中國氣候變化對農(nóng)作物育種策略影響探究

汪和廷，張從合，方 玉,2，褚進華，嚴 志，周桂香，王 林，楊 韋，申廣勒，王 慧

（1安徽荃銀高科種業(yè)股份有限公司/農(nóng)業(yè)部雜交水稻新品種創(chuàng)制重點實驗室，合肥 230088；2上海中科荃銀分子育種技術(shù)有限公司，上海 200233；3中國氣象局上海物資管理處，上海 200050）

0 引言

新中國成立以來，中國糧食生產(chǎn)取得巨大成就，糧食總產(chǎn)量從1949年的11318.4萬t增長到2020年的66949.2萬t，增幅達到491.5%[1]，為保障中國經(jīng)濟高速發(fā)展和穩(wěn)定安全發(fā)揮著重要作用。但在全球變暖的趨勢下，臺風、干旱和洪澇等自然災(zāi)害頻發(fā)，威脅著中國糧食安全。以2020年為例，全國農(nóng)作物受災(zāi)面積為1995.77萬hm2，絕收270.61萬hm2[2]。一般來說，氣候變化通過氣溫和降水等因素影響農(nóng)作物生長發(fā)育，Zhao等[3]和Asseng等[4]將溫度升高1℃造成作物產(chǎn)量變化的百分比稱為溫度敏感性指標，全球玉米溫度敏感性指標約為-8%，小麥約為-6%，中國雙季稻約為-2.8%，單季稻約為4.6%[4-6]。水分對糧食產(chǎn)量影響也非常顯著，據(jù)估算，中國水資源減少1%，灌溉面積將減少1%，糧食產(chǎn)量減少75億kg，其中對旱地作物影響更大[7]，持續(xù)干旱則會存在絕收的風險。IPCC預(yù)測到2050年因氣候變化引起的主要糧食作物減產(chǎn)將超過現(xiàn)在糧食產(chǎn)量的50%；到2100年大氣溫度將上升1.4～5.8℃，夏季高溫等極端氣候災(zāi)害會更加頻繁，持續(xù)時間更長[8-9]，中國糧食生產(chǎn)將面臨諸多挑戰(zhàn)。

高溫熱害、低溫凍害、澇害以及干旱脅迫等是農(nóng)作物的主要氣候災(zāi)害，實際生產(chǎn)中通常采取種植制度優(yōu)化、栽培技術(shù)升級和品種綜合抗性提升等方式來應(yīng)對此類災(zāi)害，其中提高農(nóng)作物品種綜合抗性是關(guān)鍵。因此，抗逆性也是中國農(nóng)作物品種審定或登記的重要評價指標。以高溫熱害和干旱為例，水稻揚花期高溫將影響花粉活力，從而降低結(jié)實率[10-11]；灌漿結(jié)實期高溫造成葉綠素和直鏈淀粉含量降低，降低千粒重[12]，最終導(dǎo)致減產(chǎn)；玉米大喇叭口至成熟期高溫，會顯著降低籽粒產(chǎn)量[13]。干旱對抽穗期至乳熟期玉米影響最為顯著，造成減產(chǎn)最嚴重[14]；對小麥各生育期影響減產(chǎn)幅度為5.44%～61.95%，其中孕穗期和抽穗期對干旱最為敏感[15]。因此，將氣候災(zāi)害因子作為農(nóng)作物育種的參考指標，培育綜合抗性優(yōu)良的新品種，是應(yīng)對全球氣候變化、保障糧食安全的有效途徑之一[16]。

黃淮海地區(qū)、東北地區(qū)和長江中下游地區(qū)作為中國三大糧食主產(chǎn)區(qū)，在保障國家糧食安全中起到十分重要的作用。但對于中國糧食主產(chǎn)區(qū)氣候變化趨勢、糧食產(chǎn)量以及育種策略之間關(guān)系的研究尚未見報道。本文通過分析1979—2014年中國糧食主產(chǎn)區(qū)及西北地區(qū)氣候與糧食產(chǎn)量變化規(guī)律，因地制宜制定育種策略，針對性提高區(qū)域糧食品種綜合抗性，是應(yīng)對全球氣候變暖帶來的受災(zāi)減產(chǎn)問題的途徑之一，并對保障中國糧食安全具有積極的意義。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

