农业领域应对气候变化的适应措施与对策.docx

中国人口资源与环境2014年第24卷第5期CHINA舢TION。RESOURCESANDENVIRONMENT Vol24No52014农业领域应对气候变化的适应措施与对策钱凤魁1，2王文涛23刘燕华24(1沈阳农业大学土地与环境学院，辽宁沈阳110161；2中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101； 3中国21世纪议程管理中心，北京100038；4国务院参事室，北京100006)摘要农业是对气候变化反应最为敏感和脆弱的领域2-。任何程度的气候变化都会给农业生产及其相关过程带来潜在的或显著的 影响。而提高适应能力是农业领域应对气候变化的主要对策。气候变化对农业领域的主要影响包括：气候变暖使我国年平均气温上 升。农业生产所需的热量资源都有不同程度的增加，延长了气候生长季，气候变化对农业气候资源产生影响；气候变化使我国的种植 制度和农业布局发生改变。导致种植区和种植制度分界线北移：气候变化对农作物产量和品质产生影晌；气候变化还对农业旱涝及病 虫害等气候灾害及粮食安全和农产品贸易产生影响。中国幅员辽阔，受气候变化影响的农业领域区域差异特征显著。开展适应措施 与对策研究已成为农业领域科学应对气候变化的重要内容。当前主要适应技术措施包括：调整农业种植制度和布局；选育优良农作 物品种：加强农业气候灾害防控；加强农业基础设施建设等。在此基础上。本文分析了农业领域在适应气候变化中存在适应技术薄弱 分散。尚未建立完善的适应技术清单：评估方法中缺少对适应技术的成本效益分析以及资金和政策障碍等问题。提出将来应对气候 变化中农业领域适应技术措施的发展趋势和方向。主要包括通过对气候变化影响的科学系统研究，减少不确定性，提升农业在全球气 候谈判中地位；建立适应技术清单和技术集成体系以及建立科学选择和评估适应技术的方法步骤，在一定程度上通过增强适应能力 来减轻气候变化的不利影响。以促进我国农业的可持续发展。关键词气候变化；农业；适应措施；对策中图分类号X196；F0622文献标识码A文章编号10022104(2014)050019-06doi：103969jissn1002-21042014惦004IPCC第五次评估报告指出，18802012年全球地表 温呈显著升高趋势，农作物种植面积扩大，生长季延长，干 平均温度约上升了0850c。与18501900年相比，2003 旱趋势增大，水稻产量减少，病虫害出现，次要病虫害发展 2012年这10年的全球地表平均温度上升了078qC。近 为主要病虫害。华北区随着气温升高和降水减少，粮食产 百年来，全球平均降水量变化不明显，但区域差异明显，极 量降低，水资源短缺加剧，积温增加，作物生长季缩短，可 端干旱洪涝事件频发 。根据中国气候变化监测公报 能复种指数增加，晚熟品种种植增加。华东区增温速率呈 (2012)，19012012年，中国地表年平均气温呈显著上升 加快趋势，区域旱涝事件趋多趋强，双季早稻和夏粮种植 趋势，并伴随明显的年代际变化特征，其中19132012年 面积呈减少趋势。华中区气温呈显著升高趋势，双季稻， 中国地表平均气温上升了091 oC，气候变暖导致中国部 春性小麦种植区域增加，水稻生育期缩短，气候变暖病虫 分地区的气温、降水、日照等主要气候因素发生改变。农 害发育速度加快。华南区主要植物，动物的春季物候期提 业是对气候变化反应最为敏感和脆弱的领域之一，任何程 前，秋季物候期推迟，气候带有加速北移趋势，双季稻中高 度的气候变化都会给农业生产及其相关过程带来潜在的 适宜种植区面积增加，水稻生育期缩短，产量波动增大。 或显著的影响，特别是极端天气气候事件诱发的自然灾害 西南区主要表现在气候带向高海拔和高纬度的位移和作 将造成农业生产的波动，危及粮食安全，社会的稳定和社 物产量和品质上，山区水稻和玉米等中晚熟品种产量会提 会经济的可持续发展拉1。中国地域辽阔，各区域之间自然 高，春旱尤为突出，大田作物产量受影响。西北区无霜期 资源条件、经济社会发展条件等差异较大，因此受气候变 显著延长，提早了春播作物播种期，推后了秋播作物播种 化影响的农业领域区域差异特征尤为显著1。东北区气 期，加快了作物生长发育速度，种植区域向北和高海拔区收稿日期：20130223 作者简介：钱凤魁，博士后，讲师，主要研究方向为土地利用、资源环境与气候变化。 通讯作者：刘燕华。研究员，国务院参事，主要研究方向为资源环境、气候变化和可持续发展。 基金项目：中国清洁发展机制基金赠款项目“我国应对气候变化科技发展战略研究”(编号：1213006)。19万方数据中国人口资源与环境2014年第5期域扩展，干旱加剧，种植结构改变，病虫害增多。 幅减少11，约527 kghm“1。