俄有浩，馬玉平

（中國氣象科學研究院，北京 100081）

引言

農(nóng)田澇漬災(zāi)害指因強降水或持續(xù)性降水導致農(nóng)作物遭受較長時間淹澇或其根系土壤水分長時間處于過飽和狀態(tài)而造成作物生理或形態(tài)損傷并減產(chǎn)的自然災(zāi)害［1-4］，是我國傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)種之一，持續(xù)危害沿江、河、湖及其中下游平原的低、平、洼等區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。1980 s年代以來，隨著災(zāi)害學理論在我國多學科的廣泛應(yīng)用，農(nóng)田洪澇和澇漬災(zāi)害的致災(zāi)因子辨識［5-7］、孕災(zāi)環(huán)境演變［8-10］、澇漬脅迫對小麥、玉米、水稻、油菜、棉花和大豆等農(nóng)作物生理［11-34］、形態(tài)和產(chǎn)量的影響［35-107］、農(nóng)田排水標準與指標確定［108-120］、災(zāi)害等級指標劃分［121-126］、災(zāi)害損失評估［127-131］、災(zāi)害風險分布及區(qū)劃［132-135］等方面持續(xù)開展了大量研究工作并取得了比較豐富的成果。由于不同的研究者從各自的研究目的出發(fā)，研究方法、試驗設(shè)計、試驗觀測條件等不盡一致，研究得出的結(jié)果不盡相同，尤其在澇漬脅迫對不同作物的影響過程、致災(zāi)等級閾值、致災(zāi)減產(chǎn)率等方面有較大差異。在氣候變化背景下，隨著孕災(zāi)環(huán)境的變化和農(nóng)業(yè)農(nóng)村的社會、經(jīng)濟條件的改變，農(nóng)田澇漬災(zāi)害仍然時有發(fā)生并有新問題出現(xiàn)［2］。同時，有些致災(zāi)因子的致災(zāi)機理還不完全清楚，農(nóng)作物災(zāi)后機能恢復(fù)機理和過程等還缺乏深入研究，澇漬災(zāi)害的動態(tài)評估等仍然是難點。為了解我國近40多年農(nóng)田澇漬災(zāi)害方面的研究現(xiàn)狀和進展，本文在厘清洪、澇、漬以及洪澇、澇漬等概念基礎(chǔ)上，梳理歸納我國農(nóng)田澇漬災(zāi)害影響過程、致災(zāi)機理、澇漬指標等級、災(zāi)害風險及災(zāi)損評估、澇漬災(zāi)害防控技術(shù)等方面研究進展和取得成果，統(tǒng)計分析了澇漬脅迫持續(xù)影響小麥、玉米、水稻、油菜、棉花和大豆等主要農(nóng)作物的株高、根干重、葉面積、葉綠素含量、光合速率、產(chǎn)量構(gòu)成三要素和作物細胞活性氧清除酶系統(tǒng)等程度?？偨Y(jié)了農(nóng)田澇漬災(zāi)害研究存在的主要問題并展望未來，以期推進我國農(nóng)田澇漬災(zāi)害研究深入發(fā)展。

1 農(nóng)田澇漬災(zāi)害概念及構(gòu)成要素

1.1 農(nóng)田澇漬災(zāi)害概念辨析

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，水災(zāi)害主要有洪災(zāi)、澇災(zāi)和漬害［3-4］，三者之間既有區(qū)別，又有聯(lián)系。許多文獻中容易將洪澇和澇漬災(zāi)害混淆，造成一定的混亂，有必要加以厘清。在概念上，洪、澇、漬有明確的內(nèi)涵和外延。一般而言：（1）洪是指暴漲而外溢的水流。洪水來源于暴雨、冰雪快速融化或水庫等水體潰壩外泄。洪災(zāi)的主要表現(xiàn)特征是洪水的沖毀和淹沒，造成農(nóng)田設(shè)施的物理性損毀和作物的物理性損傷或毀壞。（2）澇災(zāi)是指農(nóng)田積水較深，作物受淹時間較長，超過農(nóng)作物耐淹能力，積水退落后引起作物倒伏等而致災(zāi)。致澇積水來源于田外洪水、暴雨或連續(xù)降水引起的本地積水。農(nóng)田澇災(zāi)主要表現(xiàn)特征是作物植株部分或全部遭受淹沒，并引起植株倒伏，造成植株氣孔關(guān)閉和部分器官或組織受損。澇災(zāi)最嚴重程度是作物植株全部受淹或大面積倒伏，導致作物光合和呼吸作用中斷，造成絕收。（3）漬害（也稱濕害）是因洪、澇積水或因地下水位上升過高，造成土壤含水率過高甚至飽和，作物根系土層空氣活動受阻而厭氧條件占據(jù)優(yōu)勢［9］，導致作物根系長期缺氧并引起植株發(fā)育不良而減產(chǎn)。農(nóng)田漬害特征是田間有較少積水甚至沒有積水，但地下水位超過作物耕作層以上，土壤水分接近飽和或超飽和狀態(tài)。

現(xiàn)實中洪、澇、漬往往同時或連續(xù)發(fā)生［3-4，9］，有時很難明確區(qū)分和界定。一般情況下，洪、澇、漬的遞進轉(zhuǎn)化關(guān)系是：因洪致澇，或因暴雨就地起澇，因澇致漬。同時，洪與澇相連，澇與漬并行。因此，在開展相關(guān)研究過程中，又形成了洪澇和澇漬2個詞語。大多數(shù)文獻對應(yīng)的英文詞分別使用“Flood”和“Waterlogging”。根據(jù)牛津詞典和維基百科，“Flood”主要指洪水，其動詞引申為淹沒。洪澇（Flood）災(zāi)害是因洪致澇，其承災(zāi)體是農(nóng)業(yè)設(shè)施或農(nóng)作物。因此，洪澇災(zāi)害研究關(guān)注的重點是農(nóng)業(yè)設(shè)施和農(nóng)作物遭受洪水的物理性沖毀或淹沒損毀造成的損失。Waterlogging意指水侵和飽和，可引申為澇漬，是洪、澇過后農(nóng)田積水淹沒作物或因地下水過高引起的土壤水分飽和狀態(tài)。澇漬災(zāi)害研究重點關(guān)注作物受淹和根系厭氧導致的農(nóng)作物減產(chǎn)和損失。因此，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，洪澇側(cè)重于農(nóng)業(yè)設(shè)施和農(nóng)作物的機械性損害和損失，澇漬更側(cè)重于農(nóng)作物形態(tài)和生理性損害及損失。明確了洪、澇、漬以及洪澇和澇漬概念的內(nèi)涵、外延及其承災(zāi)主體和研究的側(cè)重點等，能夠更好地把握災(zāi)害的致災(zāi)成因和機理。

