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美国 遥感监测国的作物长势
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本监测期(2020年7月至2020年10月)涵盖大豆、玉米和水稻等秋粮作物的主要生长季和收获期,同时冬小麦也已于9月开始播种。 正如8月份全球农情遥感速报所报道的那样,土壤墒情适宜,秋粮作物的播种和生长状况良好,而本期监测期内接近平均水平的降雨有助于在谷物灌浆阶段维持作物的生长。 9-10月的天气总体干燥,有利于作物成熟和收获。 总体上,美国作物生长形势良好。

图1 7月至10月美国的作物物候

图2基于NDVI的作物长势趋势图

监测期内,作物生长的农气条件接近过去15年同期平均水平,其中,降水和温度分别偏低6%和0.1℃,光合有效辐射处于平均水平。由于降水略偏低,导致潜在的生物量比平均水平低3%。空间上,美国东南部地区的降雨量高于平均水平,而玉米带、北部平原和美国西部的降雨量低于平均水平。加利福尼亚(-85%)降水匮缺最大,其次是爱达荷州(-32%)、明尼苏达州(-30%)、北达科他州(-35%)、南达科他州(-39%)、爱荷华州(-22%)、密歇根州(-15%)和俄亥俄州(-19%)。但是,降水匮缺主要发生在9月中旬至10月中旬(图2),由于九月份作物接近成熟,因此监测后期偏干的气象条件对单产的影响有限。遥感监测显示,受干旱影响的农田比例从7月份的25%增加到10月下旬的40%左右,相对偏干的天气条件对于作物成熟、收获和后续储藏有利。

图3 气温时间过程线

图4 降水时间过程线

图5 旱情比例的动态变化

由于美国地域范围广,国内不同地区的降水差异显著,导致了作物生长状况的空间差异。 NDVI距平分布图和聚类图显示,从9月开始,在美国东南部作物生长状况高于平均水平,而北部平原、北部玉米带和该国西部则接近平均水平。九月份大部分秋粮作物已经进入成熟期,因此需水量较小,9月份偏低的NDVI并未对产量造成负面影响;VCIx值高于0.8也表明南部玉米带的作物状况良好。尽管加利福尼亚州遭受严重的降水短缺,但其作物生长状况接近平均水平,这可能与该地区发达的灌溉基础设施有关。与最近5年相比,耕地种植比例和复种指数均比平均水平偏低1%。CropWatch预计,作物成熟期降雨的匮缺对最终作物的收成影响不大,美国的作物生产形势良好。

图6 NDVI距平空间分布及其发展概况

图7最佳植被状况指数

2. 区域分析

在此监测期内,作物生长面临的最大挑战是7-8月作物生长关键阶段的降水不足。 本节的分析重点是玉米带、密西西比河下游,西北地区,北部大平原,东南地区和南部大平原。

2.1玉米带

玉米带是美国最重要的玉米和大豆产区,包括伊利诺伊州、爱荷华州、明尼苏达州、威斯康星州、俄亥俄州和密歇根州等地。 与过去15年平均水平相比,该区域在监测期内的降雨量偏低16%,温度偏低0.6℃,辐射偏高1%。 八月底和九月的降雨量明显低于平均水平。 爱荷华州的累积降雨量比平均水平低30%。 幸运的是,农作物在9月份达到了成熟期,因此降雨减少对农作物的产量影响很小。 基于NDVI的作物状况发展图表明,农作物在7月下旬和8月初处于顶峰。 NDVI随后下降得比平常快,但这对作物产量影响较小,因为玉米在9月中旬已达到生理成熟。 CropWatch评估玉米带作物生产形势良好。

图8 基于NDVI的作物长势过程线(玉米带)

2.4 密西西比河下游

密西西比河下游是美国最重要的水稻产区和重要的大豆产区,包括阿肯色州,路易斯安那州,密西西比州和密苏里州。 密西西比河下游的农业气候条件接近平均水平,降雨量偏高3%、气温偏低0.4°C,而光合有效辐射偏低3%。 在监测期内,作物长势总体处于平均水平,VCIx值达到0.95,这也证实了该地区作物生长条件良好。

图9 基于NDVI的作物长势过程线(密西西比河下游)

2.3 西北地区

西北地区是美国重要的冬小麦产区,包括华盛顿(降水偏低7%)和爱达荷州(降水偏低22%)。在当前季节,该地区的降雨量较过去15年同期平均水平偏低,尤其是在爱达荷州。 与15YA相比,降雨量偏低21%,温度偏高0.5℃,光合有效辐射偏高1%。 降雨的时间序列表明,西北地区的降雨大大低于7月,8月和9月初的平均水平。 幸运的是,该地区的主要农作物(冬小麦和大麦)在7月或8月初收获,基本上避免了水分胁迫的不利影响。基于NDVI的作物生长过程线表明,直到9月下旬为止,NDVI均接近近5年平均水平,表明作物长势与近5年平均水平持平。

图10 基于NDVI的作物长势过程线(西北地区)