1979—2014年中國糧食主產(chǎn)區(qū)及西北地區(qū)糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)分別來源于《中國統(tǒng)計年鑒》和國家氣象數(shù)據(jù)中心(https://data.cma.cn/site/index.html)。本研究中的東北地區(qū)指遼寧省、吉林省、黑龍江省、內(nèi)蒙古自治區(qū)；黃淮海地區(qū)指河北省、山東省、河南省、安徽省、江蘇?。婚L江流域地區(qū)指四川省、湖北省、湖南省、江西??；西北地區(qū)指甘肅省、陜西省及寧夏回族自治區(qū)。糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)包括總產(chǎn)量、水稻產(chǎn)量、小麥產(chǎn)量和玉米產(chǎn)量；氣象數(shù)據(jù)包括年平均氣溫和年降水量。

1.2 研究方法

通過算術(shù)平均數(shù)趨勢分析、相關(guān)系數(shù)分析法，對中國糧食主產(chǎn)區(qū)與西北地區(qū)糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)變化規(guī)律進行分析，運用Excel 2010對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析及繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 中國糧食主產(chǎn)區(qū)氣候變化特征

2.1.1 糧食主產(chǎn)區(qū)年平均氣溫變化特征 1979—2014年東北地區(qū)、黃淮海地區(qū)和長江流域地區(qū)各省年平均氣溫均呈現(xiàn)上升趨勢，與全球變暖趨勢一致，但增幅存在差異。由圖1可以看出，黑龍江省年平均氣溫最低，遼寧省年平均氣溫最高，分別為2.87℃和8.67℃；吉林省和內(nèi)蒙古自治區(qū)年平均氣溫增幅分別為0.31℃/10 a和0.39℃/10 a，顯著高于黑龍江省和遼寧省。

圖1 1979—2014年東北地區(qū)年平均氣溫變化特征

由圖2可以看出，1979—2014年黃淮海地區(qū)年平均氣溫安徽?。窘K?。竞幽鲜。旧綎|?。竞颖笔?，變化范圍在10.53～16.74℃；其中，江蘇省年平均氣溫增幅最大，達到0.46℃/10 a，顯著高于其他各省。如圖3，長江流域地區(qū)各省年平均氣溫變化區(qū)間為14.16～18.96℃，但年平均氣溫增幅差異不顯著，空間上年平均氣溫表現(xiàn)為從北到南，從西到東呈現(xiàn)升高趨勢。

圖2 1979—2014年黃淮海地區(qū)年平均氣溫變化特征

圖3 1979—2014年長江流域地區(qū)年平均氣溫變化特征

2.1.2 糧食主產(chǎn)區(qū)年降水量變化特征 如圖4，1979—2014年東北地區(qū)年降水量遼寧省最高且增幅最大，達到4.16 mm/10 a，內(nèi)蒙古自治區(qū)最低，吉林省和內(nèi)蒙古自治區(qū)年降水量呈減少趨勢，降幅分別為3.91 mm/10 a和4.25 mm/10 a。

圖4 1979—2014年東北地區(qū)年降水量變化特征

從圖5可以看出，1979—2014年黃淮海地區(qū)年降水量為安徽?。窘K?。竞幽鲜。旧綎|省＞河北省，其中安徽省和河南省年降水量減幅較大，分別為19.95 mm/10 a和14.07 mm/10 a，河北省減幅較??；但江蘇省和山東省年降水量呈增加趨勢，增幅分別為7.24 mm/10 a和28.41 mm/10 a。

圖5 1979-2014年黃淮海地區(qū)年降水量變化特征

如圖6，長江流域地區(qū)年降水量湖南省、湖北省和四川省呈減少趨勢，降幅分別為1.78 mm/10 a、38.87 mm/10 a和16.94 mm/10 a，但江西省年降水量呈增加趨勢，增幅為4.52 mm/10 a，且江西省年降水量波動最大，極差達到906.22 mm，可能對糧食生產(chǎn)帶來不利影響。

