编者按：2020初新冠疫情和蝗灾的前后爆发，让全球二十多个国家陷入双重危机，4200万人的口粮受到严重威胁。蝗虫繁衍迅速，而且能跃然迁徙，单靠地面监测，已无法完全追踪它的行径，需要“从天上看”。

　　通过遥感与监测，中国科学院空天信息创新研究院黄文江团队将蝗虫潜在产卵地与夏季伊朗蝗虫入侵可能的起飞时期，通告巴基斯坦，这一预测被发现与现实情况与相符，给巴方防控提供了重要的技术支撑。精准的预测、及时的防控，让原本可能成为重灾区的巴基斯坦化险为夷。黄文江团队还将数据分享给联合国粮农组织，全球研究人员都可免费使用他们的数据，对蝗灾进行监测。

　　病虫害危害全球粮食安全

　　为什么要从空中守望植物的健康呢？因为现今全球将近1/4的人口——即近19亿人长期处于一种中度或重度的粮食不安全状态。特别是在非洲与亚洲，饥饿人口占总人口的40%以上。2020年诺贝尔和平奖授予了世界粮食计划署，就是为了表彰该组织努力消除饥饿，为改善受冲突影响地区的和平条件所做的贡献，以及在防止将饥饿用作战争和冲突武器的努力中发挥的推动作用。

　　主要的灾害因素包括干旱、洪涝、病虫害等，其中病虫害已成为威胁粮食安全、制约农业生产的重要因素。

　　据不完全统计，在全球范围内由于病虫害导致的农作物产量损失达到10%，局部区域甚至超过30%。2020年年初，沙漠蝗虫席卷了从西非到东非，以及从西亚到东亚的20多个国家，受灾面积达到1600多万平方公里。而早在2019年年初，一种生物入侵害虫——草地贪夜蛾就已经入侵我国，到2019年年底已经蔓延至山东、江苏、陕西等20多个省份或者直辖市。

　　据农业农村部的统计，病虫害已经成为影响我国粮食生产的重要灾害。我国作物病虫害常态化已呈逐年发生的态势，部分区域的病虫害已经成为农业生产的第一大灾害，局部区域产量损失超过了20%。

　　水灾、旱灾可能只局限于某些区域或某些年份，但病虫害却会在不同的年份、区域一直处于高发的状态。在中国科协发布的“2020年十大工程技术难题”中，其中一条就是“如何实现农业重大入侵生物的前瞻性风险预警和实时控制”。

　　遥感监测势在必行

　　在全球气候变化的大背景下，病虫害的发生范围和面积更是呈现扩大与严重的趋势。当前，对病虫害的调查主要从田间获取，但这种获取方式存在一个问题——在田间获取的“点”的信息，并不能代表整体大面积病虫害的全部信息。

　　“以点带面”不能实现大面积的监测跟评估，无法清楚地知道整个区域到底在哪些地方发生灾害、有多大的面积发生以及发生至什么程度，也无法进行精确或者大区域监测，自然就无法实现科学防控。我国迫切需要建设大面积、快速的病虫害监测预警体系，究竟如何才能实现这一目标？

　　目前我们通过中国科学院的一些涉农计划以及其它一些项目的支持，正开展大尺度的动态预警，以遥感包括气象以及病虫害的植保模型结合，来实现病虫害的监测预警。

　　我们更多地采用卫星遥感操作，卫星就像一个大的空中多功能照相机，能从空中俯视地球，获取不同植被的长势信息。我国现在建立的高时空对地观测网络，包括国内、国际的一些卫星都可以进行大面积的快速植被信息获取。

　　此外，卫星拥有不同的电磁波波段，还包括光学微波传感器等。这些传感器相当于医院的CT检查，即通过卫星在空中给植物“做CT”。因为不同波的光谱存在着差异，健康植物与有害植物的波谱就不同。通过获取植物的影像并解析，对比健康植被和发病植被的差异，就可以对病虫害进行监测。

　　我们迫切需要在全球大范围区域中进行监测，因为包括病虫害在内的很多灾害已呈现全球化趋势。如沙漠蝗虫、草地贪夜蛾等都是全球性的病害，需要监测全球温度、降雨量等。

　　摸清沙漠蝗虫“家底”

　　沙漠蝗虫不仅迁徙的速度非常快，而且繁殖速度非常快。一只沙漠蝗虫一天大概要消耗两克的植被。大家可能认为两克并不多，但一平方公里沙漠中的蝗虫约有4000万~8000万只，一天就可以吃掉约35000人的口粮。

　　显而易见，沙漠蝗虫对非洲、全球的粮食安全，以及生命财产的安全是一个非常致命的打击。可是，为什么沙漠蝗虫前几年并不是很严重，现在却特别严重？引发沙漠蝗虫灾害的主要原因是什么？

