覃志豪，唐華俊，李文娟

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081)

氣候變化與我國農(nóng)業(yè)關(guān)系密切，彼此之間客觀上存在著相互影響和相互作用的關(guān)系［1-3］。一方面，氣候變化的逐漸加劇必將給我國未來糧食生產(chǎn)帶來許多嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)［4-5］。另一方面，我國糧食生產(chǎn)也對氣候變化產(chǎn)生積極的作用與適應(yīng)［6-7］。通過深入研究，認(rèn)識并揭示氣候變化對我國糧食生產(chǎn)的影響途徑和作用過程，模擬分析不同氣候變化情景下我國糧食生產(chǎn)發(fā)展變化趨勢，摸清氣候變化對我國糧食安全、糧食區(qū)域產(chǎn)需平衡、糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民生產(chǎn)生活的影響程度，提出我國糧食生產(chǎn)應(yīng)對氣候變化的政策與行動，是我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和現(xiàn)代化進(jìn)程中迫切需要認(rèn)真對待并加以解決的重大課題［8-9］。該文試圖分析氣候變化與我國糧食安全的關(guān)系，探討氣候變化對我國糧食生產(chǎn)的影響，討論開展氣候變化對我國糧食生產(chǎn)影響研究的重要性，從系統(tǒng)相互作用和相互關(guān)系角度，提出氣候變化對我國糧食生產(chǎn)和糧食安全影響的前沿學(xué)術(shù)問題，為深入開展氣候變化對農(nóng)業(yè)影響研究和制定我國應(yīng)對氣候變化的農(nóng)業(yè)政策與行動提供參考。

1 氣候變化與國家糧食安全

我國糧食生產(chǎn)受氣候變化的影響較大，氣溫升高已導(dǎo)致主要農(nóng)區(qū)作物物候期變化，華北地區(qū)冬小麥生長期縮短，造成減產(chǎn)［10-11］。氣候變化與我國糧食生產(chǎn)關(guān)系復(fù)雜，不僅存在相互作用，而且存在相互影響，深入認(rèn)識這種相互影響和相互作用關(guān)系，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義［9］。

我國地域遼闊，地形復(fù)雜，氣候多樣，農(nóng)業(yè)尤其是糧食生產(chǎn)是以作物種植為基礎(chǔ)，因此，對氣候變化的響應(yīng)非常敏感。事實(shí)上，農(nóng)業(yè)是我國受氣候變化影響最大的產(chǎn)業(yè)部門［12，9］。2006年夏季長江中上游地區(qū)尤其是四川重慶發(fā)生重旱;2008年我國南方遭遇冰雪災(zāi)害影響，大片越冬蔬菜作物損失慘重;2009年我國北方冬小麥主產(chǎn)區(qū)遭遇嚴(yán)重干旱，影響深遠(yuǎn)，首次實(shí)施了國家抗旱應(yīng)急預(yù)案;2010年我國西南地區(qū)發(fā)生嚴(yán)重干旱和華北平原倒春寒;2013年8月我國東北地區(qū)尤其是三江平原地區(qū)遭受近50多年來的洪澇大災(zāi)害和我國長江流域近3個星期的高溫酷暑，這些農(nóng)業(yè)災(zāi)害給人印象深刻，影響巨大。實(shí)際上，這些嚴(yán)重自然災(zāi)害的發(fā)生與發(fā)展，都與氣候變化所導(dǎo)致的我國大氣環(huán)流局部振動有密切的關(guān)系。氣候變化已經(jīng)對我國農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn)產(chǎn)生了明顯的影響［13-15］。我國農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn)受氣候變化的影響遠(yuǎn)不止是這些災(zāi)害。氣候變化對我國糧食生產(chǎn)系統(tǒng)已經(jīng)產(chǎn)生了較復(fù)雜廣泛的影響，并且這種影響還將持續(xù)下去。

光、溫、水、熱等氣候資源條件是農(nóng)業(yè)尤其是糧食生產(chǎn)的基本條件。氣候變化直接導(dǎo)致這些氣候資源條件的變化，導(dǎo)致農(nóng)作物物候發(fā)生變化［16-17］。在氣溫升高情況下，作物生長期間土壤溫度也會隨著升高。同時降水量季節(jié)分布不均，也導(dǎo)致土壤水分發(fā)生的變化，從而使土壤微生物活動也會發(fā)生相應(yīng)的改變［18］。這種變化將改變土壤微生物對土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分的分解速度［19］，加速土壤養(yǎng)分變化和土壤肥力變化。在長期變暖趨勢情景下，農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)含量將會減少，土壤肥力也會有所下降［20］。因此，加強(qiáng)農(nóng)田秸稈還田和增施有機(jī)肥，是積極應(yīng)對氣候變化的重要農(nóng)作措施之一。大氣CO2含量升高，對作物呼吸、土壤肥力供給、作物有效光合輻射量和光合作用效率、作物干物質(zhì)形成與存儲、作物產(chǎn)量形成與產(chǎn)品品質(zhì)等都產(chǎn)生許多明顯的影響［21-22］。全國范圍內(nèi)的近地表氣溫多年持續(xù)升高，使各主要農(nóng)區(qū)農(nóng)業(yè)氣候資源尤其是光溫?zé)釛l件得到了不同程度的改善，促進(jìn)了我國農(nóng)作物種植制度、生產(chǎn)經(jīng)營方式和結(jié)構(gòu)布局的演變，喜溫高產(chǎn)作物的種植區(qū)域向北和向高海拔地區(qū)推移，使現(xiàn)行的多熟制北界北移，復(fù)種面積可以有較大幅度的提高［23］。由于氣溫升高引起的干旱化，又在一定程度上影響整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的布局［24-25］。