圖6 1979—2014年長江流域地區(qū)年降水量變化特征

2.2 西北地區(qū)氣候變化特征

2.2.1 西北地區(qū)年平均氣溫變化特征 由圖7看出，1979—2014年甘肅省、陜西省和寧夏回族自治區(qū)年平均氣溫增幅分別為0.46℃/10 a、0.40℃/10 a和0.58℃/10 a，且陜西省年平均氣溫顯著高于甘肅省和寧夏回族自治區(qū)。

圖7 1979—2014年西北地區(qū)年平均氣溫變化特征

2.2.2 西北地區(qū)年降水量變化特征 1979—2014年，西北地區(qū)年降水量表現(xiàn)為陜西省＞甘肅?。緦幭幕刈遄灾螀^(qū)，且各省間存在顯著差異。其中，陜西省年降水量降幅為6.69 mm/10 a，且年度間降水量極差達497.66 mm；甘肅省和寧夏回族自治區(qū)年降水量增幅分別為0.93 mm/10 a和2.67 mm/10 a，且年度間波動較小。

圖8 1979—2014年西北地區(qū)年降水量變化特征

2.3 中國糧食主產(chǎn)區(qū)糧食產(chǎn)量變化特征

2.3.1 1979—2014年東北地區(qū)糧食產(chǎn)量變化特征 如圖9，1979—2014年東北地區(qū)糧食產(chǎn)量呈增長趨勢，且黑龍江省增幅最大，達到143.71萬t/10a，其他各省增幅較小。由圖10看出，東北地區(qū)水稻產(chǎn)量呈增長趨勢，2003年呈快速增長，且產(chǎn)量貢獻主要來自于黑龍江省。如圖11，內(nèi)蒙古自治區(qū)小麥產(chǎn)量呈緩慢增長的趨勢，年產(chǎn)量在200萬t左右，其他各省小麥產(chǎn)量呈下降趨勢，其中黑龍江省降幅最大為112.76萬t/10 a。由圖12可知，東北地區(qū)玉米產(chǎn)量呈上升趨勢，黑龍江省玉米產(chǎn)量增幅最大，為715.38萬t/10 a，遼寧省增幅最小。從圖9～12可以看出，1979—2014年東北地區(qū)主要糧食作物種植制度主要為水稻-玉米模式，水稻主產(chǎn)區(qū)在黑龍江省，小麥主產(chǎn)區(qū)在內(nèi)蒙古自治區(qū)，玉米對東北地區(qū)的糧食產(chǎn)量貢獻最大。

圖9 1979—2014年東北地區(qū)糧食總產(chǎn)量變化特征

圖10 1979—2014年東北地區(qū)水稻產(chǎn)量變化特征

圖11 1979—2014年東北地區(qū)小麥產(chǎn)量變化特征

圖12 1979—2014年東北地區(qū)玉米產(chǎn)量變化特征

2.3.2 1979—2014年黃淮海地區(qū)糧食產(chǎn)量變化特征 從圖13～16可以看出，1979—2014年黃淮海地區(qū)糧食總產(chǎn)量呈增長趨勢，河南省增幅最大，達到1107.6萬t/10 a，山東省增幅次之，其他各省增幅較少。其中，江蘇省、安徽省和河南省是黃淮海地區(qū)水稻主要種植區(qū)，水稻產(chǎn)量江蘇省＞安徽?。竞幽鲜。宜井a(chǎn)量增幅較小。小麥產(chǎn)量呈增長趨勢，河南省增幅最快且產(chǎn)量最高，增幅達到659.62萬t/10 a，山東省增幅次之，其他各省增幅較小且產(chǎn)量較低。玉米產(chǎn)量呈增長趨勢，山東省、河南省和河北省增幅較大且產(chǎn)量較高。黃淮海地區(qū)種植模式具有明顯的地域性，河北省、山東省和河南省種植模式主要為小麥-玉米種植模式，安徽省和江蘇省以小麥-水稻種植模式為主，小麥-玉米模式次之。

