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卫星遥感技术在冬小麦种植情况监测上的应用——以2020年全国冬小麦为例
发布时间:2020-12-23 浏览次数:

 引言

 

我国小麦种植遍布全国,冬小麦的分布可分为长江中下游麦区和黄淮海麦区。农业部显示小麦主产区有河北省、河南省、山东省、安徽省、湖北省、江苏省等,其中河南省为我国小麦产量第一大省,约占全国小麦产量四分之一。

近期,武汉珈和科技有限公司集合卫星遥感数据、抽样实地测量数据、气象数据等多元信息,提取了六大主产区包括2019、2020年等多年的冬小麦种植分布数据,同时构建了综合性的冬小麦长势指数,并结合气象数据对病虫害的发生情况进行分析,综合种植面积、长势、病虫害发生程度等因素,为2020年冬小麦产量趋势预测提供客观依据。

 


 

全国主产区冬小麦种植及产量情况分析

 

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种植分布

 

通过卫星影像监测得到2020年河北、山东、河南、安徽、江苏、湖北六大主产区的冬小麦分布情况(图1),并对2019-2020年冬小麦种植分布情况进行空间对比(图2)。

数据显示,六大主产区中2020年冬小麦较上一年新增区域占20%,较上一年减少区域占23%,两年同时种植区域占57%,总种植面积较2019年持平略减。


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图1  主产区2020年冬小麦种植分布图

 

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2  主产区2019-2020年冬小麦种植分布空间变化图

 

从分布变化的空间分布图中可以看出,冬小麦种植面积减少区域主要在华北地区河北省、山东省一带,原因是京津冀协同发展生态规划将河北省部分耕地调整为生态用地,且华北地区地下水超采区等低产地块逐渐退出小麦生产,进而导致该地区冬小麦种植面积减少。



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长势分析

 

由卫星遥感监测结果得出了截至4月下旬全国主产区冬小麦长势对比分析图(图3)。从图中分析得出,2020年冬小麦在生长前期长势基本与去年持平。自2020年2月以来长势越来越好,2019年2月则因气温较低导致冬小麦返青延迟长势较差。截至2020年4月下旬,全国主产区的冬小麦长势明显旺于2019年同期。分析是因2019/2020年冬天偏暖,雨水条件良好,且2020年大部分地区入春较早,春季时间较长,适宜冬小麦生长。

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3  2019-2020 年全国主产区冬小麦长势对比分析图

 


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气象条件和病虫害分析

 

对六大主产区的2019/2020年的降雨和地温气象因子进行对比分析,在冬小麦营养生长阶段,2020年各主产区的气温较2019普遍偏高,降雨充沛,气象条件适宜冬小麦的生长,小麦长势普遍较旺盛。但是需要注意的是,2019/2020年冬季,我国偏暖气候使得多种农业病虫害基数显著增加,已导致多地小麦条锈病、赤霉病、蚜虫发生,需要及时防治,减少病虫害对小麦产量造成的不利影响。

截至2020年4月,遥感监测到的数据显示,2020年冬小麦总种植面积较2019年持平略减,无大范围种植减少现象,小麦总体长势良好,病虫害情况较2019年提前,多地已采取积级防治措施,暂无大幅减产风险。预计2020年冬小麦总产量较2019年基本持平,无大幅度波动。

 



各主产区冬小麦产量趋势分析

 

 

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河南省

 

河南省是我国冬小麦生产大省,利用卫星遥感影像监测2019-2020年河南省的冬小麦种植分布情况,并作对比分析(图4)。2020年河南省冬小麦种植总面积超过7000万亩,较2019年新增区域占21%,较2019年减少区域占14%,两年同时种植区域占65%,2020年冬小麦总种植面积较2019年有所增加。


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4  河南省2019-2020年冬小麦种植分布空间变化


注:三门峡市因获取到可用影像未作分析,周口、驻马店市东边因影像有云未做分析。

对河南省冬小麦长势分析得出,冬小麦生长初期的长势基本与去年同期持平。2020年1月以来雨水充足、温度升高,冬小麦长势良好,明显旺于去年同期。3月中旬后,长势趋于平稳,基本与2019年同期持平。同时,麦田湿度较大,温湿环境有利于多种小麦病虫害发生,可能会对冬小麦产量产生的不利影响。

综上所述,2020年河南省冬小麦种植总面积多于2019年,且2020年总体长势良好,预计2020年冬小麦总产量较2019年或有增加。



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山东省

 

山东省是我国冬小麦种植大省,利用卫星遥感影像监测得到山东省2019-2020年冬小麦种植分布,并作对比分析(图5)。数据显示,山东省2020年冬小麦种植面积达5000多万亩,较2019年较少的区域占27%,较2019年增加的区域占14%,两年均种植的区域占59%,2020年冬小麦总种植面积较2019年减少。从图5中可以看出,山东省冬小麦主要集中在西部,2020年种植区向西移动,东部青岛、烟台地区冬小麦种植减少,西部德州、聊城、济宁冬小麦种植增加。


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5  山东省2019-2020年冬小麦种植分布空间变化图

 

从遥感监测结果来看,2020年山东省冬小麦生长初期受秋冬干旱的影响,长势略弱于2019年同期。自2020年1月以来,雨水增多,温度升高。截至2020年3月中旬,冬小麦长势良好,优于去年同期。4月后,冬小麦长势趋于平稳,与2019年同期基本持平。但气象条件导致2020年山东省小麦条锈病的发生较2019年提前。

总体而言,山东省冬小麦整体长势良好,病虫害发生程度较低。预计2020年冬小麦单产稳定,因种植面积减少,总产量可能较2019年略减少。



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河北省

 