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)不僅包括農(nóng)作物，同時還包括對農(nóng)作物高度依賴的農(nóng)業(yè)病蟲害。氣候變化對農(nóng)業(yè)病蟲害流行暴發(fā)也有很大影響改變。氣候變暖尤其是暖冬，將有利于許多昆蟲 (如稻飛虱和玉米螟)安全越冬，并且安全越冬的范圍也在擴(kuò)大，進(jìn)而會加重來年病蟲害發(fā)生的機(jī)會和程度［26-27］。暖冬對稻飛虱等作物害蟲安全越冬十分有利，使他們在來年能夠迅速繁殖，產(chǎn)生危害［28］。春暖有利于害蟲提早蘇醒、發(fā)育和繁殖，增加害蟲的繁殖代數(shù)，進(jìn)而加劇其危害程度。葉彩玲等人［29］發(fā)現(xiàn)，春季干旱少雨對麥蚜和麥蜘蛛等害蟲十分有利，使這些害蟲提前發(fā)育繁殖，增加幅度達(dá)到10%以上。在溫度偏高情況下，華北早春經(jīng)常干旱少雨，在這種條件下，麥蚜和麥蜘蛛等害蟲的種群世代數(shù)量呈明顯的上升趨勢，繁殖數(shù)量劇增，是華北地區(qū)冬小麥蟲害大發(fā)生的根本原因。在氣候變暖情況下，一些病菌和蟲卵就會提前進(jìn)入生長旺盛期，生長發(fā)育周期縮短，繁殖代數(shù)增加，對農(nóng)作物的危害時期相對延長［30］。

氣候變暖不是均勻地發(fā)生，而是有些地方表現(xiàn)得更加明顯，有些而可能表現(xiàn)較弱。這種區(qū)域異質(zhì)性增溫，往往會導(dǎo)致極端氣候事件發(fā)生，形成農(nóng)業(yè)旱澇等災(zāi)害。葉篤正等人［31］認(rèn)為，我國農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害的發(fā)生與發(fā)展，與青藏高原熱力異常和西太平洋暖池有密切關(guān)系。1990～2011年我國農(nóng)業(yè)旱災(zāi)強(qiáng)度為13%左右，農(nóng)業(yè)旱災(zāi)造成的糧食減產(chǎn)損失約為2 600萬t/年，比一個中等省份 (如河北)的糧食總產(chǎn)量還多，占全國糧食總產(chǎn)量的大約5．2%，全國每年有2 400萬hm2農(nóng)作物播種面積受到不同程度的旱災(zāi)危害［32-33］。研究表明，氣候變化導(dǎo)致大氣環(huán)流時空變動造成的我國各地降雨季節(jié)差異，是我國主要糧食集中產(chǎn)區(qū)農(nóng)業(yè)旱災(zāi)的主要原因［25，34］。近30多年來雖然我國農(nóng)業(yè)發(fā)生了巨大變化，但仍以農(nóng)戶經(jīng)營為主要方式，種植規(guī)模相對較小，抗災(zāi)減災(zāi)能力比較弱，極易受到極端氣候氣象災(zāi)害的影響。此外，氣候變化造成的干旱也是我國西北干旱區(qū)農(nóng)田鹽堿化危害的重要原因。在氣候干旱加劇的作用下，農(nóng)田土壤地下水沿毛細(xì)管上升蒸發(fā)，把下層的許多鹽堿帶到了耕作層上來形成積聚，造成了農(nóng)田鹽堿化，對農(nóng)田生產(chǎn)能力的破壞很大。

