农业气象常识

干旱是指在当前的农业生产水平条件下,较长时段内因降水量比常年平均值特别偏少,影响农作物正常生长发育而造成损害的一种农业气象灾害。尤其在生长发育需水关键期,干旱往往给农作物带来严重危害。

干旱通常有两种含义:一是干旱气候,一是干旱灾害。干旱气候是指最大可能蒸发量比降水量大得多的一种气候现象,但它不一定会造成灾害,主要用于大范围的气候区划。而干旱灾害是指某一具体时段内的降水量比常年平均降水量显著偏少而对农业生产产生灾害。干旱气候与干旱灾害之间的关系是:干旱灾害的发生不仅在干旱、半干旱气候区有,在湿润、半湿润气候区也有。尤其是在干旱、半干旱气候区,由于降水量的年际变化特别大,降水显著偏少的年份较多,干旱灾害发生的频率较高;而在湿润、半湿润气候区则相反,干旱灾害发生的频率较小。

在农业气象上,研究作物受旱机制时,通常分为大气干旱、土壤干旱和生理干旱。大气干旱的特点是空气干燥、高温和太阳辐射强,有时伴有干风。在这种环境下植物蒸腾大大加强,使得植物体内水分失去平衡而受害;土壤干旱主要是土壤含水量少,水势低,作物根系不能吸收足够的水分,以补偿蒸腾的消耗,致使植物体内水分状况不良而受害;生理干旱是指由于土壤环境条件不良,使作物根系生命活动减弱,影响根系吸水,造成植株体内缺水而受害。

二、干旱的气候成因

(一)春旱的成因

(二)秋旱的成因

三、干旱害的标准及其总的特点

(一)干旱害的标准

两场“透雨”之间的日数就是“无透雨时段”。所谓“透雨”是指一场雨(一日或连续几日)累积降水量能够基本满足作物的需水要求,其量值随地区、季节、下垫面、作物种类及其生长发育期等因素不同而变化。根据多年实践经验,广东省冬、春季由于气温较低蒸发较小,采用大于20毫米作为“透雨”;夏、秋季由于气温较高蒸发较大,采用大于40毫米作为“透雨”。这里采用干旱害的季节划分标准为:春旱2~5月;夏旱6~7月;秋旱8~10月;冬旱11~1月。

(二)广东干旱害的特点

本省地处低纬,属热带和亚热带季风气候区,总的来看降水量比较充沛,大部分地区年雨量都在1500毫米以上,是我国的多雨地区之一。但由于本省降水时空分布不均,季节之间、地区之间差异很大,降水变率大,加上太阳辐射强,气温高,蒸发和作物蒸腾量较大,作物生长期较长,需水量较多等,干旱仍然时有发生。从季节气候看,由于广东冬半年主要为来自西伯利亚的寒冷干燥气团控制,海洋气团影响小,气候干燥,每年10月至次年3月雨量只占全年雨量的20%~30%,高温强日照使蒸发量超过降雨量,入不敷出,形成季节性的春(冬春连)旱、秋旱。建国后,广东省全省有四分之一耕地(55万公顷以上)经常受旱,季节性春旱严重的粤西沿海11~5月蒸发量超过雨量的1倍以上,徐闻蒸发量超过雨量的2倍以上,1月份的雨量只有同期蒸发量的九分之一。粤北受热带气旋影响小,9月开始雨量陡减,9~11月雨量仅为蒸发量的二分之一,12~2月比例继续减少,常发生秋冬连旱,甚至夏秋冬连旱现象。秋旱是粤北丘陵山区发展农业生产的重要自然灾害。

春旱主要发生于中南部及其以南地区。若冷、暖气团交锋的锋面远离本省,或冷空气太强而一扫而过,都会导致本省春水短缺而发生春旱。粤西南沿海,尤其是雷州半岛,由于春季冷锋不容易到达,同时常受副热带高压影响,春季日照较强,气温较高,蒸发量大,成为春旱多发地区,年平均春旱次数达70%以上。

