氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

張獻英

摘 要： 在全球氣候變化的背景下，我國的氣溫不斷上升，增溫幅度由南到北遞增，降水變化趨勢不明顯，年代際波動較大，具有明顯的地區(qū)差別；極端天氣氣候事件不斷增多。本文論述了近年來氣候變化對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，即作物產(chǎn)量、品質(zhì)、種植結(jié)構(gòu)及病蟲害造成的影響，并提出中國農(nóng)業(yè)應(yīng)對氣候變化包括減緩和適應(yīng)兩個方面，減緩和適應(yīng)并重。

關(guān)鍵詞：氣候變化；農(nóng)業(yè)

在20世紀綠色革命時期，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速增長主要依靠現(xiàn)代要素投入及灌溉和化肥投入的增加， 綠色革命使發(fā)展中國家的食物供給能滿足不斷增長的人口需求。但是，由于受各種因素的影響， 世界各國特別是發(fā)展中國家的糧食安全問題將面臨考驗，這種考驗由于受氣候變化的影響變得日益嚴峻。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是一個對自然條件尤其是氣候條件（包括溫度、降水、風(fēng)速和大氣CO2濃度的變化等）依賴程度很強的系統(tǒng)，因此，由于農(nóng)業(yè)對氣候條件的敏感性強，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)將大受影響。尤其是發(fā)展中國家，氣候變化將會對大多數(shù)發(fā)展中國家的農(nóng)業(yè)產(chǎn)生不利影響（Barrios S et al， 2008）。近幾年氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響程度和范圍以及應(yīng)對措施等是目前國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點。本文對中國近年的氣候變化及其未來的發(fā)展趨勢做了簡要闡述，同時，探討了由于氣候變化給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來的影響。

一、近年來我國的氣候變化及未來發(fā)展趨勢

近年來我國的氣候變化主要體現(xiàn)在氣溫、降水以及極端天氣氣候事件的發(fā)生頻率上。在全球變化的大背景下，近100年中國地表年平均氣溫明顯增加，升溫幅度約為0.5～0.8℃（鄭有飛等，2008），并且具有較明顯的區(qū)域特征。降水變化比溫度變化復(fù)雜得多，具有明顯的區(qū)域性和季節(jié)性，年平均降水量變化趨勢不明顯，但區(qū)域降水量變化波動較大，西部、華南降水呈增加趨勢，華北、東北和西北東部降水呈減少趨勢（孫智輝等，2010）。中國極端氣候事件的變化表現(xiàn)在極端降水事件趨多、趨強。極端降水平均強度和極端降水值都有增強的趨勢，尤其在20世紀90年代長江及長江以南地區(qū)年降水量和極端降水量比例趨于增大，江淮流域暴雨洪澇事件發(fā)生頻率增加；其次是夏季高溫熱浪增多。并且我國北方干旱事件發(fā)生頻率增加，華北地區(qū)近20 多年來干旱不斷加劇的形勢十分嚴峻。20世紀90年代后期以來華北地區(qū)更是連年出現(xiàn)大旱（翟曉慧等，2011）。

根據(jù)氣候模式預(yù)測結(jié)果，未來中國大部分地區(qū)溫度仍會增高，溫度升高的幅度由南向北遞增，西北和東北地區(qū)上升明顯。到2030 年，西北地區(qū)氣溫可能上升1.9℃～2.3℃，西南可能上升1.6℃～2.0℃，青藏高原可能上升2.2℃～2.6℃（郭明順等，2008）。未來降水略有增加但增幅不大，其中，沿海地區(qū)降水量可能會增多，副熱帶北部及溫帶南部降水可能減少，大陸地區(qū)由于氣溫升高，降水減少，干旱進一步加?。◤埞廨x，2006）。

二、氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

1.氣候變化對農(nóng)業(yè)氣候資源的影響

研究表明： 當年平均溫度增加1℃時， 全國 ≥10℃積溫的持續(xù)日數(shù)平均可延長約15d。我國未來氣候變化背景下，水稻主產(chǎn)區(qū)在1981—2030年的50 a 中整體水資源量呈上升趨勢，水資源的空間分布由東南向西北呈下降趨勢（馬欣等，2011）。華南地區(qū)積溫和濕潤指數(shù)增加、降水量略微增加，其農(nóng)業(yè)氣候資源的變化特征總體表現(xiàn)為暖濕趨勢，氣候變暖將使華南地區(qū)的農(nóng)業(yè)氣候熱量資源變得更豐富、作物生長期延長以及生長季的熱量增加，進而使現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)氣候帶和種植熟制界線向北、向高海拔推移（王文峰等，2010）。