1.2 農(nóng)田澇漬災(zāi)害構(gòu)成要素

孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子和承災(zāi)體是自然災(zāi)害構(gòu)成的基本要素［4-7］。農(nóng)田澇漬災(zāi)害范疇中，農(nóng)作物是農(nóng)田澇漬災(zāi)害的承災(zāi)體。平坦的地形、粘重的土壤類型、豐富的河網(wǎng)渠系等水系統(tǒng)、適易農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的社會經(jīng)濟和人文環(huán)境以及雨水豐沛的氣象條件和濕潤的環(huán)境等是農(nóng)田澇漬災(zāi)害的孕災(zāi)環(huán)境。致災(zāi)因子是直接或間接造成農(nóng)作物傷害并導致減產(chǎn)的因素。澇漬致災(zāi)因子分為自然致災(zāi)因子和人為致災(zāi)因子［8］。本文僅對農(nóng)田澇漬災(zāi)害中對農(nóng)作物直接造成災(zāi)害的自然致災(zāi)因子進行分析。積水淹沒深度、積水或漬水時長、耕作層土壤水分含量、地下水位埋深等是農(nóng)田澇漬災(zāi)害的主要致災(zāi)因子。由于田間積水深度、積水時間、土壤水分狀況與降水和日照等氣象條件相關(guān)，在一些研究中，以降水量、降水日數(shù)、日照時數(shù)等氣象要素作為農(nóng)田澇漬災(zāi)害的致災(zāi)因子。因此，可將積水深度、積水或漬水時長、地下水位埋深稱為農(nóng)田澇漬災(zāi)害的直接致災(zāi)因子，降水量、降水日數(shù)、日照時數(shù)等稱為傳導性致災(zāi)因子。農(nóng)作物的空間分布和對澇漬的敏感生長發(fā)育期等是承災(zāi)體的時間和空間暴露性［6］。根據(jù)我國種植業(yè)分布狀況和氣候特點，長期頻繁發(fā)生農(nóng)田澇漬災(zāi)害的孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子和承災(zāi)體及其暴露性見表1。

表1 農(nóng)田澇漬災(zāi)害要素及其暴露性Table 1 The essential factors and its exposure of waterlogging disaster

2 農(nóng)田澇漬致災(zāi)過程與機理

2.1 農(nóng)田澇漬災(zāi)害形成與影響程度

澇漬脅迫首先阻止作物根系生長，導致根系總根長、總表面積、總根尖數(shù)減少［11］，嚴重澇漬脅迫甚至導致大量爛根，危害根系組織和器官的功能。根系是作物吸收水分、養(yǎng)分和能量傳輸?shù)闹饕鞴?，也有支撐植株、儲存營養(yǎng)、參與代謝和繁殖等功能［11］。根系功能遭受破壞后，進一步引起葉片萎蔫發(fā)黃、功能葉光合作用和蒸騰作用減弱甚至停止［13］。由于作物根系和葉片是為作物營養(yǎng)生長和生殖生長提供物質(zhì)和轉(zhuǎn)運能量的主要器官和載體，根系和葉片功能遭受澇漬破壞后，引起植株變矮、發(fā)育期延遲、地上和地下干物質(zhì)積累下降，小麥、油菜、大豆、水稻等結(jié)實率降低，玉米禿尖率提高，棉花鈴數(shù)和單鈴重下降，導致農(nóng)作物減產(chǎn)或絕收，造成災(zāi)害。

在農(nóng)田澇漬災(zāi)害形成和發(fā)展過程中，農(nóng)作物對澇漬脅迫的敏感生育時段和澇漬脅迫持續(xù)時間是影響農(nóng)田澇漬災(zāi)害形成和災(zāi)害程度大小的主要因素。不同農(nóng)作物對澇漬脅迫的敏感生育階段和忍耐程度各不相同。相關(guān)研究表明，冬小麥的孕穗至灌漿期是關(guān)鍵生育階段，對澇漬脅迫最敏感［36-54］，汪宗立等［20-21］研究指出小麥拔節(jié)后15 d至抽穗期澇漬對產(chǎn)量的影響最大，是小麥澇漬災(zāi)害臨界期，其次是開花期和灌漿期。李金才等［25，51］研究認為，灌漿期澇漬脅迫對小麥葉面積和葉綠素含量的影響最大，孕穗期次之，而孕穗期對產(chǎn)量的影響大于灌漿期。玉米苗期和拔節(jié)期均是玉米的關(guān)鍵生育時期［59-74］。玉米在苗期對澇漬脅迫最為敏感，對玉米形態(tài)、生理和產(chǎn)量的影響最大，尤其在4葉期［59］，其次是拔節(jié)期，灌漿期及后期影響較小。油菜的蕾薹期至角果期對澇漬脅迫比較敏感，其中，蕾薹期和花期最敏感，對產(chǎn)量形成影響最大，其次是角果期和苗期［77-81］。大豆在開花期澇漬脅迫受災(zāi)最嚴重，其次是初花期和結(jié)莢鼓粒期，苗期最輕［79-84］。棉花在現(xiàn)蕾期至花鈴期對澇漬脅迫最敏感，其中，花鈴期澇漬脅迫的減產(chǎn)作用最大，蕾期次之，吐絮期最?。?5-95］。Zhang［87-89］研究結(jié)果表明棉花蕾期淹水減產(chǎn)幅度最大（58.3%），花期次之（39.7%），鈴期最小（17.4%）。水稻作為沼生植物，在漬水環(huán)境下也會出現(xiàn)缺氧脅迫，但是比小麥和玉米等旱作物有更強的耐澇漬特性，對漬害的敏感性較低。但水稻對淹澇脅迫比較敏感，尤其是水稻在孕穗期和開花期對超過植株體2/3及以上的淹水脅迫很敏感［96-107］。

澇漬脅迫持續(xù)時間是決定澇漬災(zāi)害程度的另一個關(guān)鍵因素。澇漬脅迫持續(xù)時間越長，影響程度越嚴重。隨著澇漬脅迫時間的持續(xù)，主要影響根系生長及地下干物質(zhì)積累、植株高生長（株高）、葉面積、葉綠素含量、光合和蒸騰速率、產(chǎn)量構(gòu)成（穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重），最終影響產(chǎn)量形成，導致減產(chǎn)。統(tǒng)計分析國內(nèi)外學術(shù)期刊關(guān)于中國小麥、玉米、水稻、油菜和棉花等5類主要農(nóng)作物敏感生育期澇漬脅迫持續(xù)時間影響作物形態(tài)和功能的相關(guān)試驗研究結(jié)果表明（表2），隨著澇漬脅迫日數(shù)增加，小麥、棉花等農(nóng)作物根干重損失率逐漸增大，損失率為4%～53%。玉米根系雖然能夠通過次生根和通氣組織的生長來減緩和適應(yīng)澇漬脅迫［14，74］，然而，隨著澇漬脅迫持續(xù)日數(shù)增加，其主根系干物質(zhì)積累逐漸受損，造成根系干物質(zhì)隨著澇漬持續(xù)日數(shù)增加而減少，損失率達到6%～62%。澇漬脅迫對農(nóng)作物株高影響差異較大。一般在澇漬初期澇漬脅迫有助于植株高生長，隨著澇漬持續(xù)日數(shù)增加，株高受一定程度的影響，澇漬持續(xù)10 d后植株高生長受損6%～37%。然而，水稻遭受淹水后，大部分的樣本表現(xiàn)為隨著淹水持續(xù)日數(shù)增加株高有增加趨勢，增加幅度5%～20%，反映了水稻淹水后莖間節(jié)有延長能力的適應(yīng)性功能［16-17］。隨著澇漬脅迫持續(xù)日數(shù)增加，葉面積指數(shù)（LAI）（2%～68%）、葉綠素含量（5%～48%）、光合速率（0.5%～76%）和產(chǎn)量構(gòu)成要素的穗數(shù)（4%～63%）、穗粒數(shù)（3%～76%）、千粒重（2%～52%）等生長要素的損失率逐漸增加，表明澇漬脅迫持續(xù)時間延長逐漸加重了澇漬災(zāi)害程度。

表2 澇漬脅迫持續(xù)時間與作物生長要素損失率（%）的關(guān)系Table 2 The relationship between the losses percent of crop growth elements and duration of waterlogging

