衛(wèi)星遙感技術(shù)在冬小麥種植情況監(jiān)測上的應(yīng)用
——以2020年全國冬小麥為例

文|曾奧麗 張紅艷 冷偉 陳淑敏 孫拱

武漢珈和科技有限公司

一、引言

我國小麥種植遍布全國，冬小麥的分布可分為長江中下游麥區(qū)和黃淮海麥區(qū)。農(nóng)業(yè)部顯示小麥主產(chǎn)區(qū)有河北省、河南省、山東省、安徽省、湖北省、江蘇省等，其中河南省為我國小麥產(chǎn)量第一大省，約占全國小麥產(chǎn)量四分之一。

近期，武漢珈和科技有限公司集合衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、抽樣實地測量數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)等多元信息，提取了六大主產(chǎn)區(qū)包括2019、2020年等多年的冬小麥種植分布數(shù)據(jù)，同時構(gòu)建了綜合性的冬小麥長勢指數(shù)，并結(jié)合氣象數(shù)據(jù)對病蟲害的發(fā)生情況進行分析，綜合種植面積、長勢、病蟲害發(fā)生程度等因素，為2020年冬小麥產(chǎn)量趨勢預(yù)測提供客觀依據(jù)。

二、全國主產(chǎn)區(qū)冬小麥種植及產(chǎn)量情況分析

1.種植分布

通過衛(wèi)星影像監(jiān)測得到2020年河北、山東、河南、安徽、江蘇、湖北六大主產(chǎn)區(qū)的冬小麥分布情況（圖1），并對2019-2020年冬小麥種植分布情況進行空間對比（圖2）。

數(shù)據(jù)顯示，六大主產(chǎn)區(qū)中2020年冬小麥較上一年新增區(qū)域占20%，較上一年減少區(qū)域占23%，兩年同時種植區(qū)域占57%，總種植面積較2019年持平略減。

圖1 主產(chǎn)區(qū)2020年冬小麥種植分布圖

圖2 主產(chǎn)區(qū)2019-2020年冬小麥種植分布空間變化圖

從分布變化的空間分布圖中可以看出，冬小麥種植面積減少區(qū)域主要在華北地區(qū)河北省、山東省一帶，原因是京津冀協(xié)同發(fā)展生態(tài)規(guī)劃將河北省部分耕地調(diào)整為生態(tài)用地，且華北地區(qū)地下水超采區(qū)等低產(chǎn)地塊逐漸退出小麥生產(chǎn)，進而導(dǎo)致該地區(qū)冬小麥種植面積減少。

2.長勢分析

由衛(wèi)星遙感監(jiān)測結(jié)果得出了截至4月下旬全國主產(chǎn)區(qū)冬小麥長勢對比分析圖（圖3）。從圖中分析得出，2020年冬小麥在生長前期長勢基本與去年持平。自2020年2月以來長勢越來越好，2019年2月則因氣溫較低導(dǎo)致冬小麥返青延遲長勢較差。截至2020年4月下旬，全國主產(chǎn)區(qū)的冬小麥長勢明顯旺于2019年同期。分析是因2019/2020年冬天偏暖，雨水條件良好，且2020年大部分地區(qū)入春較早，春季時間較長，適宜冬小麥生長。

圖3 2019-2020 年全國主產(chǎn)區(qū)冬小麥長勢對比分析圖

3.氣象條件和病蟲害分析

對六大主產(chǎn)區(qū)的2019/2020年的降雨和地溫氣象因子進行對比分析，在冬小麥營養(yǎng)生長階段，2020年各主產(chǎn)區(qū)的氣溫較2019年普遍偏高，降雨充沛，氣象條件適宜冬小麥的生長，小麥長勢普遍較旺盛。但是需要注意的是，2019/2020年冬季，我國偏暖氣候使得多種農(nóng)業(yè)病蟲害基數(shù)顯著增加，已導(dǎo)致多地小麥條銹病、赤霉病、蚜蟲發(fā)生，需要及時防治，減少病蟲害對小麥產(chǎn)量造成的不利影響。

截至2020年4月，遙感監(jiān)測到的數(shù)據(jù)顯示，2020年冬小麥總種植面積較2019年持平略減，無大范圍種植減少現(xiàn)象，小麥總體長勢良好，病蟲害情況較2019年提前，多地已采取積級防治措施，暫無大幅減產(chǎn)風(fēng)險。預(yù)計2020年冬小麥總產(chǎn)量較2019年基本持平，無大幅度波動。

