引言
全球农业环境遥感监测
全球主产区种植状况遥感监测
全球大宗粮油作物产量遥感监测与供应形势分析
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中国科学院遥感与数字地球研究所 张宁
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区域农业环境分析
在全球农业环境分析的背景下,从全球60个农业生态区中挑选了受环境因子影响显著的23个农业生态区(图2-3),开展区域综合分析。
2.2.1 北美洲
2013年4月至7月的高温、10月至2014年1月的较少降水和强烈太阳辐射,使美国西海岸(C16)遭遇了500年一遇的旱灾。降水、温度、太阳辐射等多重不利环境要素的共同作用导致了该区潜在生物量与近12年平均相比降低38.4%。
北美玉米带(C13)和美国北部大平原(C12)两个农业生态区具有相似的环境状况,两区各季度的温度和太阳辐射都较低,2013年上半年更为突出。两区降水较为正常,但是美国和加拿大的气温全年明显偏低,美国四个时期的平均气温与历史时期的差值分别为-1.1℃,-0.9℃,-0.3℃和-1.5℃;加拿大四个时期的气温距平分别为-0.5℃,-0.4℃,0.8℃和-1.3℃。其中,美国受影响最为严重的区域是新墨西哥州(四个时期的气温距平分别为-4.3℃,-3.4℃,-3.4℃和-3.7℃)和犹他州(-4.4℃,-2.4℃,-3.3℃和-3.6℃),亚利桑那州和科罗拉多州受到的影响程度稍小,年气温距平分别为-2.2℃和-3.0℃,且春季和秋季的气温较为正常。明尼苏达州和北达科他州的年平均气温距平平均为-1.5℃。
墨西哥西南部和北墨西哥高地(C18)全年气温低于平均水平,1月至4月最为显著。
尽管7月至10月的降水有所增加(太阳辐射相应降低),该区整体潜在生物量仍下降了7%。谢拉马德雷地区(C17)在1月至4月遭受了严重的降水短缺,降水距平为-43.8%。墨西哥1月至4月的气温稍高于平均水平,其他时期稍低于平均水平(四个时期气温距平分别为0.1℃, -0.2℃, -0.2℃和-0.1℃)。
2.2.2 南美洲
巴西东北部(C22)的2013年年均温度高于历史平均水平,年均降水低于历史平均水平,导致潜在生物量下降了7.9%,尤其上半年的玉米和水稻种植期受影响较大。7月至10月该区降水丰沛,潜在生物量得到显著累积。
阿根廷中北部农业生态区(C25)位于格兰查科平原。该区受多个环境因子异常的影响,如2013年1月至4月的明显少雨(降水减少40.6%)、7月至10月的低温以及年末PAR的显著降低(图2-4)。南半球冬季作物生长季内的寒潮为作物主产区带来了严重影响,涉及巴西南部、阿根廷北部以及乌拉圭和巴拉圭的部分地区。10月至2014年1月间辐射遭遇了异常现象(图2-4),即北美北部地区(C11)、北美南端和南美北部(C19)以及东南亚农业生态区(C49)太阳辐射不足,而全球其他地区日照较充沛。
2013年南美洲西南部(也称南椎体,C27)的年均潜在生物量较历史水平下降了25%,这主要是受全年降水短缺的影响(四个时期的降水距平百分比分别为-34.4%,-18.1%,-34.4%以及-61.3%)。由于该区年均降水和积云的减少,该区年均太阳辐射有所增加,但是年均气温接近历史平均水平。
2.2.3 亚洲
蒙古地区(C47)年均气温高于历史水平,2013下半年尤为显著,降水和光照条件理想,潜在生物量明显提高。
南亚旁遮普至古吉拉特地区(C48)全年降水丰沛(高出历史平均水平24.1%),潜在生物量水平高出历史平均水平29.7%。南部地区1月至4月以及北部大部分地区7月至10月降水量较大。另外,10月至2014年1月的小幅降温对潜在生物量累积也有一定帮助。与该农业生态区接壤的巴基斯坦、阿富汗以及查谟和克什米尔争议区在全年不同时期降水丰沛,不同时期的降水距平在30%到50%间。与该农业生态区北部毗邻的哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦和塔吉克斯坦在2013年下半年降水量较多,各地区降水距平在30%到50%之间。充沛的降水在南亚和东南亚地区的影响程度不同,呈由西向东递减趋势,至柬埔寨和越南降水回归正常。
中国东北地区(C38)、甘肃-新疆地区(C32)以及海南地区(C33)降水量高出平均水平15-30%,太阳辐射增加3%,温度有小幅升高,年平均潜在生物量增长近20%。1月至4月,中国南部的温度有所升高,降水有所增加,而北部(内蒙古C35和中国东北C38区域)经历了影响北半球大部分地区的寒潮。7月至10月,内蒙古地区(C35)的降水增加了34.9%,中国南部地区(C35)降水增加了18%,光合有效辐射增加了3%,温度也有小幅升高。10月至2014年1月期间,甘肃-新疆地区(C32)的降水增幅达150%,光合有效辐射增加10%,但气温持续较低;长江中下游地区(C37)、黄淮海地区(C34)和黄土高原地区(C36)日照充沛。北半球的寒潮仅在黑龙江省和吉林省对粮油作物有所影响,受1月至4月的低温影响,两省年均气温分别下降0.5°和0.7°,但是之后,两省气候适宜,尤其是黑龙江总体年降水增加了36.7%。
2.2.4 欧洲和非洲
北非地中海地区2013年的潜在生物量下降了16.3%,这主要由于该区年降水减少了近20%。7月至10月期间,该区降水持续低于平均水平,而10月至2014年1月降水亏缺更为严重,降幅达53.4%,潜在生物量也下降近40%。降水的减少影响到了从土耳其到摩洛哥的一系列国家,导致潜在生物量较低。降水亏缺在黎巴嫩尤为严重(-70%),其次为塞浦路斯和摩洛哥(-65%)以及阿尔及利亚、叙利亚共和国、利比亚及其毗邻国家(-50%)。
西欧的部分国家,如西班牙和葡萄牙降水分别减少了26%和43%。在欧洲东部和中部大部分地区,如希腊到波兰以及巴尔干半岛地区降水都显著减少,乌克兰和白俄罗斯作为该区的粮食主产区尤其值得注意,乌克兰降水减少了27%,白俄罗斯也经历了有史以来较严重的干旱,降水减少63%。高加索地区(C29)也经历了一系列连续的环境因子异常,1月至4月气温偏低,4月至7月初显干旱,尤其是7月至10月间气温和降水同时偏低,导致了潜在生物量的损失。
由于降水的减少,南非(C9)的年潜在生物量降低了约10%,其中7月至10月潜在生物量降低了23.8%,10月至2014年1月降低了16.6%。虽然该区光合有效辐射高于正常水平,但水仍是该区的主导限制因子,因此降水的亏缺导致了潜在生物量的降低。其中,博茨瓦纳、纳米比亚和莱索托受降水影响尤为严重,降水减少了25%到30%,导致潜在生物量减少了20%到25%,4月至7月强烈的日照和高温使环境状况不理想,潜在生物量和降水下降了40%到80%。马达加斯加地区(C05和C06),潜在生物量下降约10%,部分归因于10月至2014年1月间的低温,但主要原因在于4月至7月间的降水亏缺(-50%)。