粮食生产是人类生存的物质基础,事关国家的经济、政治和社会安全。遥感技术是在全球范围实现宏观、动态、快速、实时、准确的生态环境动态监测不可或缺的手段,已广泛应用于大宗粮油作物长势监测与产量估测。
中国科学院遥感与数字地球研究所于1998 年建立了全球农情遥感速报系统(CropWatch)。该系统以遥感数据为主要数据源,以遥感农情指标监测技术为核心,构建了不同时空尺度的农情遥感监测多层次技术体系,利用多种原创方法及监测指标及时客观地评价粮油作物的生长环境和大宗粮油作物的生产形势,已经成为地球观测组织/ 全球农业监测计划(GeoGLAM)的主要组成部分。CropWatch 以全球验证为精度保障,实现了独立的全球大范围作物生产形势监测与分析,与欧盟的MARS 和美国农业部的Crop Explorer 系统并称为全球三大农情遥感监测系统,为联合国粮农组织农业市场信息系统(AMIS)提供粮油生产信息。
在《中国可持续发展遥感监测报告》中,中国粮食生产形势遥感监测利用多源遥感数据,基于CropWatch 对2015 年度农业气象条件、农业主产区粮油作物种植与胁迫状况以及粮食生产形势进行监测和分析,独立客观地反映了2015 年中国的粮食生产状况。
图1. 中国大宗粮油作物主产区监测范围
注:主产区确定参考了孙颌主编的《中国农业区划方案》以及国家测绘局编制的《中华人民共和国地图(农业区划版)》,包括东北区、内蒙古及长城沿线区、黄淮海区、黄土高原区、长江中下游区、西南区和华南区,上述区域大宗粮油作物产量占全国同类作物产量的80% 以上。
2015年中国粮食生产形势
中国夏粮作物长势
2015 年越冬期内,适宜的农业气候条件使得夏粮作物顺利越冬。越冬期后,湖北省由于遭受持续阴雨天气,作物成熟和产量的形成受到影响,长势不及2014年和近5 年平均水平。江苏北部和安徽北部,降雨之后的大风天气导致部分小麦倒伏,长势偏差。其余夏粮主产区作物长势总体处于或好于平均水平。至2015 年5 月上旬,大部分冬小麦处于抽穗至灌浆的关键期,农业气象条件总体良好,2015年夏粮作物长势好于2014 年。
农业旱情遥感监测结果显示(见图2),安徽南部、湖南东北部和陕西中部受轻度水分胁迫的影响,其余地区水分条件良好,总体有利于作物播种和生长,山东西部和河南大部分地区作物健康状况明显好于其他区域。
图2. 2015 年夏粮生育期内植被健康指数最小值
中国秋粮作物长势
最佳植被状况指数图显示(见图3),中国南方和东北地区的最佳植被状况指数高于其他地区,最佳植被状况指数低值区主要分布于华中和华北地区。宁夏中部和陕西北部地区最佳植被状况指数最低,表明该地区秋粮作物长势较差。东北地区虽然农业气象指数处于平均水平,但作物长势处于平均水平之上,秋粮作物单产较2014 年有所增加。
图3. 2015 年7~10 月中国最佳植被状况指数分布
利用2015 年9 月中旬的遥感数据对全国秋粮作物长势开展监测(见图4),监测结果显示,9 月中旬,水稻主产区大部分地区作物长势与近5 年平均水平持平,局部地区作物长势好于或不及平均水平。四川与重庆交界地区长势明显好于平均水平;河南南部地区、湖北西部地区及广东与广西南部地区长势低于平均水平。玉米主产区作物长势总体与过去5 年平均水平相当。局部地区玉米长势较差,辽宁西部受旱情影响,长势明显不及平均水平;陕西中部及山西南部地区长势低于平均水平。黑龙江大部及吉林西北部地区大豆长势略好于近5 年平均水平,内蒙古东北部大豆长势略低于平均水平。
总体上,虽然2015 年秋粮作物生育期内病虫害发生状况偏重,但并未对作物长势产生严重影响,2015年秋粮作物总体处于平均水平之上。
图4. 2015 年9 月中旬全国作物长势
中国大宗粮油作物产量
2015 年四种大宗粮油作物总产量为56377 万吨,较2014 年大宗粮油作物总产量增加432 万吨,增幅为0.8%。其中,小麦产量为12161.3 万吨,同比增加1.6%;水稻产量20232.5 万吨,同比增加0.6%;大豆产量1301.4 万吨,同比减少0.5%;玉米总产量19373.4 万吨,同比增加0.9%(见表1)。受小麦种植面积扩大和单产增长的双重影响,全国小麦产量同比增长。受益于2014 年全国中稻产量的显著增加(与2013 年相比增产1.0%),全国水稻产量同比增加。2015年秋粮生长季内,包括河南、山东、河北等省份气候适宜,玉米单产大幅提高,促使2015 年全国玉米产量同比升高。由于全国大豆种植面积进一步缩减,2015 年全国大豆产量继续减少。
