气候变化对中国农业生产的影响与适应对策

专家简介：

许吟隆，中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所研究员，博士生导师，担任联合国环境规划署适应气候变化科学指导委员会委员、亚-太适应气候变化指导委员会委员、国际灾害风险综合研究计划中国委员会委员、中国农业科学院“气候变化与农业气候资源利用”创新团队首席。长期从事气候变化对农业生产影响评估与适应对策研究，目前研究集中在适应气候变化机理与技术体系构建。曾参与多个国家气候变化政策文件和报告的撰写，作为领衔专家之一撰写《气候变化国家评估报告》，作为牵头专家撰写《适应气候变化国家战略研究》报告等；作为第一作者或主编出版学术专著4部，主持948重点项目：“中国农业适应气候变化关键技术引进”（2011-G9），本文基于该项目的研究成果撰写完成。

自工业化以来，人类活动不断加剧，大量消耗化石燃料，滥砍滥伐，导致大气中二氧化碳等温室氣体浓度急剧上升，造成以变暖为主要特征的气候变化。2013年政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布的第5次评估报告显示，与19世纪下半叶相比，21世纪初期全球升温幅度为0.78℃；观测到的极端天气和气候事件发生了明显变化，高温热浪、强降水、干旱等事件频繁发生、危害日益加剧。预估21世纪末升温可达1.0～3.7℃，高温事件会更加频发，热浪发生的频率更高、时间更长；降水波动性加大，季节与区域分布会更加不均衡。

中国地处东亚季风区，气候类型多样，季节与年际变化大，农业生态系统脆弱，基础设施相对落后，极易受到极端天气、气候事件的影响。IPCC评估报告显示，中国的北方地区是全球显著增温的区域之一，东部地区是降水明显减少的区域之一。气候变化与中国经济快速发展过程中的不甚完善的规划等因素叠加在一起，将对中国粮食安全保障带来严重的挑战。加强适应工作，增强适应能力，是当前中国农业生产面临的必然选择。

一、中国气候变化概况

气候变化国家评估报告显示，中国气候发生了明显的变化，过去的一个世纪升温0.9～1.5℃，明显高于全球水平；从地域分布看，西北、华北和东北地区气候变暖明显；降水量自1970年代以来呈总体减少的趋势，区域降水变化波动较大，降水在东北、华北、黄土高原和西南部分地区明显减少；气候极端事件频繁发生、危害日甚。近年来，南方大范围的高温酷热天气频发、不断刷新历史记录；北方暖干化趋势更加严重，西北东部、华北大部和东北南部干旱面积明显扩大，南方地区尤其是西南地区季节性干旱（冬春连旱）、长江流域高温伏旱加剧；长江中下游和东南沿海地区极端强降水事件明显增多；同时，极端灾害天气出现新特征，如2008年南方大范围的冰冻雨雪天气、2011年的长江中游地区的旱涝急转、沿海地区的超强台风、低温寡照等，农业气象灾害损失日益加剧。

二、气候变化对中国农业的影响

气候变化对中国农业的影响，既有对农业生物体的直接影响，也有对农业生物体之外的农业各个方面的广泛的影响。因此，气候变化对农业的影响错综复杂，农业适应气候变化需要根据气候变化影响的具体问题制定有针对性的对策。

对农业生态环境的影响

气候变暖加速土壤有机质分解和养分流失、北方冬季冻土变浅，农耕期延长；极端降水事件增加加剧水土流失；气候暖干化导致农业水资源减少，北方地区和西南地区尤为明显，草地土壤含水量减少，植被退化，优良牧草比例降低，局部草地沙化、盐碱化加重；旱涝急转加剧西南地区的石漠化；变暖农作物适生地的改变，加剧的病虫害导致农药的过量使用，与人类活动一起造成农业生物多样性的减少。

对农业生物体的直接影响

如果只考虑二氧化碳浓度升高，理论上讲有利于增强植物的光合速率和提高水分利用效率，但碳氮比的增加会使农产品的蛋白质含量下降，改变农作物营养成分，影响农产品的品质，出现“隐形饥饿”问题。

气候变暖使春季物候期提前、秋季延后，作物潜在生长季整体延长，如果不存在水分胁迫，整体上有利于增产；但如果出现极端高温，则会增加谷物的秕谷率，如果高温再叠加干旱，则更会导致作物的减产甚至绝收。

对于动物来讲，由于气候本身波动的增加，所以冷应激与热应激的风险都会加大，动物养殖业面临更大的挑战，对畜舍、鱼塘等设施提出了更高的要求；气候变暖将会使动物疫病与寄生虫病向高纬度与高海拔蔓延。

对农业种植模式的影响

气候变化导致热量、水分资源的改变和病虫害发生规律的改变，作物与品种的适宜区随之发生变化，引起作物布局、品种布局与种植模式的调整；气候变暖使作物的种植期延长，作物的适宜种植区向高纬度、高海拔地区扩展，加之冬季变暖有利于冬季作物安全越冬和开发冬季农业，复种指数提高；在降水减少、气候暖干化的地区，促使种植结构由耗水作物向耐旱作物的演替。