圖13 1979—2014年黃淮海地區(qū)糧食總產(chǎn)量變化特征

圖14 1979—2014年黃淮海地區(qū)水稻產(chǎn)量變化特征

圖15 1979—2014年黃淮海地區(qū)小麥產(chǎn)量變化特征

圖16 1979—2014年黃淮海地區(qū)玉米產(chǎn)量變化特征

圖17 1979—2014年長江流域地區(qū)糧食總產(chǎn)量變化特征

圖18 1979—2014年長江流域地區(qū)水稻產(chǎn)量變化特征

圖19 1979—2014年長江流域地區(qū)小麥產(chǎn)量變化特征

圖20 1979—2014年長江流域地區(qū)玉米產(chǎn)量變化特征

2.3.3 1979—2014年長江流域地區(qū)糧食產(chǎn)量變化特征由圖17～20看出，長江流域地區(qū)湖南省、湖北省和江西省糧食總產(chǎn)量和水稻產(chǎn)量呈增長趨勢，但四川省呈下降趨勢。其中，江西省水稻產(chǎn)量增幅最大為206.07萬t/10 a，四川省降幅為155.81萬t/10 a；長江流域地區(qū)小麥種植區(qū)域主要在四川省和湖北省，且產(chǎn)量呈下降趨勢，四川省降幅較大為99.80萬t/10 a；湖南省、湖北省和四川省玉米產(chǎn)量呈增長趨勢，且四川省產(chǎn)量最高，江西省最低。長江流域地區(qū)種植模式差異較大，四川省和湖北省主要種植水稻、玉米和小麥，但四川省未來可能以水稻、玉米為主，湖南省主要種植水稻、玉米，江西省主要以種植水稻為主。

2.4 西北地區(qū)糧食產(chǎn)量變化特征

從圖21～24可以看出，1979—2014年西北地區(qū)糧食總產(chǎn)量呈增長趨勢，甘肅省增幅最大，達到166.99萬t/10 a，寧夏回族自治區(qū)糧食總產(chǎn)量最低。其中，西北地區(qū)水稻種植區(qū)主要在陜西省和寧夏回族自治區(qū)，且陜西省呈增長趨勢，寧夏回族自治區(qū)反之；西北地區(qū)小麥產(chǎn)量陜西?。靖拭C省＞寧夏回族自治區(qū)，寧夏回族自治區(qū)呈緩慢增長趨勢，其他兩省呈下降趨勢；西北地區(qū)玉米產(chǎn)量呈增長趨勢，甘肅省增幅最大為122.04萬t/10 a，陜西省增幅次之。同時可以得出，西北地區(qū)糧食作物種植模式主要為小麥-玉米，陜西省水稻種植略有增加。

圖21 1979—2014年西北地區(qū)糧食總產(chǎn)量變化特征

圖22 1979—2014年西北地區(qū)水稻產(chǎn)量變化特征

圖23 1979—2014年西北地區(qū)小麥產(chǎn)量變化特征

圖24 1979—2014年西北地區(qū)玉米產(chǎn)量變化特征

2.5 年平均氣溫、年降水量與糧食產(chǎn)量相關(guān)性

中國糧食主產(chǎn)區(qū)及西北地區(qū)糧食產(chǎn)量與年平均氣溫和年降水量相關(guān)性分析結(jié)果得出：糧食產(chǎn)量與年平均氣溫存在顯著相關(guān)性，與年降水量相關(guān)性不顯著。如表1，年平均氣溫升高顯著提高了東北地區(qū)吉林省、遼寧省和內(nèi)蒙古自治區(qū)水稻產(chǎn)量，以及吉林省和內(nèi)蒙古自治區(qū)玉米產(chǎn)量；顯著提高了黃淮海地區(qū)糧食總產(chǎn)量，同時年平均氣溫與江蘇省水稻產(chǎn)量、河北省小麥以及玉米產(chǎn)量呈正相關(guān)，但與河北省水稻產(chǎn)量呈負相關(guān)。在長江流域地區(qū)，年平均氣溫與湖北省玉米產(chǎn)量呈正相關(guān)，與湖南省、江西省糧食總產(chǎn)量和玉米產(chǎn)量呈正相關(guān)，與小麥產(chǎn)量呈負相關(guān)，與四川省糧食總產(chǎn)量、水稻產(chǎn)量和小麥產(chǎn)量呈負相關(guān)；年平均氣溫顯著提高了西北地區(qū)糧食總產(chǎn)量和玉米產(chǎn)量，與甘肅省和陜西省水稻產(chǎn)量呈正相關(guān)，但與寧夏回族自治區(qū)水稻產(chǎn)量呈負相關(guān)。