2.氣候變化對作物產(chǎn)量的影響

氣候變暖背景下中國的年平均氣溫上升、活動積溫增加， 從而使得霜期縮短、作物的主要發(fā)育期提前、生育期縮短（趙俊芳等，2010）。氣候變化對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響， 在一些地區(qū)是正效應(yīng)， 在另一些地區(qū)是負效應(yīng)， 且氣候變化導(dǎo)致作物產(chǎn)量波動幅度很大（趙俊芳等，2010）。未來氣候變化情景對南方水稻產(chǎn)量的影響存在差異性， 總體上， 氣候變化對西南區(qū)水稻產(chǎn)量的負面影響最大， 其次是華南區(qū)和華東區(qū)， 影響最小的為華中區(qū)（周曙東，2010）。氣候變化情景下，糧食作物水稻、玉米和小麥的生育期縮短，產(chǎn)量下降。氣候變化對中國小麥總產(chǎn)量的影響并不是很大，比水稻和玉米要?。▽O智輝等，2010）?？紤]CO2直接肥效作用，小麥的單產(chǎn)將顯著的增加，灌溉小麥增產(chǎn)幅度大于雨養(yǎng)小麥；雨養(yǎng)水稻和玉米單產(chǎn)增產(chǎn)明顯，灌溉水稻和玉米影響不明顯。氣候變暖有利于棉花生產(chǎn)，提高北方棉花產(chǎn)量和品質(zhì)。氣候變化對中國大部分地區(qū)大豆生產(chǎn)不利。但哈爾濱以北地區(qū)和呼和浩特等地區(qū)大豆生育期內(nèi)熱量條件明顯改善，有大幅度增產(chǎn)可能。

張建平等（2007；2008）利用WOFOST作物模型， 結(jié)合氣候模型BCCT63輸出的未來氣候情景資料， 分別模擬分析了未來氣候變化情景下（ 2011- 2070年， 2001- 2050年）東北地區(qū)玉米產(chǎn)量、重慶地區(qū)冬小麥變化情況， 結(jié)果顯示， 2011 - 2070年， 東北玉米產(chǎn)量整體呈下降趨勢，中熟玉米平均減產(chǎn)3.3% ， 晚熟玉米平均減產(chǎn)2.7%；2001- 2050年， 重慶大部分地區(qū)冬小麥處于減產(chǎn)狀況， 減產(chǎn)幅度在2.0% ～ 5.0%， 平均減產(chǎn)3.0%。這也說明未來的50～100a 內(nèi)，氣候變化將嚴重影響糧食產(chǎn)量。

3.氣候變化對作物品質(zhì)的影響

水稻、小麥、玉米等作物一般從籽粒灌漿到蠟熟期， 環(huán)境因子的差異（包括CO2濃度、溫度、水分等）對籽粒品質(zhì)影響最大（Wu DX et al，2004） 。目前環(huán)境因素與作物品質(zhì)關(guān)系的研究多集中在溫度、光照、水分和肥力等因子上， 并取得了相應(yīng)的進展。

大氣中CO2濃度的增加，可能對植物生長和品質(zhì)有一些直接影響。研究表明，CO2 濃度的增加使農(nóng)作物株高增加，經(jīng)濟產(chǎn)量和生物產(chǎn)量增加明顯（肖風(fēng)勁等，2006）。冬小麥、棉花品質(zhì)呈良性變化，利大于弊；玉米品質(zhì)可能有所下降，弊大利??；大豆品質(zhì)變化不明顯（蔡運龍，1996）。由于CO2 濃度的增高，會導(dǎo)致作物的光合作用增強，使根系吸收更多的礦物元素，有利于提高作物產(chǎn)品的質(zhì)量，例如水果中的糖、檸檬酸、比黏度等均有所提高。楊連新等（2006）通過分析近10a中國水稻FACE （ Free Air CO2 Enrichment ，放式空氣中CO2濃度增高） 系統(tǒng)的試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 高CO2濃度使稻米的惡白粒率、惡白度極顯著提高， 稻米的糊化溫度和最高黏度顯著提高， 整精米率極顯著降低，蛋白質(zhì)和氨基酸含量明顯下降， 而對稻米直鏈淀粉含量、膠稠度和堿消值影響較小。氮磷肥可以改變稻米品質(zhì)對高C02濃度的響應(yīng)。

4.氣候變化對種植制度的影響

氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局與結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響主要表現(xiàn)在種植制度的變化上。種植制度指一個地區(qū)作物種類選擇和相互搭配組合的總體安排（韓茂莉，2006）。在過去的50年中，由于氣候變暖造成了全國種植制度界限不同程度北移、冬小麥和雙季稻種植北界北移，熟制的變化可能使種植制度界限變化區(qū)域的糧食單產(chǎn)增加。然而降水量的減少造成了雨養(yǎng)冬小麥-夏玉米穩(wěn)產(chǎn)北界向東南方向移動（楊曉光等，2010）。