三、各主產(chǎn)區(qū)冬小麥產(chǎn)量趨勢分析

1.河南省

河南省是我國冬小麥生產(chǎn)大省，利用衛(wèi)星遙感影像監(jiān)測2019-2020年河南省的冬小麥種植分布情況，并作對比分析（圖4）。2020年河南省冬小麥種植總面積超過7000萬畝，較2019年新增區(qū)域占21%，較2019年減少區(qū)域占14%，兩年同時種植區(qū)域占65%，2020年冬小麥總種植面積較2019年有所增加。

圖4 河南省2019-2020年冬小麥種植分布空間變化圖

對河南省冬小麥長勢分析得出，冬小麥生長初期的長勢基本與去年同期持平。2020年1月以來雨水充足、溫度升高，冬小麥長勢良好，明顯旺于去年同期。3月中旬后，長勢趨于平穩(wěn)，基本與2019年同期持平。同時，麥田濕度較大，溫濕環(huán)境有利于多種小麥病蟲害發(fā)生，可能會對冬小麥產(chǎn)量產(chǎn)生不利影響。

綜上所述，2020年河南省冬小麥種植總面積多于2019年，且2020年總體長勢良好，預(yù)計2020年冬小麥總產(chǎn)量較2019年或有增加。

2.山東省

山東省是我國冬小麥種植大省，利用衛(wèi)星遙感影像監(jiān)測得到山東省2019-2020年冬小麥種植分布，并作對比分析（圖5）。數(shù)據(jù)顯示，山東省2020年冬小麥種植面積達5000多萬畝，較2019年減少區(qū)域占27%，較2019年增加區(qū)域占14%，兩年均種植的區(qū)域占59%，2020年冬小麥總種植面積較2019年減少。從圖5中可以看出，山東省冬小麥主要集中在西部，2020年種植區(qū)向西移動，東部青島、煙臺地區(qū)冬小麥種植減少，西部德州、聊城、濟寧冬小麥種植增加。

從遙感監(jiān)測結(jié)果來看，2020年山東省冬小麥生長初期受秋冬干旱的影響，長勢略弱于2019年同期。自2020年1月以來，雨水增多，溫度升高。截至2020年3月中旬，冬小麥長勢良好，優(yōu)于去年同期。4月后，冬小麥長勢趨于平穩(wěn)，與2019年同期基本持平。但氣象條件導(dǎo)致2020年山東省小麥條銹病的發(fā)生較2019年提前。

圖5 山東省2019-2020年冬小麥種植分布空間變化圖

總體而言，山東省冬小麥整體長勢良好，病蟲害發(fā)生程度較低。預(yù)計2020年冬小麥單產(chǎn)穩(wěn)定，因種植面積減少，總產(chǎn)量可能較2019年略減少。

3.河北省

河北省地理位置偏北，冬小麥生育期相對較晚，遙感監(jiān)測到的河北省2020年冬小麥種植面積約3000萬畝（圖6），2020年冬小麥較2019年減少區(qū)域占30%，較2019年增加區(qū)域占15%，兩年均種植的區(qū)域占55%，2020年冬小麥總種植面積較2019年較少。冬小麥種植面積較少一方面是受政策影響，種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，另一方面滄州等地下水超采地區(qū)低產(chǎn)田地逐漸退出冬小麥種植，導(dǎo)致河北省冬小麥總種植面積減少。

長勢監(jiān)測結(jié)果顯示，截至2020年4月中旬，2020年河北省冬小麥生長形勢整體好于2019年。因推廣小麥規(guī)范化播種技術(shù)和節(jié)水穩(wěn)產(chǎn)配套技術(shù)，河北省各地冬小麥播種質(zhì)量較高，氣象條件適宜，越冬狀況良好。同時小麥返青早，春季生長時間延長，有利于形成大穗，為實現(xiàn)高產(chǎn)打下基礎(chǔ)。對河北省冬小麥生育期內(nèi)降雨和氣溫條件分析，越冬期溫度偏高、降水偏多，有利于蟲卵和病菌越冬存活。加上土壤濕度大，有利于病害和草害在早春發(fā)生，需及時防治，防止病蟲害進一步擴散。

2020年河北省冬小麥總種植面積較少，但冬小麥總體長勢良好，病蟲害程度較低。預(yù)計2020年冬小麥單產(chǎn)較高，因種植面積明顯較少，總產(chǎn)量可能較2019年減少。

圖6 河北省2019-2020年冬小麥種植分布空間變化圖

4.安徽省

遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，安徽省冬小麥主要集中在中北部地區(qū)，2020年安徽省冬小麥種植面積超過3000萬畝（圖7），2020年冬小麥較2019年減少區(qū)域占25%，較2019年增加區(qū)域占20%，兩年均種植的區(qū)域占55%，2020年冬小麥總種植面積較2019年持平略減。