氣候變化尤其是氣溫升高和降雨異常，將直接影響到農(nóng)作物生長發(fā)育所依賴的光、溫、熱、水等資源因素時空分布的變化［35］，導(dǎo)致糧食產(chǎn)出發(fā)生波動，增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，進(jìn)而影響到國家糧食安全、糧食價格變化、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民收入提高［36-37］。氣候變化帶來的氣候要素變率大尤其是極端氣候事件，如持久無雨、暴雨和異常高溫，是發(fā)生農(nóng)業(yè)旱、澇、風(fēng)、雹、低溫、冷害等自然災(zāi)害的直接原因［38］，因而也是導(dǎo)致我國糧食生產(chǎn)波動性增長的重要原因［39］。熊偉等人［14］的研究表明，我國糧食產(chǎn)量變異系數(shù)達(dá)到8．3%，與氣候要素的異常變化有密切關(guān)系。Tao et al．［10］指出，我國東北、西北和華北地區(qū)氣象災(zāi)害較多，糧食生產(chǎn)受到較大影響，是這些地區(qū)糧食產(chǎn)量波動較大的直接原因。沈小波和曹芳萍［40］指出，氣候變化對我國西北地區(qū)小麥生產(chǎn)有較大影響。1978～2007年間，年平均氣溫每上升1%，小麥產(chǎn)量下降0．23%。因此，氣候變化對西北干旱地區(qū)冬麥產(chǎn)生負(fù)面影響。You et al．［41］的研究也指出，生長季節(jié)氣溫每提高1%，我國小麥平均產(chǎn)量會下降0．3%。氣候變暖導(dǎo)致我國部分地區(qū)如華南稻作地區(qū)的農(nóng)作物生長周期縮短，作物呼吸作用增加，最終使產(chǎn)量下降［10，42］。但氣溫升高特別是冬季氣溫升高，將有利于長江中下游地區(qū)冬季作物 (油菜)的安全越冬、分蘗，同時暖冬也有利于冬種面積擴(kuò)大，增加冬種農(nóng)業(yè)開發(fā)潛力［43］。由于氣候變暖，東北地區(qū)尤其是黑龍江水稻種植面積近30多年來有了明顯的增加，單產(chǎn)水平也相應(yīng)地不斷提高［44］。有研究表明，氣候變暖將使我國小麥、玉米生產(chǎn)潛力分別可提高20%和5%，但水稻的氣候生產(chǎn)潛力將因氣候變暖產(chǎn)生不利影響。氣溫升高將會使水稻呼吸消耗加快和光合作用減弱，生育期縮短，最終影響其產(chǎn)量［45，10］。Zhang and Huang［46］的研究表明，如果不采取積極的應(yīng)對策略和措施，由于氣候變暖，我國種植業(yè)總體生產(chǎn)能力到2030年將可能比2010年下降5%～10%，減弱糧食等大宗農(nóng)產(chǎn)品的供給能力，而這種下降趨勢在本世紀(jì)中后期將更加明顯。Wang［37］認(rèn)為，氣候變化可能會嚴(yán)重影響到我國中長期的糧食安全，造成大宗農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)成本增加，糧食價格波動，減弱農(nóng)業(yè)獲利性和競爭性，加劇大宗農(nóng)產(chǎn)品供需矛盾，進(jìn)而影響到主要農(nóng)區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)民收入的穩(wěn)定增長。

2 糧食問題在我國氣候變化國際談判中的重要性

積極參與國際氣候變化談判，履行我國在減緩氣候變化上的國際職責(zé)。2008年10月29日國務(wù)院發(fā)布了《中國應(yīng)對氣候變化的政策與行動》白皮書［47］，全面介紹了氣候變化對中國的影響、中國減緩和適應(yīng)氣候變化的政策與行動。白皮書指出，中國政府以高度負(fù)責(zé)任的態(tài)度，積極參與應(yīng)對氣候變化國際談判，加強(qiáng)與各國在氣候變化領(lǐng)域的多層次磋商和對話，努力推動各方就氣候變化問題凝聚共識，為推動建立公平合理的應(yīng)對氣候變化國際制度作出了積極貢獻(xiàn)。承諾把積極應(yīng)對全球氣候變化作為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的一項(xiàng)重要任務(wù)，堅(jiān)持以科學(xué)發(fā)展為主題，以加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式為主線，牢固樹立綠色、低碳發(fā)展理念，把積極應(yīng)對氣候變化作為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重大戰(zhàn)略、作為調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的重大機(jī)遇，堅(jiān)持走新型工業(yè)化道路，合理控制能源消費(fèi)總量，綜合運(yùn)用優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)、節(jié)約能源和提高能效、增加碳匯等多種手段，有效控制溫室氣體排放，提高應(yīng)對氣候變化能力，廣泛開展氣候變化領(lǐng)域國際合作，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展。國家發(fā)展和改革委員會分別發(fā)表了《中國應(yīng)對氣候變化政策與行動》2012年度報(bào)告和2013年度報(bào)告［48-49］。

2009年底的哥本哈根全球氣候變化大會，各國就減少溫室氣體排放達(dá)成了初步意見，在一定時段內(nèi)，將大氣CO2濃度控制在某個適當(dāng)?shù)乃街畠?nèi)，已經(jīng)成為全球政治共識［51］。我國作為最大的發(fā)展中國家，在確保本國自身發(fā)展權(quán)的同時，認(rèn)真遵守《聯(lián)合國氣候變化框架公約》、《京都議定書》以及《巴厘路線》，積極承擔(dān)氣候變化責(zé)任，實(shí)現(xiàn)自己的承諾。國務(wù)院總理溫家寶2009年11月主持召開國務(wù)院常務(wù)會議，會議決定，到2020年我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放量比2005年下降40%～45%。由于CO2排放主要來自交通、冶煉、建筑、電力、日常生活等領(lǐng)域，而低碳技術(shù)難以在今后一段較長時期內(nèi)大范圍應(yīng)用，加之我國還沒有完成工業(yè)化和城市化，高消耗高排放的發(fā)展模式在一段時期內(nèi)成為必然，尋求該模式下的減排途徑是我國應(yīng)對氣候變化所面臨的重大挑戰(zhàn)。

