气候变化对农业生产的影响

张献英

摘 要： 在全球气候变化的背景下，我国的气温不断上升，增温幅度由南到北递增，降水变化趋势不明显，年代际波动较大，具有明显的地区差别；极端天气气候事件不断增多。本文论述了近年来气候变化对我国农业生产，即作物产量、品质、种植结构及病虫害造成的影响，并提出中国农业应对气候变化包括减缓和适应两个方面，减缓和适应并重。

关键词：气候变化；农业

在20世纪绿色革命时期，农业生产的快速增长主要依靠现代要素投入及灌溉和化肥投入的增加， 绿色革命使发展中国家的食物供给能满足不断增长的人口需求。但是，由于受各种因素的影响， 世界各国特别是发展中国家的粮食安全问题将面临考验，这种考验由于受气候变化的影响变得日益严峻。

农业生产是一个对自然条件尤其是气候条件（包括温度、降水、风速和大气CO2浓度的变化等）依赖程度很强的系统，因此，由于农业对气候条件的敏感性强，农业生产将大受影响。尤其是发展中国家，气候变化将会对大多数发展中国家的农业产生不利影响（Barrios S et al， 2008）。近几年气候变化对农业生产的影响程度和范围以及应对措施等是目前国内外学者研究的热点。本文对中国近年的气候变化及其未来的发展趋势做了简要阐述，同时，探讨了由于气候变化给农业生产带来的影响。

一、近年来我国的气候变化及未来发展趋势

近年来我国的气候变化主要体现在气温、降水以及极端天气气候事件的发生频率上。在全球变化的大背景下，近100年中国地表年平均气温明显增加，升温幅度约为0.5～0.8℃（郑有飞等，2008），并且具有较明显的区域特征。降水变化比温度变化复杂得多，具有明显的区域性和季节性，年平均降水量变化趋势不明显，但区域降水量变化波动较大，西部、华南降水呈增加趋势，华北、东北和西北东部降水呈减少趋势（孙智辉等，2010）。中国极端气候事件的变化表现在极端降水事件趋多、趋强。极端降水平均强度和极端降水值都有增强的趋势，尤其在20世纪90年代长江及长江以南地区年降水量和极端降水量比例趋于增大，江淮流域暴雨洪涝事件发生频率增加；其次是夏季高温热浪增多。并且我国北方干旱事件发生频率增加，华北地区近20 多年来干旱不断加剧的形势十分严峻。20世纪90年代后期以来华北地区更是连年出现大旱（翟晓慧等，2011）。

根据气候模式预测结果，未来中国大部分地区温度仍会增高，温度升高的幅度由南向北递增，西北和东北地区上升明显。到2030 年，西北地区气温可能上升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℃（郭明顺等，2008）。未来降水略有增加但增幅不大，其中，沿海地区降水量可能会增多，副热带北部及温带南部降水可能减少，大陆地区由于气温升高，降水减少，干旱进一步加剧（张光辉，2006）。

二、气候变化对农业生产的影响

1.气候变化对农业气候资源的影响

研究表明： 当年平均温度增加1℃时， 全国 ≥10℃积温的持续日数平均可延长约15d。我国未来气候变化背景下，水稻主产区在1981—2030年的50 a 中整体水资源量呈上升趋势，水资源的空间分布由东南向西北呈下降趋势（马欣等，2011）。华南地区积温和湿润指数增加、降水量略微增加，其农业气候资源的变化特征总体表现为暖湿趋势，气候变暖将使华南地区的农业气候热量资源变得更丰富、作物生长期延长以及生长季的热量增加，进而使现有的农业气候带和种植熟制界线向北、向高海拔推移（王文峰等，2010）。