表1 年平均溫度、年降水量與糧食產(chǎn)量相關(guān)性

3 結(jié)論

中國糧食主產(chǎn)區(qū)和西北地區(qū)年平均氣溫均呈現(xiàn)上升趨勢，但上升速率存在差異。從空間上看，從南到北、從東到西年平均氣溫增幅呈減小趨勢。在東北地區(qū)，氣溫升高提高了吉林省和內(nèi)蒙古自治區(qū)水稻及玉米產(chǎn)量，提高了遼寧省水稻產(chǎn)量；年降水量減少不利于黑龍江省北部與內(nèi)蒙古呼倫貝爾地區(qū)小麥和玉米生產(chǎn)；氣溫升高和降水量增加有利于吉林省玉米產(chǎn)量。在黃淮海地區(qū)，氣溫升高顯著增加河北省小麥和玉米產(chǎn)量，卻不利于水稻增產(chǎn)；但有利于提高江蘇省水稻產(chǎn)量。在長江流域地區(qū)，氣溫升高顯著提高了湖北省、湖南省和江西省玉米產(chǎn)量，降低了湖南省和江西省小麥產(chǎn)量；但不利于四川省水稻和小麥增產(chǎn)。氣候變暖有利于西北地區(qū)糧食總產(chǎn)和玉米產(chǎn)量，對甘肅省和陜西省水稻生產(chǎn)有促進作用，但不利于寧夏回族自治區(qū)水稻生產(chǎn)。中國糧食作物育種應(yīng)以優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗以及適宜于機械化生產(chǎn)為基本原則，以種質(zhì)資源收集和利用、傳統(tǒng)育種和現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)相結(jié)合的育種策略，重點提高東北地區(qū)水稻品種的耐澇性和抗倒性，黃淮海和長江流域地區(qū)水稻品種的耐高溫性，西北地區(qū)晚稻品種的耐低溫性，以及各地區(qū)小麥和玉米品種的耐旱性。

4 討論

氣候變化對糧食生產(chǎn)影響極為顯著，本研究表明年平均氣溫與東北地區(qū)、黃淮海地區(qū)、長江流域地區(qū)和西北地區(qū)糧食產(chǎn)量呈正相關(guān)，與四川省糧食總產(chǎn)量呈負相關(guān)，這與黃維等研究一致[17]。其中，年平均氣溫與吉林省、遼寧省和內(nèi)蒙古自治區(qū)水稻產(chǎn)量呈正相關(guān)，但熊偉等[18]認為氣候變暖不利于中國單雙季稻生產(chǎn)，對東北單季稻減產(chǎn)幅度最大，此外干旱也是造成黑龍江省水稻單產(chǎn)減少的主要自然災(zāi)害，洪澇次之[19]，而洪澇災(zāi)害主要在夏季大雨、暴雨等異常天氣集中時發(fā)生[20]，前人研究也證實了東北地區(qū)干旱化面積、極端強降水強度和降水值都呈增加趨勢[21]，但東北地區(qū)水稻產(chǎn)量仍然呈增加趨勢，原因可能是水稻生產(chǎn)季節(jié)平均氣溫明顯升高，積溫、熱量增加，為水稻種植面積擴大創(chuàng)造了良好的條件[22]。但夏季高溫不利于東北春小麥高產(chǎn)，反而會導(dǎo)致春小麥面積減少，部分被春玉米代替[23-24]，目前東北春小麥主要集中在黑龍江省北部與內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾地區(qū)，屬于典型“雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)”旱作區(qū)[25-26]，降水減少將不利于小麥生產(chǎn)。氣候變暖將減少低溫冷害對玉米造成的減產(chǎn)，卻增加了干旱發(fā)生風險[27]，目前干旱和低溫冷害對黑龍江省玉米生產(chǎn)影響較大[28]，吉林省玉米氣象產(chǎn)量與年均氣溫、年降水量呈正相關(guān)性[29]，遼寧省玉米低溫冷害發(fā)生程度及頻率也呈變?nèi)踮厔?，干旱?zāi)害頻發(fā)[30]，干旱也是內(nèi)蒙古自治區(qū)玉米生產(chǎn)的主要災(zāi)害，受災(zāi)面積占70%以上[31]。