3 氣候變化與我國糧食生產(chǎn)系統(tǒng)之間的相互作用

我國南北跨越7個氣候帶，東西地形呈三級臺階狀，不同地區(qū)糧食生產(chǎn)對區(qū)域氣候條件和水熱要素時空分布的依賴性很大［10，7］。全球氣候變化，主要表現(xiàn)為氣溫升高和溫室氣體濃度增加，將明顯地促進(jìn)我國糧食主產(chǎn)區(qū)光溫水等氣候資源要素時空分布格局發(fā)生變化，導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)、土壤微生物以及土壤肥力的變化，加劇局部地區(qū)生物災(zāi)害 (農(nóng)業(yè)病蟲害)流行暴發(fā)和氣象災(zāi)害 (主要是農(nóng)業(yè)旱澇災(zāi)害)頻發(fā)，并通過環(huán)境要素的變化誘導(dǎo)糧食作物品種生理生態(tài)特性變化，因而對我國糧食產(chǎn)量、種植制度、生產(chǎn)方式、結(jié)構(gòu)布局將產(chǎn)生較深遠(yuǎn)廣泛的影響。雖然不同學(xué)者對我國近100年來我國平均氣溫提高程度有不同的觀點(diǎn)，但氣溫升高是不爭的事實(shí)。秦大河等人［51］認(rèn)為，近100年來我國氣溫升高的0．8℃?！吨袊鴳?yīng)對氣變化的政策與行動》白皮書［47］指出，根據(jù)最新氣象觀測數(shù)據(jù)，我國近百年來 (1908～2007年)地表平均氣溫升高了1．1℃，自1986年以來經(jīng)歷了21個暖冬，2007年是自1951年有系統(tǒng)氣象觀測以來最暖的一年。氣候變暖趨勢在全國各地區(qū)尤其是在東北、華北和西北地區(qū)都比較明顯［2，35］。在氣候變暖條件下，我國降雨類型復(fù)雜多變，年際變化、季節(jié)分配不均和區(qū)域差異將更加顯著，糧食生產(chǎn)所需要的灌溉用水資源量更加不定，作物病蟲害和牲畜疾病嚴(yán)重，土壤肥力更易于下降，對糧食生產(chǎn)面臨更大的挑戰(zhàn)［5］。在時空分布上，我國降水量減少主要在夏季，并且呈北旱南澇的特征，但近20～30年來暴雨強(qiáng)度增大，年內(nèi)年際變動大，南方干旱加劇，對我國糧食生產(chǎn)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響［31，52-53］。

我國糧食生產(chǎn)客觀上形成南方稻田濕地和北方旱作農(nóng)田兩大生態(tài)系統(tǒng)，對氣候變化也產(chǎn)生很大的作用［15］。我國糧食主產(chǎn)區(qū)耕作強(qiáng)度大，人口密集，對氣候變化所依賴的陸地表面下墊面性質(zhì)影響很大，導(dǎo)致陸地-大氣之間的能量平衡與物質(zhì)交換和陸地生態(tài)系統(tǒng)地球物理和地球化學(xué)循環(huán)過程的改變，進(jìn)而誘發(fā)區(qū)域或全球氣變化［54］。研究表明，農(nóng)業(yè)尤其是糧食生產(chǎn)已經(jīng)構(gòu)成了全球大氣溫室氣體深度加速升高的重要來源［15，24］。近150年來全球農(nóng)田土壤呼吸和秸稈燃燒等向大氣層排放的CO2占人類總排放量的35%，與工業(yè)發(fā)展過程中化石燃料使用的結(jié)果相當(dāng)。我國南方稻田是大氣溫室氣體甲烷排放的重要來源之一;糧食生產(chǎn)中大量使用農(nóng)藥、化肥和灌溉，也會導(dǎo)致農(nóng)田水熱、能量和碳循環(huán)的改變，對區(qū)域乃至全球生態(tài)環(huán)境、氣候變化產(chǎn)生積極的作用。因此，我國在區(qū)域尺度上應(yīng)對氣候變化，實(shí)現(xiàn)國際氣候談判承諾的減排目標(biāo)，不僅需要考慮城市生活方式和國民經(jīng)濟(jì)尤其是工業(yè)增長方式的改變來減少溫室氣體的排放，同時還需要考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的改善來減少農(nóng)業(yè)對氣候變化的可能影響［55］。

