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一个苹果里的气象服务“指数”

时间:2018/7/18 1:47:42

  核心提示:端详着手里这一个刚从树上摘下的苹果,中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所研究员刘布春意识到,这是今年苹果落花后幼果遇到低温,而造成的“霜环病”的典型症状。她感叹,想结出香甜喜人的苹果真不容易。今年...

端详着手里这一个刚从树上摘下的苹果,中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所研究员刘布春意识到,这是今年苹果落花后幼果遇到低温,而造成的“霜环病”的典型症状。她感叹,想结出香甜喜人的苹果真不容易。

今年4月初,我国北方林果产区遭遇一次剧烈降温过程,苹果主产区均遭受不同程度的低温霜冻危害。陕西是我国苹果主产区之一,据国家苹果产业技术体系统计,陕西省延安市各县均受到冻害,咸阳市地区苹果成灾面积约51万亩。

刘布春在调研时了解到,尽管这次冻害发生范围广、降幅温度大、危害普遍较重,然而,不少地区由于依据气象部门的精准预报预警服务,及时采取防霜冻措施,较大地降低了灾害的影响和损失。

天气气候与农业生产关系密切,科学、有效、及时、准确的气象预报预警,对于有的放矢采取防灾减灾措施非常重要,有利于降低气象灾害对农业造成的损失。而气象预报预警是农业气象学的重要内容。作为基础农学的学科之一,农业气象学是一个处在聚光灯下的交叉边缘学科。

一个苹果的多重“磨难”

陕西省是我国苹果栽培面积最大、产量最多的省份,中国每三个苹果就有一个产自陕西。但一颗质量优良的苹果到达消费者手中时,经历了多重“磨难”,气象灾害是其一。

今年4月,全国苹果主产区大部分地方受大风强降温天气影响,部分苹果产区气温下降幅度较大,低温持续时间较长。“此次强降温天气正值苹果花期,造成苹果产区不少生产面积遭受冻害,对苹果生产造成极为严重的影响。”国家苹果产业技术体系岗位科学家、西北农林科技大学教授霍学喜告诉记者。

陕西苹果的发源地,延安市洛川县苹果生产技术开发办公室主任屈军涛也表示,这是几十年不遇的低温灾害,受灾面积大,灾情较严重。

“气象预报预警发挥的作用是不可估量的。”屈军涛在接受《中国科学报》记者采访时表示,只有及时发布气象预报,农技人员才能及时指导果农应对不良的天气条件,减少果农的损失。尤其对于苹果大县的洛川,一直以来该县农民95%的收入来自于苹果产业。

洛川县是气象预报预警服务和防灾减灾基础设施做得比较好的地区。据屈军涛介绍,强降温天气发生前,洛川县举办了县级培训会,印发了苹果花期防冻技术资料。

同时,洛川县召开乡镇果站站长专题会议安排部署防冻工作,派出技术员指导乡镇开展预防,分组进行督查检查,并通过县内媒体和微信平台及时告知全县广大果农。4月6日晚至7日晨,以各乡镇为主体组织果农采取熏烟、树上喷水等措施,全面开展了苹果园防冻工作。

据统计,防冻期间洛川全县投入使用熏烟坑72万个,熏烟材料140吨,喷防冻液30吨,组织防冻技术培训60场(次),培训人数1.8万人,投入劳力8万人。

但即使这样,损失也相对较严重。屈军涛估计,今年洛川县苹果减产约四成。“全县已经尽力了。”屈军涛说。

这也是刘布春感叹“想结出香甜喜人的苹果真不容易”的主要原因。刘布春调研延安市宝塔区发现,相比其它地区,当地低温霜冻灾害影响略轻。

除了及时发布气象预报预警外,还离不开特殊的防冻技术。据介绍,宝塔区各乡镇根据霜冻天气发生的具体时间和严重程度,及早组织果农储备充足的残枝、落叶、杂草、秸秆、麦糠等物资,点燃后压土熏烟,迅速营造了小气候环境,提高了果园近地面大气温度,减轻了霜冻灾害损失。

