全球變暖對我國水稻業(yè)的影響研究

王賽男

摘要：我國氣候受全球變暖影響，在氣溫、降水、極端天氣現(xiàn)象三方面變化明顯。受氣候變化影響，我國水稻業(yè)的產(chǎn)量和質(zhì)量大幅下降。為應(yīng)對氣候變化對水稻業(yè)的影響，從改良水稻品種和建立災(zāi)害預(yù)測體系兩方面提出了建議。

關(guān)鍵詞：全球變暖;氣候變化;水稻業(yè);因素與措施

近百年以來，人類不加控制地使用化石燃料，如煤、石油等，并大肆采伐樹木，焚燒森林等等，諸如此類的活動(dòng)都產(chǎn)生了大量的溫室氣體，使得世界平均氣溫上升趨勢越來越明顯，全球氣候趨向變暖。氣候與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān)，全球變暖不可避免地對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了一定的影響。水稻是世界上最重要的糧食作物之一，滿足了全球近一半人口的生存需求。中國是世界上最大的稻米生產(chǎn)國和消費(fèi)國，水稻產(chǎn)量在中國谷物產(chǎn)量中位居第一，超過半數(shù)以上的的中國人都將其作為主食。探究全球變暖對我國水稻業(yè)發(fā)展的影響并研究出相應(yīng)的解決措施，是我國政府和農(nóng)業(yè)工作者的工作的重點(diǎn)、難點(diǎn)，是保障我國糧食安全的途徑之一，也對世界糧食安全意義重大。

1.受全球變暖影響的我國氣候的變化和特點(diǎn)

我國受到全球氣候變暖影響明顯，其氣候變化可從氣溫、降水、極端天氣三個(gè)方面進(jìn)行表述。

1.1氣溫上升趨勢明顯

近百年來，我國地表年平均氣溫明顯增長，增值高達(dá)0.9°C，而全球最高增溫值僅0.85°C。同時(shí)如圖1.1、圖1.2所示，20世紀(jì)以來，我國的整體氣溫波動(dòng)式上升，但各地的氣溫變化趨勢卻各有特點(diǎn)，并不完全相似，氣溫變化存在顯著的區(qū)域性差異?？傮w來說，中西部地區(qū)的增溫速率顯著高于東部，北方地區(qū)增速明顯超過了南部地區(qū)，其中又以青藏高原地區(qū)的增溫速率最為突出。

1.2降水量季節(jié)性和區(qū)域性波動(dòng)較大

據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，“近50年來全國平均年降水量為747.5—927.6mm，平均為814.6mm，波動(dòng)幅度為180.1mm[10]”，春季降水量基本保持穩(wěn)定值，夏季和冬季降水量均呈上升趨勢，降水總量年際變化并不明顯。但是由于全球變暖的影響，我國東亞季風(fēng)和夏季風(fēng)一定程度上有所減弱，這對我國旱澇現(xiàn)象產(chǎn)生了顯著影響。另外我國內(nèi)部各地區(qū)降水變化趨勢不一，根據(jù)對各地區(qū)年平均降水量的統(tǒng)計(jì)，我國各地區(qū)降水量由東南向西北呈減少趨勢。同時(shí)與全國其他地區(qū)相比，華北、東北和西北地區(qū)年平均降水量的下降趨勢尤為明顯，其中華北平原地區(qū)年平均降水量變化量最大。