4 氣候變化對我國糧食生產(chǎn)影響的研究前沿

全球氣候變化，主要是氣溫變暖和溫室氣體CO2濃度逐漸增加，將引起我國糧食主產(chǎn)區(qū)光溫水等氣候資源要素時空分布格局發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)、土壤微生物以及土壤肥力的變化，加劇局部地區(qū)的農(nóng)業(yè)病蟲害暴發(fā)和氣象災(zāi)害形成;同時氣候變化也通過改變環(huán)境要素導(dǎo)致糧食作物品種生理生態(tài)特征變化，因而對我國糧食產(chǎn)量、種植制度、生產(chǎn)方式、結(jié)構(gòu)布局、品種質(zhì)量將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。氣候變化與糧食生產(chǎn)之間的相互影響和相互作用是一個多學(xué)科的前沿科學(xué)問題。從系統(tǒng)角度出發(fā)，深入研究氣候變化與我國糧食生產(chǎn)系統(tǒng)之間的相互關(guān)系，揭示其內(nèi)在的影響機(jī)理和適應(yīng)機(jī)制，不僅能認(rèn)清氣候變化對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展和糧食安全的影響程度，也是我國應(yīng)對氣候變化的糧食生產(chǎn)發(fā)展策略和糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對策、促進(jìn)全球氣候變化研究領(lǐng)域理論方法發(fā)展的需要。因此，深入研究氣候變化對我國糧食生產(chǎn)系統(tǒng)的影響機(jī)理和適應(yīng)機(jī)制，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和科學(xué)價值。

客觀上，氣候變化與我國糧食生產(chǎn)系統(tǒng)之間存在著相互影響和相互作用。目前對于這種相互影響和相互作用，還有許多重大科學(xué)問題需要尚未得到徹底解答。我國糧食生產(chǎn)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，不僅擁有多個糧食作物和不同品種，同時還包括不同的栽培方式和種植制度，各地的糧食生產(chǎn)面臨的地理氣候環(huán)境差異也很大。氣候變化和我國糧食生產(chǎn)系統(tǒng)之間相互影響和相互作用，十分復(fù)雜多樣。目前雖然已有許多研究探討了氣候變化對我國農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn)的影響，但還有許多重大的科學(xué)問題尚未得到徹底解答。

在不同氣候變化情景下，未來我國糧食主產(chǎn)區(qū)，尤其是東北、華北、長江中下游和華南地區(qū)光熱水等氣候資源條件時空格局將發(fā)生什么樣的變化?這種變化有何規(guī)律?這種變化如何對未來我國糧食生產(chǎn)結(jié)構(gòu)與區(qū)域布局產(chǎn)生影響?影響有多大?

農(nóng)田土壤肥力是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)。氣候變化對我國糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田土壤生物物理化學(xué)特征尤其是土壤有機(jī)質(zhì)、微生物活性、土壤呼吸作用、土壤肥力供給等有什么樣的作用?不同氣候變化背景下，各主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田土壤生物物理化學(xué)特征如何變化?有什么規(guī)律?農(nóng)田土壤特征的這種變化將對我國未來糧食生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、種植制度、區(qū)域布局和生產(chǎn)方式將產(chǎn)生什么樣的影響?

品種的適應(yīng)能力是獲得農(nóng)業(yè)豐收的前提。我國糧食主導(dǎo)品種在不同氣候變化條件下的適應(yīng)性，將在很大程度上決定著我國糧食生產(chǎn)的收成。因此，在氣候變化背景下，我國糧食品種培育如何提高品種適應(yīng)性?現(xiàn)有糧食作物主導(dǎo)品種在抗逆基因、生長發(fā)育、光合效率、產(chǎn)品形成與品質(zhì)性狀等生理生態(tài)特征將可能有什么樣的變化?這些變化對于未來我國糧食生產(chǎn)發(fā)展尤其是糧食品種改良和品質(zhì)提高有何積極意義?

氣候變化對未來我國糧食作物栽培管理、技術(shù)措施、種植制度、生產(chǎn)方式、結(jié)構(gòu)布局將有什么樣的影響?在宏觀政策層面，我國糧食生產(chǎn)管理如何適應(yīng)氣候變化的影響?這種影響與適應(yīng)將對我國糧食生產(chǎn)發(fā)展產(chǎn)生什么樣的作用?

氣候變化對我國糧食主產(chǎn)區(qū)主要病蟲害 (如稻飛虱、小麥白粉病和玉米螟)生長發(fā)育、繁殖傳播和流行暴發(fā)危害將有什么樣的影響?有何規(guī)律?可能造成的糧食損失有多大?

氣候變化對糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)業(yè)旱澇等氣象災(zāi)害時空格局變化有什么作用?這種時空格局變化有何規(guī)律?對糧食生產(chǎn)發(fā)展有什么影響?

