气候变化对中国农业生产的影响及应对策略

1、气候变化对中国农业生产的影响及应对策略周文魁摘要：本文总结了中国气候变化的趋势和特征， 并从有利和不利两个方面分析气 候变化对中国农业生产的影响；在对全国及各地区的温度和降水量变动趋势进行分析的基础上，以C-D生产函数为理论基础，构建了经济-气候新模型，实证分 析气候变化对中国各地区粮食产量的影响大小、地区差异并模拟评估未来气候变化情景下粮食产量的变动情况；并从适应性的角度提出了中国农业应对气候变化 的对策建议。1中国气候变化的主要特征温度逐步上升政府间气候变化专门委员会第四次评估报告表明，大气中二氧化碳浓度已从 工业革命前的280Ppm （百万分之一单位）上升到 2005年的379Ppm超过

2、了近 65万年以来的自然变化范围，近百年来全球地表平均温度上升了0.74 C 0在全球变暖背景下，近100年来中国的年平均气温明显增加，达到0.50.8 C,比同期全球增温的平均值略高。近50年来中国变暖尤其明显，主要发生在20世纪 80年代中期以后（秦大河，2004）。从地域分布来看，长江以南地区没有显著的 变暖趋势，而西北、华北和东北地区则气候变暖明显；从季节分布来看，增温最 明显的季节是冬季，1986年至IJ 2005年间，中国连续出现了 20个全国性暖冬。 科学家们使用31个全球气候模式，在6种代表性温室气体排放情景下预测未来 100年的全球气候变化，并预测中国未来 100年的气候变化

3、，结果表明全球温度 将继续上升，未来变暖的范围和强度将增加，而未来中国气温增加将更为明显（图 1-1 ）。与2000年比较，2020年中国年平均气温将增加 1.32.1 C, 2050年增 加2.33.3 C。全国温度升高的幅度由南向北递增，西北和东北地区温度上升 明显。预计到2030年，西南地区的气温可能将上升1.62.0 C,西北地区的气 温可能将上升1.92.3 C ,青藏高原地区的气温可能将上升 2.22.6 C。（气 候变化国家评估报告，2007）。明箭醐图1-1区域气候模式模拟的二氧化碳加倍时中国年平均温度变化资料来源：国家气候中心降水变化区域性不均衡和水资源短缺近百年来，中国年均

4、降水量变化趋势不显著， 但区域降水变化波动较大。随 着全球温室效应的加剧和气温的不断升高， 中国降水也会出现区域性不均衡，一 些地区的降水会增加，而另一些地区的降水则会减少， 从而出现干旱。由于人类 活动的加剧，整个中国北方干旱化问题仍然日益突出， 未来北方大部分地区将持 续干旱，短期内该地区的干旱情况不会根本缓解。中国南方雨水资源丰富，但时 空分布不均，过去是中国西北部缺水，今后在南方也会出现季节性干旱， 水资源 短缺将成为一个严峻的问题。例如，2004年9月，全国降水量较常年同期明显偏少，广东、广西、海南、湖南及江苏、安徽 6省区降水量减少幅度都在85%认 上，南方各省遭遇到50多年来最严

5、重的干旱，其中广西、广东大部、海南、福 建西南部、湖南大部、湖北东部、江西西北部和南部、苏皖中南部等地达到重旱 标准，造成了巨大的经济损失。在未来全球气候变化的背景下，中国降水的变化 将会呈现出以下趋势，东南沿海地区的降水量可能会减少， 而西北、东北和青藏 高原地区的降水量可能会增加。极端气候事件频繁出现，极端天气事件增多趋强气候变化的另一个特征是极端气候事件频繁出现，如台风、暴雪、干旱、洪 涝、高温热浪等。随着全球变暖，极端天气气候事件的发生有增多加重的趋势。 中国由于自然环境较为复杂，极端天气气候事件的发生率远高于其他国家，是世界上受气象灾害影响最严重的国家之一。例如，2007年西北太平洋

6、（含南海）上共生成25个台风或热带风暴，其中有8个在中国登陆，台风影响范围涉及浙 江、福建、江苏、上海、广东、广西、海南等 15个省区市。2007年台风共造成 全国12个省份4216.85万人受灾，死亡62人，失踪23人，农作物受灾3119.12 万亩，倒塌房屋7.92万间，紧急转移群众724.13万人，直接经济损失297.57 亿元；2009年，全国中部冬小麦主产区出现 30年一遇的冬春连旱，局部地区旱 情达50年一遇；2011年，非正常的天气状况一直在持续：南方地区持续低温， 雨雪霏霏；华北地区大旱，在作为中国第二大小麦主产区的山东， 干旱程度更是 达到了 60年一遇标准；东北地区严重低温