2.气候变化对作物产量的影响

气候变暖背景下中国的年平均气温上升、活动积温增加， 从而使得霜期缩短、作物的主要发育期提前、生育期缩短（赵俊芳等，2010）。气候变化对农作物产量的影响， 在一些地区是正效应， 在另一些地区是负效应， 且气候变化导致作物产量波动幅度很大（赵俊芳等，2010）。未来气候变化情景对南方水稻产量的影响存在差异性， 总体上， 气候变化对西南区水稻产量的负面影响最大， 其次是华南区和华东区， 影响最小的为华中区（周曙东，2010）。气候变化情景下，粮食作物水稻、玉米和小麦的生育期缩短，产量下降。气候变化对中国小麦总产量的影响并不是很大，比水稻和玉米要小（孙智辉等，2010）。考虑CO2直接肥效作用，小麦的单产将显著的增加，灌溉小麦增产幅度大于雨养小麦；雨养水稻和玉米单产增产明显，灌溉水稻和玉米影响不明显。气候变暖有利于棉花生产，提高北方棉花产量和品质。气候变化对中国大部分地区大豆生产不利。但哈尔滨以北地区和呼和浩特等地区大豆生育期内热量条件明显改善，有大幅度增产可能。

张建平等（2007；2008）利用WOFOST作物模型， 结合气候模型BCCT63输出的未来气候情景资料， 分别模拟分析了未来气候变化情景下（ 2011- 2070年， 2001- 2050年）东北地区玉米产量、重庆地区冬小麦变化情况， 结果显示， 2011 - 2070年， 东北玉米产量整体呈下降趋势，中熟玉米平均减产3.3% ， 晚熟玉米平均减产2.7%；2001- 2050年， 重庆大部分地区冬小麦处于减产状况， 减产幅度在2.0% ～ 5.0%， 平均减产3.0%。这也说明未来的50～100a 内，气候变化将严重影响粮食产量。

3.气候变化对作物品质的影响

水稻、小麦、玉米等作物一般从籽粒灌浆到蜡熟期， 环境因子的差异（包括CO2浓度、温度、水分等）对籽粒品质影响最大（Wu DX et al，2004） 。目前环境因素与作物品质关系的研究多集中在温度、光照、水分和肥力等因子上， 并取得了相应的进展。

大气中CO2浓度的增加，可能对植物生长和品质有一些直接影响。研究表明，CO2 浓度的增加使农作物株高增加，经济产量和生物产量增加明显（肖风劲等，2006）。冬小麥、棉花品质呈良性变化，利大于弊；玉米品质可能有所下降，弊大利小；大豆品质变化不明显（蔡运龙，1996）。由于CO2 浓度的增高，会导致作物的光合作用增强，使根系吸收更多的矿物元素，有利于提高作物产品的质量，例如水果中的糖、柠檬酸、比黏度等均有所提高。杨连新等（2006）通过分析近10a中国水稻FACE （ Free Air CO2 Enrichment ，放式空气中CO2浓度增高） 系统的试验结果发现， 高CO2浓度使稻米的恶白粒率、恶白度极显著提高， 稻米的糊化温度和最高黏度显著提高， 整精米率极显著降低，蛋白质和氨基酸含量明显下降， 而对稻米直链淀粉含量、胶稠度和碱消值影响较小。氮磷肥可以改变稻米品质对高C02浓度的响应。

4.气候变化对种植制度的影响

气候变化对农业生产布局与结构调整的影响主要表现在种植制度的变化上。种植制度指一个地区作物种类选择和相互搭配组合的总体安排（韩茂莉，2006）。在过去的50年中，由于气候变暖造成了全国种植制度界限不同程度北移、冬小麦和双季稻种植北界北移，熟制的变化可能使种植制度界限变化区域的粮食单产增加。然而降水量的减少造成了雨养冬小麦-夏玉米稳产北界向东南方向移动（杨晓光等，2010）。

气候变暖将目前的两熟区向北移至目前一熟区的中部；而三熟区将明显地向北向西扩展，不仅以不同三熟组合方式取代目前大部分两熟制地区，而且其北界还将会从目前的长江流域移至黄河流域，三熟区面积将扩大约22.4%。多熟制的这种变移，将使一熟区面积约缩小23.1%。气候变化使中国主要作物品种的布局也将发生变化。华北目前推广的强冬性冬小麦品种将为半冬性冬小麦品种所取代；比较耐高温的水稻品种将在南方占主导地位；东北地区玉米的早熟品种逐渐被中、晚熟品种取代。水分条件成了影响农牧过渡带决定性作用的限制性因素。未来气候变暖，在降水不增加或增加不多的情况下，农牧交错带将南扩，东北与内蒙古相接地区农牧交错带的界限将南移约70km，华北北部农牧交错带的界限将南移约150km，西北部农牧交错带界限将南移约20km，同时气候生产力可能下降（裘国旺等，2011）。