在黃淮海地區(qū)，氣候變暖與江蘇省、安徽省以及河南省水稻產(chǎn)量呈正相關(guān)，但江淮流域水稻高溫熱害發(fā)生面積在擴大，強度在增加[32]，氣溫升高被認為是1960—2009年江蘇省水稻熱害頻次快速上升的重要原因[33]，同時也增加了水稻病蟲害的發(fā)生面積和危害程度[34]，因此，雖然安徽稻區(qū)的種植面積和復(fù)種指數(shù)在提高，但對實際產(chǎn)量產(chǎn)生不利影響，早稻高溫熱害和晚稻低溫冷害成為需關(guān)注的重點[35]。黃淮海地區(qū)小麥增產(chǎn)機制主要為單產(chǎn)主導(dǎo)型及單產(chǎn)與面積共同作用型[36]，氣候變暖降低了黃淮海雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)小麥產(chǎn)量[37]，但氣溫升高明顯提高河南省小麥千粒重、有效莖數(shù)和單產(chǎn)[38]，同時降水量減少不能滿足小麥生育期需求，造成缺水而減產(chǎn)[39]；氣溫升高和降水量增加能提高山東省冬小麥單產(chǎn)，其中降水量增產(chǎn)效果尤為顯著[40]；河北平原冬小麥生長季氣候變暖明顯同時降水量呈由南向北遞減[41-42]，將不利于小麥生產(chǎn)。研究認為最高溫度升高能促進黃淮海地區(qū)小麥產(chǎn)量增加，江蘇省和安徽省增產(chǎn)尤為顯著[43]，但安徽省淮北小麥產(chǎn)量受秋種干旱、春季陰雨誘發(fā)的病草害及后期高溫等因素影響[44]，在降水量減少和氣溫上升的趨勢下，將不利于安徽省小麥生產(chǎn)。前人認為氣候變暖和降水量增加有利于黃淮海北部夏玉米增產(chǎn)，造成南部地區(qū)減產(chǎn)[45]，其中河北平原夏玉米生長季內(nèi)極端高溫天氣頻發(fā)，干旱呈加重趨勢[46]，不利于玉米生產(chǎn)；河南省夏玉米初夏旱也是造成減產(chǎn)量的重要因素[47]；山東省降水量增加有利于夏玉米增產(chǎn)，而氣溫升高卻不利于夏玉米增產(chǎn)[48]。

全球變暖導(dǎo)致積溫增加，可能促進長江中游水稻發(fā)育速度加快、生育期縮短、病蟲害加重，也縮短了江西省雙季稻生長季，增加了高溫熱害發(fā)生的風險[49-51]，除高溫熱害外，干旱和洪澇也是導(dǎo)致湖南省水稻減產(chǎn)的主要原因[52]，同時氣溫升高和降水量減少也不利于四川省水稻生產(chǎn)[53]。長江流域地區(qū)小麥主要在四川省和湖北省種植，且產(chǎn)量呈下降趨勢，其中湖北省小麥產(chǎn)量下降原因可能是氣候變暖導(dǎo)致生育期縮短、高溫影響灌漿以及春季病蟲害大爆發(fā)等[54]；而四川省小麥單產(chǎn)呈增長趨勢[55]，但產(chǎn)量卻呈減少趨勢，可能是區(qū)域種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，種植面積減少所致。四川省、湖南省和湖北省是長江流域地區(qū)玉米主要種植區(qū)域，產(chǎn)量呈增長趨勢，但干旱仍是影響玉米產(chǎn)量的重要因素，其中四川盆地中部玉米干旱頻率在20%以上[56]，湖南春玉米干旱主要發(fā)生在抽雄－吐絲、乳熟等時期[57]，湖北省鄂中及鄂東南春玉米干旱發(fā)生在拔節(jié)期以后，而苗期漬害發(fā)生頻率較高[58]。