研究估计，如果不采取 总之，气候变化对农业产生的影响是多方面的和多层气候变化适应对策，到2030年全国粮食综合生产能力可 次的，气候变化对农业生产的影响有利有弊，不同区域之能下降5一10134|。气候变化同时也会对农作物品 间存在很大差别，对我国农业而言，如何趋利避害，科学应质产生影响。CO：浓度升高对品质的影响因作物品种而 对气候变化是当前迫切需要解决的问题。异。在CO：浓度加倍的条件下，大豆、冬小麦和玉米的氨基酸和粗蛋白质含量均呈下降趋势“。当温度和CO，浓l气候变化对农业领域产生的重大影响度均增加时，水稻籽粒蛋白含量降低，对人体很重要的铁、11气候变化对农业气候资源的影响锌元素以及稻米籽粒营养品质(蛋白质与氨基酸含量)显 农业气候资源直接影响农业的生产与布局，光、热、著下降，直链淀粉含量将会增加 。水资源是农业气候资源的重要组成部分。气候变化已对 14气候变化对农业旱涝及病虫害等气候灾害的影响 农业气候资源产生了重要影响。气候变暖使我国年平均 随着气候变化，高温、洪涝、干旱、台风、寒害等极端天 气温上升，农业生产所需的热量资源都有不同程度的增 气事件发生的频率有可能增加，最主要的是干旱和洪涝灾 加，延长了气候生长季，研究表明H1，年平均温度增加 害发生几率较大，其导致的灾害损失约占气象灾害的 1时，10积温的持续13数全国平均可延长15天左70一85。气候变化会加剧农作物病虫害的流行和杂 右。如东北地区近50年平均气温上升15。C，增温率为 草蔓延，病虫害出现范围也可能向高纬度地区延伸。研究 每10年03。C。当热量资源满足的情况下，水分则是决 表明，生长季变暖可使大部病虫害发育历期缩短、危害期 定农业发展和产量水平的主要因素。然而气候变暖使土 延长，害虫种群增长力增加、世代增加，发生界限北移和海 壤水分蒸发量加大，热量资源增加的有利因素可能会因 拔界限高度增加，危害面积和程度不断加大加重，尤其是 水资源的匮乏而得不到充分利用，作物产量波动的气候 水稻病虫害早发和向北扩张趋势突出【1“”1。 风险性增加，如华北平原地区作物生育期内的自然降水 15气候变化对粮食安全和农产品贸易的影响 和底墒水只能满足冬小麦全生育期需水的1323，如气候变化影响粮食安全，全球粮食总产量因严重自然 果没有灌溉，冬小麦全生育期缺水率20以上出现的概 灾害而降低，到2030年，我国种植业产量总体上因全球变 率大都在80以上，缺水率30一40的重旱年出现的 暖可能会减少5一10左右，其中小麦，水稻和玉米三 概率高达30p1。 大作物均以减产为主。而当前世界主要粮食价格波动呈 12气候变化对农作物种植制度和布局的影响 放大趋势，粮食安全问题已成为一个不容忽视的重要问气候变化使我国的种植制度和农业布局发生改变。题。气候变化影响农产品贸易，全球极端天气事件增加，气候变化使我国年平均气温上升、积温增加、作物生长期 灾害频繁而严重。未来气候变化影响农业生产，也间接 延长，从而导致种植区成片北移，有研究表明，平均气温每 影响农产品价格和贸易活动，相关研究认为中国的气温升 升高1，年平均气温等值线将北移176。N，种植制度分 高降低了粮食贸易量” 。界线将北移2440N，相当于复种指数提高72。据估2农业领域应对气候变化的适应技术措施计，在品种和生产水平不变的前提下，到2050年，气候变暖将使目前中国大部分两熟制地区有可能成为三熟制适综合相关文献分析，目前农业领域应对气候变化的主 宜种植区；两熟制北界将北移至目前一熟制地区的中部，要适应技术措施包括：一熟制地区的南界将北移250 km一500 km，一熟制地区的21调整农业种植制度和布局 面积将减少23M1。如东北地区随着气温的升高，喜温针对气候变化对农业种植制度和布局的影响，在分析 喜湿作物水稻的种植北界已经移至大约520N的呼玛县等 和预测农业气候资源条件变化的基础上，调整农作物的种 地区，玉米的栽培北界向北扩展到黑龙江呼玛县，向东扩植模式，改进农作物的品种布局，提高复种指数，调整作物 展到辽宁东部山区，小麦作为喜凉作物，在温度、经济和技种植季节心“。如西北干旱区减少高耗水量的农作物种 术等多重因素的影响下呈现出显著的北退现象“ 。植，增加马铃薯等节水、耐旱型农作物的生产。东北地区 13气候变化对农作物产量和品质的影响 利用气候变暖热量增加趋势，应适当推进水稻种植区域北气候变化可能导致农业的不稳定性增加，农作物产量 移，华南地区适当增加双季稻中高适宜种植区面积，西南 和品质将会受到影响。研究表明，华北平原区域在夜间冠地区应向高海拔和高纬度地区增加农作物种植面积旧 。 层增温25。C，冬小麦生育期提前、生长期缩短，产量下降22选育优良农作物品种 2661“。