7、，特别是内蒙古自治区呼伦贝尔的一 些地方，最低气温达到零下 47.4 C o今后，包括暴雪、暴雨、大旱、热浪天气 和热带风暴在内的极端天气事件在全球范围和中国将变得更为普遍。海平面升高在全球变暖的大背景下，冰川会逐步融化，从而导致海平面升高。海平面的 逐渐上升是与气候变暖相一致的，自1961年以来，全球平均海平面上升的平均速率为每年1.8毫米。在过去的几十年中，中国沿海海平面上升的速度比全球平 均值要快，海平面每年平均上升 2.5毫米（杜碧兰，1997）。据专家预测，长江 三角洲地区的江苏、浙江和上海的沿海海平面，至IJ 2013年将分别上升27毫米、 55毫米、45毫米，其结果会导致长三角地

8、区海岸区遭受风暴影响的机会增多， 程度加重。表1-1是未来气候变暖情况下中国海平面上升的预测，可以看出未来几十年内中国沿海各地的海平面都将上升， 尤其是南海的海平面上升幅度最为明 显。海平面上升对沿海脆弱区的潜在经济影响的负面效应是很大的，首先是沿海集中的城市和工业区的损失，其次是耕地、湿地、盐田等的损失。中国沿岸相对海平面上升对沿海地区带来的风险和危害，除了环境和经济影响外，就是社会影 响。因为海平面上升可能会将沿海地区大片地势较低的农田淹没，可能使一些沿海地区原来从事农业、盐业、水产养殖业人员，被迫或部分被迫从事渔业或其他 职业，这种社会经济的改变对沿海经济的持续发展，会带来一些不利影响。

9、而受单位：cm单位：cm年份203020502100辽宁-天津10.8 18.5 56.6 沿海12.020.663.2山东半岛东-1.2 1.727.8 南部0.03.834.4江苏一）东12.9 21.4 61.6 乐部14.123.568.110.8 43.4 珠江口附近36.512.950.0）东本部一13.0 21.5 61.7 ）西14.223.768.3表1-1未来气候变暖情况下中国海平面上升的预测资料来源：赵希涛等，19962气候变化对农业生产的正面影响2.1作物种植熟制北移农作物的生长发育离不开光、热、水，这三个因素的不同组合也将对农业生 产产生不同的影响。气候变暖会导致积温

10、增加和作物的生长期延长，将使中国长江以北地区，尤其是中纬度地区农作物的适宜生长季的开始日期提早和终止日期 推迟，这些地区农业生产的生长季将有所延长。气候变暖使农作物生长季延长， 会对中国的种植制度产生重大影响， 作物种植带将北移，二熟制和三熟制的面积 将会扩大。在过去的50年里，气候变暖造成了中国种植制度界限不同程度的北 移。与目前常用的中国种植制度气候区划结果（19511980年）相比，1981以 来，由于气候变暖，在陕西、山西、河北、北京和辽宁等省市，一年两熟种植北 界明显向北移动；在湖南、湖北、安徽、江苏和浙江等省一年三熟种植北界向北 空间位移明显。在不考虑品种变化、社会经济等方面因素的

11、前提下，各省的种植 制度由一年一熟改变为一年二熟，粮食单产平均可增加54%-106%由一年二熟变成一年三熟，粮食单产平均可增加 27%-58% 与19511980年相比，1981 2007年辽宁、河北、山西、陕西、内蒙古、宁夏、甘肃和青海等省区冬小麦的 种植北界不同程度北移西扩。以河北省为例，冬小麦种植界限的北移，可使界限 变化区域的小麦单产平均增加约 25%（杨晓光等，2010）。在未来二氧化碳浓度 倍增和中国平均气温上升1 C的情况下，中国二熟制的北界将会北移，移动到 现在一熟制地区的中部，而三熟制的北界也将北移，从目前的长江流域移动到黄 河流域；在未来平均气温上升 2 C的情况下，中国大

12、部分两熟制地区将被三熟 制地区所取代，届时一熟制地区的面积将由现在的62.3%缩小到39.2%,二熟制地区的面积基本不发生变化，而三熟制地区的面积则将由目前的13.5%扩大到35.9% （图2-1）,三熟制地区的北界将向北移动达 500km多（吴志祥、周兆德, 2004）,不同组合的多熟制将会使作物的种植品种更加多样化。气候变化引起的 作物种植结构和种植制度的变化在很大程度上取决于水分状况。中国各地的水热变化并不同步，热量资源增加的有利因素很可能由于水分的缺乏而无法得到有效 利用。在热量条件有保障的情况下，如果年降水量小于600mm则只能一年一熟或两年三熟；只有在年降水量大于 800mm寸，才

13、能一年两熟。图2-1年平均温度增加2度时中国种植熟制南北界变化资料来源：王修兰等，19962.2冬季的冻害减轻气候变暖使中国高纬度地区热量不足的状况有所改善，农作物生育期延长， 喜温作物界限北移，促进了当地作物种植结构的调整。根据多种大气环流模型的 预测结果，中国东北地区的增温幅度要明显高于全球平均水平，东北地区是中国重要的粮食主产区和最大的商品粮生产基地， 对维系中国粮食安全起着举足轻重 的作用。20世纪90年代以来东北地区水稻种植面积扩大，粮食产量增加，这和 气候变暖有直接关系，由于气候增暖明显，使得水稻种植面积得以北扩，曾经不 能种植水稻的伊春和黑河地区，现在也可以种植水稻，2000年黑