1.3極端氣候事件頻繁發(fā)生

近年來，一些極端氣候事件頻繁發(fā)生，如洪水、旱災(zāi)、沙塵暴、持續(xù)高溫等，對人民的生命健康和經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)造成了巨大威脅。極端天氣事件的頻繁發(fā)生，加之受其災(zāi)害影響地區(qū)數(shù)量不斷增長，危害影響程度急劇加重，直接或間接造成的經(jīng)濟(jì)損失不可估量，導(dǎo)致我國的糧食生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)無法實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。以旱災(zāi)為例，近50年來全國共發(fā)生164次區(qū)域性氣象干旱事件，其中極端氣象干旱事件達(dá)16次，嚴(yán)重氣象干旱事件達(dá)33次，中度氣象干旱事件超60次，輕度氣象干旱事件也有50次之多。除原有的極端災(zāi)害天氣外，越來越多的新極端災(zāi)害天氣出現(xiàn)并威脅著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，如2008年南方大范圍的冰凍雨雪天氣造成大量農(nóng)作物遭受凍害，低溫寡照使得農(nóng)作物因光照水分等缺乏而產(chǎn)量下降甚至枯萎等。

2.全球變暖對水稻生產(chǎn)的影響

2.1全球變暖對水稻產(chǎn)量的影響

韓芳玉等人的研究表明，高溫對水稻生產(chǎn)呈倒U型的影響。該結(jié)果表示在一定溫度范圍內(nèi)，氣溫的上升會(huì)增加稻米生產(chǎn)量，但如果氣溫高于某個(gè)臨界溫度值后，水稻產(chǎn)量則與氣溫呈負(fù)相關(guān)。經(jīng)計(jì)算，稻米生長發(fā)育的最高適宜溫度約為32℃，這一結(jié)果符合我國往年水稻生長期氣溫狀況。但是近年來，全球變暖導(dǎo)致我國年均溫有明顯的上升趨勢，超出水稻的最適宜生長溫度界限，水稻生長發(fā)育加快，這不利于水稻分蘗數(shù)增加，將導(dǎo)致水稻總干重和穗重下降。另外據(jù)研究表明，在一定溫度范圍內(nèi)，隨著氣溫每增高1°C，水稻的生育期會(huì)縮短7天到8天;而如果氣溫增幅大于2.5℃，則稻米單產(chǎn)也會(huì)不斷減少。例如，近年來，長江中游地區(qū)早稻生育期大約縮短了5天，而晚稻的生育期大約縮短了4天，這使得該地區(qū)雙季稻產(chǎn)量明顯下降。另一方面，溫度升高容易引起高溫?zé)岷Φ葹?zāi)害，它會(huì)造成稻米呼吸作用加強(qiáng)和莖鞘運(yùn)輸功用減弱等現(xiàn)象，導(dǎo)致養(yǎng)分的損耗增加和運(yùn)輸不通暢，造成稻米結(jié)實(shí)率下降，從而造成產(chǎn)量下降。

水稻對水分和光照的要求很高，生長期的不同階段對水分和光照的要求是不同的。全球變暖導(dǎo)致我國夏季和冬季降水量顯著增加，影響了水稻生長期內(nèi)的水分和光照條件，從而影響水稻產(chǎn)量。我國北方稻區(qū)生長季平均降水量低于水稻生長期需水量，其中西北區(qū)年平均降水量僅350mm左右，僅靠降水，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了水稻生長期對水分的需求。所以全球變暖導(dǎo)致的降水量增加，可促進(jìn)當(dāng)?shù)氐久咨a(chǎn)量的提高。與此相反，南方稻區(qū)原本年降水量足夠充沛，全球變暖導(dǎo)致各地區(qū)近年來降水量迅速上升，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水稻生長需水量的極限值。高強(qiáng)度的降水，不僅導(dǎo)致稻田土壤含氧量、水稻分蘗數(shù)的下降，大大延緩了水稻生長發(fā)育的速度，還大大增加了洪澇、暴雨等災(zāi)害爆發(fā)的可能性，不利于水稻的開花授粉。同時(shí)降水過多會(huì)導(dǎo)致日照時(shí)間縮短，水稻無法獲得充足的光照，影響光合作用的進(jìn)行，影響水稻籽粒的形成，并最終影響水稻總產(chǎn)量。