从19912000年，华北平原耕地生产潜力小针对气候变化对农作物产量和品质的影响，开发农作20万方数据钱凤魁等：农业领域应对气候变化的适应措施与对策物高光效育种，抗高温育种技术，选育抗逆品种，提高作物 究还很缺乏，对适应技术的表达方式和适应效果分析比较 的光合效能以及对逆境的抵抗能力，不但可以抵消气候变薄弱，目前对适应成本效益分析的全面评估仍然非常缺 化引起的不利影响，还可以充分利用未来农作物的高CO： 乏，应推进相关研究，以便为制定和实施适应对策提供科 肥效作用使粮食获得增产，保证子孙后代的粮食安全。如 学依据。 随着气候变暖，热量资源的增加，玉米早熟品种逐渐被晚33农业领域适应技术研发和推广的资金和政策保障体 熟品种代替，过渡型、半冬性或弱冬性生态类型的冬小麦 制薄弱 品种逐渐取代强冬性冬小麦品种，这些都是应对气候变暖适应气候变化是一个系统工程，需要巨大的资金支 的适应性行为，有助于农作物总产的稳定和提高。持，特别是发展中国家，由于适应的基线较低，在适应行动 23加强农业气候灾害肪控 中需要投入的资金更大口3|。目前我国农业领域尚未构建针对气候变化对农业旱涝及病虫害等气候灾害的影 完善和成熟的适应技术推广体系，尚无行业可操作性的适 响，开展农业气候灾害预测，建立农业灾害监测与预警系应技术清单，在技术研发和引进以及适应技术措施示范方 统，特别是建立干旱、洪涝、低温灾害、重大植物病虫害等 面缺乏稳定的资金和政策保障。 防空减灾体系，并建立农业灾害保险机制等，同时开展研34缺少对农业领域适应技术推广的国家战略规划与国 发生物农药有效靶标技术，物理与生态调控技术以及化学际合作防治技术等，有效规避农业气候灾害风险。目前农业领域适应气候变化的技术措施开发和应用 24加强农业基础设施建设 水平很不平衡，理论研究较多，实践信息不足。对适应技 加强农业基础设施建设可以提高农作物抗旱，抗涝等术研究的科学基础薄弱，目前科学认识水平尚不足以满 能力，有利于增强应对气候变化的适应能力和防御灾害能足制订科学的适应规划的需要。因此，在采取应对气候 力，如推广膜下滴水等节水灌溉技术、地膜和秸秆覆盖技变化的适应行动中，缺少国家适应战略规划的指导，导致 术，可以提高地温、减少土壤水分蒸发及增加土壤有机质。 农业领域应对气候变化适应行动分散、针对性不强。由 在干旱缺水山区兴建一批蓄水塘库，普及集雨设施与补灌 于缺乏有效的国际合作制度，发达国家和发展中国家在 技术，开展坡改梯和沟坝地农田基本建设等，提高农业领 适应问题上一直存在着很大的分歧和矛盾怛 ，不能公平 域应对气候变化的物质基础与适应能力。 和及时掌握农业领域适应技术研究与创新的最新动态，导致在引进、吸收和转化先进技术方面的国际合作基础3农业领域在适应能力建设中存在的问题薄弱。31农业领域适应技术薄弱分散，尚未形成和建立适应35对农业领域适应技术的公众关注程度不高 技术清单和适应技术集成体系虽然国内外对适应气候变化作为应对气候变化的主 农业领域适应气候变化技术还处于发展的初步阶段，要途径达成一致。但是气候变化的适应问题却没有得到各类技术分散于不同部门，其应用领域、影响范围和成熟 真正的重视，对如何提高公众适应气候变化的意识与管理 度均有不同，限制了适应气候变化技术的发展，农业领域 水平，增强适应气候变化的能力做得很少。当前中国农业 适应技术主要集中在农作物品种改良、农业气候灾害防控 以家庭为单位的分散经营为主，小规模的农业生产经营方 和基础设施条件建设上，适应技术的自主研发能力较弱， 式同农业现代化的矛盾突出，相关政策推行、技术普及成 适应技术之间相互联系和依赖性相对较差，适应技术缺少 本高昂，可操作性难度大。因此，应进一步利用现代信息 典型区域示范，有效的适应技术薄弱，如在西北、高纬度和 传播技术，加强适应气候变化的先进农业技术的普及、推 高海拔地区适应温度升高的农业生产技术，目前仍在试验 广及应用培训，提高公众对气候变化影响认识的深刻性和中，尚未形成配套和示范规模8|。部分适应技术措施可行动的自觉性旧1。 操作性不强，尚未形成和建立可操作性的适应技术清单和4未来农业领域适应技术措施发展对策适应技术集成体系。32农业领域适应技术评估方法中缺少对适应技术的成41 加强气候变化对农业领域影响的科学系统研究，减 本效益分析少不确定性，提升农业在全球气候谈判中地位 选择适应技术和措施是存在风险和成本的，目前我国农业领域温室气体排放增长快、减排潜力大以及较高对气候变化适应的农业技术尚停留在对现有可用技术的 的生态脆弱性等决定了其在全球气候谈判中的地位随着 分析筛选，基于气候变化影响的风险分析，采取有效性的 国际应对气候变化努力的发展而日渐提升。农业在气候 针对适应技术措施以及对各可行农业适应技术的评估研 谈判中地位的变化对气候谈判产生了重大而深远的影21万方数据中国人口资源与环境2014年第5期响。然而由于气候变化事实研究的不确定性，农业生 新适应技术研发成果，评估其综合效益与适用范围，构建 产的不稳定性增加，产量波动加大瞵。