14、龙江省的水稻种植面积是1980年的7倍（潘华盛等，2004）。热量条件的改善同时使低温冷害 有所减轻，晚熟农作物品种面积也将增加。气候变暖已经使北方冬麦区冻害大幅 度减轻，北方冬麦区在20世纪的50、60年代和70年代初，几乎每年都会发生 程度不同的低温冻害。20世纪80年代以来，由于气候变暖，冬季温度升高明显， 冻害的次数和强度减少减轻，从20世纪80年代中期至今，当地还未发生过大面 积的冻害（杜娟、关泽群，2007）。宁夏的葡萄产业过去由于冬季温度过低，只能 进行小范围的家庭种植，现在则可以大规模生产种植，并促进了酿酒产业的发展， 目前宁夏葡萄种植面积已达8万亩。辽宁省的苹果生产，遭遇4级

15、以上冻害的频 率大幅下降，从50年代的80%下降至U 20%,冻害程度也明显降低，从未使得苹 果产量增大。气候变暖后，吉林省的玉米品种熟期较过去延长了 710天，高产 晚熟玉米的种植面积迅速增长。止匕外，由于气候变暖，寒露风对南方晚稻生产造 成的影响日益减小，从而促进了产量的提高。3气候变化对农业生产的负面影响影响农作物生长发育和产量由于气候变暖会对作物的生育期造成显著的影响，因此未来气候变化将影响 中国水稻、小麦、玉米等主要作物的生产和产量。在气候变暖的条件下，如果没 有新的适应技术，作物的生育期会缩短，生长量会减少，这将会抵消作物全年生 长期延长的效果，从而对作物产量产生影响。据研究（王修

16、兰，1996）,水稻的生育期在平均气温上升1C时，将会缩短14到15天。在水稻目前的品种条件下， 水稻的分孽速度会由于生育期缩短而加快， 造成有效分孽的减少，引起作物的穗 重和总干重下降，降低作物产量。在未来气温升高 1C的情况下，双季稻区的晚 稻平均减产14%- 15%早稻则平均减产16%- 17%和水稻一样，气候变暖也会 缩短小麦的生育期，在目前小麦的品种条件下，小麦的生育期在平均气温上升 1C时会缩短10天，这样就会减少干物质的累积时间， 降低籽粒的产量，小麦将因此减产10%- 12%气候变暖同样会缩短玉米的生育期，在目前的玉米品种条 件下，当平均气温升高1C时，玉米的生育期平均缩短7天

17、，玉米将因此减产5%- 6%预计到2030年，中国的作物产量可能会减少 5%J 10%到2071年至2100 年，中国农业生产将会受到更大的冲击，冬小麦生产潜力将下降10%i 30%水稻生产潜力将下降10%i 20%玉米生产潜力则将下降 5%S 10%止匕外，在温室 效应的影响下，高温热害将是影响中国农业生产的严重问题。 气候变化将使得温 度继续升高，高温热害、伏旱将会更加严重，这将显著的影响中国亚热带地区的 农业生产。随着高温热害的加剧，很多作物的生长发育都受到了限制， 高温会影 响到谷子、高粱、大豆、玉米等作物的产量，也会强烈抑制棉花和水稻的生长发 育过程。作物不同的生长季节，在温度升高的

18、情况下会导致不同的效果，随着种植水平、作物种类和分布地区的变化，其影响程度也会不同。气候变化对农作物品质的影响气候变暖会对农作物的品质产生影响。 以水稻为例，气候变暖将会影响稻米 的外观和品质，开花至成熟阶段的高温可显著缩短水稻的成熟天数，造成成熟后的稻米籽粒充实不良，胚透明度低，籽粒不饱满，精米率降低，米粒无光泽。水 稻成熟期的有效积温与米粒的透明度呈负相关关系。温度对大米的蒸煮食用也会 产生明显的影响，如果在灌浆期间气温较高，则煮出的米饭较硬；如果在灌浆结 实期间气候凉爽，昼夜温差大，则煮出的米饭香味较浓。光照强度对稻米品质也 会造成影响，水稻生育期当中，如果光照不足将会影响作物光合作用，

19、 特别是在 营养生长过旺、田间郁闭、通风透光不良的情况下，则垩白米发生会增多。但如 果光照太强，温度相应提高，使水稻成熟过程缩短，则也会使垩白率增多。未来 CO浓度的升高，会增强作物的光合作用，作物的根系因此可以汲取更多的矿物 元素，从而有利于提高作物的品质。但是由于作物植株中含碳量也会随着CO浓度的增高而增加，含氮量将会相对降低，蛋白质也会降低，可能会降低作物的品 质，为了使作物茎叶所消耗的营养成分得到补充，更多的肥料就需要施加。有关研究还表明，随着作物品种的不同，CO浓度升高对作物品质的影响也将有所差 异（白莉萍，2003）。直链淀粉是影响稻米蒸煮品质的一个主要因素，Fe元素和Zn元素则对