澇漬脅迫除了影響農(nóng)作物的根系、葉片、莖鞘和產(chǎn)量構(gòu)成等生長要素外，最終主要影響作物產(chǎn)量，導致減產(chǎn)。圖1為國內(nèi)外學術(shù)期刊中我國小麥、玉米、水稻、油菜、棉花和大豆等6類主要農(nóng)作物減產(chǎn)率與澇漬脅迫持續(xù)時間關(guān)系。小麥的平均減產(chǎn)率為24.5%（n=67，SD=19.3），澇漬脅迫持續(xù)10 d左右減產(chǎn)率達20%以上，澇漬持續(xù)10～15 d，減產(chǎn)率達到40%～50%，持續(xù)20～30 d，減產(chǎn)率最高可達80%以上。玉米的平均減產(chǎn)率為43.7%（n=51，SD=25.3）。玉米遭受澇漬脅迫的減產(chǎn)率幅度最大。澇漬持續(xù)6 d左右，玉米減產(chǎn)率可達50%，而澇漬持續(xù)日數(shù)超過10 d，就可達到絕收的災(zāi)害程度（減產(chǎn)率80%以上）。棉花的平均減產(chǎn)率為35.5 %（n=59，SD=16.5），澇漬持續(xù)10 d以上，皮棉減產(chǎn)率達到50%-60%。油菜的平均減產(chǎn)率為25.1%（n=17，SD=11.4）。澇漬持續(xù)10 d以上，油菜減產(chǎn)率達到20%-40%。大豆的平均減產(chǎn)率為25.6 %（n=14，SD=20.5）。澇漬持續(xù)6 d，大豆減產(chǎn)率達到30%，持續(xù)10 d以上，減產(chǎn)率超過40%。水稻的平均減產(chǎn)率為21.3 %（n=19，SD=11.2）。水稻淹水在株高2/3以下持續(xù)5 d以內(nèi)，減產(chǎn)率20%左右，持續(xù)5～6 d以上，減產(chǎn)率達到30%～40%。但是，水稻在全淹沒狀態(tài)下減產(chǎn)幅度很大，淹水5～7 d可達到絕收的災(zāi)害程度。

表2和圖1中，樣本數(shù)據(jù)的標準差比較大。一方面可能由于各個試驗研究的處理方法和觀測精度不盡相同，造成數(shù)據(jù)存在很大變率。另一方面，可能由于澇災(zāi)、漬害和澇漬災(zāi)害的影響程度不一致所導致。現(xiàn)實農(nóng)田中，漬害可以單獨成災(zāi)，但是，一般情況下，有澇就會發(fā)生漬害，造成澇和漬相隨共存。根據(jù)相關(guān)研究證明，單獨澇害對作物產(chǎn)量的影響比單獨漬害的影響大，而澇漬共同脅迫比單獨澇或單獨漬害對作物的產(chǎn)量、地上干物質(zhì)、灌漿速度、葉面積等影響更大。朱建強等、錢龍等研究結(jié)果表明澇和漬對作物產(chǎn)量的影響程度系數(shù)分別為0.76和0.24［92-93］。余衛(wèi)東等［63-64］夏玉米澇漬脅迫研究結(jié)果數(shù)據(jù)計算得到葉面積、產(chǎn)量和穗數(shù)等指標的淹水受損率是漬水受損率的5.3～8.0倍。因此，平均而言，淹水試驗的減產(chǎn)率和作物生長指標損失率是漬水試驗結(jié)果的3～5倍。

圖1 主要農(nóng)作物澇漬持續(xù)日數(shù)與減產(chǎn)率關(guān)系Fig.1 The relationship between duration of waterlogging and reduction rate of grain yield

2.2 農(nóng)田澇漬致災(zāi)機理

2.2.1 澇漬脅迫對生理生化的影響

農(nóng)田澇漬脅迫引起農(nóng)作物根系干重、株高、葉面積、葉綠素含量、光合和蒸騰速率等生長要素及穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成要素降低是農(nóng)田澇漬災(zāi)害的外在表現(xiàn)。農(nóng)作物澇漬致災(zāi)的本質(zhì)是澇漬環(huán)境下作物根際土壤缺氧引發(fā)根系、葉片和植株體細胞內(nèi)各種酶、內(nèi)源性激素、電解質(zhì)等濃度或活性發(fā)生變化，造成根系對水分、養(yǎng)分等物質(zhì)和能量傳輸及新陳代謝功能受阻，進而危害葉片的生長和光合與蒸騰作用的發(fā)揮，導致能量積累受損，干物質(zhì)及分配比例降低，逐漸形成災(zāi)害。

農(nóng)田澇漬脅迫首先造成根際土壤和根系缺氧。根際土壤缺氧后，土壤電化勢（Eh）下降，還原性金屬離子特別是Fe2+、Mn2+、S2-、HS-積累，對作物根系產(chǎn)生毒害作用［20，27-34］。土壤中的厭氧微生物通過無氧呼吸產(chǎn)生醋酸、乳酸和丁酸等有機酸，增加土壤酸度［12，27］。根際微生物種群發(fā)生演變，好氣性微生物被嫌氣性微生物代替，細菌繁殖快于真菌及放線菌，促生性菌類受到抑制，導致根系生長環(huán)境惡化［16］。在惡化的土壤環(huán)境下，根系缺氧后，根系新陳代謝從好氧模式轉(zhuǎn)為厭氧模式［12，16］，無氧呼吸效率降低，產(chǎn)生的乳酸、乙醛、乙醇等中間產(chǎn)物對細胞產(chǎn)生毒害作用，產(chǎn)生的ATP能量減少70%～97%［16］，削弱了根系對水分、礦物質(zhì)和氮（N）、磷（P）、鉀（K）等養(yǎng)分的吸收和向上運輸能力，阻礙莖鞘內(nèi)的N向功能葉片運輸，限制P在地上部各器官中的分配［22］。葉片感知到根系吸收水分和養(yǎng)分等能力和數(shù)量下降后，部分或全部關(guān)閉氣孔響應(yīng)來自根際的變化［16］，造成葉片和植株體缺氧。根系和葉片先后缺氧，引發(fā)根系、葉片和植株體細胞內(nèi)各種酶、內(nèi)源性激素、電解質(zhì)等活性和濃度發(fā)生變化，造成根系對水分、養(yǎng)分等物質(zhì)和能量傳輸及新陳代謝等功能下降。導致作物根系、莖鞘和葉片各種功能下降的生理機理是澇漬脅迫下活性氧自由基的過氧化作用?；钚匝踝杂苫侵参锘蛑参锏娜魏我徊糠謴恼：趿織l件進入缺氧環(huán)境，或從缺氧返回到有氧環(huán)境的過渡中產(chǎn)生［12］?；钚匝踝杂苫饕ǎ貉蹼x子（O2-）、過氧化氫（H2O2）、羥自由基（OH·）、超氧陰離子自由基和NO等［12-13，18，59］，具有非常強的氧化能力［18］?；钚匝踝杂苫鶎χ参锂a(chǎn)生傷害的一個重要機制是直接或間接啟動對蛋白質(zhì)、核酸、酶結(jié)構(gòu)和脂質(zhì)等的過氧化作用［12，15］。尤其是膜脂中的不飽和雙鏈酸最易受自由基的攻擊發(fā)生過氧化反應(yīng)。正常環(huán)境下，細胞內(nèi)自由基、活性氧的產(chǎn)生與清除處于動態(tài)平衡狀態(tài)，其濃度較低，不會造成傷害［18］。當遭遇澇漬等脅迫后，制衡系統(tǒng)平衡被打破，活性氧自由基等濃度逐漸升高，當濃度超過一定“閾值”，過氧化反應(yīng)引起膜脂中不飽和脂肪酸含量降低，造成膜透性增大，質(zhì)子泄漏，液泡膜內(nèi)陷呈極度松弛狀態(tài)，最終造成膜破裂，導致植物細胞傷害或死亡［12］。