另外，我國極端天氣現(xiàn)象頻繁發(fā)生，形成了旱時(shí)更旱，澇時(shí)更澇的不利局面，農(nóng)業(yè)災(zāi)害頻發(fā)。同時(shí)由于全球變暖的影響，農(nóng)業(yè)災(zāi)害的受災(zāi)地區(qū)范圍不斷擴(kuò)大，受災(zāi)程度不斷加重，造成水稻產(chǎn)量急劇減少和巨大的經(jīng)濟(jì)損失等后果。例如近年來我國長江以南地區(qū)極端降雨現(xiàn)象發(fā)生次數(shù)頻繁，甚至導(dǎo)致了洪水、泥石流、山體滑坡等次生災(zāi)害，毀壞了大量的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了不可控制的影響。除了毀壞農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，極端天氣現(xiàn)象也大大增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本。由于極端天氣的影響，使水稻原本可以自然獲得的光照、水分等資源需要人們?nèi)斯そo予，大大增加了生產(chǎn)成本。

2.2全球變暖對水稻質(zhì)量的影響

全球變暖很大程度上是由于溫室氣體的大量排放引起的，據(jù)研究表明，溫室氣體的排放會(huì)導(dǎo)致稻米品質(zhì)的下降，二氧化碳?xì)怏w在溫室氣體中占據(jù)主導(dǎo)地位。空氣中二氧化碳濃度的上升一定程度上會(huì)對水稻的光合作用產(chǎn)生不利影響，從而影響水稻質(zhì)量。郭夏宇等人對白莉萍的研究和楊連新等人的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行研究分析，他們從中得出結(jié)論：二氧化碳濃度的升高會(huì)提高水稻籽粒直鏈淀粉的含量，從而導(dǎo)致人體體內(nèi)重要營養(yǎng)元素鐵和鋅的濃度下降。并且二氧化碳等溫室氣體濃度的升高使稻米的惡白粒率、惡白度、糊化溫度和最高粘度極顯著提高，整精米率極顯著降低，稻米氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)含量明顯下降。這些研究結(jié)果證明了全球變暖一定程度上導(dǎo)致水稻品質(zhì)下降。在當(dāng)今人民追求高品質(zhì)生活的時(shí)代，這一改變應(yīng)該引起關(guān)注與重視。

3.應(yīng)對全球變暖對水稻生產(chǎn)影響的措施

3.1研發(fā)選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗逆性強(qiáng)的作物新品種

在全球變暖的背景下，我國氣候一定程度上有所改變，水稻生產(chǎn)區(qū)的自然條件也隨之改變。1973年，袁隆平實(shí)現(xiàn)了“三系” （即雄性不育系、雄性不育保持系和雄性不育恢復(fù)系）配套，培育出了雜交水稻，并于1976 年開始在全國大面積推廣應(yīng)用，相較于普通水稻，這種雜交水稻在生長勢和產(chǎn)量方面都有很大優(yōu)勢大大提高了我國水稻的產(chǎn)量。雜交水稻的出現(xiàn)說明一定程度上人類可以對作物種子施加影響，使其使用自然環(huán)境和人類生產(chǎn)需要。而今面對水稻質(zhì)量產(chǎn)量下降的雙重危機(jī)，我國應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)實(shí)自然條件研發(fā)選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗逆性強(qiáng)的水稻作物新品種，因地制宜地進(jìn)行糧食生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)。根據(jù)不同水稻生產(chǎn)區(qū)易發(fā)多發(fā)的農(nóng)業(yè)災(zāi)害，著重提高水稻品種的抗病抗災(zāi)性，做到有重點(diǎn)，有針對性地改良水稻。