农业气象灾害加剧

气候变化导致旱涝灾害交替出现，发生频率增加、危害程度加重、影响范围扩大，呈现因灾损失增加的态势。气候变化背景下干旱常常与高温灾害叠加，甚至多种农业气象灾害并发，导致特大农业气象灾害频发。20世纪90年代以来，中国平均每年气象灾害受灾面积3400万公顷，农业直接经济损失1000多亿元。

气候变化加剧高温热害，作物高温逼熟、早稻热害、果树蔬菜灼伤等灾害频繁发生，长江流域夏季尤为明显。但需要特别指出的是，由于气候变暖导致气候本身的波动性加大，加之变暖条件下作物抗寒能力下降，农业低温灾害仍频繁发生，有些低温灾害甚至加重；例如2008年初南方发生的低温雨雪冰冻灾害，农业灾害损失巨大；2010年冬春季，在全国范围内发生历史罕见低温灾害，华北小麦发生较重冻害，山西、陕西果树开花期受冻，大面积绝收，黄淮海冬小麦生育期明显延迟，等等。对低温灾害的防御切不可因气候变暖而松懈。

气候暖干化导致北方干旱与西南干旱常态化，气候波动加剧长江流域伏旱频繁发生；2006年重庆、2010年云南均发生百年一遇的特大旱灾；2013年长江以南大部分地区发生历史罕见的极端高温干旱，农作物受灾面积5935.3千公顷，其中重旱面积达1808千公顷；2014年的北方高温干旱，仅辽宁、河南、内蒙古三省区的农作物受灾面积就达4934千公顷。

农业生物灾害日益加剧且呈现新特征

气候变暖导致作物病虫越冬死亡率降低、冬后有效病虫源基数显著增加；部分虫害的首现期、迁飞期及高发期提前；气候变暖导致病虫害种类和世代数增加、为害期延长、为害范围扩大，尤其是向北扩展蔓延趋势明显；动物疫病也有向高纬度高海拔地区蔓延的趋势；某些次要和新发生病虫害为害加重，有些次要病虫害上升为主要病虫害，新发病虫害由于缺乏防控措施为害更加迅猛、更加严重，如台风活动增强导致稻飞虱和稻纵卷叶螟等水稻“两迁”害虫更加猖獗；气候变暖与人类活动加剧外来物种入侵与人兽共患病的危害。

气候变化导致有害生物适生地分布的改变，由于天敌分布的改变往往滞后于病虫害的扩张，在新发区域病虫害治理难度更大。气候变暖导致病虫害加重与农药施用量增加，对天敌也造成杀伤，并使有害生物的耐药性加强，从而形成恶性循环。

三、已经采取的适应措施

2007年发布的《中国应对气候变化国家方案》（以下简称《国家方案》）总结农业适应气候变化措施为：加强农业基础设施建设，推进农业结构和种植制度调整，选育抗逆品种，遏制草地荒漠化加重趋势，加强新技术的研究和开发。2013年发布的《国家适应气候变化战略》进一步总结农业适应措施为：加强监测预警和防灾减灾措施，提高种植业适应能力，充分利用气候变暖增加的热量资源，细化农业气候区划，适度调整种植北界、作物品种布局和种植制度，以及加强农业发展保障力度，提高农业集约化经营水平、扩大农业灾害保险试点与险种范围，探索适合国情的农业灾害保险制度；还提出要加强农民适应技术培训，并在重点地区规划农业适应试点示范工程，包括吉林粮食主产区黑土地保护治理、黑龙江农业利用气候变化有利因素、内蒙古典型草原畜牧业发展等示范工程。

大力改善农业生态，治理水土流失。这些措施包括：营造水土保持林，修建各种小型水利水保工程，提高植被覆盖率、减少土壤侵蚀；实施“三北”防护林生态工程，造林育林，实施退耕退牧还草和京津风沙源治理等生态工程，建设人工草场，控制草原的载畜量，恢复草原植被，增加草原覆盖度，防止荒漠化进一步蔓延；在华北平原和东北平原进行大规模的土地平整，有效提高了灌溉效益和抗旱能力；实施“沃土工程”，推广秸秆还田、有机肥、配方施肥和保护性耕作，对北方风沙土、盐碱地和南方贫瘠红黄壤、潜育化土壤等进行改造。

改进作物栽培和养殖管理措施，是适应气候变化的有效措施。为适应气候变化带来的物候改变，北方春播期和南方早稻播栽期普遍提前，冬小麦播种期普遍推迟；为减轻气候波动和低温灾害的影响，大面积推广地膜覆盖；为应对干旱威胁普遍推广节水技术和保护性耕作；为减轻水温升高引发的泛塘死鱼，淡水养殖场普遍推广了增氧机；为遏制气候暖干化导致的草原退化，大力推行退牧还草和围栏轮牧，提倡季节性放牧及与农区合作易地育肥，夏秋打草储存冬春舍饲，近年来草地植被明显恢复。