活性氧自由基過氧化的最終產(chǎn)物是丙二醛（Malondialdehyde，MDA）［18］。已經(jīng)證明MDA的積累來自不飽和脂肪酸的降解［19］。MDA的積累在一定程度上也反映了植株體內(nèi)活性氧自由基活動的狀態(tài)。MDA積累越多，羥自由基和超氧陰離子自由基等含量也越高，兩者存在極顯著正相關(guān)關(guān)系［［59］。MDA還能強烈地與細胞內(nèi)各種成分發(fā)生反應(yīng)，引起酶和膜的嚴重損傷，膜電阻及膜的流動性降低，造成膜的結(jié)構(gòu)及生理完整性破壞。因此，MDA和OH·和等都是對細胞生命活動極其有害的基團［18］。

為了中和活性氧自由基的毒性，作物在長期的系統(tǒng)進化過程中，演化形成了內(nèi)源性酶防御系統(tǒng)［12］，也稱活性氧清除酶系統(tǒng)［18，20，59］?；钚匝跚宄赶到y(tǒng)主要包括：超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）、過氧化氫酶（Catalase，CAT）、過氧化物酶（Peroxidase，POD），以及其代謝產(chǎn)物，如，谷胱甘肽（Glutathione，GSH）、生育酚（Tocopherol）、脯胺酸（Proline，PRO）、抗壞血酸（Ascorbic acid，AsA）、抗壞血酸過氧化酶（Ascorbate Peroxidase，AP）等［12］，是活性氧清除酶系統(tǒng)中重要的保護酶。在各種清除酶系統(tǒng)中，SOD處于第一道防線［20］，能清除并產(chǎn)生歧化產(chǎn)物H2O2，對作物體內(nèi)和H2O2濃度起支配作用。脯氨酸是細胞質(zhì)中重要的防脫水劑，能降低細胞滲透勢，提高植物組織的持水力。脯氨酸的積累可增強耐滲透脅迫的能力，對植物體內(nèi)的酶和膜起保護作用。澇漬脅迫下當植物體缺氧引起活性氧自由基形成速率和含量升高后，這些活性氧清除酶發(fā)揮清除和保護作用，并造成清除酶自身活性或含量降低。另外，農(nóng)作物長期進化，形成了適應(yīng)澇漬脅迫的莖部通氣組織（Aerenchyma）和不定根。通氣組織和不定根是在根系缺氧環(huán)境下由乙烯（Ethylene）誘發(fā)生成并進行調(diào)節(jié)［14，16］。

在農(nóng)作物澇漬脅迫致災(zāi)過程中，作物根系和葉片先后缺氧，引起活性氧自由基含量升高、活性增強，引發(fā)對植物體蛋白質(zhì)、核酸、酶結(jié)構(gòu)和脂質(zhì)等過氧化反應(yīng)，并產(chǎn)生MDA累積。通過檢測活性氧自由基生成速率或含量、活性氧的過氧化產(chǎn)物MDA含量、活性氧清除酶活性等三者中任何幾種或全部，都可評價農(nóng)田澇漬脅迫和災(zāi)害程度。大量試驗研究表明，澇漬脅迫導致生成速率和H2O2迅速增加，澇漬脅迫持續(xù)5 d以上分別增加了311.2%和310.8%，張艷軍等研究棉花澇漬脅迫結(jié)果表明，澇漬脅迫10、15和20 d，H2O2含量增加了489.3%、673.7%和496.3%［87］。晏斌等［59］研究表明，玉米澇漬5 d后和H2O2含量分別升高了263%和62%，并且玉米下部葉片增幅高于上部葉片，是玉米葉片自下向上變黃的原因。統(tǒng)計分析相關(guān)研究文獻數(shù)據(jù)表明，作為活性氧自由基過氧化的產(chǎn)物，小麥、玉米、水稻和棉花等作物葉片和根系MDA含量隨著澇漬持續(xù)日數(shù)增加而升高，澇漬20 d最高增加140%（圖2（a）），SOD、CAT的活性持續(xù)下降，澇漬持續(xù)10 d后活性下降60%～80%（圖2（c）、圖2（d）），脯胺酸（PRO）活性持續(xù)增加，澇漬持續(xù)10 d后活性增加60%以上（圖2（b））。而POD活性在澇漬持續(xù)10 d以內(nèi)表現(xiàn)為增強，澇漬持續(xù)10 d后有降低趨勢（圖2（e））。李金才等［25］發(fā)現(xiàn)POD活性先增強，之后隨著漬水天數(shù)延長而下降。前者漬水3 d左右下降，后者漬水10 d后下降。分析現(xiàn)有的MDA、SOD、CAT、POD、PRO等含量和活性隨澇漬持續(xù)日數(shù)變化數(shù)據(jù)表明，MDA、SOD、CAT、POD、PRO含量和活性變化與農(nóng)作物種類沒有相關(guān)性，僅反映作物澇漬脅迫的程度。

圖2 澇漬持續(xù)日數(shù)與MDA含量和SOD，CAT，PRO，POD活性變化率關(guān)系Fig.2 The relationships between the rates of MDA content，SOD，CAT，PRO，POD activities and the waterlogging duration

2.2.2 澇漬脅迫對干物質(zhì)分配的影響

澇漬脅迫不僅影響農(nóng)作物生理和生長要素變化，而且影響干物質(zhì)積累和分配比例，最終導致減產(chǎn)。首先，不同生長階段的澇漬脅迫都影響農(nóng)作物干物質(zhì)積累。統(tǒng)計表明，澇漬脅迫導致小麥、玉米、水稻、油菜、棉花和大豆等農(nóng)作物干物質(zhì)平均減少30.2%（n=167，SD=18.3）其中，營養(yǎng)生長階段減少干物質(zhì)積累28.6%～41.3%，生殖生長階段減少干物質(zhì)積累32.4%～53.7%［40，43，69，76］。Jiang等［43］研究表明，澇漬不僅減少了小麥儲存在營養(yǎng)器官中的干物質(zhì)向籽粒的再分配數(shù)量和百分比（0.213 g/莖，11.6%），也顯著地減少了轉(zhuǎn)移到籽粒的花后光合同化物（平均減少26.5%）。其次，研究發(fā)現(xiàn)，澇漬脅迫對根系的危害大于地上部，造成根系干物質(zhì)積累比地上干物質(zhì)積累慢，根冠比減少［22］，為黃葉增多和葉片老化埋下隱患。另外，李金才等研究發(fā)現(xiàn)，與正常生長的小麥比較，澇漬脅迫不但降低了干物質(zhì)在穗、莖鞘、葉片和根系的比例5%～13%，而且，由于澇漬導致葉片變黃老化和干枯，影響了葉片光合能力，導致小麥籽粒增重來自灌漿期光合產(chǎn)物的比例由正常生長小麥的68%～69%降低到31%左右，而近2/3的干物質(zhì)需要從前期各器官中積累的干物質(zhì)中再分配［24］。由于澇漬脅迫本已經(jīng)減少了前期各器官中干物質(zhì)的積累，從而導致穗粒數(shù)和籽粒重降低，影響產(chǎn)量構(gòu)成。

