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中国气象局沈阳大气环境研究所农业气象灾害创新团队
廿年磨一剑试验田里战旱魃

发布时间:2023年10月25日 来源:中国气象报社

农业气象灾害研究很难一蹴而就,往往要具备“十年磨一剑”的韧性和久坐“冷板凳”的耐性。

东北地区是我国粮食安全“压舱石”,然而这个地区干旱灾害发生频率高达30%,成为保障东北粮食安全的最大障碍。“科研工作首先要立足于国家和地方需求。”中国气象局沈阳大气环境研究所二级正研高工、农业气象灾害创新团队牵头人、首席科学家张玉书告诉记者,把“农业气象灾害”作为团队主要研究领域的原因正在于此。

不畏困难,妙手改造试验田

2004年,张玉书带领农业气象灾害创新团队以保障国家粮食安全需求为出发点,在锦州农业气象试验站踏上了寻求破解干旱影响东北粮食安全生产的研究之路。

农业气象科研工作离不开田间试验。玉米干旱胁迫试验是农业气象灾害创新团队开展最早的试验,而能否有效排除自然降雨对玉米的影响是开展试验的一个先决条件。

“开始起步比较难,人少,试验设备简陋,只能用木棍或铁棍撑起塑料布来遮挡风雨对玉米的影响。”农业气象灾害创新团队首批成员、沈阳大气环境研究所农业气象室主任纪瑞鹏回忆最早做试验的日子感慨道,“当时只有三名团队成员,既要负责玉米的全生长周期管理,还要按照试验设计定期完成观测、记录、分析、总结等,每一个风雨交加的日子对团队来说都是挑战。”

2008年,随着轨道式一体化遮雨棚的建成,干旱胁迫试验条件有了很大改善。但新的问题又出现了:控制试验田不够用了,要等田做实验。

2019年,创新团队在锦州农试站建设完成第三代套娃式干旱胁迫遮雨棚。 纪瑞鹏 摄影

“农业试验不能等,错过了就是一年。”纪瑞鹏说。在扩大试验田占地面积的方案行不通后,团队转换思路,将一体化遮雨棚分为三节,每节实现嵌套叠加,改造后的遮雨棚既可有效阻挡自然降雨,又节省了遮雨棚收起面积,使试验田可用面积增加了一倍。

如今,团队在锦州农业气象试验站建成了700平方米玉米农田干旱胁迫控制试验场和200平方米的根系观测场,拥有玉米农田大型称重式蒸渗系统、农田降水模拟系统等先进科学仪器设备。“一眨眼19年过去了,大家不惧困难,勇于挑战,科研条件不断得到改善,试验开展也越来越顺利。”张玉书说。

身兼重任,只为把试验做好

为掌握第一手资料,年届五十的张玉书经常手举好几公斤重的观测仪器,到试验田开展试验,这份执着也感染和激励着团队的每一名成员。

“每次做完玉米试验,身上就会起一片红疙瘩,奇痒无比。”2018年夏天,一心想着如期完成玉米叶片光合参数对干旱响应机理试验的团队成员陈妮娜左右为难。“孩子那时1岁多,抱着我大腿‘哇哇’哭,不让走。”试验一刻也不能耽误,但扔下孩子又于心不忍,她做了决定:带着孩子去试验。“虽然试验基地条件简陋,孩子遭了不少罪,但至少跟在我身边不再哭闹了,算是平衡家庭和工作的一种可行办法吧。”

“ 试验中的不确定性让科研人员承受巨大的压力和考验,做农业气象研究可谓是‘痛并快乐着’。”面对科研中会遇到的压力和困境,农业气象灾害创新团队骨干成员于文颖乐观看待。

蔡福在锦州农试站开展玉米叶片叶绿素荧光观测 纪瑞鹏 摄影

团队成员蔡福对待科研精益求精。在进行玉米关键生育期干物质分配干旱响应试验时,为了最大化模拟玉米根系的真实生长,增加试验数据的对比性,他决定把盆栽试验增加到根的100厘米深度,而市面上的试验盆只有30至50厘米深。可靠的一手数据为后期玉米蒸腾、干物质积累和分配干旱响应机制研究,促进作物模型性能的改进和准确评估干旱影响奠定了基础。

突破创新,勇攀农气科研高峰

多年来,在农业保险理赔工作中,干旱灾害影响科学定损成为困扰保险公司和投保农户的难题。农业气象灾害创新团队利用卫星遥感和作物生长模型研制精细化的农业干旱实时灾损定量评估技术,成为破解农业保险赔付难题的关键。2014年和2015年,辽宁省连续两年发生夏旱,团队利用该技术完成受旱地区各个行政村的精细化干旱损失评估,获得当地政府、农险公司和投保农户等的一致认可。

张玉书在开展玉米干旱灾害影响评价试验 纪瑞鹏 摄影

近几年,团队在玉米干旱定损评估技术上再次取得新突破。在玉米干旱过程辨识和旱灾损失定量评估技术中,团队创造性引入玉米根系参数,构建多源资料融合的干旱灾损评估集成模型,可以把评估结果从“千米”提高到“米”级,空间精度提高三个量级,为农业政策性保险定损赔付提供科技支撑。

从2021年至2022年,农业气象灾害创新团队研发的“玉米农田精细化灌溉量预报系统”“农业干旱动态定量评估及预测预警系统”2项科研成果在内蒙古自治区突泉县推广应用。突泉县气象局利用这两个系统,向全县800多个新型农业经营主体提供农田灌溉和农业干旱气象服务,提升了全县117万亩高标准农田节水灌溉效率和200多万亩玉米农田抗旱减灾效益。

科研无捷径,探索无止境。目前,团队已启动玉米复合农业气象灾害研究和干旱胁迫对突泉主栽玉米品种产量的影响研究等多项科研工作。未来,团队会继续在试验田里挥洒汗水,以匠心致初心,拿出“十年磨一剑”的韧性和久坐“冷板凳”耐心,勇攀一座座农业气象科研高峰。

(作者:张广梅 马东雷 纪瑞鹏 责任编辑:张林)

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