表1. 2015 年中国各省份小麦、水稻、玉米、大豆产量及增幅
注:*中国总产量中不包含台湾、香港和澳门的作物产量
2015 年中国单一作物分省产量占该作物全国总产量比例最高的是黑龙江省的大豆,大豆产量占全国大豆总产量的35%。安徽、河南、内蒙古、江苏、吉林和山东也是中国的大豆主产省区,大豆产量占全国大豆总产量的比例也都高于5%。黑龙江、吉林和山东三省是中国的玉米主产区,玉米产量占全国总产量的比例分别为13.4%、12.5% 和9.7%。河南和山东作为全国小麦的主产区,小麦产量占全国小麦总产量的比例高达21.4% 和18.8%,同属于全国小麦主产省的安徽、河北和江苏,各自小麦产量占全国小麦总产量的比例也都大于7%。作为中国水稻主产省的湖南、黑龙江、安徽、江西、江苏、湖北和四川,水稻产量合计占全国水稻总产量的比例高达63%。
在监测的24 个省份中,辽宁和广西的水稻产量受单产大幅提升的影响,产量增幅达2.6%。山西、陕西和宁夏的玉米产量降幅最大,同比分别减少8.6%、5.9%和4.0%,这主要是由于单产和种植面积均有所下降。河北和河南玉米单产大幅增长,总产量同比增加6.2% 和4.8%;山东省小麦种植面积和单产增加,促使小麦产量增加4.5%。与全国其余大豆主产省产量均呈现下降趋势不同,河北和河南大豆产量受种植面积和单产增加的影响,大豆产量分别增加4.8% 和5.0%,山西受种植面积和单产降低的影响,大豆产量大幅下滑7.6%。
对于不同生长季的水稻,中稻主产省产量增加,同比增产1.0%,晚稻略增0.2%,而早稻主产省产量较2014 年下降约0.7%(见表2);主要原因是中稻生育期内,农业气象条件总体正常,单产得到保证,而早稻主产区受台风、暴雨(如广东、广西)等不利天气的影响,单产有所降低。
根据CropWatch 8~9 月监测的病虫害对水稻、玉米的影响,其中安徽、河北、黑龙江、河南、湖北、湖南、内蒙古、江西和吉林病虫害较重,但是对全省产量影响较小,全国产量未受影响。
表 2. 2015 年中国各省份早、中、晚稻产量及增幅
注:*中国总产量中不包含台湾、香港和澳门的作物产量
受秋粮生育期内适宜的光温条件影响,2015 年秋粮增产242 万吨,为40726万吨;夏粮总产量为12570 万吨,增产约216 万吨;全年粮食总产量为56808 万吨,同比增产431 万吨,增幅为0.8%。
2010~2015年中国粮食生产形势变化
CropWatch 监测结果显示(见表3),2010~2015 年,中国粮食总产量呈现逐年增加的趋势。2010年粮食总产量为54949 万吨,到2015 年达到56808 万吨,5年间共增产1859 万吨,增幅为3.38%。
2010~2015 年,中国夏粮产量由12246 万吨增加至12570 万吨,共增产324 万吨,增幅为2.65%。尽管整个时段的产量增加,但不同年份产量呈现不同的增减变化趋势。其中,2010~2011年,夏粮产量由12246 万吨下降至11978 万吨,减产268 万吨,减幅为2.19%;2011~2012 年夏粮增产428 万吨,增幅达3.57%;2012~2013 年夏粮产量又减产219 万吨;2013~2015年夏粮产量连年增加,由12187 万吨增加至12570 万吨,共增产383 万吨,增幅为3.14%。
中国早稻产量在2010~2015 年变动较小。2010年早稻产量为3559 万吨,到2015 年减至3512 万吨,仅减产47 万吨,减幅为1.32%。其中2010~2012 年,早稻产量逐年增加,由3559 万吨增加至3578 万吨,共增加19 万吨;2012~2015年,早稻产量逐年下降,由3578 万吨减至3512 万吨,共减少66 万吨,减幅为1.84%。
2010~2015 年,中国秋粮产量由39144 万吨增至40726 万吨,共增产1582 万吨,增幅达4.04%。其中,2010~2011年,秋粮产量由39144 万吨增至40040 万吨,增产896 万吨,增幅为2.29%;2011~2012 年秋粮产量有所下降;2012~2015年,秋粮产量又逐年增加,由40003 万吨增至40726 万吨,共增产723 万吨,增幅为1.81%。
表3. 2010~2015 年中国粮食产量(单位:万吨)
以上内容摘编自遥感监测绿皮书《中国可持续发展遥感监测报告(2016)》
(来源:中科院遥感地球所)