因此，加强气候变 中国适应气候变化的基本理论与技术体系框架汹埘】。同 化对农业领域影响的科学系统研究，开展适应技术的成本 时为避免人类无序适应活动所可能产能的不利影响，需开 效益分析，农业适应技术选择与评价既要考虑区域之间的 展相应的科学研究，并在此基础上协调不同部门以形成有 差异性，还要考虑区域内部的相对一致性和可操作性，减 序适应，从而实现科学应对气候变化，达到“有序适应、整 少农业生产的不确定性，进一步提升农业在全球气候谈判 体最优、长期受益”m。中地位。43建立农业领域适应技术选择的方法步骤42建立区域性和综合性的农业适应技术清单和技术集在建立应对气候变化的农业适应技术清单与技术集 成体系，并示范推广成框架体系基础上，选择和分析农业适应技术应包括四个 在充分收集和总结现有农业适应技术基础上，根据不方法步骤3：一是全面分析农业领域受气候变化的影响 同区域气候变化对农业领域的影响和响应特征，构建应对及其脆弱性和敏感性；二是正确表达农业领域应对气候变 气候变化的农业适应技术清单(见表1)，并选择典型区域 化的响应和优先考虑选择的适应技术和措施；三是科学评 进行示范，全面推广成熟与无悔的农业适应技术。建立农 估应对气候变化的农业适应技术成本与效益；四是有效选业适应技术集成体系，对各种适应技术进行选择、优化、配 择区域性农业适应技术并示范推广应用。 置，形成一个由适宜要素组成的、优势互补的、匹配的有机(编辑：李琪) 体系，当前阶段，我国适应气候变化技术体系整合集成亟 参考文献(References) 需开展的关键工作包括：国家适应气候变化技术体系构建1IPCCClimate Change 2013：The Physical Science BasisEBOL 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Fengkuil”WANG Wenta02 LIU Yanhua2t4(1College of Land and Environment，Shenyang Agriculture University，Shenyang Liaoning 1 10161，China； 2Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research，CAS，Beijing 100101，China；3The Administrative Center for Chinas Agenda 21，Beijing 100038，China； 4CounselorsOffice of the State Council，Beijing 100006，China)Abstract Agriculture is one of the most sensitive and fragile field to climate change，and any degree of climate change would have potential and significant effect on agricultural production and its related processImproving agricultural adaptability to climate change is one of the main countermeasuresThe effects of climate change on the agricultural fields include：the climate wanning make mean annualtemperature increase，heat resources required by agriculture increase and the climate growing season prolonges，and climate change has impacts on agricultural climate resource；climate change changes planting system and agriculture distribution and the dividing line and system of planting area move to north；climate change exerts effects on agricultural production and quality；climate change exerts effects on agricultural drought and flood disasters，agricultural in