20、人体营养十分重要，在CO浓度升高的情况下，水稻籽粒中的直链淀 粉含量将会增加，而Fe和Zn元素含量则会下降。水稻籽粒中的蛋白质含量会 随着温度和CO浓度的增高而降低。在 CO浓度倍增的情况下，冬小麦籽粒中的 粗淀粉含量将增加2.2%,而赖氨酸和蛋白质含量分别将下降 4咐口 12.8%,大豆 籽粒中的饱和脂肪酸含量将增加 0.34%,不饱和脂肪酸含量将增加2.02%,粗脂 肪含量将增加1.22%,而粗蛋白含量则将降低0.83 %;玉米籽粒中的直链淀粉、氨基酸、粗纤维、粗蛋白和总糖含量都将下降；（吴志祥、周兆德，2004）。引发农业病虫害农业病虫害的发生与气象条件密切相关，中国每年有200多亿公顷

21、的国土面 积发生农业病虫害，其面积是耕地面积的2倍，每年粮食因农业病虫害而减少的 产量约占当年粮食总产量的 9%偎治国、刘万才，2000）。气候变暖会影响到中 国主要农作物的病虫害发生情况，会加重农业病虫害的发展，这是因为农作物害 虫的生态学特征如分布、生长发育、繁殖和越冬等与温度条件密切相关。气候变 暖会使中国主要农作物害虫虫卵的越冬北界北移， 害虫成活率提高，虫口数剧增， 虫害发生期、迁入期提前，危害期延长。气候变暖会改变农作物害虫的地理分布， 低温会使农作物害虫的分布范围受到一定限制， 而一旦气温增高，就会使这些农 作物害虫的分布范围扩大，从而使农作物的生长发育受到影响。 气候变暖会加重

22、 中国农业病虫害的危害程度，增加因农业病虫害造成的粮食减产幅度。 气候变暖 还会延长一些农作物害虫的生长季节， 增加这些害虫的繁殖代数，延长其每年的 危害时间，加重农作物的受害程度。在适宜的气候条件下，一些迁飞性害虫如水 稻褐飞虱，可能会大发生和特大发生。中国的水稻主产区主要在南方， 南方水稻 产区早稻、一季中稻、一季晚稻和双季稻并存的局面， 有利于水稻病虫害的滋生 和传播（李淑华，1993）。在气候变暖的条件下，稻白叶枯病和稻纹枯病也可能 会在部分地区暴发和严重流行。此外，气候变暖还会加重赤霉病、白粉病等病害， 红蜘蛛、棉铃虫等棉花害虫将出现恶化的趋势，伏财、吸浆虫等害虫也可能会严 重发生；

23、近年来，由于暖冬的持续出现以及春季高温少水的影响， 水稻灰飞虱经 常暴发，带毒率较以往明显升高，水稻条纹叶枯病的流行会导致整株的水稻死亡， 严重危害到水稻的生长发育。影响畜牧业生产气候变暖会对畜牧业生产造成不利影响。气候变化会改变中国北方草地畜牧 业地区的草地植物的物候期，并导致一系列问题。随着全球气候变暖，草地植物 的物候期发生了改变，其在时间和空间上的生物量差异变大。气候变暖会降低草 地的生物多样性，减少草地的生物量，降低覆盖度，导致草地生态系统的退化， 还会加快草地的沙化趋势，使草地变成沙尘暴的发源地。由于草地的生长量减少， 会降低其载畜量，因此还会间接降低牧民的人均收入。另外，某些极端

24、气候事件 发生，不但会影响到饲草的供给和牧畜，还会引发“白灾”和“黑灾”，增加沙尘灾害的发生。“白灾”和“黑灾”会对北方牧区的畜牧业造成严重的危害。”白灾”气象上被称为“雪暴”和“吹雪”，又称“白毛风”。“白灾”会严重阻塞交通运输，并且使得游牧的牧民和牲畜在草地中迷路。由于草场被积雪所掩盖草， 或者积雪被冰覆盖而形成冰壳，牲畜无法扒开雪层，因而吃不到雪层下的草。冬 季的贮草量一旦出现不足，就会造成牲畜的大量病亡。“黑灾”是由于中国北方的草原地区，在冬季里没有降雪或降雪较少，从而使得牲畜缺水，造成疫病流行， 牲畜会因为饥寒而大批量死亡。目前中国的北方牧区出现了草地退化的严重现 象，严重威胁到草地

