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大数据揭秘我国南方农业骤旱现象

河海大学农业科学与工程学院教授 刘笑吟

我国南方粮食产区涵盖长江中下游平原、华南和西南地区,承载着我国35%的耕地面积与40.8%的粮食产量,直接关乎国家粮食安全大局。然而在全球变暖的背景下,一种“突发快发、强度集中、危害突出”的南方农业骤旱现象,正成为威胁我国区域作物生产的新隐患。

干旱素来是影响全球农业的首要气候灾害,而农业骤旱与传统干旱有着本质区别。它以数周内快速耗竭土壤水分为核心特征,叠加气温异常攀升、蒸发量急剧加大的双重影响,使得对骤旱现象较易出现评估偏差、防控滞后等问题,对作物关键生育期的打击更强,且伤害往往不可逆。

基于1950年至2022年多源土壤湿度、气象及作物数据,我们团队针对上述三大区域开展研究,系统剖析了骤旱发生规律,为精准防控提供科学指导。

空间差异显著——三大产区旱情“个性”鲜明

三大南方产粮区虽同处南方气候带,但受地形地貌、季风环流等影响因素制约,区域骤旱“个性”鲜明。

研究发现,长江中下游流域的旱情呈现显著的“南北分野”特征——长江以南属于“高频次、短持续、快爆发”的类型,年均发生1.4至2次,持续时长约25天,在骤旱发展阶段,根区土壤湿度百分位数最大每五日下降超过12个百分位点;长江以北则截然相反,表现为“低频次、长周期、缓发展”,年均发生0至1.4次,持续30至35天,每5天湿度下降约8至10个百分位点。这一差异源于江南受季风波动影响更为剧烈,而江北处于季风边缘区,旱情发展节奏相对平缓。

西南地区的旱情则呈现出“盆地与周边两极分化”的特点——四川盆地内部是干旱频率的“低谷区”,年均不足0.4次,而盆地边缘及滇黔部分区域则是高发区,年均发生次数超1.6次。值得警惕的是,西南地区是三大区域中唯一出现干旱频率、持续时长、强度“三升”的区域,形成旱情叠加升级的严峻格局。

而华南地区的旱情分布则遵循 “海陆梯度”展开——北部内陆的干旱频率与发展速率显著高于沿海地带。内陆区域每5天土壤湿度降幅可达12个百分位点,而沿海地区得益于台风水汽的补充,降幅控制在8至10个百分位点,加之南岭—武夷山脉的地形阻隔,进一步加剧了内陆区域的旱情程度。

春夏旱情高发——易打击作物敏感期

春夏季是南方产粮区骤旱的高发时段,而这一时期恰好与作物关键生育期高度重合,给区域粮食产量稳定带来极大威胁。

春季骤旱呈局部高发态势,高频率区域集中在长江以南(以湖南、江西为主)、西南东部(黔东地区)及华南北部丘陵地带。此时发生骤旱,长江中下游的冬小麦正处于灌浆关键期,华南的早稻则进入育秧阶段。冬小麦灌浆期对水分极度敏感,一旦遭遇持续20天以上的骤旱,千粒重会显著下降,直接影响产量。春季骤旱还可影响华南早稻育秧及后续生长,其中,发生于幼穗分化等敏感阶段的持续水分胁迫尤其值得关注。

相较于春季的局部高发,夏季骤旱则呈现全域蔓延之势,影响范围更广、危害程度更深——长江中下游高频率区向南扩张,华南地区向沿海低地延伸,西南地区干旱频率普遍攀升。此时,各区域作物均进入生长关键期,长江中下游中稻进入孕穗阶段,若遭遇持续高温干旱,可能影响幼穗和花粉发育,降低结实率;西南东部的水稻和夏玉米进入生殖期,持续干旱会直接破坏授粉过程;云南地区干旱发生时间相对滞后,却精准“撞上”中稻和玉米的关键生殖期,极易造成不可逆的减产损失。

科学应对施策——构建区域化防控体系

基于上述特征,结合三大区域的实际情况,我们提出全链条科学防控方案。

在监测预警层面,可构建五日尺度的精准监测网络,整合卫星遥感、地面观测与大数据,聚焦春夏季骤旱高发关键期,提前7至10天发布针对性预警信息,弥补月度监测的短板,实现旱情早发现、早响应、早处置,为防控工作争取主动。

在分区施策层面,需立足各区域旱情“个性”靶向发力。长江中下游重点优化灌溉制度,优先保障冬小麦灌浆期、中稻分蘖—拔节期的应急供水需求;西南地区针对旱情“三升”叠加风险,强化水利设施建设与耐旱品种推广双轮驱动,提升综合抗旱能力;华南地区则充分依托台风水汽补给优势,搭建雨水集蓄利用系统,有效缓解内陆区域旱情压力。

在长期适应层面,应依据区域水资源承载力和气候风险变化,统筹优化作物布局、播栽期与品种熟期安排,配套实施秸秆覆盖等保墒措施并完善雨水集蓄和灌排设施,选育推广耐旱耐热、节水稳产品种,从降低关键生育期遇旱风险、增强农田水分调节能力和提高作物抗逆能力入手,系统提升农业生产应对骤旱及旱热复合胁迫的韧性。未来需进一步完善动态化作物干旱阈值标准,将五日尺度旱情指标纳入产量预测模型,让防控措施更具针对性与实效性,为守护国家粮食安全再添防线。

作者简介:刘笑吟,河海大学农业科学与工程学院教授,博士生导师,河海大学“农田水碳循环与调控”团队首席,入选江苏省“333高层次人才培养工程”和江苏省青年科技人才托举工程,担任农业农村部苏州野外观测站常务副站长、南京市青年科技工作者协会副会长。主要从事农业水资源高效利用及气候变化应对等方面的研究。成果获得联合国粮农组织青年创客大赛一等奖、大禹水利科学技术奖二等奖、中国农业节水科技奖一等奖和二等奖等。

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