河北省地理位置偏北,冬小麦生育期相对较晚,遥感监测到的河北省2020年冬小麦种植面积约3000万亩(图6),2020年冬小麦较2019年较少的区域占30%,较2019年增加的区域占15%,两年均种植的区域占55%,2020年冬小麦总种植面积较2019年较少。冬小麦种植面积较少一方面是受政策影响,种植结构调整,另一方面沧州等地下水超采地区低产田地逐渐退出冬小麦种植,导致河北省冬小麦总种植面积减少。


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6  河北省2019-2020年冬小麦种植分布空间变化图

 

长势监测结果显示,截至2020年4月中旬,2020年河北省冬小麦生长形势整体好于2019年。因推广小麦规范化播种技术和节水稳产配套技术,河北省各地冬小麦播种质量较高,气象条件适宜,越冬状况良好。同时小麦返青早,春季生长时间延长,有利于形成大穗,为实现高产打下基础。对河北省冬小麦生育期内降雨和气温条件分析,越冬期温度偏高、降水偏多,有利于虫卵和病菌越冬存活。加上土壤湿度大,有利于病害和草害早春发生,需及时防治,防止病虫害进一步扩散。

2020年河北省冬小麦总种植面积较少,但冬小麦总体长势良好,病虫害程度较低。预计2020年冬小麦单产较高,因种植面积明显较少,总产量可能较2019年减少。



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安徽省

 

遥感监测数据显示,安徽省冬小麦主要集中在中北部地区,2020年安徽省冬小麦种植面积超过3000万亩(图7),2020年冬小麦较2019年较少的区域占25%,较2019年增加的区域占20%,两年均种植的区域占55%,2020年冬小麦总种植面积较2019年持平略减。


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7  安徽省2019-2020年冬小麦种植分布空间变化图

 

长势监测结果显示,安徽省2020年冬小麦生长前期长势基本与2019年同期持平,自2020年2月初以来,气温升高,降雨充足,冬小麦长势明显好于去年同期;3月中旬以后,2020年冬小麦长势较2019年同期减弱。暖湿天气让安徽省冬小麦条锈病和赤霉病的发生风险加大,且发病时间较2019年提前,可能会对小麦生长造成不利影响。

2020年安徽省冬小麦总种植面积较2019年持平略减。冬小麦前期长势良好,后期受天气和病虫害影响长势弱于2019年同期,预计2020年冬小麦总产量较2019年略低。



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江苏省

 

遥感监测数据显示,江苏省冬小麦主要集中在江苏省的中部和北部地区,监测到的江苏省2020年冬小麦种植面积约3500万亩(图8),2020年冬小麦较2019年较少的区域约25%,较2019年增加的区域约25%,两年均种植的区域约50%,2020年冬小麦总种植面积与2019年持平。从两年种植面积的对比分析可以看出,2020年江苏省冬小麦种植区从北部向中部移动,种植范围更加密集。


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8  江苏省2019-2020年冬小麦种植分布空间变化图

 

长势分析数据显示,江苏省冬小麦在生长初期受2019秋冬干旱的影响,麦苗长势弱于2019年同期;自2020年1月以来,降雨增多,气温回升,小麦顺利越冬,长势优于去年同期;4月中旬以后,长势趋于平稳,与2019年同期持平。依据冬小麦生长季的气候条件分析,全省小麦穗期病虫将偏重发生。其中,赤霉病偏重流行风险高,需注意防治。

2020年江苏省冬小麦总种植面积与2019年持平,长势情况良好,病虫害可防可控。预计2020年江苏省冬小麦总产量稳定,与2019年持平。



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湖北省

 

湖北省冬小麦主要分布在襄阳市东部以及江汉平原一带(图9),遥感监测到的湖北省2020年冬小麦较2019年减少部分占27%,2020年冬小麦较2019年增加区域占32%,两年均种植区域占41%。2020年湖北省冬小麦种植总面积较2019年持平略增。


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9  湖北省2019-2020年冬小麦种植分布空间变化图

注:十堰、恩施、神龙架、咸宁因影响不完整未作分析。

小麦长势指数显示,2020年湖北省冬小麦整体长势较2019年好。特别是自2020年1月下旬以来,湖北省气温升高,降雨充足,冬小麦返青后长势越来越好;3月下旬以后冬小麦长势趋于平稳,与2019年同期持平。气象数据显示,2020年以来,湖北省内降雨充足,冬小麦种植区积温明显高于2019年。温暖湿润的天气和生育期的提前导致湖北省内冬小麦条锈病、赤霉病等病虫害早发,且发病程度较2019年重。

2020年湖北省冬小麦总种植面积较2019年持平略增,冬小麦长势高于2019年同期,病虫害发生程度较2019年重,由于防控及时,尚未造成大幅减产。预计2020年冬小麦总产量较2019年略增。

 

 

 

四、结语

 

通过对六大主产省冬小麦种植面积、长势、气象条件和病虫害的综合分析,预估2020年各主产区的冬小麦产量趋势如表格1。


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据国家统计局关于2020年夏粮产量数据的公告显示,2020年全国小麦播种面积较2019年下降1.2%,而总产量较2019年增长0.6%。遥感监测数据显示:2020年全国主产区冬小麦的总种植面积较2019年略减,长势情况较2019年好,病虫害发生情况较2019年略重,总产量较2019年持平,与统计数据的趋势基本相符,证实了遥感监测结果的客观性。卫星遥感技术的应用为大范围冬小麦种植和生长情况的监测提供了一种有效的途径。 

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