25、牧业生产安全和草地生态系统。北方草原地区的利用状态， 不但超越了水、土、生物的循环再生机制和草原生态系统的自组织功能的底限， 而且超越了丰年时草原的利用上限，在长时期内都处于一种满负荷和超负荷的状 态，这样就会加快草原的退化速，由此带来生物总量的减少和草场载畜能力的降 低。止匕外，气候变化还会诱发动物疫病，夏季高温会影响奶牛的产奶量、家禽的 产蛋量，同时还会影响蚕的生长，过去一年可以养四次蚕，但由于气候变暖，夏 季温度过高导致家蚕不结茧，只能在春秋二季养蚕。影响渔业生产中国地处亚洲东部，东临大平洋，有四个海域，地跨热带、亚热带和温带 3 个气候带，拥有广阔的沿海大陆架范围和专属经济区，有很多优

26、良的渔场。气候 变暖会使海流和海温受到影响，而海流和海温又会直接影响到渔场和鱼汛期， 因 此对于气候变化，渔业生产的反映比较敏感。由于全球气候变暖，中国的海水温 度将会升高，水温的升高会使鱼类的摄食、生长、洞游、产卵、死亡等受到直接 影响，改变海洋鱼类的种群，从而使渔业资源的数量和质量以及利用开发受到影 响。中国科学院地理科学与资源研究所研究员刘允芬对中国沿海主要鱼种的生长 进行了动态模拟，讨论了气候变化引起的海水温度升高对渔业生产的可能影响， 根据其模拟研究的结果，水温的升高可能会缩小冷水性鱼的分布范围， 使其性成 熟年龄提早，怀卵和排卵量减少，幼鱼的成活率降低，进而会缩短成鱼龄，降低 成鱼

27、的体重，使其发生“逃避行动”，从而减少成鱼数量，降低渔获量。水温升 高也可能会影响到暖水性、温水性和广温性鱼类的生长和繁殖。 在未来气候变暖 的情况下，对于中国四大海区的主要经济鱼种而言， 其产量和渔获量都会出现不 同程度的下降，产量会下降5%-15%渔获量会下降1%- 8% （刘允芬，2000）。 此外，由于气候变化会导致暴雨频发，水库将有可能被冲跨，水库被迫开闸放水， 从而将平时局限在某些河道与水库里的污水漫淹到河流与养鱼塘中，污水经过之处，饲养的鱼群就会被污染从而导致死亡， 这会给渔业生产甚至人民的身体健康 带来严重危害。加剧干旱局面，影响农业生产中国的干旱半干旱地区主要分布在北方，约占

28、全国陆地总面积的47%频繁出现的干旱已成为制约中国北方地区农业生产的重要因素， 而气候变暖则会加重 北方地区的干旱局面。近年来，随着全球温室效应的加剧和气温的不断升高，虽 然个别地区降水有增加的趋势，但由于人类活动的加剧，整个中国北方干旱化问 题日益突出。中国气象专家张存杰对未来 10年中国北方地区降水趋势进行了预 测，结果表明，中国北方总体降水将相对减少，尽管部分地区在部分年份降水会 有少量增加，但总的来说，未来10年北方大部分地区将持续干旱，短期内该地 区的干旱情况不会根本缓解。中国粮食生产的主产区主要分布在南方地区，气候 变暖会导致高温热害的发生，使得伏旱更加严重。高温热害会使作物的生长

29、受到 限制，使谷子、高粱、玉米、大豆等的种植和产量受到影响。中国南方雨水资源 丰富，但时空分布不均，存在严重的季节性干旱，伏秋干旱经常发生。季节性干 旱会降低果树、苗木和特种经济作物等产品的质量和品质，使其经济效益下降。 随着气候变暖，干旱发生频率和强度不断加大，严重影响到中国亚热带地区的农 业生产，暖温带地区的农业生产也出现了类似问题。近 3年来中国南方赣、浙、 闽、湘等省份相继遭遇了百年一遇的严重秋旱和伏旱，旱情持续时间长，发展速 度快，对农业生产造成了巨大损失。导致暴雨频发，形成洪涝灾害气候变化会引起极端天气气候事件的频繁发生， 导致暴雨频发，从未给农业 生产造成重大损失。统计认为，暴雨

30、其量占全年降水量的20%-30%主要起着解除旱情、满足工农业用水、人民生活的重要作用。而大范围的连续暴雨或雨量 过分集中的降水，则往往会造成山洪爆发，江河水位陡涨，甚至河堤决口，水库 垮坝，路基冲毁，农田受淹，房屋倒塌，城市积水等，酿成严重灾害。在全球变 暖的背景下，中国黄河中游以南地区和华北平原的干旱呈增加趋势，而西南、西北、内蒙古、东南沿海地区和东北部分地区的洪涝呈增加趋势。近几十年来，洪 涝灾害在中国局部地区发生频繁，尤其是 90年代之后，长江、黄河、珠江、松 花江、淮河、太湖流域连续多次发生大洪水，洪灾造成的损失日益严重。据长江 流域自动观测站的资料显示，长江流域大部分地区的年平均降水