長勢監(jiān)測結(jié)果顯示,安徽省2020年冬小麥生長前期長勢基本與2019年同期持平，自2020年2月初以來，氣溫升高，降雨充足，冬小麥長勢明顯好于去年同期；3月中旬以后，2020年冬小麥長勢較2019年同期減弱。暖濕天氣讓安徽省冬小麥條銹病和赤霉病的發(fā)生風(fēng)險加大，且發(fā)病時間較2019年提前，可能會對小麥生長造成不利影響。

2020年安徽省冬小麥總種植面積較2019年持平略減。冬小麥前期長勢良好，后期受天氣和病蟲害影響長勢弱于2019年同期，預(yù)計2020年冬小麥總產(chǎn)量較2019年略低。

5.江蘇省

遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，江蘇省冬小麥主要集中在江蘇省的中部和北部地區(qū)，監(jiān)測到的江蘇省2020年冬小麥種植面積約3500萬畝（圖8），2020年冬小麥較2019年減少區(qū)域占25%，較2019年增加區(qū)域占25%，兩年均種植的區(qū)域占50%，2020年冬小麥總種植面積與2019年持平。從兩年種植面積的對比分析可以看出，2020年江蘇省冬小麥種植區(qū)從北部向中部移動，種植范圍更加密集。

長勢分析數(shù)據(jù)顯示,江蘇省冬小麥在生長初期受2019秋冬干旱的影響，麥苗長勢弱于2019年同期；自2020年1月以來，降雨增多，氣溫回升，小麥順利越冬，長勢優(yōu)于去年同期；4月中旬以后，長勢趨于平穩(wěn)，與2019年同期持平。依據(jù)冬小麥生長季的氣候條件分析，全省小麥穗期病蟲將偏重發(fā)生。其中，赤霉病偏重流行風(fēng)險高，需注意防治。

2020年江蘇省冬小麥總種植面積與2019年持平，長勢情況良好，病蟲害可防可控。預(yù)計2020年江蘇省冬小麥總產(chǎn)量穩(wěn)定，與2019年持平。

圖7 安徽省2019-2020年冬小麥種植分布空間變化圖

圖8 江蘇省2019-2020年冬小麥種植分布空間變化圖

6.湖北省

湖北省冬小麥主要分布在襄陽市東部以及江漢平原一帶（圖9），遙感監(jiān)測到的湖北省2020年冬小麥較2019年減少部分占27%，2020年冬小麥較2019年增加區(qū)域占32%，兩年均種植區(qū)域占41%。2020年湖北省冬小麥種植總面積較2019年持平略增。

圖9 湖北省2019-2020年冬小麥種植分布空間變化圖

小麥長勢指數(shù)顯示，2020年湖北省冬小麥整體長勢較2019年好。特別是自2020年1月下旬以來，湖北省氣溫升高，降雨充足，冬小麥返青后長勢越來越好；3月下旬以后冬小麥長勢趨于平穩(wěn)，與2019年同期持平。氣象數(shù)據(jù)顯示，2020年以來，湖北省內(nèi)降雨充足，冬小麥種植區(qū)積溫明顯高于2019年。溫暖濕潤的天氣和生育期的提前導(dǎo)致湖北省內(nèi)冬小麥條銹病、赤霉病等病蟲害早發(fā)，且發(fā)病程度較2019年重。

2020年湖北省冬小麥總種植面積較2019年持平略增，冬小麥長勢高于2019年同期，病蟲害發(fā)生程度較2019年重，由于防控及時，尚未造成大幅減產(chǎn)。預(yù)計2020年冬小麥總產(chǎn)量較2019年略增。

四、結(jié)語

通過對六大主產(chǎn)區(qū)冬小麥種植面積、長勢、氣象條件和病蟲害的綜合分析，預(yù)估2020年各主產(chǎn)區(qū)的冬小麥產(chǎn)量趨勢如表1所示。

表1 2020年全國主產(chǎn)區(qū)冬小麥產(chǎn)量趨勢分析

據(jù)國家統(tǒng)計局關(guān)于2020年夏糧產(chǎn)量數(shù)據(jù)的公告顯示，2020年全國小麥播種面積較2019年下降1.2%，總產(chǎn)量較2019年增長0.6%。遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，2020年全國主產(chǎn)區(qū)冬小麥的總種植面積較2019年略減，長勢情況較2019年好，病蟲害發(fā)生情況較2019年略重，總產(chǎn)量較2019年持平，與統(tǒng)計數(shù)據(jù)的趨勢基本相符，證實了遙感監(jiān)測結(jié)果的客觀性。衛(wèi)星遙感技術(shù)的應(yīng)用為大范圍冬小麥種植和生長情況的監(jiān)測提供了一種有效的途徑。