2.2 北部大平原

北部大平原是美国最重要的春小麦和向日葵产区,也是第二重要的玉米和大豆产区,包括北达科他州(降水偏低35%)、南达科他州(降水偏低39%)、内布拉斯加州(降水偏低13%)和蒙大拿州(降水偏低4%)。本监测期涵盖了春小麦的灌浆期以及玉米和大豆的开花、灌浆期至成熟期。4-7月期间该地区降水充足为作物的生长提供了充分的土壤水补给,而本监测期天气条件总体干燥,与过去15年平均水平相比,降雨量和温度较15年平均水平分别偏低19%和0.1℃。在9月中旬至10月初,北部大平原降雨偏低幅度更大。春小麦在八月收获,后期缺水的天气状况对春小麦没有影响。玉米和大豆在9月份成熟,几乎未受到后期干燥天气的影响。 监测期内,耕地的种植比例为86%,比近5年平均水平偏高6%。总体上,该地区的作物生长状况良好。


图11 基于NDVI的作物长势过程线(大平原北部)

图12 北部大平原降水时间过程线

2.5 Southeast东南地区

这是美国重要的棉花生产区,包括乔治亚州,阿拉巴马州和北卡罗来纳州。 在监测期内,该地区的农业气候条件良好。 与过去15年平均水平相比,降雨偏高9%,温度偏低0.2℃,光合有效辐射偏低3%。 高于平均水平的降水有助于作物的旺盛生长,最佳植被状态指数(VCIx)为0.94。 总体而言,该地区的作物生长条件良好。

图13 基于NDVI的作物长势过程线(东南地区)

2.6 Southern Plains南部大平原

这是美国最重要的冬小麦,高粱和棉花产区。 它包括堪萨斯州,俄克拉荷马州,德克萨斯州和科罗拉多州东部。 德克萨斯州是美国最大的棉花生产州。这个监测期涵盖了高粱的灌浆期,棉铃和棉花的收获。 在此监视期内,南部平原经历了正常天气:与过去15年平均水平相比,降水正常,气温偏低0.5ºC,而光合有效辐射则低于平均水平。7月初该地区的冬小麦已经完全收割,基于NDVI的作物生长过程线表明,作物长势低于平均水平, CALF比平均水平低8%。 总而言之,该农业生态区农作物状况略低于平均水平,但分区内长势差异较大,如图6所示,德克萨斯和科罗拉多州遭受干旱影响长势相对较差。

图14 基于NDVI的作物长势过程线(南部大平原)

表3.2 2020年7月至11月美国各主产区的农气指标

区域

降水

气温

光合有效辐射

潜在累积生物量

当前值

(mm)

距平

当前值(°C)

距平

当前值

(MJ/㎡)

距平

当前值

(gDM/m2)

距平

加利福尼亚州

100

-10

17.4

0.3

1599

-1

419

-13

玉米带

426

5

16.3

-0.7

1268

-2

603

-1

密西西比下游地区

489

3

22.9

-0.7

1350

-3

788

-5

东北地区

425

-2

15.5

-0.7

1226

-2

548

-1

西北地区

278

9

11.8

-0.4

1346

-4

439

-10

北部平原

350

4

13.7

-0.7

1376

-1

561

-3

东南地区

585

16

22.5

-0.6

1361

-3

793

-4

西南地区

175

-6

18.4

0.5

1588

0

634

6

南部平原

370

9

22.6

-0.3

1401

-2

806

0

青草区

457

4

18.9

-1.1

1311

-4

676

-7

表3.2 2020年7月至11月美国各主产区的农艺指标

区域

耕地种植比例

最佳植被状况指数


当前值(%)

5年距平(%)

当前值

加利福尼亚州

81

9

0.86

玉米带

100

0

0.93

密西西比下游地区

100

0

0.91

东北地区

100

0

0.95

西北地区

82

-4

0.87

北部平原

91

5

0.86

东南地区

100

0

0.93

西南地区

40

-6

0.79

南部平原

83

-5

0.8

青草区

100

0

0.93



表3.1 美国农业生态分区2020年7月-10月与过去15年(15YA)同期农业气象指标

Region

RAIN

TEMP

RADPAR

BIOMSS

RAIN

Current

(mm)

Departure

Current

 (°C)

Departure

Current

(mm)

Departure

Current

(gDM/m2)

Departure

California

9

-84

21.5

1.6

1414

1

336

-21

Corn Belt

257

-16

18.0

-0.6

1100

1

583

2

Lower Mississippi

504

3

24.0

-0.4

1144

-3

710

-3

North-eastern areas

360

-6

18.1

0.3

1042

-1

536

3

Northwest

131

-21

15.5

0.5

1202

1

454

-5

Northern Plains

169

-19

16.7

-0.1

1185

2

571

1

Southeast

560

9

24.1

0.2

1158

-3

731

-1

Southern Plains

354

0

23.3

-0.5

1211

-1

697

-4

表3.2 美国农业生态分区2020年7月-10月与近5年(5YA)同期农情指标

Region

Cropped arable land fraction

Maximum VCI


Current (%)

Departure from 5YA (%)

Current

California

45

8

0.74

Corn Belt

100

0

0.96

Lower Mississippi

100

0

0.95

North-eastern areas

100

0

0.95

Northwest

72

7

0.86

Northern Plains

86

6

0.80

Southeast

100

0

0.94

Southern Plains

80

-8

0.78

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