31、量逐年上升， 其 中夏季降水量显著增加，暴雨日数增多。除此之外，长江上游地区的夏季暴雨期 不断提前，而此时，长江中下游正值梅雨季节，两股大水并发，使得原本不难消 化的上游来水成为一种负担，洪灾发生的几率也随之增强。在温室效应作用下， 中国南方地区的大雨日数极有可能显著增加， 特别是暴雨发生的天气会增多，气 候趋于恶化，洪涝灾害发生频率增大。暴雨频率增加，将直接导致水土流失和土 壤侵蚀加剧，从而增加滑坡、泥石流等地质灾害的发生频率和强度， 这些都将严 重影响中国的农业生产。导致海平面上升，影响沿海地区的农业生产气候变暖会引起冰川融化，从未导致海平面升高，这将影响海岸带和海洋生 态系统。在全球变暖

32、的大背景下，中国海平面也在持续上升，根据 2008年国家 海洋局发布的中国海平面公报，近30年中国沿海海平面上升显著，上升速率 高于全球平均值。近30年来，中国沿海海平面总体上升了 90毫米，总体趋势为 北快、南缓，预计未来10年，中国沿海海平面将继续保持上升趋势，沿海地区 海平面上升幅度介于18至39毫米之间。据专家预测，长江三角洲地区的江苏、 浙江和上海的沿海海平面，到 2013年将分别上升27毫米、55毫米、45毫米， 其结果会使得长三角的沿海地区更易遭受风暴的影响，并且会加重其影响程度。 上海由于建设了大量高层建筑以及抽取大量地下水，导致地面出现下降，因此其海平面的上升幅度还要进一步加

33、大， 这就会大幅度降低目前上海的防洪标准。 海 平面上升与异常气候事件进一步加重了风暴潮、赤潮、咸潮入侵与盐渍化等海洋 灾害，可能会淹没沿海地区大片的地势低洼的农田，使得沿海地区的农民无田可种。止匕外，海平面上升还会造成其他的不利影响， 海水倒灌不但会使农田盐碱化， 还会使内河的渔业生产受到影响， 从而影响到沿海地区农业生产，并引发一系列 社会经济问题。影响农业成本和投入肥效对环境温度的变化十分敏感，尤其是氮肥，在温度升高1C的情况下，能被作物直接吸收利用的速效氮的释放量增加约 4%释放期缩短3.6do因此， 要想保持原有的肥效，就必须加大施肥量，相应的，每次的施用量需增加4%生右。化肥施用量

34、的增加，会使农业投入和生产成本提高，还会影响到环境和土壤。 因此，气候变暖导致的化肥施用量的增加， 不仅会增加农业成本和投入，其对农 业生态环境造成的不利影响也要引起足够重视。在全球气候变化的背景下，还会大大增加中国出现异常气候的频率，极端天气气候事件的发生频率呈增加趋势， 强度也有增大趋势，强降雨、暴雪、高温、干旱、低温冷冻等极端天气气候事件 频繁出现，荒漠化和沙尘暴会一进步加剧，都将使得中国的粮食生产变得不稳定， 从而影响农业成本；气候变化尤其是温度增高后，还会改变农业生产条件，大幅 增加农业成本和投资，此外气候变化还会提高农田的灌溉成本， 进行水土保持和 土壤改良的费用增加，从而造成农业

35、的投资增加，增加了农业成本。破坏农业设施随着全球气候变化的加快，出现异常气候的频率将大大增加，极端天气气候 事件的增多，会引发区域性的农业气象灾害。中国大多数农田水利工程建设标准 低，质量较差，配套不完善，而在运行管理中又因技术、经济等条件的限制而未 得到及时的维修、更新改造、续修配套，在暴雨洪水等灾害的袭击后，损毁程度 往往较为严重。暴雨和暴雪等农业气象灾害也会对农业设施造成重大破坏，使大棚倒塌损毁，严重影响棚栽作物的产量和品质，破坏农业灌溉系统和水利设施， 引起农业生产条件的改变，农业成本和投资大幅度增加，提高了农业成本。由于 农田排灌设施建设滞后，抵御自然灾害的能力十分有限，加之投入不足

36、，水利设 施不配套，排灌能力较差，一旦遇到洪涝或干旱等灾害，水利设施难以发挥作用， 会造成大面积的农田受淹受旱，从而严重影响当地农业生产。4气候变化对粮食产量影响的经济分析经济-气候新模型实证模型的构建气候变化对粮食产量影响的评价方法，寻找到一个可将气候变化进和经济研 究相联系的结合点是重要关键。可以在经济学的生产函数模型引入气候因子，并 对模型加以改进，使其模拟结果能够和经济发展规律相符。 同时，还可以借助区 域气候模型以及大气环流模型(GCM)的研究结果，来模拟、检验和预测未来 的粮食生产情况。在经济学的生产函数模型中加入气候因子进行分析，可以将气候变化研究和经济学研究相结合，同时也可以用