气候变暖使中国东北、西北地区农作物种植结构发生较大改变。西北东部冬小麦种植界限向北、西、高海拔扩展，种植面积扩大10%～20%。喜热作物棉花适宜区种植海拔高度升高100m 左右，面积扩大10 倍。复种作物适宜区海拔高度升高200m 左右，复种面积扩大4～5 倍（张强等，2008）。黑龙江省作物的高产中心发生移动，玉米高产中心南移2 个纬度，小麦和大豆高产中心北移2 个纬度。水稻的种植面积以年递增率10%的速度增长，单位面积上的产量大幅度增加。粮食作物种植结构发生了很大的变化，从主要以小麦和玉米为主的粮食作物种植结构变化为以玉米和水稻为主；水稻的种植区域明显向北扩展，小麦的种植区域向北收缩（孙芳，2008）。

与1950s—1980 年相比，1981—2007 年一年二熟制种植北界，空间位移变化最大的区域在陕西省、山西省、河北省、北京和辽宁省。一年三熟制种植北界，空间位移变化最大的区域为湖南省、湖北省、安徽省、江苏省和浙江省。在不考虑品种变化、社会经济等方面因素的前提下，这些区域由一年一熟变成一年二熟，主体种植模式的粮食单产平均可增加54%-106%，由一年二熟变成一年三熟，主体种植模式的粮食单产平均可增加27%-58%。1950s-1980 年相比，1981-2007 年辽宁省、河北省、山西省、陕西省、内蒙古、宁夏、甘肃省和青海省冬小麦的种植北界不同程度北移西扩。以河北省为例，冬小麦种植北界的北移，可使界限变化区域由春小麦改种冬小麦，单产平均增加约25%。浙江省、安徽省、湖北省和湖南省双季稻的种植北界向北移动，单从热量资源的角度出发，可使其粮食单产不同程度增加。雨养冬小麦-夏玉米稳产的种植北界大部分区域向东南方向移动，这是由于近年来该区降水量减少造成的。

5.气候变化对作物病虫害的影响

受持续变暖的影响，主要农作物病虫害范围明显扩大，造成其发生界限、越冬北界北移。水稻纹枯病和小麦赤霉病属高温、高湿型病害，当气温为23～25℃并伴有降雨或高湿度的情况下，病情加重，特别是水稻和小麦生长的中后期，气候条件对这两种病害的影响最大。中国长江流域及东北东部春麦区为主要小麦赤霉病害区。随气候的变化，小麦赤霉病已向淮河和黄淮流域蔓延扩展，在江苏省淮南、淮北地区近年也发生较重，一般大流行年（病穗率50%以上，减产20%～50%）和中等流行年（病穗率20%～40%以上，减产10%～20%）每2～3 a 发生1 次，且几乎每年都有轻微发生（Li YG et al，2008）。

三、中国农业应对气候变化的对策

应对气候变化包括减缓和适应两个方面，减缓和适应并重（国务院，2008）。减缓气候变化主要包括减少农业和农村温室气体排放，推广节能技术和设备，提高土壤固碳能力，改善生态和环境；适应气候变化主要是加强农业基础设施建设，开展农田水利基本建设，推广旱作节水技術，增强农业防灾、抗灾、减灾和综合生产能力。培育产量高、品质优良的抗早、抗涝、抗高温、抗病虫害等抗逆品种，加大优良品种推广力度，提高良种覆盖度。加强气候变化研究，加强国际合作，加强科普宣传，提升科技能力和科技素质（科学技术部，2007）。

参考文献：

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[3]马欣，吴绍洪，戴尔阜，等. 2011. 气候变化对我国水稻主产区水资源的影响. 自然资源学报. （6）： 1052-1064.

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