目前广东干旱主要分布在韶关、清远、河源、梅州、茂名等市的山区县和历史性干旱的雷州半岛。由1950~1990年41年共计受旱面积1959万公顷,平均每年受旱面积47.8万公顷,其中年受旱面积达80万公顷以上的有:1955年103万公顷;1956年84.1万公顷;1963年123.5万公顷;1977年153.4万公顷,1980年95.9万公顷;1984年81.4万公顷;1986年119.6万公顷;1987年87.7万公顷;1988年129.0万公顷;1989年97.8万公顷;1990年98.4万公顷;1991年超过200万公顷。

从全省范围看,春旱、秋旱每年都有发生,仅是波及范围大小和旱情轻重程度不同而已。据资料统计,建国以来冬春连旱较严重的年份有1984~1955年、1962~1963年、1976~1977年、1981~1982年等。其中以1962~1963年最为严重。该年春旱受旱面积达123.5万公顷,占当年春播面积的46%,有20万公顷水稻插不下秧,插下的旱死8.35万公顷,造成早稻减产4亿公斤,加上春作物,减产粮食价值达15亿元。

建国以来,较严重的秋旱年有1955年、1966年、1971年、1986年、1989年、1991和1992年,严重的干旱带来极大的危害,据统计,受旱面积66.67万公顷以上的有6年,133.3万公顷的有1年,损失粮食5万吨以上的有5年,25万吨以上的有4年。

四、干旱对农业生产的影响和危害

1、干旱对水稻生长发育的影响和危害

水稻是沼泽植物,抗旱能力很弱,广东一些水利设施较差的望天田常因旱害而导致水稻减产。受干旱危害的水稻,生育期明显延长。据报导,中籼稻从拔节到灌浆连续受旱,生育期比未受旱的延长14~18天。同时,抽穗很不整齐,从始穗到齐穗比未受旱的可延长5~6天,且多白穗。受旱害的植株矮小,分蘖极少,往往发生不正常的地上分枝。孕穗至抽穗期间受旱害会导致抽穗不良,稻穗不能全部抽出剑叶鞘,开花授粉不正常,秕谷大增。有的颖花雌、雄蕊不发育,成为“白稃”。

(1)干旱害的影响机制

据研究,当土壤含水量降到田间持水量的60%以下时,水稻的生长发育就要受到影响,产量降低;再降到40%以下时,叶尖吐水停止,生长发育受到严重影响,产量剧减;田间持水在30%时,稻叶开始凋萎;再降至20%时,则1天内稻叶即卷缩成针状,并从叶尖开始干枯。

(2)各生育期的耐旱能力

水稻的不同生态型对干旱的忍耐能力差异显著。种植在深水的浮水稻生态型和深水稻生态型很不抗旱;浅水稻抗早能力比上述两种稍强;陆稻生态型的抗旱力最强,因此在缺乏灌溉条件的地方,栽种水稻常有干旱危害,改种陆稻,受旱将大为减轻。

2、干旱害对玉米生长发育的影响和危害

在玉米生长发育过程中,由于持续少雨或无雨,会造成空气干燥和土壤缺水现象。当玉米的耗水量大于吸水量时,植株体内便发生水分亏缺。过度的水分亏缺会使植株不能正常生长发育,甚至枯死等现象。

干旱害对玉米生长发育的影响有以下几方面:

(1)干旱对光合作用的影响

干旱后,玉米叶片的叶绿蛋白降解,叶绿素受到破坏,含量降低,减少了对光能的吸收。同时,叶绿蛋白降解后,抑制了同化CO2的原动力,促使光合强度降低。干旱时,叶片气孔保卫细胞水势降低,膨压下降,使气孔关闭,阻碍了CO2的扩散,长期干旱还能使叶片角质层增厚,减弱CO2的透性。这是干旱促使净光合降低的另一个重要原因。