氣候變暖將目前的兩熟區(qū)向北移至目前一熟區(qū)的中部；而三熟區(qū)將明顯地向北向西擴展，不僅以不同三熟組合方式取代目前大部分兩熟制地區(qū)，而且其北界還將會從目前的長江流域移至黃河流域，三熟區(qū)面積將擴大約22.4%。多熟制的這種變移，將使一熟區(qū)面積約縮小23.1%。氣候變化使中國主要作物品種的布局也將發(fā)生變化。華北目前推廣的強冬性冬小麥品種將為半冬性冬小麥品種所取代；比較耐高溫的水稻品種將在南方占主導(dǎo)地位；東北地區(qū)玉米的早熟品種逐漸被中、晚熟品種取代。水分條件成了影響農(nóng)牧過渡帶決定性作用的限制性因素。未來氣候變暖，在降水不增加或增加不多的情況下，農(nóng)牧交錯帶將南擴，東北與內(nèi)蒙古相接地區(qū)農(nóng)牧交錯帶的界限將南移約70km，華北北部農(nóng)牧交錯帶的界限將南移約150km，西北部農(nóng)牧交錯帶界限將南移約20km，同時氣候生產(chǎn)力可能下降（裘國旺等，2011）。

氣候變暖使中國東北、西北地區(qū)農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)發(fā)生較大改變。西北東部冬小麥種植界限向北、西、高海拔擴展，種植面積擴大10%～20%。喜熱作物棉花適宜區(qū)種植海拔高度升高100m 左右，面積擴大10 倍。復(fù)種作物適宜區(qū)海拔高度升高200m 左右，復(fù)種面積擴大4～5 倍（張強等，2008）。黑龍江省作物的高產(chǎn)中心發(fā)生移動，玉米高產(chǎn)中心南移2 個緯度，小麥和大豆高產(chǎn)中心北移2 個緯度。水稻的種植面積以年遞增率10%的速度增長，單位面積上的產(chǎn)量大幅度增加。糧食作物種植結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，從主要以小麥和玉米為主的糧食作物種植結(jié)構(gòu)變化為以玉米和水稻為主；水稻的種植區(qū)域明顯向北擴展，小麥的種植區(qū)域向北收縮（孫芳，2008）。

與1950s—1980 年相比，1981—2007 年一年二熟制種植北界，空間位移變化最大的區(qū)域在陜西省、山西省、河北省、北京和遼寧省。一年三熟制種植北界，空間位移變化最大的區(qū)域為湖南省、湖北省、安徽省、江蘇省和浙江省。在不考慮品種變化、社會經(jīng)濟等方面因素的前提下，這些區(qū)域由一年一熟變成一年二熟，主體種植模式的糧食單產(chǎn)平均可增加54%-106%，由一年二熟變成一年三熟，主體種植模式的糧食單產(chǎn)平均可增加27%-58%。1950s-1980 年相比，1981-2007 年遼寧省、河北省、山西省、陜西省、內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅省和青海省冬小麥的種植北界不同程度北移西擴。以河北省為例，冬小麥種植北界的北移，可使界限變化區(qū)域由春小麥改種冬小麥，單產(chǎn)平均增加約25%。浙江省、安徽省、湖北省和湖南省雙季稻的種植北界向北移動，單從熱量資源的角度出發(fā)，可使其糧食單產(chǎn)不同程度增加。雨養(yǎng)冬小麥-夏玉米穩(wěn)產(chǎn)的種植北界大部分區(qū)域向東南方向移動，這是由于近年來該區(qū)降水量減少造成的。

5.氣候變化對作物病蟲害的影響

受持續(xù)變暖的影響，主要農(nóng)作物病蟲害范圍明顯擴大，造成其發(fā)生界限、越冬北界北移。水稻紋枯病和小麥赤霉病屬高溫、高濕型病害，當氣溫為23～25℃并伴有降雨或高濕度的情況下，病情加重，特別是水稻和小麥生長的中后期，氣候條件對這兩種病害的影響最大。中國長江流域及東北東部春麥區(qū)為主要小麥赤霉病害區(qū)。隨氣候的變化，小麥赤霉病已向淮河和黃淮流域蔓延擴展，在江蘇省淮南、淮北地區(qū)近年也發(fā)生較重，一般大流行年（病穗率50%以上，減產(chǎn)20%～50%）和中等流行年（病穗率20%～40%以上，減產(chǎn)10%～20%）每2～3 a 發(fā)生1 次，且?guī)缀趺磕甓加休p微發(fā)生（Li YG et al，2008）。

三、中國農(nóng)業(yè)應(yīng)對氣候變化的對策

應(yīng)對氣候變化包括減緩和適應(yīng)兩個方面，減緩和適應(yīng)并重（國務(wù)院，2008）。減緩氣候變化主要包括減少農(nóng)業(yè)和農(nóng)村溫室氣體排放，推廣節(jié)能技術(shù)和設(shè)備，提高土壤固碳能力，改善生態(tài)和環(huán)境；適應(yīng)氣候變化主要是加強農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，開展農(nóng)田水利基本建設(shè)，推廣旱作節(jié)水技術(shù)，增強農(nóng)業(yè)防災(zāi)、抗災(zāi)、減災(zāi)和綜合生產(chǎn)能力。培育產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)良的抗早、抗?jié)场⒖垢邷?、抗病蟲害等抗逆品種，加大優(yōu)良品種推廣力度，提高良種覆蓋度。加強氣候變化研究，加強國際合作，加強科普宣傳，提升科技能力和科技素質(zhì)（科學(xué)技術(shù)部，2007）。

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