37、来反映经济理论和经济现实。粮食生产受自然条件、物质投入和科学技术水平的影响。粮食产量的变化受 到气候因素和社会经济因素的共同影响，粮食产量变化的原因一方面是由于气候 变化的影响，另一方面则是由于农业生产水平的提高。 本文中实证模型的自变量 包括气候变量和农业生产投入变量，气候变量选取年平均温度和年平均降水量， 农业生产投入变量则包括粮食播种面积、农业劳动力人数、农业化肥施用量、农 业机械总动力等。本文以C-D-C模型为基础，构建实证模型。首先，把粮食产量作为被解释变 量，选取年平均温度、年平均降水、粮食种植面积、劳动力投入、化肥施用量、 农业机械总动力和技术进步变量作为解释变量，由此建立下列模

38、型：lnYt 0 bJn(TR) tUn(RFt) b31n(ACt) b41n(LBt) bln(FTt) 01n(AMJb7b7TEit（5-4）模型中，i和t代表第i地区的第t年份；丫让表示粮食产量；TP表示年平均温度； RF表小年平均降水量；AC表小粮食播种面积；LB表小从事粮食生产的劳动力 人数；FT表示粮食生产的化肥投入量；AM表示粮食生产的农业机械总动力；TE 反映技术进步的影响。变量的选取和处理（1）粮食总产量（Y）（万吨）农业总产出可以用农业总产值、总产量、农业利润三个指标来表示，由于本 文研究的是气候变化对粮食产量的影响，因此用粮食总产量来表示农业总产出。（2）年平均温度（

39、TP） （C）年平均温度作为模型中的气候变量之一，根据全国160个气象站的月平均温 度按地区计算而得。（3）年平均降水量（RF）（毫米）年平均降水量作为模型中的气候变量之一， 根据全国160个气象站的月平均 降水量按地区计算而得。（4）粮食播种面积（AC）（千公顷）粮食播种面积为各地区实际的粮食播种面积。（5）劳动力投入（LB）（万人）本文中的劳动力投入指的是在粮食生产过程中投入的劳动力人数，该数值无法直接获取，可以根据农林牧渔业劳动力人数进行推算。 本文为了得出从事粮食 生产的劳动力人数，参考相关文献中的算法，按照农业总产值占农林牧渔业总产 值的百分比进行加权，先计算出从事农业（即种植业）生

40、产的劳动力人数，再按 照粮食播种面积占农作物播种面积的百分比进行加权，计算出从事粮食生产的劳 动力人数，其计算公式如下：粮食生产劳动力投入（LB）=农林牧渔业劳动力人数X （农业总产值/农林 牧渔业总产值）X （粮食播种面积/农作物播种面积）（5）化肥投入（FT）（万吨）在统计资料中，化肥投入的大小用化肥施用量来表示， 而对于粮食生产中的 化肥投入，同样参考相关文献的算法，其计算公式如下。粮食生产化肥投入（FT）=化肥施用量X（粮食播种面积/农作物播种面积）。（7）农业机械投入（AM）（万千瓦）目前的统计资料中，农业机械总动力、农业机械固定资产原值和农业机械固定资产净值衡量这三个指标都可以用来

41、衡量农业机械的投入大小。 本文根据国内 的大多数做法，用农业机械总动力来表示农业机械投入的大小。而对于粮食生产 中的农业机械投入，同样参考相关文献的算法，其计算公式如下：粮食生产农业机械投入（AM）=农业机械总动力 X（粮食播种面积/农作物 播种面积）（8）技术进步变量目前国内的多数学者都采用时间趋势来替代技术进步变量，但是技术进步对于粮食产量的影响，其重要作用在于提高粮食的单位面积产量，而不在于扩大粮食的播种面积。因此，本文以1978年为基期，用各地区各年实际的粮食单位面 积产量除以1978年的粮食单位面积产量，用得出的系数来表示技术进步对粮食 产量的影响，而不是像以往研究一样用时间趋势来替

42、代技术进步变量。模型结果分析本文根据上述气候变化对粮食产量影响的实证模型，采用19782005年间的统计数据，在Eviews软件上对全国及华北、东北、华东、中南、西南、西北六个 地区分别进行多元回归分析，表4-1为气候变化对各地区粮食产量影响的模型回 归结果。表4-1气候变化对各地区粮食产量影响的模型结果自变量全国华北东北系数T值系数T值系数T值系数T值LOG(TP)-0.27*-4.86-0.23*-3.93-0.12*-3.57-0.31*-3.46LOG(RF)0.061.320.040.960.020.410.010.04LOG(AC)0.72*8.320.79*8.190.74*7.