不同氣候變化背景下，全國及各地區(qū)未來糧食生產(chǎn)發(fā)展 (尤其是產(chǎn)量和產(chǎn)品結(jié)構(gòu))將發(fā)生什么樣的變化趨勢?受那些關(guān)鍵因素作用?這些變化趨勢對我國糧食安全、區(qū)域糧食產(chǎn)需平衡、糧食區(qū)域流通、糧食儲備、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)民收入增長將產(chǎn)生怎樣影響?未來我國糧食生產(chǎn)發(fā)展應(yīng)采取何種對策應(yīng)對可能的氣候變化影響?

近幾十年來，在氣候變化的大背景下，我國主要糧食生產(chǎn)發(fā)展的方方面面已經(jīng)顯現(xiàn)出許多漸進(jìn)性的變化。在未來氣候變化的大趨勢下，我國糧食生產(chǎn)活動仍將持續(xù)發(fā)生變化。集成應(yīng)用氣候?qū)W、農(nóng)學(xué)、災(zāi)害學(xué)、地學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等多門學(xué)科理論方法，從系統(tǒng)間相互作用角度出發(fā)，把氣候變化視作我國糧食生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展變化的重要驅(qū)動力，以我國糧食主產(chǎn)區(qū)尤其是東北、華北、長江中下游和華南地區(qū)為重點(diǎn)區(qū)域，綜合運(yùn)用典型糧食主產(chǎn)區(qū)調(diào)研分析、農(nóng)業(yè)野外臺站定點(diǎn)觀測試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室檢測分析、多元統(tǒng)計(jì)分析、關(guān)鍵參數(shù)遙感定量反演、地理信息系統(tǒng)GIS空間模型模擬等技術(shù)方法與手段，對上述重大科學(xué)問題開展深入的基礎(chǔ)研究，進(jìn)一步認(rèn)識氣候變化對我國糧食生產(chǎn)系統(tǒng)的影響，揭示其內(nèi)在的機(jī)理與機(jī)制，提出我國農(nóng)業(yè)適應(yīng)氣候變化的技術(shù)途徑，是全球氣候變化前沿研究領(lǐng)域和眾多相關(guān)學(xué)科理論方法發(fā)展的迫切需要［56］。

5 結(jié)論

我國糧食生產(chǎn)受氣候變化的影響很大，以氣候變化為驅(qū)動因素，把糧食生產(chǎn)視作一個有機(jī)的系統(tǒng)，以氣候?qū)W、農(nóng)學(xué)、地學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等多門學(xué)科的理論為基礎(chǔ)，深入開展氣候變化對我國糧食生產(chǎn)系統(tǒng)的影響機(jī)理和適應(yīng)機(jī)制研究，摸清氣候變化對我國糧食生產(chǎn)的影響途徑和作用過程，認(rèn)清我國糧食生產(chǎn)對氣候變化的適應(yīng)能力，定量分析確定氣候變化對我國糧食產(chǎn)量變化趨勢及其區(qū)域差異、國家糧食安全、糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)村社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民收入增長的影響程度，將能夠?yàn)閲抑贫☉?yīng)對氣候變化的糧食生產(chǎn)發(fā)展策略和促進(jìn)糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)村社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供重要的科學(xué)依據(jù)。

氣候變化與我國糧食生產(chǎn)之間的關(guān)系錯綜復(fù)雜。從生態(tài)系統(tǒng)角度來，不僅有南方水田和北方旱地兩大農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，對氣候變化產(chǎn)生重要作用，而且糧食生產(chǎn)也因地域廣闊、作物多樣、品種眾多、栽培方式、種植制度和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)差別而受到氣候變化的不同影響，產(chǎn)生影響途徑、作用機(jī)理和影響程度等方面的巨大差異。雖然目前已有許多相關(guān)研究，但還有許多重要科學(xué)問題還沒有得到解答，集中體現(xiàn)在氣候變化導(dǎo)致的糧食生產(chǎn)資源要素 (水、熱、土、品種等)變化規(guī)律及其對糧食生產(chǎn)發(fā)展的影響、氣候變化對我國糧食作物種植制度、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和空間布局的影響過程及適應(yīng)機(jī)制，氣候變化造成的農(nóng)業(yè)災(zāi)害 (生物災(zāi)害尤其是病蟲害、農(nóng)業(yè)旱澇等氣象災(zāi)害)時空演變規(guī)律及其對糧食生產(chǎn)發(fā)展的影響等方面。因此，這些方面將構(gòu)成這一研究領(lǐng)域的重點(diǎn)方向，促進(jìn)全球氣候變化前沿研究領(lǐng)域和眾多相關(guān)學(xué)科理論方法發(fā)展。

致謝:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所景蕊連博士、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所侯茂林博士、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)楊曉光博士、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所吳文斌博士、毛克彪博士和羅其友博士等人在論文形成過程中提出了許多建議和觀點(diǎn)，特此感謝。

［1］林而達(dá)．全球氣候變化對中國農(nóng)業(yè)影響的模擬．北京:中國農(nóng)業(yè)科技出版社，1997

［2］陳宜瑜，丁永間，佘之祥，等．中國氣候與環(huán)境演變評估 (Ⅱ):氣候與環(huán)境變化的影響與適應(yīng)、減緩對策．氣候變化研究進(jìn)展，2005，1(2):51～57