3 農(nóng)田澇漬災(zāi)害指標與等級

農(nóng)田澇漬過程能否成災(zāi)，與致災(zāi)因子的危險性密切相關(guān)。致災(zāi)因子的危險性包含致災(zāi)因子數(shù)量及其持續(xù)時間2個參量。確定致災(zāi)因子數(shù)量及其持續(xù)時間與減產(chǎn)或災(zāi)損之間的量化關(guān)系是相關(guān)研究的目標。經(jīng)過30多年的不斷探索，我國在農(nóng)田澇漬災(zāi)害等級指標研究方面形成了以農(nóng)作物關(guān)鍵生育時段田間淹水深度和地下水累積埋深等為主要度量的澇漬水深指標或澇漬排水控制指標［8］，以及，以作物關(guān)鍵生育時段降水量、降水日數(shù)和日照時數(shù)等為考量的澇漬災(zāi)害等級指標兩大指標體系。

3.1 農(nóng)田澇漬排水指標

張蔚榛等［108-109］較早開展農(nóng)田排水指標的研究，以降水后一定時間內(nèi)地下水位下降到一定深度確定排水指標，在總結(jié)國內(nèi)外澇漬田間地下水排水指標基礎(chǔ)上，推薦1964年荷蘭人Sieben提出的地下水位累積超標深度指標SEWx和Hiler于1969年提出的抑制天數(shù)指標SDI作為排水設(shè)計指標，并在我國試驗和應(yīng)用?；赟EW30于1997年又提出了累積減產(chǎn)指標CRI。試驗研究表明SEW30、抑制天數(shù)指標SDI和累積減產(chǎn)指標CRI與小麥相對產(chǎn)量均有良好的線性關(guān)系。提出小麥播種-拔節(jié)期、拔節(jié)-抽穗期、抽穗-乳熟期等生育期地下水埋深0.3 m，0.5 m和0.8 m作為適宜地下水埋深排水標準指標。一次降水后小麥拔節(jié)期、棉花花鈴期、水稻曬田期地下水位降到適宜地下水埋深的時間分別是3～5 d和3～6 d［108-109］。湯廣民［117］提出了澇漬連續(xù)抑制天數(shù)指標CSDI和澇害權(quán)重系數(shù)CW，并建立了作物相對產(chǎn)量與CSDI的關(guān)系模型。研究結(jié)果表明，棉花相對產(chǎn)量與地下水連續(xù)動態(tài)指標SEW30和CSDI均具有良好的線性關(guān)系。認為CSDI能夠?qū)⒊凉撑c降漬兩者有機統(tǒng)一起來，更符合農(nóng)田排水的客觀實際。沈榮開等［9，111］將地表水排除與雨后地下水排水作為一個連續(xù)過程評估除澇和治漬的效果。研究了以作物淹水深度和淹水歷時作為作物受澇程度的控制指標和以地下水位在特定歷時降至設(shè)定埋深作為作物受漬災(zāi)害程度的控制指標，提出了累計淹水深度指標SFW和小于特定臨界地下水位累計埋深指標SEW，以及融合SFW和SEW的作物澇漬水深綜合指標SFEW（SFEW＝SFW+SEW）和以淹水歷時SFD和地下水位降至特定臨界水位的日數(shù)SWDx的等效淹漬天數(shù)指標SFWD（SFWD=SFD+SWDx），并建立了作物相對產(chǎn)量與各個指標的經(jīng)驗?zāi)Ｐ汀Ｔ囼炑芯勘砻?，當淹水歷時不變時，地下水埋深越小或地下水位上升越快，減產(chǎn)程度越大。比較澇漬水深指標（SFEW）和等效淹漬歷時指標（SFWD）發(fā)現(xiàn)，以等效淹漬歷時作為澇漬程度的指標最優(yōu)，其中尤以SFWD40最佳。邵光成等［113］驗證了澇漬連續(xù)抑制天數(shù)指標（CSDI）的適用性，表明冬小麥相對產(chǎn)量與SEW50和CSDI均具有較好的線性關(guān)系。指出在澇漬連續(xù)情況下，澇漬連續(xù)抑制天數(shù)指標（CSDI）作為控制排水指標比較合理。王礦等［114］研究表明，灌漿期冬小麥相對產(chǎn)量（減產(chǎn)率）與澇漬綜合水深指標SFEW30、SFEW50和SFEW80都有顯著的線性負相關(guān)性，其中，與SFEW50的相關(guān)性最高。認為澇漬綜合排水指標SFEW50參數(shù)少，可行性較高。確定了減產(chǎn)10%相對應(yīng)的澇漬綜合水深指標SFEW50指標值為360 cm·d。Cao等［86］試驗表明在棉花不同生育時段SFEW30與棉花相對產(chǎn)量都存在顯著地相關(guān)關(guān)系。吳啟俠等［116］提出小麥減產(chǎn)15%的田間漬澇排除標準是：孕穗期和灌漿期能承受的漬澇時間分別為3.6 d和6.4 d，田間積水排除后3 d內(nèi)將地下水位降至70 cm以下。朱建強等［120］以SEW30作為油菜持續(xù)受漬的指標，提出油菜減產(chǎn)10%～15%的花果持續(xù)受漬排水控制指標宜取80～120 cm·d。指導我國農(nóng)田澇漬排水指標歸納見表3。這些澇漬排水指標的優(yōu)點是針對淹水深度、地下水埋深和澇漬歷時等農(nóng)田澇漬災(zāi)害直接致災(zāi)因子的動態(tài)變化和目標減產(chǎn)率，確定和指導田間積水或地下水排除，具有直接、便用、可操作性強、成效快等特點。

