引言

寒冻害是制约广西蔗糖生产的主要气象灾害之一。长期以来，糖业部门对寒害冻害给蔗糖生产带来的影响多是沿用实地调查、逐级上报、汇总等方式进行的，并以此为依据来评估灾害所造成的损失及开展抗灾、减灾和灾后重建等。但是，由于不同年份寒害冻害发生的天气类型不尽相同，灾害发生时所影响的范围、持续时间及灾害强度等不仅受北方冷空气南下强度和天气类型有密切的关系，而且还受到地形、地貌和地理纬度、海拔高度及下垫面地物差异等因素的影响。此外，不同蔗区的甘蔗由于品种熟性及抗逆性等差别，同等强度的寒害冻害天气对各地甘蔗的影响及造成的损失也存在较大的差异。因此，传统的灾害调查和灾损评估方法不仅需要浪费大量的人力、财力和时间，而且由于灾情调查人员水平的差异及取样调查的代表性等问题，灾损评估结果往往难以满足各级政府抗灾救灾决策的需要。对此，杨邦杰等^[1]、张雪芬等^[2]曾利用气象卫星遥感资料具有客观、宏观、快速、及时的特点，采用GIS技术和卫星遥感资料与地面气象资料相结合办法，开展大面积冬小麦冻害遥感监测研究，为客观地、定量地评估冻害对冬小麦生长发育的影响起了积极的作用。但是，在地形地貌复杂、植被种类繁多、天气多变的华南地区，至今尚未看到应用卫星遥感资料针对性地开展越冬作物寒害冻害遥感监测的相关报道。为此，本文试以2008年初广西等我国南方省区遭受近50年同期最为严重的持续低温雨雪冰冻灾害天气给蔗糖业造成的严重影响为例，在已成功地获取区域性甘蔗种植空间分布遥感信息的基础上^[3]，探索应用EOS/MODIS资料开展甘蔗等寒害冻害遥感的可行性，以便为区域性甘蔗寒冻害监测预警和灾情评估及灾后重建提供科学依据。

1 资料来源及处理 1.1 甘蔗受害资料

甘蔗受害资料为柳州、来宾、南宁、百色等广西甘蔗主产区2008年初的持续低温雨雪冰冻灾害天气过程结束后甘蔗受害情况实地取样调查结果。

1.2 EOS/MODIS遥感资料及处理

2007—2008年EOS/MODIS遥感数据资料来源于国家气象卫星中心。鉴于广西区域冬季晴空遥感资料极少，因此，在众多的遥感数据资料中，选取并计算低温雨雪冰冻灾害前(2008年1月4日)、后(2008年2月15日)，以及同期无明显寒害冻害天气(2007年2月4日)广西晴空区域归一化植被指数^[5]。在此基础上，叠加2007/2008年度榨季广西甘蔗种植空间分布信息矢量图层，保留蔗区的归一化植被指数值，非蔗区则赋予0值。

2 结果与分析 2.1 基于EOS/MODIS卫星遥感资料的广西区域甘蔗寒害冻害监测分析

甘蔗是多年生的热带、亚热带禾本科甘蔗属植物，具有喜高温、强光照、需水量大、吸肥多、生长期长的特点，对热量和水分的要求尤为严格。据有关文献资料^[6-8]，当日最低温度小于4 ℃时，甘蔗正常生理活动便开始受到影响。当出现霜冻或最低气温接近0 ℃时，甘蔗受害的表观症状逐渐体现：首先是甘蔗叶片叶绿素含量急剧下降，叶片光合作用逐渐丧失，叶片发黄、发白，直至干枯；其次是生长点、侧芽(或腋芽)出现死亡。随着霜冻或冰冻灾害时间的延长，蔗茎肉质则出现水煮状，蔗茎变质、变酸和萎缩、干枯，直至地下宿根高位芽和低位芽死亡等。因此，利用寒害冻害对植被叶绿素等的伤害而造成的近红外反射率下降，从而造成植被指数降低这一原理，通过计算寒害冻害前、后及无明显寒害冻害年份同期的甘蔗NDVI值，并比较它们之间变化的差异，是可以直观地反映出区域性甘蔗受害的空间分布以及受害程度的。

