摩洛哥作物水分生产力评估（2019）

 

　　“一带一路”沿线国家和地区面临水资源时空分布不均、水资源短缺及地下水过度开采的问题。农业用水量大，耗水量高（消耗于蒸散发），全球农业用水占淡水取水量的70%，仅节约一小部分便可显著缓解其他行业的缺水压力，提高农业用水效率是实现农业节水、促进农业可持续发展以及水资源可持续开发利用的一项关键措施。开展基于地球大数据的作物水分生产力评估，在为联合国SDGs 水资源可持续开发利用提供空间数据与决策支持方面具有重要的意义。

　　本案例依托在摩洛哥成立的“数字丝路”国际科学计划艾尔杰迪代国际卓越中心（DBAR ICoE – El Jadida），将基于地球大数据的作物水分生产力评估方法应用于摩洛哥西迪本努尔灌区，为灌区提高作物水分生产力和农业用水效率、促进水资源可持续开发利用提供科技支撑。

　　

　　

　　

 

　　水分生产力是指单位水量所生产的生物物质产量或经济价值，即作物产量与蒸散耗水量之间的比值。利用辐射通量、降水、风温湿压等气象条件以及多源遥感数据反演的地表参数作为驱动，以主控地表能量和水分交换过程的能量平衡、水量平衡及植物生理过程的机理为基础，发展了基于地球大数据的作物水分生产力估算模型，并以摩洛哥西迪本努尔灌区为例，对其蒸散耗水量、作物产量，以及作物水分生产力进行定量评估和监测。

 

　　

　　Sentinel-2、Landsat 8、MODIS 等多源卫星遥感数据及相关反演地表参数，包括地表反照率、叶面积指数、植被覆盖度、地表温度、土壤湿度、土地覆盖类型、作物精细分类等；

　　

　　欧洲中期天气预报中心（ECMWF） 发布的ERA5 全球近地面大气再分析数据，包括气温、露点温度、气压、风速、降水、下行短波辐射、下行长波辐射等。

　　

　　

　　摩洛哥西迪本努尔灌区为摩洛哥主要的农业区之一，由摩洛哥第二大水库Al Massira 大坝的蓄水提供农业灌溉用水，在摩洛哥乡村和地区发展的进程中起到重要作用，在保障粮食安全、减少旱灾损失方面具有显著的贡献。灌区内主要作物类型为小麦（52%）、苜蓿（12%）、甜菜（20%），其中作为粮食作物的小麦水分生产力为1.3 kg/m³，明显低于作为牧草的苜蓿（4.1 kg/m³）和主要经济作物甜菜（10.5 kg/m³）。因不同的灌溉、施肥等田间管理方式，不同地块的小麦、苜蓿、甜菜等各种作物类型内部的水分生产力表现出明显差异，标准差分别为0.34 kg/m³、2.05 kg/m³ 和1.67 kg/m³。虽然小麦的水分生产力最低，耗水强度最大，但是为了保障粮食安全，同时兼顾水资源安全、缓解Al Massira 大坝针对不同用水部门的供水压力，在维持小麦种植面积的同时，改进农业节水设施建设，发展喷灌、滴灌等节水灌溉设施，降低农田无效耗水量，通过加强田间管理来实现在作物稳产高产前提下的节水增效，提高作物水分生产力。

　　  

　　 图1. 2016–2018 年摩洛哥西迪本努尔灌区作物水分生产力空间分布

　　      

　　图2. 2016–2018 年摩洛哥西迪本努尔灌区主要作物类型水分生产力             

　　  图3. 摩洛哥西迪本努尔灌区主要作物类型空间分布

　　

　　

 

　　SDG 6.4.1 提出了按时间列出的用水效率变化的指标，针对第一产业、第二产业、第三产业的水分利用效率，具有明确的评估方法但缺少相关数据（Tier II），地球大数据可以为第一产业的农业水分利用效率和作物水分生产力评估提供数据支撑。基于地球大数据的作物水分生产力评估方法具有数据收集获取便利的优势，可以在短时间内对农田蒸散耗水、产量、水分生产力进行定量评估，本案例展示的方法和数据将在“一带一路”沿线国家和地区典型农业区推广应用。

　　

　　 摩洛哥农业灌溉引水渠