屈军涛也非常认可这种特殊的防冻技术,同时他也表示,这些防霜冻措施效果明显与宝塔区的地形也有一定关系。

聚光灯下的边缘学科

像宝塔区这样的成功案例是需要研究的,“积累越多的案例,越有利于科学发现”。刘布春告诉记者。

这与农业气象学的学科特点有关。作为一门交叉边缘学科,农业气象学一方面研究与农业有关的气象条件,如光照、温度、降水等气象要素的数量、质量及其时空耦合状况;另一方面也研究制约农业的气象灾害及其解决途径。

在宁夏气象科学研究所副所长张晓煜看来,农业气象学是一门综合学科,除了预报预测外,它的作用还有气候资源开发利用、防灾减灾、应对气候变化等。

以气候资源开发利用为例。张晓煜向记者介绍,目前全国各地正发展特色农业,其中最重要的内容就是什么地方适合种什么作物,“需要应用农业气象学的原理与方法找出来”。

不仅仅研究农业气象指标、规律、机制,农业气象学,还研究农业气象仪器、装备、制剂等,“而且两方面的研究需要彼此紧密联系”。中国农业科学院副院长梅旭荣说。

比如,霜冻灾害过后,洛川县苹果技术开发办公室苹果园花期冻害灾后自救技术要点,其中一项就是喷施营养液。

关于霜冻的防御技术,国内外学者和科研机构取得了丰硕的研究成果,主要体现在三个方面:一是推迟果树物候期,避开霜冻;二是调节果园小气候,提高温度来抵御霜冻危害;三是提高果树抗性,增强抵御霜冻的能力。

事实上,调节果园小气候的应用很普遍,方法也比较多,常用的有熏烟、灌溉和覆盖。

近年来,空气扰动方法在部分果园已有应用。刘布春向记者介绍,其原理是在霜冻发生的天气条件下,往往伴随着“上热下冷”的逆温现象,使空气混合,提高近地农作物生长气温,从而达到防霜目的。

实际上,一项技术的落地要经过大量的科学实验和长期的科学观察。

就农业气象防灾减灾而言,科学实验有灾害性天气气候指数和主要灾害防御技术试验,科学观测有主要农作物气象灾变阈值和农业气象灾害远程监测与评估。

“农业生产中,需要一个综合的解决方案,单一的技术很难解决问题。”刘布春说。这也是农业气象学科的特点。

既要“上天”又要“入地”

可喜的是,农业气象学科建设的规模不断扩大。张晓煜了解到,东北农业大学、内蒙古大学等农业类院校都开设了农业气象方面的专业,培养了大量的人才。

与此同时,重庆、河南、宁夏等地投入大量资金建设相关实验室。“从中观到微观,从植物生理生化解释植物生长发育过程,注重气象与植物生长发育互相间因果关系的研究。”张晓煜认为,逐步揭示出因果关系是农业气象研究的一大进步。

在张晓煜看来,过去农业气象研究走了很多弯路,“灰箱对灰箱”,即有些结果是已知的,有些结果是未知的。“这样的话,很难得出因果关系,只能知道相关关系。”

张晓煜希望农业气象学是应用科学,从概念、模型到理论,再到具体技术,形成配套的木桶,才能产生科技效应。

为此,张晓煜提出未来农业气象学发展既要“上天”又要“入地”。“上天”是指往宏观的方向发展。张晓煜在比利时访问时发现,那里的学者眼界很宽,放眼全球,虽然课题组只有五六个人,但他们提出来的方法、理论可以放在各种各样的条件下去检验,这样才能形成一个通用型的成果。而“入地”是指往微观上发展,摆脱停留在过去的“灰箱对灰箱”的状态。

不可否认,经过六十多年的发展,我国农业气象学科硕果累累,多项技术获得国家科技进步奖,相关成果在保障国家粮食安全、促进现代农业发展中发挥着基础性、关键性的科技支撑作用。

未来,农业气象学将迎来又一次发展机遇,“并在农业气候与农业布局优化、农业气象与农业绿色发展、农业气象灾害与风险管理、农业小气候与工厂化农业、农业气象信息与智慧农业等重点领域发挥越来越重要的作用。”梅旭荣说。

作者:秦志伟 来源:中国科学报
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