　　亚非沙漠蝗虫灾害的发生跟当地的气象条件，以及全球异常气候变化密切相关。我们的监测显示，尤其在沙漠蝗虫起源地红海的沿岸一带在2018年底至2019年左右，出现大量异常降水。

　　众所周知，沙漠长期缺水，出现异常降水后就会引发季节性的湖泊，在这些湖泊区会出现杂草以及大量植被的生长。而蝗虫的生长繁殖需要一定的水分与植被，这些季节性湖泊正好满足了沙漠蝗虫的繁殖迁飞及所有的条件。

　　但沙漠中有些地方人根本没法到达，究竟怎样才能找到沙漠蝗虫出现的区域？

　　通过卫星影象可以看出哪些区域是季节性湖泊，哪些是因异常降雨而长的植被，哪些区域又适合沙漠蝗虫生长。这样通过我们的分析，就能找到沙漠蝗虫在哪些区域会出现异常繁殖，或者下一步会迁飞的区域。

　　这样就可以提前告知当地政府，应该去哪些区域扑灭蝗虫、应当何时扑灭蝗虫、应该怎样扑灭蝗虫等。蝗虫一般是将卵产在土壤里，产卵后需要一定的积温进行孵化，而我们可以通过每天监测积温，知晓蝗虫何时会出土、可能会往哪些地方迁飞等。

　　通过这些工作，我们在国际上率先发布了亚非沙漠蝗虫如何繁殖或迁飞的路径。从2019年到现在不同国家的沙漠蝗虫从哪儿发源、怎样迁飞，在哪些区域繁殖以及怎样繁殖、会危害哪些区域，下一步会去到哪里等。

　　我们针对不同的国家进行了细致的监测，包括埃塞俄比亚、索马里、也门等。当时肯尼亚就发布了70年来最严重的蝗灾预告，巴基斯坦也发布了27年来最严重的蝗灾预警。我国政府派出援助帮助防治巴基斯坦的蝗灾，其中一些遥感监测图就是我们做的。

　　截至目前，我们已经发布了监测17期的危害病虫害报告，针对不同危害的区域，病虫怎么样进行迁飞、可能会在哪些区域、怎样繁殖，它们对当地的危害怎样、危害面积多大。对当地的农作物产量包括畜牧业等各方面都进行评估，预测对当地粮食安全的影响。

　　沙漠蝗虫吃了植被后会造成该区域寸草不生，所以我们通过监测区域植被发展的变化，能知道沙漠蝗虫可能会造成的危害是什么样的、危害的途径是什么样，大概是怎么样的过程。

　　支撑全球病虫害防治

　　沙漠蝗虫会不会侵入我国的问题，一直备受国人关注。入侵风险有多大？什么时候、会从哪些区域侵入我国？这是当时我们收到的监测任务。

　　印度、尼泊尔与我国接壤的口岸——尤其是在吉隆口岸、樟木口岸等区域存在一定入侵的风险。这些地区海拔偏低，还有风向等问题，我们就此做了一些报告为国家的科学防控做出支撑。

　　此外，我们也向国际上提供了一些报告，与肯尼亚、巴基斯坦等国共享，帮助他们进行监测，了解病虫对灌丛、草地或农田所造成不同危害的面积，如变化过程怎样、在这些区域怎么变化等。

　　我们的成果还支撑了联合国的一些热门的防控峰会，包括地球观测组织、联合国粮农组织、国际生物多样性组织等。中英文报告以及原始数据都面向全球共享，大家可以免费使用这些成果，希望我们的工作能够减少粮食损失，为全球消除“零饥饿”做出一些工作。

　　目前，针对其它的一些主要病虫害我们也一直在监测，如美国、巴西、阿根廷等大豆主产国。我们会监测这些国家大豆的长势，尤其是每年4月份左右就收获的南美洲巴西、阿根廷等国，必须要监测长势状况来指导我国的收购价格、收购政策等。我们也生成了面向国际大豆、小麦、水稻等不同的病虫害报告，并独家发布了全球一些主要植被的病虫害监测报告，如草地贪夜蛾的监测等。我们现在已经了解草地贪夜蛾在国际上的入侵路线、变化过程等，并用于支撑全球小麦的监测。

　　现在我们也在支撑我国农业农村部、国家林草局的应用与防控。

　　希望通过我们近20年的工作，能实现大面积的遥感与监测保护植被安全、保护粮食安全的目标，提高生态环境的质量，让粮食更安全，生态环境更加美丽。（根据中科院“率先行动”计划重大成果系列讲座整理，未经报告人审核）