表3 農(nóng)田澇漬排水指標Table 3 The drainage index of waterlogging disaster

3.2 農(nóng)田澇漬災(zāi)害等級指標

農(nóng)田澇漬災(zāi)害除了因強降水或連續(xù)性降水導致農(nóng)作物受淹或地下水位升高造成災(zāi)害以外，長時間的陰雨和寡照也是造成冬小麥、油菜等作物嚴重漬害的主要原因。大量的氣象觀測數(shù)據(jù)和產(chǎn)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析表明，長江和淮河中下游降水量、降水日數(shù)和日照時數(shù)與小麥、油菜、玉米等作物的減產(chǎn)率有顯著性相關(guān)關(guān)系［25，124，129，132，134-135］。因此，在開展農(nóng)田澇漬災(zāi)害監(jiān)測、評估和風險分析中，建立了以作物關(guān)鍵生育時段降水量、降水日數(shù)和日照時數(shù)等為主要致災(zāi)因子的農(nóng)作物澇漬災(zāi)害等級指標（表4）。黃毓華等［135］利用降雨量、日照時數(shù)作為致災(zāi)因子，構(gòu)建了旬降水距平百分率與旬日照距平百分率之差的陰濕系數(shù)的漬害判定閾值指標，能夠很好地判定包含連陰雨和寡照的三麥澇漬災(zāi)害程度和等級?；糁螄龋?21］利用旬尺度降水量、降水日數(shù)和日照時數(shù)，構(gòu)建小麥和油菜澇漬指數(shù)模型，并利用澇漬指數(shù)和減產(chǎn)率進行相關(guān)分析，建立了冬小麥和油菜不同發(fā)育期澇漬等級指標。盛紹學等［124］利用降水量、降水日數(shù)和日照時數(shù)構(gòu)建油菜澇漬分級指數(shù)模型，以油菜減產(chǎn)率5%、10%和20%為輕度、中度和重度澇漬災(zāi)害閾值下限，并與澇漬指數(shù)進行關(guān)聯(lián)，確定安徽省油菜澇漬災(zāi)害等級指標。馬曉群等［129］用作物潛在蒸散量取代參考作物蒸散量，并考慮前期旱澇程度對當前旱澇狀況的累積影響，以逐旬相對濕潤度指數(shù)為基礎(chǔ)，建立了可反映旱澇漸變的累積濕潤指數(shù)。在氣象業(yè)務(wù)中有較好的應(yīng)用效果。劉聰?shù)龋?23］構(gòu)建改進權(quán)重濕潤指數(shù)，以樣本t-分布95%置信區(qū)間下線值，確定東北地區(qū)春玉米不同生育階段澇漬災(zāi)害強度分級閾值。張桂香等［126］以本旬和前2旬的降水量作為致災(zāi)因子構(gòu)建有效降水量表達的夏玉米澇漬災(zāi)害等級指數(shù)，確定江淮地區(qū)的夏玉米出苗-拔節(jié)，拔節(jié)-抽雄和抽雄-成熟3個關(guān)鍵生育階段澇漬災(zāi)害等級和指標閾值。楊宏毅等［125］以本旬和前2旬的降水量計算當量降水量，將江漢和湖南西部春玉米澇潰災(zāi)害程度劃分為輕度、中度、重度3級，并確定了春玉米出苗-拔節(jié)，拔節(jié)-抽雄和抽雄-成熟3個關(guān)鍵生育階段澇漬災(zāi)害輕度、中度、重度的當量降水量指標閾值。張浩等［130］利用冬小麥需水量盈余指數(shù)大于0為標準，確定典型澇漬年型，以累積濕潤指數(shù)確定澇漬災(zāi)害強度，建立冬小麥澇漬災(zāi)害損失評估統(tǒng)計模型。以減產(chǎn)率大于5%以上的樣本數(shù)作為澇漬災(zāi)害的總體樣本，以災(zāi)害樣本的50%、30%和20%比例確定輕度、中度和重度等級，得到減產(chǎn)率5%～15.9%、16%～27.9%和大于28%為輕度、中度和重度災(zāi)害的等級指標。張成［53］利用安徽省降水量和冬小麥產(chǎn)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，確定了安徽省淮北和江淮地區(qū)不同澇漬等級的降水量和降水日數(shù)指標查找表，有利于農(nóng)田澇漬動態(tài)研判和預(yù)警判斷。

表4 主要農(nóng)作物澇漬災(zāi)害等級指標Table 4 The waterlogging disaster grade index

4 農(nóng)田澇漬災(zāi)害風險與災(zāi)損評估

4.1 澇漬災(zāi)損評估與風險分析

農(nóng)田澇漬災(zāi)害損失評估是對澇漬災(zāi)害發(fā)生程度及其后果的定量描述，是確定澇漬災(zāi)害糧食產(chǎn)量損失和經(jīng)濟損失的依據(jù)。澇漬災(zāi)害損失評估一般分為災(zāi)中評估和災(zāi)后評估［4］。災(zāi)中評估是對正在發(fā)生的澇漬脅迫對農(nóng)作物生長的影響程度、后期作物可能恢復(fù)性及對最終產(chǎn)量的可能影響進行估算。災(zāi)中評估可為災(zāi)害防御和預(yù)警提供實時性指導。實際上，大量已經(jīng)開展的通過盆栽或田間淹澇、漬水等試驗研究工作屬于災(zāi)中評估的一部分。然而，在現(xiàn)實生產(chǎn)和作物生長過程中，農(nóng)作物可能遭遇多次或連續(xù)性澇漬脅迫［93］，也經(jīng)常遭遇干濕交替、旱澇交叉脅迫的情況［2］。農(nóng)作物的災(zāi)后恢復(fù)能力受澇漬脅迫程度、作物發(fā)育時段、后期氣象條件、田間管理水平等多方面影響。因此，植物生長的復(fù)雜性、作物生長環(huán)境和氣象條件的多變性，給澇漬災(zāi)中評估帶來困難，尤其給澇漬災(zāi)害動態(tài)評估增加了難度。到目前，雖然已經(jīng)開展了大量的盆栽或田間試驗觀測研究，但還缺乏對不同澇漬程度影響農(nóng)作物后期長勢的評估方法、評價標準等。災(zāi)后評估主要估算澇漬災(zāi)害對農(nóng)作物最終產(chǎn)量的影響程度。災(zāi)后評估方法包括：田間調(diào)查、遙感估算、模型等。蔣尚明等［128］現(xiàn)場調(diào)查淮北平原8個縣市2010年9月6～8日暴雨過程對玉米、大豆、花生淹沒范圍、淹水深度、受災(zāi)面積、作物成熟后災(zāi)損取樣等調(diào)查，評估了當年一次暴雨導致的主要農(nóng)作物產(chǎn)量損失，為其它缺乏澇漬災(zāi)損基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的評估提供了方法參考和災(zāi)損數(shù)據(jù)驗證。馬曉群等［129］利用減產(chǎn)率和致災(zāi)因子間的關(guān)系函數(shù)，構(gòu)建了安徽省區(qū)域冬小麥漬澇災(zāi)害損失模型和綜合評估模型，分別評估了淮北、沿淮和江淮3個區(qū)域以及安徽省多年冬小麥產(chǎn)量澇漬災(zāi)損。評估結(jié)果平均誤差小于5%。張浩等［130］利用冬小麥澇漬災(zāi)害損失評估統(tǒng)計模型，評估了淮河流域冬小麥澇漬災(zāi)害產(chǎn)量損失與減產(chǎn)率，評估誤差小于8%，能夠滿足氣象業(yè)務(wù)的需要。

農(nóng)田澇漬災(zāi)害風險分析是對澇漬災(zāi)害事件可能發(fā)生的概率及其后果的評估，并提出澇漬風險區(qū)劃和降低風險的減災(zāi)對策［5，133］。狹義的風險分析主要針對致災(zāi)因子進行風險評估，即包括風險辨識、風險評估和風險評價［7］。風險辨識是對澇漬致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體及其災(zāi)害特征的分析和識別，風險評估是估算澇漬災(zāi)害發(fā)生強度及其發(fā)生概率和災(zāi)損大小［5］。

針對致災(zāi)因子的農(nóng)田澇漬災(zāi)害風險分析是一個時期以來農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風險分析的熱點，開展了大量研究工作。盛紹學等［127］利用建立的安徽省江淮地區(qū)冬小麥澇漬指數(shù)分級指標，計算了江淮地區(qū)冬小麥澇漬脆弱性系數(shù)，分析了冬小麥澇漬災(zāi)害輕度、中度和重度風險空間分布，并進行了安徽省冬小麥澇漬災(zāi)害風險區(qū)劃。吳洪顏等［134］利用構(gòu)建的風險指數(shù)模型分析了江蘇省冬小麥濕漬害風險等級和濕漬害風險分布，并將災(zāi)害等級指數(shù)與減產(chǎn)率進行對應(yīng)。張桂香等［126］利用夏玉米澇漬等級指數(shù)，分析了江淮地區(qū)夏玉米不同發(fā)育時段澇漬災(zāi)害發(fā)生概率，估算了澇漬災(zāi)害損失，并進行了澇漬災(zāi)害風險空間分布。楊宏毅等［125］對江漢平原和江南西部春玉米澇漬災(zāi)害發(fā)生概率、災(zāi)害程度和災(zāi)害風險空間分布進行了評估。在農(nóng)田澇漬災(zāi)害風險分析實踐中，澇漬災(zāi)害風險的動態(tài)評估難度較大、準確率較低，是當前的難點。當前，澇漬風險分析還缺乏農(nóng)田澇漬災(zāi)害的系統(tǒng)性綜合分析，對孕災(zāi)環(huán)境的生態(tài)災(zāi)害風險分析較少，澇漬的生態(tài)環(huán)境破壞與污染影響評估還未引起足夠的重視［8］。