表 1是2008年持续低温雨雪冰冻天气前后广西晴空蔗区NDVI值的比较。从表 1不难看出，2008年持续低温雨雪冰冻天气结束后(2月15日)广西各蔗区甘蔗植被指数值(NDVI)与低温雨雪冰冻灾害发生前(1月4日)的甘蔗植被指数值NDVI相比，均有不同程度的下降，其中河池市蔗区NDVI平均下降0.128，下降幅度为40.6%；来宾市蔗区NDVI平均下降0.100，下降36. 36%；柳州市蔗区NDVI平均下降0.076，下降26.90%；贵港市蔗区0.106下降33.97%。就全区而言，甘蔗植被指数NDVI值比低温雨雪冰冻天气前减少0.127，下降幅度为39.44%。

从甘蔗受害前后NDVI值下降的空间分布看(详见图 1)，除百色、崇左、南宁、钦州、北海、防城港等六市大部分蔗区因被云层覆盖而无法进行比较外，不同甘蔗种植区，甘蔗遭受寒害冻害影响前后的NDVI差值大小存在明显差异，其空间分布也不尽相同，其中河池市西北部蔗区，来宾市北部和东部蔗区，以及贵港市西南部蔗区等下降最为明显。

与无明显寒害冻害的2007年2月4日广西各蔗区甘蔗植被指数值相比，2008年2月15日广西各蔗区遭受持续低温雨雪冰冻天气影响后的甘蔗植被指数值均呈下降趋势(详细见表 2)。其中河池市蔗区NDVI下降幅度为14.6%，来宾市蔗区下降30.56%，柳州市蔗区下降13.80%，贵港市蔗区下降25.63%。就全区而言，2008年广西各蔗区遭受持续低温雨雪冰冻天气影响后甘蔗植被指数NDVI值比正常年份的2007年同期减少0.127，下降幅度为32.52%。从各蔗区甘蔗NDVI差值比较等级空间分布看，NDVI差值也随甘蔗种植区而变(图略)。

2.2 甘蔗寒害冻害实况调查

据2008年2月12—16日广西区气象局、中国气象科学研究院、国家气象中心等单位组成联合专家组，亲临柳州、来宾、南宁、百色等甘蔗主要种植蔗区进行实地取样调查分析，并咨询关部门的领导、蔗农、制糖企业等，结果表明：不同蔗区，由于种植的甘蔗品种不同，甘蔗受害程度存在明显差异，其中以台糖系列品种为主的蔗区，甘蔗普遍受害，而以桂糖系列品种为主的蔗区受害较轻，甚至不受灾害影响，如纬度偏北的柳州市北部蔗区，尽管过程降温幅度大，日最低气温低，寒害冻害严重，但部分未砍、收的桂糖系列品种甘蔗尚存在少量的绿叶，而纬度相对偏南的来宾、贵港两市局部蔗区的台糖系列品种甘蔗叶片则普遍变黄、变白或出现青枯、干枯现象，甘蔗生长点、腋芽及甘蔗的根部高位芽死亡，蔗茎两端均出现水渍状，并有向中间部分蔓延趋势。崇左、百色、玉林、北海、钦州、防城港、南宁等市蔗区甘蔗受害相对较轻，但局部区域以台糖系列为主的蔗区，甘蔗叶片同样出现变黄、变白或青枯、干枯现象。这与应用EOS/MODIS遥感数据资料的监测结果大致相符。

3 结论与讨论

田间实地抽样调查结果表明，应用基于多时相EOS/MODIS卫星遥感数据资料的归一化植被指数开展区域性甘蔗寒害冻害损失监测、评估不仅具有宏观与微观相结合的特点，而且监测、评估结果具有客观、定量、定点和省时、省力、费用低等优点，可为各级党委、政府及蔗糖主管部门、企业根据本蔗区甘蔗实际受灾情况，及时调整甘蔗砍、运调度计划和做好蔗种调运、调配等工作，以减轻寒害冻害天气对蔗糖生产的影响和灾后恢复生产提供参考依据。

需要指出的是，应用归一化植被指数来判别甘蔗是否受灾主要是依据甘蔗受灾前后叶片组织对近红外波段的反射率及对红光波段的吸收率的变化程度作为参考依据，但随着寒害冻害的扩大、持续时间的延长及危害程度的加重，甘蔗叶片完全干枯后，其NDVI值将趋于0，这与完全收获后的蔗田有点类似，如何甄别这两者之间的差异仍有待进一步研究。