氣溫升高顯著提高了甘肅省和陜西省水稻產(chǎn)量，降低了寧夏回族自治區(qū)水稻產(chǎn)量。其中，氣候變暖使寧夏回族自治區(qū)適宜種植中晚熟水稻的區(qū)域有所擴大[59]，但低溫冷害成為晚稻減產(chǎn)的主要因素[60]。西北地區(qū)水資源短缺是小麥種植面積減少的重要原因[61]，而氣溫上升有利于促進小麥產(chǎn)量增加[62]；其中陜西關(guān)中地區(qū)降水增加對小麥產(chǎn)量影響更為顯著[63]，而寧夏回族自治區(qū)南部山區(qū)及中部干旱地區(qū)小麥產(chǎn)量對氣候變化響應(yīng)較為顯著[64]，甘肅平原地區(qū)小麥灌漿期溫度每升高1℃，產(chǎn)量降低280 kg/hm2，尤其在灌漿后期遭受高溫可使小麥產(chǎn)量降低10%～20%[65-66]。氣候變暖有利于西北地區(qū)喜溫作物的生長，玉米種植面積不斷擴大，產(chǎn)量呈上升趨勢，而陜西北部、寧夏回族自治區(qū)和河西走廊地區(qū)夏玉米干旱強度呈增加趨勢[67]，因此甘肅玉米產(chǎn)量與年降水量也呈顯著的正相關(guān)[68]，未來寧夏回族自治區(qū)氣候可能呈“暖濕型”變化，春玉米生產(chǎn)潛力呈增加趨勢[69]。

全球變暖引起極端天氣頻發(fā)，對綜合性狀優(yōu)良的農(nóng)作物新品種需求更加急迫。因此，因地制宜制定育種目標，采取科學(xué)合理的育種策略是關(guān)鍵。中國地域遼闊，氣候差異較大，同一個品種很難適宜全國種植，因此結(jié)合種植區(qū)域氣候和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點，設(shè)計育種目標，針對性開展新品種選育具有重要的意義。本研究認為東北地區(qū)特別是黑龍江省受臺風影響較大，水稻倒伏減產(chǎn)明顯，水稻品種的抗倒性成為重要育種目標；東北地區(qū)降水量逐年減少，應(yīng)注重耐旱小麥品種和玉米品種的選育。江淮流域高溫熱害面積和強度不斷增大，水稻和玉米品種的耐高溫性應(yīng)作為江蘇省和安徽省的重要育種指標，其中安徽省早稻品種應(yīng)具備耐高溫性，晚稻品種應(yīng)具備耐低溫性；由于黃淮海流域冬小麥生長季降水量較少，應(yīng)更加關(guān)注小麥品種的耐旱性；山東省夏玉米干旱和河南省初夏旱呈加重趨勢，該地區(qū)玉米品種應(yīng)將耐旱性作為重要育種指標。長江流域地區(qū)水稻高溫熱害風險增加，應(yīng)增強水稻品種的耐高溫性，同時應(yīng)增加湖南省和四川省水稻及玉米品種的耐旱性；提高湖北省小麥品種抗低溫凍害能力；湖南省玉米生長期干旱和漬害嚴重，應(yīng)根據(jù)當?shù)靥攸c關(guān)注玉米品種耐旱性和耐漬性。在西北地區(qū)，應(yīng)提高寧夏回族自治區(qū)晚熟水稻品種抗低溫冷害性；西北地區(qū)水資源短缺的現(xiàn)狀尚未改變，小麥和玉米品種耐旱特性仍是關(guān)注的重點。