调整作物品种布局与种植制度是时空规避灾害和充分利用气候资源的有效措施。利用气候变暖带来的热量资源增加提高复种指数，多熟制种植向高纬度高海拔地区扩展，两熟制取代二年三熟制，扩大间作套种面积，林区发展林粮间作。根据气候变化在各地的差异因地制宜采取适应措施，如冬小麦和华南热带作物种植北界的北扩；东北水稻种植面积明显扩大，黑龙江省成为最大商品大米产地；在暖干化地区压缩耗水作物、扩大耐旱作物的种植；由于棉铃虫危害加重，中国棉花主产区从黄淮海平原转移到新疆；苹果主产区向黄土高原迁移等。为应对不断加剧的极端天气气候事件，培育适应性广的优良动植物新品种，有计划地培育和选用抗旱、抗涝、抗高温、抗病虫害等抗逆品种，如推广抗虫棉、脱毒种薯种苗的种植等。

工程措施和非工程措施结合防御农业气象灾害。针对中国北方大部和西南部分地區气候暖干化与干旱加重，“十一五”以来对大中型灌区进行了续建配套与节水改造，着力搞好田间工程建设，完善灌排体系，推进节水灌溉示范，在粮食主产区进行规模化建设试点，干旱缺水地区积极发展节水旱作农业，建设旱作农业示范区。针对南方和北方部分地区洪涝加剧，进行病险水库的除险加固。加大粮食主产区中低产田盐碱和渍害治理力度，加快丘陵山区和其他干旱缺水地区雨水集蓄利用工程建设。

充分发挥非工程措施的风险防范和风险转移、风险规避功能，编制应急预案，加强救灾物资储备，建立救灾作物种子储备，开展农业灾害保险试点；为减轻气象灾害对社会经济的冲击，加强粮食与饲草储备，扩大经济作物和饲料作物的种植，促进种植业结构向粮-经-饲三元结构的转变。

采取综合措施防控农业生物灾害。采取的措施包括：加强对作物病虫害的监测，加强抗病虫害作物品种的选育，保护生物多样性，改善农业生态，加强生物防治、化学防治相结合的综合防治措施等，推广高效低毒农药和生物防治技术，抗虫棉品种、寄生蜂防治玉米螟和松毛虫等生物防治技术得到普遍应用。针对外来有害生物入侵，进行有计划的重点铲除和防治。

四、未来农业适应气候变化建议

中国人均耕地资源少、农业经济不发达，公众适应气候变化的意识还需要大力提升，适应气候变化的能力亟待加强。如何在气候变化威胁日益严峻的情况下采取有效的适应措施保障中国农业的可持续发展，是中国农业面临的长期挑战。适应气候变化的核心在于调整农业系统的结构与功能，与变化了的气候条件相协调，达到稳定有序的新状态。从这个意义上说，适应气候变化也是中国农业转型升级的历史机遇。

加强顶层设计，制定农业适应气候变化行动方案。尽管在《国家方案》中提出了“减缓与适应并重的原则”，但在实际工作中，适应的目标不清晰，可操作性不强，体制机制不明确，目前所采取的适应措施大多是自发进行的，很多措施是在认识到气候变化的影响后才发现具有一定的适应效果。在《国家适应气候变化战略》中，明确要求制定部门适应气候变化方案。因此，当前迫切需要制定农业领域适应气候变化行动方案，统筹国家农业适应气候变化的行动，识别中国农业对于气候变化的脆弱性和未来面临的风险，甄别适应优先事项，明确要达到的适应目标和具体任务，加强适应效果的监测和评估，完善体制机制建设，推动适应气候变化工作全面深入地开展。

加强科技支撑，切实提升农业适应气候变化的能力。《国家方案》提出应对气候变化“依靠科技进步和科技创新的原则”。农业适应气候变化有其特殊性，即农业研究的对象是生物体，生物体之于气候变化，自身具有自适应能力，但农业又是人为调控措施最为密集的行业之一。在气候条件改变情况下充分利用农业生物体的自适应能力、恰到好处地发挥人为调控的作用，是适应机理需要揭示的重要内容。中国有着世界上最丰富的农业适应实践，大力挖掘“草根”适应技术，结合农业生物技术、物联网监测技术和信息技术等，形成完整的适应技术体系，为农业适应气候变化提供有力的科技支撑。

开展重点区域适应示范。已经开展了大量的农业适应气候变化的试验和理论研究，在科学方法论的指导下，建立适应技术示范基地，探索通过气候资源高效利用适应气候变化的技术原理和途径，展示适应的效果，建立适应评估的方法体系，突破农业适应气候变化的技术瓶颈。

加强国际合作，尤其是“一带一路”国家的合作。气候变化是人类共同面临的挑战，在粮食安全方面具有广阔的国际合作空间。开展气候政策、农业适应案例和方法技术体系、农业病虫害和重大动物疫情的监测、预警与防治等方面的交流合作，共同促进农业的可持续发展，也是打造人类命运共同体的具体内容体现。