編者導(dǎo)讀
北方的秋收季節(jié)到了。近年來，氣候變化對中國農(nóng)作物種植與收成的影響日益受到關(guān)注，科學(xué)工作者對此進(jìn)行了很多研究。本文介紹其中的一些主要觀點(diǎn)。
以氣候變暖為主要特征的全球氣候變化，對當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會系統(tǒng)產(chǎn)生了重大影響。農(nóng)業(yè)是對氣候變化反應(yīng)最為敏感和脆弱的領(lǐng)域之一，任何程度的氣候變化都會給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及其相關(guān)過程帶來潛在的或顯著的影響。
政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第五次評估報(bào)告指出，從1880年到2012年，全球地表平均氣溫大約上升了0.85℃；期間陸地比海洋增溫快，高緯度地區(qū)增溫比中低緯度地區(qū)大，冬半年增溫比夏半年明顯。中國氣候變暖趨勢與全球一致。1913年以來，我國地表平均溫度上升了0.91℃，最近60年氣溫上升尤其明顯，平均每10年約升高0.23℃，變暖幅度幾乎是全球的兩倍。
氣候變化對于不同農(nóng)作物的影響是不同的，小麥、水稻、玉米和大豆是全球四大主要糧食作物，約占人類食物熱量來源的64%。那么對于我國來說，氣候變化對這四種主要農(nóng)作物產(chǎn)生了什么樣的影響呢？我國的科學(xué)工作者分別都有具體的研究。
1 氣候變化之于小麥
種植界限北移 種植面積擴(kuò)大
小麥目前是我國的第三大糧食作物，常年種植面積占糧食總面積的22%，總產(chǎn)約占糧食總產(chǎn)的21%。
王連喜等人利用軟件分析，得到不同年份的冬小麥可種植區(qū)域和冬小麥可種植分布范圍，發(fā)現(xiàn)50年里冬小麥可種植面積以每10年約20萬公頃的速率增加，并且可種植北界緯度以每10年0.0427°的速率北移。按此趨勢，在接下來的50年里，冬小麥北界將北移0.2°左右。在溫度較低的北部地區(qū)常常種植春小麥，當(dāng)氣候帶北移，勢必冬小麥會替代春小麥。
黃淮海平原是我國也是世界（冬）小麥主產(chǎn)區(qū)，其小麥播種面積占全國50%以上，其小麥總產(chǎn)量占全國的61.6%。在氣候變暖背景下，我國黃淮海平原的熱量資源更加豐富，在空間上有北移東擴(kuò)的變化特征，氣候帶向北移動了300多千米，約3個緯度，黃淮海平原的年最高氣溫、平均氣溫和年最低氣溫均顯著升高，且北部地區(qū)增溫比南部地區(qū)明顯，這些變化有利于小麥種植界限北移，種植面積擴(kuò)大。
小麥農(nóng)藝性狀也發(fā)生了相應(yīng)的變化來適應(yīng)氣候的變化趨勢，黃淮麥區(qū)、北部冬麥區(qū)主要表現(xiàn)在生育期提前且縮短，生殖生長期占生育期比例漸增，穗粒數(shù)和千粒重逐漸緩慢上升，有效穗數(shù)、株高和產(chǎn)量緩慢下降，這些都影響小麥產(chǎn)量。
生育期的變化在氣候變暖背景下是最顯著的，近30年，淮北平原冬小麥返青、起身、拔節(jié)、開花、成熟5個物候期明顯提前，特別是返青、開花、成熟提前更加明顯。氣溫升高，積溫增加，生育期縮短，而生殖生長期占整個生育期比例增加，有利于籽粒干物質(zhì)積累，產(chǎn)量增加。
然而由于氣候變化也造成干旱頻發(fā)。冬小麥?zhǔn)菧囟让舾行宰魑?，降水減少、干旱及凍害都會使小麥產(chǎn)量降低?？紤]到各種因素的影響，只有根據(jù)各地氣候變化選擇不同小麥品種的最佳播種日期，才能使小麥各個發(fā)育階段都處在相對適宜的氣候環(huán)境中，這樣小麥?zhǔn)艿綖?zāi)害性天氣的影響也會變小。因此應(yīng)加大對各地小麥播種最佳適宜日期的研究，來適應(yīng)氣候環(huán)境的變化。后續(xù)播種的玉米是高光效喜溫作物，目前，黃淮海地區(qū)已經(jīng)形成了小麥晚種、玉米晚收的雙晚耕作栽培體制。
近年來我國黃淮南片和江淮地區(qū)小麥生育后期經(jīng)常出現(xiàn)降雨較多，高溫高濕天氣頻發(fā)，導(dǎo)致小麥赤霉病大發(fā)，部分地區(qū)倒伏面積很大，影響了我國小麥生產(chǎn)安全。
2 氣候變化之于水稻
主產(chǎn)區(qū)產(chǎn)量影響不大 精米率或降低
水稻目前已成為世界及我國第二大糧食作物，隨著雜交水稻的問世，我國水稻產(chǎn)量一直在穩(wěn)步上升。
熊偉等人的研究顯示，受日照、輻射、溫度3種氣候因子變化的綜合影響，1981年至2007年我國約有30%的種植區(qū)水稻產(chǎn)量對氣候變化敏感，少部分地區(qū)還表現(xiàn)為脆弱，其中溫度作為主導(dǎo)因子引起產(chǎn)量敏感和脆弱的面積比例最大。但我國水稻主產(chǎn)區(qū)受到的影響不大，而且在東北地區(qū)還集中表現(xiàn)出較大面積和比例的增產(chǎn)。