4.2 澇漬孕災(zāi)環(huán)境變化對災(zāi)害形成的影響

孕災(zāi)環(huán)境是澇漬災(zāi)害形成的背景條件［7］。從災(zāi)害學的視角看，澇漬孕災(zāi)環(huán)境變化既包括孕災(zāi)環(huán)境自身的變化，如，農(nóng)田土壤結(jié)構(gòu)變化、土壤理化性變化、田間排水系統(tǒng)老化和廢棄等改變、土地利用改變等等，也包括農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整造成的承災(zāi)體在孕災(zāi)環(huán)境中的暴露性發(fā)生的變化，如，旱作物種植比例和面積提高、高產(chǎn)值高附加值農(nóng)作物面積增大等。談廣鳴等［8］指出，在變化環(huán)境下澇漬災(zāi)害表現(xiàn)出內(nèi)澇積水增加、蓄滯水能力降低、排水能力下降、澇漬災(zāi)害損失增加等特點，表明隨著全球氣候變化和我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、政策等變化，農(nóng)田澇漬災(zāi)害的孕災(zāi)環(huán)境已經(jīng)發(fā)生了較大變化。一方面，由于農(nóng)田大量使用農(nóng)藥化肥和除草劑等生物化學產(chǎn)品，導致農(nóng)田土壤結(jié)構(gòu)和理化性發(fā)生改變，土壤微生物和有機質(zhì)含量降低、土壤團聚體增加，土壤通透性下降導致土壤透水性和透氣性降低［137］。在田間排水設(shè)施方面，部分地區(qū)存在大量田間澇漬排水設(shè)施老化損毀、排水溝填埋復(fù)耕現(xiàn)象［10］，造成農(nóng)田排水能力下降。在農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)方面，高附加值的經(jīng)濟作物種植面積增加，例如，設(shè)施農(nóng)業(yè)大棚增多，面積增加，其實質(zhì)上增大了澇漬孕災(zāi)環(huán)境的暴露度，必然導致災(zāi)害損失增大的概率。另外，在全球氣候變化背景下，極端天氣/氣候事件與災(zāi)害頻率和強度明顯增大，長江中下游區(qū)域強降水事件更趨頻繁［138］已成事實。例如，2020年7月發(fā)生在長江中下游和淮河流域的持續(xù)強降水，2021年8月發(fā)生在河南鄭州等地的持續(xù)性強降水，導致城市和農(nóng)田大量內(nèi)澇積水，鄱陽湖等圩內(nèi)積水深達20多米，給農(nóng)田排水造成困難。同時，基于流域或系統(tǒng)性考量的原因，許多農(nóng)田內(nèi)澇積水需要限制性有序排出，延長了農(nóng)田內(nèi)澇積水在孕災(zāi)環(huán)境中暴露時間，加重了澇漬災(zāi)害程度。雖然，國內(nèi)外在農(nóng)排區(qū)匯流和田間排水模型研發(fā)和模擬方法等方面開展了較多工作，但是，在變化環(huán)境下還需要增加和考量極端性強降水導致的田間匯流積水和排水的復(fù)雜性。

5 農(nóng)田澇漬災(zāi)害防控技術(shù)

農(nóng)田澇漬災(zāi)害防控技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用是降低澇漬災(zāi)害風險、減輕澇漬災(zāi)害損失的有效手段。隨著對農(nóng)田澇漬災(zāi)害形成過程和致災(zāi)機理的深入研究，針對農(nóng)田澇漬致災(zāi)因子危險性、孕災(zāi)環(huán)境易損性和承災(zāi)體脆弱性等問題，不斷發(fā)展和形成了適合農(nóng)田澇漬災(zāi)害防控和治理的技術(shù)。這些技術(shù)主要包括綜合排水技術(shù)、作物種植結(jié)構(gòu)和種植方式調(diào)整技術(shù)、作物澇漬脅迫調(diào)控技術(shù)、作物耐澇漬基因分子育種技術(shù)等等。

農(nóng)田澇漬災(zāi)害是降水導致田面積水或地下水位過高造成的。因此，發(fā)展農(nóng)田排水技術(shù)一直是國內(nèi)外治理農(nóng)田澇漬災(zāi)害的有效措施。1980 s年代以來，我國形成了以大型骨干河道和大溝排水單元為主，明溝暗管結(jié)合、澇水明排淺排、漬水暗排深排等澇漬兼治排水技術(shù)，淮北平原和江漢平原還設(shè)計建設(shè)了閘壩控制排水兼灌溉水利工程系統(tǒng)［1-3，10，110］。這些排水技術(shù)具有操作便利、直觀可控、排澇降漬效果好等優(yōu)點，多年來是我國農(nóng)田澇漬災(zāi)害防治的主要措施。但是，由于我國田塊面積碎小、農(nóng)村青壯勞動力短缺、農(nóng)田排澇工程維修費用高、占地面積大、投入和受益作物產(chǎn)出比較低等特點，出現(xiàn)了排水設(shè)施老化和嚴重損毀、排水溝填埋復(fù)耕等許多問題。

作物種植結(jié)構(gòu)和種植方式調(diào)整技術(shù)就是通過調(diào)整易澇作物種類和種植模式等改變孕災(zāi)環(huán)境，達到澇漬災(zāi)害防控和減災(zāi)目的。近年來，在江淮平原和長江中下游區(qū)域，新發(fā)展的稻蝦共作種養(yǎng)模式［136］，具有綠色環(huán)保、經(jīng)濟高效的特點，對澇漬災(zāi)害高風險區(qū)域防止農(nóng)田澇漬災(zāi)害有較大發(fā)展和推廣前景。另外，王成雨等［68］研究寬行壟作種植模式結(jié)果表明，相同澇漬脅迫下，夏玉米采用寬行壟作種植模式，夏玉米功能葉SPAD值和光合速率比傳統(tǒng)平作模式提高了12.3%，抗倒伏指標提高18%，減產(chǎn)率平均降低10.4%。表明通過局部性改變田間孕災(zāi)環(huán)境能夠很好地減緩澇漬災(zāi)害程度。

作物澇漬脅迫調(diào)控技術(shù)是利用生物調(diào)節(jié)劑和噴施生化制劑來緩解澇漬脅迫對農(nóng)作物生長的危害程度。晏斌等［60］研究表明，夏玉米澇漬災(zāi)后噴施苯基脲、脫落酸、抗壞血酸加6-芐基腺嘌呤復(fù)合配方、抗壞血酸等制劑能夠快速恢復(fù)功能葉的光合能力，提高穗重，減產(chǎn)率平均降低5%。生物調(diào)節(jié)劑澇漬脅迫調(diào)控技術(shù)對澇漬災(zāi)害作物恢復(fù)、減少澇漬災(zāi)損有積極的作用和意義。

近年來，隨著分子育種技術(shù)的不斷發(fā)展，利用農(nóng)作物品種數(shù)量性狀基因定位（quantitative trait locus，QTL）、耐澇漬性狀分子輔助標記［141-142］和克隆等技術(shù)，培育了許多具有耐澇漬特性的玉米、水稻、大豆、棉花等新品種。分子標記輔助育種技術(shù)具有目標明確、效果顯著等特點，對于防控農(nóng)田澇漬災(zāi)害和減緩澇漬災(zāi)損有非常重要的作用，是未來從承災(zāi)體脆弱性方面進行澇漬防控的主要手段。