［3］Xiao G，Zhang Q，Yao Y，et al．．Impact of recent climatic change on the yield of winter wheat at low and high altitudes in semi-arid northwestern China．Agriculture，Ecosystems and Environment，2008，127:37 ～42

［4］唐國平，李秀彬，F(xiàn)ischer G，等．氣候變化對中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響．地理學(xué)報(bào)，2000，55(2):129～138

［5］林而達(dá)，許吟隆，蔣金荷，等．氣候變化國家評估報(bào)告 (Ⅱ):氣候變化的影響和適應(yīng)．氣候變化研究進(jìn)展，2006，2(2):51～56

［6］鄧振鏞，張強(qiáng)，徐金芳．全球氣候增暖對甘肅農(nóng)作物生長影響的研究進(jìn)展．地球科學(xué)進(jìn)展，2008，23(10):1070～1078

［7］Wang J，Mendelsohn R，Dinar A，et al．．The impact of climate change on China’s agriculture．Agricultural Economics，2009，40:323 ～337

［8］張正斌，段子淵，徐萍，等．應(yīng)對氣候變化與水資源高效利用以及糧食安全和綠色農(nóng)業(yè)協(xié)同發(fā)展．北京:科學(xué)出版社，2014

［9］覃志豪，唐華俊，李文娟，等．氣候變化對農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn)影響的研究進(jìn)展與發(fā)展方向．中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2013，(5):1～11

［10］Tao F，Yokozawa M，Liu J．Climate-crop yield relationships at provincial scales in China and the impacts of recent climate trends．Climate Research，2008，38:83～94

［11］Chen SY，Shi YY，Guo YZ，et al．．Temporal and spatial variation of annual mean air temperature in arid and semiarid region in northwest China over a recent 46 year period．Journal of Arid land，2010，2(2):87～97

［12］Ye L，Xiong W，Li Z，Yang P，et al．．．Climate change impact on China food security in 2050．Agronomy and Sustainable Development，2012，DOI 10．1007/s13593-012-0102～0

［13］郭建平，高素華，劉玲．氣象條件對作物品質(zhì)和產(chǎn)量影響的試驗(yàn)研究．氣候與環(huán)境研究，2001，6(3):361～367

［14］熊偉，居輝，許吟隆，等．氣候變化下我國小麥產(chǎn)量變化區(qū)域模擬研究．中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2006，14(2):164～167

［15］肖國舉，張強(qiáng)，王靜．全球氣候變化對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的影響研究進(jìn)展．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2007，18(8):1877～1885

［16］湯緒，楊續(xù)超，田展，等．氣候變化對中國農(nóng)業(yè)氣候資源的影響．資源科學(xué)，2011，33(10):1962～1968

［17］黃瑞靈，周華坤，劉澤華，等．青海省互助縣農(nóng)作物物候?qū)夂蜃兓捻憫?yīng)．氣候變化研究快報(bào)，2012，(1):74～79

［18］肖輝林，鄭習(xí)健，土壤變暖對土壤微生物活性的影響．土壤與環(huán)境，2001，10(2):138～142

［19］高魯鵬，梁文舉，趙軍，等，氣候變化對黑土有機(jī)碳庫影響模擬研究．遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，24(2):288～291

［20］白人海．氣候變化與松嫩流域黑土退化．黑龍江氣象，2005，(3):6～7

［21］王修蘭，徐師華．CO2濃度倍增對大豆各生育期階段的光合作用及干物質(zhì)積累的影響．作物學(xué)報(bào)，1994，20(5):520～527

［22］魏添梅，昌小平，閔東紅，等．小麥抗旱品種的遺傳多樣性分析及株高優(yōu)異等位變異挖掘．作物學(xué)報(bào)，2010，36(4):20～25

［23］楊曉光，劉志娟，陳阜．全球氣候變暖對中國種植制度可能影響Ⅰ．氣候變暖對中國種植制度北界和糧食產(chǎn)量可能影響的分析．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，43(2):329～336

［24］林而達(dá)，吳紹洪，戴曉蘇，等．氣候變化影響的最新認(rèn)識．氣候變化研究進(jìn)展，2007，3(3):125～131

［25］李克讓，郭其蘊(yùn)，張家城．中國干旱災(zāi)害研究及減災(zāi)對策．鄭州:河南科學(xué)技術(shù)出版社，1997

［26］Cannon RJC．The implications of predicted climate change for insect pests in the UK，with emphasis on non-indigenous species．Global Biology，1998，4(7):785～796

［27］Jhorar OP，Mathauda SS，Singh G，Relationship between climate variables and Ascochyta blight disease of chickpea in Punjeb，India．Agricultural and Forest Meteorology，1998，87(2-3):171 ～177

［28］李淑華．氣候變化對中國農(nóng)業(yè)病蟲害的影響．鄧根云主編．氣候變化對中國農(nóng)業(yè)的影響．北京:北京科學(xué)技術(shù)出版社，1993

