)目前大面積生產(chǎn)用種缺乏抗旱性鑒定評(píng)價(jià),農(nóng)戶選擇存在盲目性的問(wèn)題,開展抗旱品種或種質(zhì)資源的高效鑒選方法、技術(shù)、關(guān)鍵指標(biāo)等基礎(chǔ)研究;在已育成的品種中篩選抗旱耐旱能力強(qiáng)的玉米、小麥、水稻、油菜和甘薯品種并在生產(chǎn)中應(yīng)用;鑒定優(yōu)異抗旱種質(zhì)資源與育種材料,挖掘種質(zhì)資源抗旱潛力;抗旱兼抗低溫耐熱品種或種質(zhì)資源的篩選,充分發(fā)揮生物防災(zāi)減災(zāi)作用。(3)干旱避災(zāi)機(jī)組織協(xié)調(diào)下濕風(fēng)選技術(shù)針對(duì)玉米、小麥、水稻、油菜和馬鈴薯旱災(zāi)致災(zāi)因子(降雨不足、蒸發(fā)量大、季節(jié)性干旱等)、孕災(zāi)環(huán)境(水土流失嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境脆弱、土壤蓄保墑能力差、抗旱能力弱等)及規(guī)律性,開展主要作物關(guān)鍵生育時(shí)段非充分灌溉條件下避旱栽培技術(shù)模式和干旱后效性的基礎(chǔ)研究;集成集雨精準(zhǔn)灌溉微水工程的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè),防蝕耕作方式,保墑抑蒸覆蓋栽培技術(shù),播期調(diào)整與茬口優(yōu)化等旱災(zāi)避災(zāi)減災(zāi)關(guān)鍵技術(shù),構(gòu)建玉米、水稻、小麥、油菜避旱減災(zāi)關(guān)鍵技術(shù)體系及配套農(nóng)機(jī)具;篩選研發(fā)針對(duì)性強(qiáng)的抗旱減災(zāi)生物化學(xué)制劑;針對(duì)部分高塝望天田改種旱作的實(shí)際,開展水改旱玉米品種及配套栽培技術(shù)的集成示范。(4)開展“糧-經(jīng)-飼-能能源作物”作在帶狀多熟種植基礎(chǔ)上,通過(guò)作物及品種結(jié)構(gòu)調(diào)整,應(yīng)用生物多樣性原理,發(fā)揮薯類、蔬菜等作物在農(nóng)業(yè)減災(zāi)與恢復(fù)生產(chǎn)中的重要作用,構(gòu)建田間降水就地蓄集利用的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)周年生產(chǎn)模式,避災(zāi)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式,構(gòu)建稻田、旱地避災(zāi)高效型“糧-經(jīng)-飼-能(能源作物)”輪作技術(shù)體系。3.3洪水災(zāi)害的綜合評(píng)價(jià)和恢復(fù)(1)生態(tài)水利工程理論以小流域?yàn)槭痉秵卧?在景觀尺度上,根據(jù)自然地理特點(diǎn),采用工程措施和生物措施相結(jié)合的方法,根據(jù)水從高處往低處流的特點(diǎn),充分利用地形地貌,用植物籬和邊溝(池)攔截水分,用簡(jiǎn)易的溝、坑、池、塘蓄水,用溝、渠疏通水分,用樹枝壯溝系和寬溝通水瀉洪,結(jié)合坡改梯、橫坡種植、植物籬等集成技術(shù),進(jìn)行試驗(yàn)示范,探討地形地貌特征、積水區(qū)降雨量和水量與數(shù)枝狀溝渠系瀉洪能力的相關(guān)性,闡明坡改梯、橫坡種植、植物籬等集成技術(shù)的保水效應(yīng)及調(diào)節(jié)土壤水分時(shí)空重新分配過(guò)程,評(píng)估池、塘蓄水能力對(duì)流域農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)的影響效應(yīng),提出低運(yùn)行成本或零運(yùn)行成本的生態(tài)抗旱、防澇工程技術(shù)體系。(2)洪水沒(méi)收期耐淤品種廣泛收集近年新育成的雜交稻品種,在水稻生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵階段,分蘗盛期、孕穗期、抽穗開花期和乳熟期,以洪水淹沒(méi)1/3、1/2、2/3和全沒(méi)頂?shù)炔煌蜎](méi)深度,篩選出耐淹品種;并研究洪水淹沒(méi)后相關(guān)形態(tài)和生理指標(biāo),建立雜交水稻耐洪水淹沒(méi)鑒定方法,為選育耐淹水稻品種提供依據(jù)。(3)洪澇災(zāi)害對(duì)水稻的影響選用耐淹和不耐淹品種,在水稻分蘗盛期、孕穗期、抽穗開花期和乳熟期等關(guān)鍵階段,以洪水淹沒(méi)1/3、1/2、2/3和全沒(méi)頂?shù)炔煌蜎](méi)深度,研究洪澇災(zāi)害后水稻生長(zhǎng)發(fā)育情況和產(chǎn)量損失度,建立洪澇災(zāi)害影響水稻的評(píng)價(jià)體系,為水稻不同生育階段遇不同洪澇災(zāi)害程度的救災(zāi)提供不同的技術(shù)模式。(4)水稻洪水災(zāi)后的救災(zāi)技術(shù)模式和相關(guān)技術(shù)的整合重點(diǎn)開展洪澇災(zāi)害后雜交中稻恢復(fù)生長(zhǎng)技術(shù),洪澇災(zāi)害后雜交中稻絕收的救災(zāi)模式的集成研究與示范。3.4中央一號(hào)技術(shù)綜合報(bào)告與抗低溫疾病和高溫