3.2加強(qiáng)災(zāi)害性天氣的預(yù)測預(yù)報(bào)及預(yù)防工作

水稻生長發(fā)育時(shí)期對于水分、光照、溫度等條件要求比較苛刻，連續(xù)高溫或低溫寡照等天氣都會(huì)對水稻成長和產(chǎn)量帶來不良反應(yīng)。近幾年來，水稻生產(chǎn)期內(nèi)災(zāi)害性天氣出現(xiàn)較頻繁。例如2015年8月至9月，我國長江中游地區(qū)出現(xiàn)了連續(xù)高溫天氣，導(dǎo)致當(dāng)年水稻產(chǎn)量大受影響。因此，做好對農(nóng)業(yè)極端災(zāi)害性天氣的預(yù)測預(yù)報(bào)及防范管理工作，進(jìn)一步改善提高氣候變化和氣象災(zāi)害自動(dòng)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，建立各級氣象災(zāi)害應(yīng)急管理系統(tǒng)和完善的救災(zāi)應(yīng)急體系，提高防災(zāi)抗災(zāi)能力，爭取能在第一時(shí)間對突發(fā)、重大氣象災(zāi)害進(jìn)行控制，將全球變暖對水稻生產(chǎn)造成的影響降到最低。

3.3重新安排水稻種植布局和種植時(shí)間

隨著氣溫和降水量的變化，原有各地水稻種植區(qū)的種植面積或擴(kuò)大或縮小，或北移或南移，種植制度也在一定程度上有所改變。我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者應(yīng)該時(shí)刻關(guān)注自然條件的變化，因時(shí)而變，順應(yīng)自然，懂得變通，根據(jù)當(dāng)下的自然條件決定水稻的種植范圍和種植制度，不囿于常規(guī)。根據(jù)Reyenga等人和鄭小華等人的研究，我們可以基本得出在全球變暖的大背景下，水稻種植界限將不同程度地北移。由趙錦等人研究分析，我們發(fā)現(xiàn)在全球變暖的背景下，南方熟制為一年一熟和一年二熟的地區(qū)面積明顯縮小，而熟制為一年三熟的地區(qū)面積擴(kuò)大，南方地區(qū)多數(shù)種植界限有北移西移的趨勢。根據(jù)現(xiàn)實(shí)自然情況重新合理布局水稻種植布局和種植時(shí)間，一方面有利于防止農(nóng)業(yè)資源的浪費(fèi)，另一方面有利于最大限度利用自然資源，提高水稻產(chǎn)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]《科技部 環(huán)境保護(hù)部 氣象局關(guān)于印發(fā)〈“十三五”應(yīng)對氣候變化科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃〉的通知》，中華人民共和國科學(xué)技術(shù)部網(wǎng)站， http：//www.most.gov.cn/mostinfo/xinxifenlei/fgzc/gfxwj/gfxwj2017/201705/t20170517_132850.htm，2017年4月27日.

[2]本刊編輯部. 引領(lǐng)世界潮流的中國水稻業(yè)蓄勢待發(fā)[J] 糧食科技與經(jīng)濟(jì) 2003，5：14—15.

[3]曾小艷，郭興旭. 極端天氣、糧食產(chǎn)量波動(dòng)與農(nóng)業(yè)天氣風(fēng)險(xiǎn)管理[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（11）：306-309.

[4]曾志勇. 氣候變化對農(nóng)業(yè)影響的研究進(jìn)展與前沿———以水稻為例[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47（3）：20-26.

[5]郭夏宇，艾治勇，龍繼銳. 氣候變化對中國水稻生產(chǎn)的影響[J] 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018，7：51-54.

[6]韓芳玉，張俊飚，程琳琳，童慶蒙，劉勇. 氣候變化對中國水稻產(chǎn)量及其區(qū)域差異性的影響[J] 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào) 2019，35（3）：283-289.

[7]邵光普. 從地理學(xué)角度看中國氣候變化[J] 河南科技 2019，1：146-148.

[8]許吟隆. 氣候變化對中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響與適應(yīng)對策[J] 農(nóng)業(yè)科技培訓(xùn) 2018，11：29-31.

[9]袁隆平. 中國雜交水稻的研究與發(fā)展[J]. 科技導(dǎo)報(bào)， 2016， 34（20）： 64-65.

[10]張玉周. 氣候變化背景下我國糧食安全面臨挑戰(zhàn)及其應(yīng)對[J] 中州學(xué)刊 2018，9：43—46.