［29］葉彩玲，霍治國．氣候變暖對我國主要農(nóng)作物病蟲害發(fā)生趨勢的影響．中國農(nóng)業(yè)信息快訊，2001，(4):9～10

［30］張潤杰，何新鳳．氣候變化對農(nóng)業(yè)害蟲的潛在影響．生態(tài)學(xué)雜志，1997，16(6):36～40

［31］葉篤正，黃榮輝．長江黃河流域旱澇規(guī)律和成因研究．濟(jì)南:山東科技出版社，1996

［32］李文娟，覃志豪，林綠．農(nóng)業(yè)旱災(zāi)對國家糧食安全影響程度的定量分析．自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2010，19(3):111～119

［33］Qin Z，Tang H，Li W，Zhang H，Zhao S，Wang Q，Modelling impact of agro-drought on grain production in China．International Journal of Disaster Risk Reduction，2013，［online］．www．elsevier．com/locate/ijdrr

［34］黃榮輝．關(guān)于東亞氣候系統(tǒng)年際變化研究進(jìn)展及其需要進(jìn)一步研究的問題．中國基礎(chǔ)研究，1999，(2):66～75

［35］劉洋，王占海，姜文來，等．1956～2009年東北地區(qū)熱量資源時空變化特征分析．中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2013，34(2):12～19Doi10．7621/cjarrp．1005 ～9121．20120203

［36］馬柱國．中國北方地區(qū)霜凍日的變化與區(qū)域增暖相互關(guān)系．地理學(xué)報(bào)，2003，58(增刊):31～37

［37］Wang J，F(xiàn)ood security．food prices and climate change in China:a dynamic panel data analysis．Agricultural Science Procedia，2010，1:321 ～324

［38］Wu H，Hubbard KG，Wilhite DA．An agricultural drought risk assessment model for corn and soybeans．International Journal of Climatology，2004，24:723～741

［39］陳少勇，樓望萍，張俊紅，等．中國西北地區(qū)1961～2009年無霜期的氣候變化特征．地球科學(xué)前沿，2012，(2):167～171

［40］沈小波，曹芳萍．全球變暖對我國西北地區(qū)小麥生產(chǎn)的影響．氣候變化研究快報(bào)，2012，(1):51～58

［41］You LZ，Rosegrant MW，Wood S，and Sun DS，Impact of growing season temperature on wheat productivity in China．Agricultural and Forest Meteorology，2009，149(6～7):1009～1014

［42］Peng SB，Huang JL，Sheehy JE，et al．．Rice yield decline with higher night temperature from global warming．Proceedings of National Academies of Science of the USA，2004，101(27):9971～9975

［43］張建平，趙艷霞，王春乙，等．氣候變化對我國華北地區(qū)冬小麥發(fā)育和產(chǎn)量的影響．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，17(7):1179～1184

［44］Zhou Y，Li N，Dong g and Wu W．Impact assessment of recent climate change on rice yields in the Heilongjiang Reclamation Area of north-east China．Journal of the Science of Food and Agriculture，2013，93(11):2698～2706

［45］熊偉，楊婕，林而達(dá)，等．未來不同氣候變化情景下我國玉米產(chǎn)量的初步預(yù)測．地球科學(xué)進(jìn)展，2008，23(10):1092～1101

［46］Zhang t and Huang Y．Impacts of climate change and inter-annual variability on cereal crops in China from 1980 to 2008．Journal of the Science of Food and Agriculture，2012，92(8):1643～1652

［47］國務(wù)院新聞辦公室．中國應(yīng)對氣候變化的政策與行動．2008-10

［48］國家發(fā)展和改革委員會．中國應(yīng)對氣候變化的政策與行動:2012年度報(bào)告．2012

［49］國家發(fā)展和改革委員會．中國應(yīng)對氣候變化的政策與行動:2013年度報(bào)告．2013

［50］Godfray HCJ，Pretty J，Thomas SM，Warham EJ，Beddington JR，Linking Policy on Climate and Food，Science，2011，331:113 ～114

［51］秦大河，陳振林，羅勇，等．氣候變化科學(xué)的最新認(rèn)識．氣候變化研究進(jìn)展，2007，3(2):63～73

［52］覃志豪，徐斌，李茂松，等．我國主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害機(jī)理與監(jiān)測研究進(jìn)展．自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2005，14(2):61～69

［53］劉玲，沙奕卓，白月明．中國主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害區(qū)域分布與減災(zāi)對策．自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2003，12(2):92～97

［54］陳家其．近兩千年中國重大氣象災(zāi)害氣候變化背景初步分析．自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，1996，5(2):18～26

［55］金之慶，葛道闊，石春林，等．東北平原適應(yīng)全球氣候變化的若干糧食生產(chǎn)對策的模擬研究．作物學(xué)報(bào)，2002，28(1):24～31

［56］唐華俊，周清波．資源遙感與數(shù)字農(nóng)業(yè):3S技術(shù)與農(nóng)業(yè)應(yīng)用．北京:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2009