水分亏缺,不仅使光合能力降低,而且光合产物的运输亦受到阻碍。据有关研究报道,玉米抽雄后不久,减少土壤中的水分,使植株的叶片水势降至-1.8~1.2Mpa,并一直保持到籽粒成熟。在这样的条件下,净光合实际处于停顿伏态,但籽粒产量仍然达到对照的47%~69%。表明在籽粒灌浆过程中,受旱植株动用体内更多贮藏性有机物质,进行重新分配,运往籽粒。

(2)干旱对呼吸作用的影响

据Boyer,J.S.(1970年)研究,叶片水势低于-0.3Mpa,呼吸强度迅速上升达-0.7Mpa以后,随含水量的减少,呼吸强度又下降,叶片水势下降至-1.6Mpa以后,含水量继续减少,呼吸强度则不再继续降低,而保持低而稳定状态。另据报道,当植株严重缺水时,植株呼吸释放的能量以热的形式散失掉,影响了各种代谢和生长发育。若干旱时又遇高温,危害更严重。

(3)干旱对氮素代谢的影响

干旱削弱了蛋白质的合成过程,加强了其分解过程,因此,受旱后蛋白质含量减少,叶绿体受到破坏,植株生长缓慢,甚至死亡。

(4)干旱对植株生长发育的影响

玉米自大喇叭期至开花阶段为需水临界期,此期缺水遇旱,人们称它为“卡脖旱”。“卡脖旱”将导致雄穗抽出迟缓或抽出的雄穗干枯死亡,导致花粉量大大减少和雌雄不调,从而严重减产或绝收。

3、干旱对甘蔗生长发育的影响和危害

由于降水季节分配不均和年际变化大等原因,广东一年四季都可能出现甘蔗旱害,不同时期的干旱,对甘蔗生长发育的影响是不同的。

(1)春旱

春季是春蔗下种及幼苗生长期和秋冬植蔗的分蘖和伸长期。这时干旱,对高旱地区就会影响春植甘蔗下种及蔗芽萌发,出苗以后幼苗得不到必要的水分,蔗株亦会死亡,从而造成缺苗;处于分蘖和伸长期的秋冬植甘蔗就会影响甘蔗的分蘖数和减缓伸长速度。但春旱主要威胁本省高旱地区的甘蔗而对本省围田地区的甘蔗反而有利,由于围田地区地势较低,土壤水分比较充足,而春旱带来温高光足,起到促进甘蔗分蘖和幼苗生长的作用,对甘蔗高产有利。

(2)夏旱

(3)秋旱

秋季为上年秋冬植蔗和当年春植蔗的成熟期和秋植蔗下种、萌发及幼苗生长分蘖期。因此,秋旱对秋植蔗下种、萌芽分蘖、伸长均有不利的影响,而对处于成熟期的甘蔗,一般轻度秋旱却是有利的。但降水量过少,亦不利于甘蔗生长发育和产量形成,据广东顺德糖厂调查,如果10~11月每月降水日数小于5天,每月雨量小于40毫米,就对甘蔗生育产生不利影响,使甘蔗生长缓慢,茎长变短,因而产量降低。一般在出现秋旱的年份,每月日照时数超过200小时,日夜温差在8℃以上,这种天气条件有利于甘蔗成熟和蔗糖累积,含糖分高,所以秋旱对甘蔗既有不利的一面,也有有利的一面。

(4)冬旱

冬季是广东秋植蔗分蘖或伸长处于停顿状态时期,其抗旱能力也大为加强,加上冬季温度低,甘蔗生长缓慢,故此时干旱对秋植蔗影响不大,相反,此时的干旱能起到蹲苗作用。但对正在下种萌芽的冬植蔗影响很大,主要影响蔗根蔗芽萌发,由于土壤湿度过小,会使蔗茎干枯死亡和死茎缺苗。据调研,下种后半个月需要20~30毫米的雨量,才有利于蔗芽萌发。