6 問題分析與研究展望

經(jīng)過40多年的發(fā)展和多個學科許多科研工作者的不斷努力，農(nóng)田澇漬災(zāi)害研究取得了很大進步，為我國農(nóng)業(yè)減災(zāi)防災(zāi)提供了有力的科技支撐。但是，由于農(nóng)田澇漬災(zāi)害形成的復(fù)雜性，在農(nóng)田澇漬災(zāi)害研究中還存在許多問題。本文就災(zāi)害的形成機理、致災(zāi)因子與孕災(zāi)環(huán)境相互作用、澇漬災(zāi)害的評估體系、澇漬災(zāi)害風險分析等方面提出幾點具體的問題與研究展望，以期對農(nóng)田澇漬災(zāi)害進一步深入研究提供借鑒。

（1）缺乏農(nóng)作物對澇漬脅迫敏感性與澇漬致災(zāi)性的全局性和統(tǒng)一性考量；澇漬脅迫對干物質(zhì)分配和減產(chǎn)的作用機理還需要深入研究。

許多澇漬脅迫對農(nóng)作物生長和產(chǎn)量影響的試驗研究中，都討論了作物對澇漬脅迫的敏感性及敏感生育時段，如，玉米的4葉期、小麥的拔節(jié)期等對澇漬脅迫最敏感［59，25］。但是，澇漬影響的最敏感和最嚴重時期并不一定對產(chǎn)量影響最大。Ding等［46］研究表明莖伸長期澇漬對冬小麥影響最嚴重，是粒重而不是穗粒數(shù)決定著澇漬對減產(chǎn)的作用。Collaku等［139］研究表明小麥減產(chǎn)損失是粒數(shù)和分蘗數(shù)減少的組合效應(yīng)。造成作物對澇漬脅迫最敏感時期與減產(chǎn)影響期不一致的主要原因：一方面，澇漬脅迫最敏感時段可能也是澇漬脅迫解除后作物恢復(fù)最快的時段。說明單純只考慮了澇漬的影響作用，缺乏對作物恢復(fù)性研究的進一步跟進。另一方面，敏感性評價指標是干物質(zhì)和作物形態(tài)生理指標的變化，而減產(chǎn)要素評價是產(chǎn)量三要素結(jié)構(gòu)。存在各自評價，缺乏全局性和統(tǒng)一性。穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重是構(gòu)成產(chǎn)量的三要素。粒重由灌漿期光合作用和灌漿速率決定，而穗數(shù)（分蘗數(shù)）和穗粒數(shù)分別由分蘗期的分蘗程度和穗分化期穗分化數(shù)和小花受孕率等決定［140］。澇漬脅迫對作物不同生育階段的影響并不僅僅影響某個時段，應(yīng)該是澇漬的影響與作物的恢復(fù)綜合效應(yīng)的結(jié)果。而對產(chǎn)量的影響是澇漬脅迫研究的最主要目的。因此，澇漬脅迫下作物在營養(yǎng)生長階段、營養(yǎng)與生殖生長并進階段和生殖生長階段干物質(zhì)積累、生殖器官發(fā)育和干物質(zhì)分配及對產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的影響機理還需要進一步深入研究。

（2）灌區(qū)尺度上澇漬致災(zāi)因子與孕災(zāi)環(huán)境各要素之間缺乏相互作用和相互關(guān)聯(lián)的精細化研究。

農(nóng)田淹水深度、淹水歷時、地下水埋深、土壤水分含量、降水量、降水日數(shù)和日照時數(shù)等都被作為農(nóng)田澇漬災(zāi)害的致災(zāi)因子進行了大量相關(guān)研究。但是，在灌區(qū)尺度上，不同地面坡度、土壤類型和不同河網(wǎng)渠系密度等孕災(zāi)環(huán)境下，不同強度和持續(xù)時間的降水量在農(nóng)田內(nèi)澇積水匯流、積水深度、地下水補給、地下水動態(tài)及影響和轉(zhuǎn)化關(guān)系缺乏精細化模擬和定量化關(guān)系指標。缺乏考慮不同降水量和降水歷時及不同陰濕條件的澇漬排水標準和方案設(shè)計。

（3）農(nóng)田澇漬災(zāi)害評估標準差異大，缺乏分作物種類的農(nóng)田澇漬災(zāi)害評估體系建設(shè)。

與洪澇災(zāi)害的突發(fā)性（Flash Flood）特性不同，澇漬災(zāi)害屬于漸變型災(zāi)害，不易被及時發(fā)現(xiàn)，不被大眾和媒體重視，甚至被忽視［33］。因此，到目前并沒有形成農(nóng)田澇漬災(zāi)害的評估體系。在大部分災(zāi)害年鑒和災(zāi)害大典中，農(nóng)田澇漬災(zāi)害并沒有被單獨分列及損失核算，更沒有分作物種類的農(nóng)田澇漬災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)庫。以減產(chǎn)率評估澇漬災(zāi)害程度時，評估標準差異較大。例如，盛紹學等［124，127］以減產(chǎn)率10%、20%、30%和減產(chǎn)率5%、10%和20%，張浩等［130］以減產(chǎn)率5%、16%和28%作為淮河流域油菜、冬小麥輕度、中度和重度澇漬災(zāi)害等級指標閾值。這些指標也與我國統(tǒng)計年鑒等資料中的災(zāi)害受災(zāi)面積、成災(zāi)面積、絕收面積的標準（指災(zāi)害分別造成減產(chǎn)10%、30%和80%以上的面積）不一致，給我國農(nóng)田澇漬災(zāi)害評估和減災(zāi)防災(zāi)工作造成嚴重障礙。因此，在今后研究中，收集我國農(nóng)田澇漬災(zāi)害數(shù)據(jù)，歸納分析農(nóng)田澇漬災(zāi)害研究成果，制定澇漬災(zāi)害等級指標，構(gòu)建分作物種類的農(nóng)田澇漬災(zāi)害評估體系有重要意義。

（4）農(nóng)田澇漬災(zāi)害風險分析空間尺度大，缺乏對農(nóng)田澇漬災(zāi)害系統(tǒng)進行風險評估和農(nóng)田排水等措施引起的生態(tài)問題與生態(tài)風險進行研究。

當前開展的農(nóng)田澇漬災(zāi)害風險分析空間尺度大，對孕災(zāi)環(huán)境尤其對地形坡度、河網(wǎng)渠系等要素缺乏考慮，造成部分丘陵山區(qū)也出現(xiàn)澇漬災(zāi)害的研究結(jié)果，與實際情況出現(xiàn)偏差。另外，澇漬分析沒有精細化到灌區(qū)尺度，對澇漬災(zāi)害減災(zāi)防災(zāi)指導意義不大。也缺乏開展?jié)碀n災(zāi)害系統(tǒng)性地分析和評估，沒有將農(nóng)田排水等措施引起的生態(tài)問題與生態(tài)風險等納入澇漬災(zāi)害的系統(tǒng)性風險分析研究中。因此，開展?jié)碀n災(zāi)害風險的系統(tǒng)性分析研究是未來一個重要研究趨勢。

（5）任何單一的澇漬災(zāi)害防控技術(shù)應(yīng)用的效果都有局限性。

未來，集成農(nóng)田排水技術(shù)、作物種植結(jié)構(gòu)和方式調(diào)整技術(shù)、作物澇漬脅迫生化調(diào)控技術(shù)和耐澇漬基因分子育種技術(shù)，形成農(nóng)田澇漬災(zāi)害綜合防控技術(shù)體系和防控模式，是氣候變化背景下農(nóng)田澇漬災(zāi)害防控的重點方向。