楊沈斌等對氣候變化下長江中下游的水稻產(chǎn)量進(jìn)行了模型分析，結(jié)果表明，不考慮CO2肥效作用時，隨著溫度升高，水稻生育期縮短，產(chǎn)量下降。當(dāng)考慮CO2肥效作用后，一定程度上可提高水稻產(chǎn)量，使晚稻在增溫的不利影響下仍呈現(xiàn)不同程度的增產(chǎn)態(tài)勢，但對單季稻和早稻的增產(chǎn)貢獻(xiàn)仍不足以抵消升溫的負(fù)面影響。另外，大氣CO2肥效作用可有利于提高未來氣候變化下水稻的穩(wěn)產(chǎn)性。
稻米的外觀、品質(zhì)，在氣候變暖的作用下將會大打折扣，在高溫的影響下農(nóng)作物度過了開花至成熟時期，水稻的成熟天數(shù)被大大縮減，這樣就導(dǎo)致了稻米籽粒充實(shí)不良、精米率降低等品質(zhì)問題。一般來說，水稻成熟期的時候，米粒透明度與有效積溫負(fù)相關(guān)，大米的蒸煮食用，在很大程度上受到溫度的影響，米飯香味濃郁，一般需要保證灌漿結(jié)實(shí)期間，具有較大的晝夜溫差；在灌漿期間溫度比較高的話，就會導(dǎo)致煮熟的米飯過硬。
3 氣候變化之于玉米
東北產(chǎn)量增加 南部曾受高溫危害
近年來，由于氣候變暖以及玉米作為食品、飼料等化工原料的廣泛應(yīng)用，世界玉米種植面積和產(chǎn)量都大幅度增加，已越過水稻、小麥成為了世界及我國第一大糧食作物。玉米起源于南美洲地區(qū)，是高光效喜溫作物，玉米在我國種植面積已達(dá)0.34億公頃，成為種植面積最大的糧食作物，其產(chǎn)量達(dá)1928億公斤，占全國糧食總產(chǎn)量的33.7%。
紀(jì)瑞鵬等研究發(fā)現(xiàn)，隨著熱量資源的不斷增加，玉米不同品種可種植區(qū)范圍不斷擴(kuò)大，種植北界北移東擴(kuò)。2001-2008年晚熟品種可種植區(qū)已經(jīng)遍布除遼寧東部山區(qū)和遼西西北部地區(qū)以外的遼寧絕大部分地區(qū)。同時，東北玉米總產(chǎn)、單產(chǎn)均呈現(xiàn)增產(chǎn)趨勢，玉米產(chǎn)量的增加有25%左右的貢獻(xiàn)可用熱量資源的增加來解釋。
氣候變暖使東北地區(qū)熱量資源增加，玉米生長季延長，播種期、開花期提前，種植界線向北移動，種植面積擴(kuò)大，因此東北地區(qū)玉米產(chǎn)量增加，為玉米總產(chǎn)量的提高做了很大貢獻(xiàn)。
然而，玉米產(chǎn)量的增加主要是因?yàn)榉N植面積的擴(kuò)大，氣候變暖使得玉米生育期和花粒期延長，但同時高溫干旱異常天氣對玉米產(chǎn)量形成卻有一定的負(fù)效應(yīng)。如2016年黃淮夏玉米遇到高溫危害，形成籽粒不育的“花棒子”，減產(chǎn)明顯。
4 氣候變化之于大豆
有利東北春大豆 不利黃淮夏大豆
大豆是我國重要的糧食和油料作物之一。1996年起我國成為全球最大的大豆進(jìn)口國。大豆進(jìn)口數(shù)量從1996年的58萬噸增加到2012年的5838萬噸，增長了近100倍，而大豆產(chǎn)量卻在1500萬噸左右徘徊不前，甚至開始出現(xiàn)下降趨勢。
張曉峰等通過研究近50年來氣候變化背景下中國大豆生產(chǎn)潛力時空演變特征發(fā)現(xiàn)：中國大豆生產(chǎn)潛力呈現(xiàn)由南向北、由西向東增加的趨勢。東北平原區(qū)、長江中下游地區(qū)和黃淮海平原區(qū)是大豆高產(chǎn)區(qū)。近50年來，中國大豆適宜種植面積持續(xù)增加，但大豆生產(chǎn)潛力卻存在區(qū)域性差異。黑龍江省是全國重要的商品糧生產(chǎn)基地之一，大豆產(chǎn)量及出口量均居全國首位。
姜麗霞等通過對黑龍江大豆發(fā)育和產(chǎn)量的研究表明，在一定溫度范圍內(nèi)，隨著生長季平均氣溫的升高，大豆單產(chǎn)明顯增加，當(dāng)生長季平均溫度為19℃時，大豆單產(chǎn)達(dá)到最高，之后隨著生長季平均氣溫的增加，大豆產(chǎn)量不再增加。由此說明，生長季平均氣溫適宜與否對大豆產(chǎn)量的形成具有重要影響，在氣候變化影響下，一定程度的增溫對大豆增產(chǎn)能夠起到有效的促進(jìn)作用，但若超過適宜范圍，卻向著不利的方向發(fā)展，導(dǎo)致產(chǎn)量下降。
河南省位于黃淮海夏大豆產(chǎn)區(qū)的腹地，大豆種植面積和產(chǎn)量常年位于全國前列。黃淮夏大豆區(qū)近年來經(jīng)常遇到高溫干旱，結(jié)實(shí)率下降。
總之，氣候變暖對我國冬作物、北方春種作物影響是利大于弊，但對于我國南方和北方夏播作物有一定的不利影響。不過，通過施肥、灌溉、綠色農(nóng)藥防控，耕作制度改變、全程機(jī)械化發(fā)展，可減輕氣候變化的部分不利影響。