关于甘蔗干旱的农业气象指标,除了上述谈及降雨量多少可供参考外,据蔗区栽培实践,甘蔗不同生育期需要进行灌溉的土壤湿度,以占田间持水量大小表示如下:下种前后,在土壤耕作层内土壤水分含量低于占田间持水量的50%时,应于下种后灌水一次;萌芽期在20~30厘米土层内,分蘖期则在30~40厘米土层内,土壤水分低于占田间持水量50%;伸长期在50~70厘米土层内,土壤水分低于田间持水量60%;成熟期在50~60厘米深的土层内,土壤水分低于田间持水量50%时,都应及时灌水。

4、干旱对花生生长发育的影响和危害

影响广东花生生长发育的干旱,主要是春旱和秋旱,尤其是秋旱影响较大。春旱主要影响粤西南地区,特别是雷州半岛旱地花生下种及幼苗生长,在特别干旱的年份,种子出苗后幼根得不到必要的水分,幼苗亦会枯死,从而造成缺苗,个别年份春花生结荚期也会受干旱威胁。但是,粤中、粤北地区春旱问题不突出,故对花生生长发育影响不大。

秋旱对粤中、粤北秋植花生的影响和危害较大。秋季是本省秋植花生荚果发育及成熟期,荚果发育期是花生需水最多时期,成熟期需水量虽然相对减少,但仍需一定的水量,而粤中、粤北地区从9月开始雨量明显减少,以后逐月继续减少,常出现秋旱现象,由于秋旱影响花生正常结荚和成熟,因而影响产量。

花生各生育期缺水,均会抑制植株生长。干旱对花生的光合作用,呼吸作用,氮素代谢及生长发育和产量形成都有明显影响。以结荚期缺水对产量影响最大,并会降低种子质量。花生开花后,受旱的外部表现,在中午前后如花生出现反叶现象,即需及时灌水。

据调研,在花生结荚期连旱8~10天以上,对花生结荚期即有明显的影响,当土壤水分低于田间持水量的50%时,在中午前后花生植株顶部叶片就会出现“反白”(凋萎)或闭合现象;大致以5厘米土深的土壤湿度小于15%时即开始凋萎。据湛江地区农科所调查(1974年),处于结荚期的春花生,5月18日开始无雨,至5月24日花生就开始出现干旱现象,说明在高温情况下,连续7~8天无雨就可能造成干旱现象。又如湛江地区(1965年)对处于结荚期的花生进行了灌溉与不灌溉对比试验。

无论坡地或水田花生,在连旱13天以上灌溉的比不灌溉的,无论株高、荚果数、果针数、荚果重均有明显效果。据试验,在干旱情况下,每灌水一次,可保持10~12天。

5、干旱对果树生长发育的影响和危害。

由于果树需水量大,又多种植在山区坡地上,迳流较多,所以干旱仍然是发展果品生产中的一种自然灾害。

干旱还会引起果树生理性病害,柿、梅、李、枇杷的果实发生灼黑斑病,葡萄产生烂心病,石榴、密柑产生裂纹病和日斑病。干旱会使果实出现开裂、凹入、变色、变味、硬化、缝隙等现象。

不同种的果树抗旱力有差异。一般来说,根系发达、根深、叶片多茸毛、角质化程度高或腊质层厚的抗旱力强。同一品种,用的砧木不同,抗旱力也不同。如柑桔,用枳壳做砧木的抗旱力强,用甜橙做砧木的抗旱力弱。

果树不同生育期的抗旱性有显著差异。通常在开花、结果期对缺水比较敏感。开花前遇旱,常常引起花蕾脱落。如甜橙,在春季遇旱后,花芽和叶片会大量脱落。柑桔类的幼果脱落也与干旱有关。脐橙在座果期发生干旱会大量落果。不过有些果树遇旱后反而引起开花增多,如咖啡要经过一段适度的干旱诱发才能开花;荔枝在土壤水分充分时只有50%的枝条开花,土壤干旱可使75%~95%的枝条开花。果实发育阶段,土壤干旱使果实的增大减慢,严重干旱时白天果实体积缩小,夜间重新增大,恢复到原来的大小。果实成熟阶段,干旱使有的果实正常成熟,有的则延迟成熟。桃在成熟阶段遇严重干旱,水分、矿质和碳水化合物不能顺利进入果实,从而推迟成熟。

五、干旱害的防御对策

目前广东水利设施尚未过关,全省还有30多万公顷耕地没有水利设施。在现有水利设施中,还有相当一部分是抗旱能力低的小型工程,在有效灌溉面积中,保证旱期能灌溉的只占86%,还有14%,即28.4万公顷是不保证的。有的水利工程失修失管老化,实际灌溉面积下降,旱坡耕地一般比较分散,地形地貌上的差异也较大。故广东经常发生不同程度的春旱和秋旱。因此,必须加强对干旱害的防御,及时采取相应对策,减轻干旱害对农业生产的影响。

1、兴修水利,搞好农业基本建设

加强农田基本建设,进行综合治理,建设旱涝保收的基本农田。在广大平原和沿江、沿海地区,可修建引水灌溉工程,也可建机电排灌站网。在山区和丘陵区宜修水库、塘坝,把雨季的降水贮蓄起来,供少雨季节使用。要根据当地水源的实际情况,制定发展水利的科学规划,有步骤地加以实施,才能发挥更大的抗旱作用。广开水源,扩大农田灌溉面积是防御干旱的根本措施。

2、造林种草,涵养水源,改善小气候

为了从根本上解决旱涝灾害,要造林种草、涵养水源、改善小气候,保护生态环境。造林种草,起保护农田和提供饲料的作用。群众说:“山上长满树,像个大水库,雨多它能吞,雨少它能吐。治山治水不种树,有土有水保不住。”树林能够提高空气湿度,据有关研究报道,森林上空比农田上空的空气湿度高10%,林区年降水量可增长5%~20%,甚至30%,炎热季节气温比无林地偏低0.7℃~2.3℃,在树高的20~25倍范围内平均风速降低46%~60%,提高土壤湿度1%~4%,所以能显著减轻林区的旱灾危害。

3、合理布局,抗旱栽培

根据干旱害的发生规律,因地制宜实行作物合理布局;选种抗旱作物和耐旱品种;调整作物播期,趋利避害,躲过干旱威胁;在干旱发生时选用相应的抗旱栽培措施。

4、节水灌溉,提高水的利用率

节水灌溉包括两个方面:

一是根据农作物生长发育各阶段的耗水规律和本地的降水、蒸发等气候特点,以及土壤水分状况,制定一套合理的灌溉制度,做到既满足作物需水,又不浪费水资源。

二是采用先进的喷灌、滴灌、地下水灌溉等节水灌溉技术。在水源不富裕的地区还可集中灌水,即在农作物生长发育的需水临界期或关键时期集中灌水,使少量的水用在刀刃上,提高水分利用率。

5、耕作保墒

根据土壤水分一年四季的变化规律,采取各种农田耕作措施,保持土壤水分,增加土壤蓄水能力。主要措施有:深耕保水,中耕保水以及变浅耕为深耕,变浅种为深种,变浅锄为深锄,深松耕作等抗旱耕作方式,目的是切断土壤毛细管,抑制土壤水分蒸发,起保墒作用。

6、覆盖抑制农田蒸发可用地膜覆盖或其它作物残留物覆盖农田土壤,抑制土壤蒸发。还可利用某些化学物质,铺洒于农田土壤表面,形成一层薄膜覆盖层、泡末覆盖层或粉末覆盖层,抑制土壤蒸发。

THE END
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