43、450.90*15.38LOG(LB)0.11*6.340.26*3.830.08*2.240.08*2.76LOG(FT)0.18*3.330.19*4.330.16*3.360.18*5.31LOG(AM)-0.013-0.390.011*2.870.07*3.720.05*3.56TE0.72*14.90.61*9.440.62*16.960.74*14.59f20.9960.9940.9950.994F检验值755.4*459.8*606.2*452.3*自变量中南西南西北系数T值系数T值系数T值LOG(TP)-0.39*-3.68-0.14*-3.45-0.27*-3.38LOG(R

44、F)-0.02-0.65-0.03-1.57-0.002-0.04LOG(AC)0.86*10.490.92*20.730.93*4.50LOG(LB)0.12*2.820.10*5.150.06*2.94LOG(FT)0.07*3.450.05*3.470.08*3.28LOG(AM)-0.07-1.420.06*3.530.03*2.45TE0.67*10.280.74*25.560.55*7.05F20.9920.9980.993F检验值436.6*1301.4*447.3*注：* 、*分别代表在1嗨口 5%K平上显著从表4-1可知，各模型的模拟结果总体上都较为良好， R测算方法如下：根

45、据本章模型的回归结果，首先采用平均温度，在其他变量保持不变（平均数）的情况 下预测粮食产量，然后在平均温度基础上增加1,其他变量保持不变（平均数）的情况下预测粮食产量,再用后者的预测产量与前者的预测产量相比较，从而得到平均温度上升1C导致的粮食产量变化。的数值都很高，都 超过了 0.99 ,测算方法如下：根据本章模型的回归结果，首先采用平均温度，在其他变量保持不变（平均数）的情况下预测粮食产量，然后在平均温度基础上增加1,其他变量保持不变（平均数）的情况下预测粮食产量,再用后者的预测产量与前者的预测产量相比较，从而得到平均温度上升1C导致的粮食产量变化。各模型的F值都较大，并且都在1%平上通过

46、了显著性检验，因此在各模 型中，各影响因素对粮食产量的共同影响是显著的。 温度是模型中的气候因素之 一，在1%K平上通过了显著性检验，并且系数都为负，表示气候变化对中国各 地区的粮食产量有负的影响，气候变化对中国的农业生产是不利的， 假说一因此 得到了验证。其余的大多数控制变量也都在不同水平上通过了显著性检验。平均温度对粮食产量的影响从表4-1可知，年平均温度作为模型中的气候变量之一，其显著性在 1%平 上通过了检验，并且其系数为负，说明温度升高对粮食产量有着负面影响。温度 影响粮食产量的主要的原因是，温度上升会加快农作物的生长和发育，缩短农作 物的生育期，减少干物质的累积时间，因此导致农作物

47、的总干重减少，从而影响 其最终产量。由于各模型中年平均温度的负系数是不同的， 再加上各地区的年平均温度差 异较大，因此温度的变化对各地区粮食产量的影响程度也是不同的。为此，本文分别计算了平均温度上升1C时对各地区粮食产量的影响程度1,结果显示年平均 温度上升1C时全国的粮食产量的下降幅度为2.0%;各地区年平土温度上升1C时 其粮食产量下降的幅度差异较大：西北地区的下降幅度最大，当年平均温度上升 1C时，其粮食产量的下降幅度为3.1%;其次是华北和东北地区，当年平均温度 上升c时，其粮食产量的下降幅度分别为2.2%?口2.0%;再其次是中南和华东地区， 当年平均温度上升1C时，其粮食产量的下降

48、幅度分别为1.9咐口 1.8%;西南地区 的下降幅度最小，当年平均温度上升1C时，其粮食产量的下降幅度仅为0.9%。 各地区粮食产量下降幅度的不同，表明了温度升高对中国不同地区农业生产的影 响是不一样的，因此假说二也得到了验证。各地区之间的差异除了和各地区的自然环境和农业生产条件不同有关外，在一定程度上也反映了各地区在适应气候变化能力上的差异。西北地区的自然条件 较为恶劣，社会经济发展水平和农业生产条件都较差。 在温度上升的情况下，南 方地区可以通过采取发展节水农业的方式来减少气候变暖的不利影响，西北地区的降水量很低，处于严重缺水的状态，再加上经济和科技发展水平都较低，因此在温度上升的情况下，

49、采取的适应性措施相对有限，所以温度上升对其粮食产量 的影响最大。华北和东北地区虽然经济发展情况较好，但几十年来其温度增高很 明显，增温率分别达到每十年3.6 C和3.2 C,再加上北方较为缺水，年均降水量 都在800m越下，温度升高带来的复种指数提高等有利因素因为水资源条件跟不 上而不能充分发挥，因此温度升高对其农业生产的影响也较为严重。中南和华东 地区经济发展条件较好，科技水平较高，并且水资源也较为丰富，虽然其温度也 有较为明显的升高，但却可以通过改进作物品种、发展节水农业等方式来减少气 候变化的不利影响，因而温度升高对其的影响也相对较轻；而西南地区和其他地 区不同，其年平均温度在几十年内上

50、升的幅度非常小，再加上其自然条件较为优越，气候主要是温带和亚热带气候，气候条件相对较好，降水也相对较多，因此 温度上升对其粮食产量的影响最小。平均降水量对粮食产量的影响从表4-1可知，年平均降水量作为另一个气候因素，未能通过显著性检验， 并且其系数和T值都较小，表明年平均降水量对粮食产量的影响不显著。这和 各地区的降水量变化情况有着直接关系，在上一节对各地区降水量的变化趋势分 析中，可知东北、华东、中南、西南和西北这五个地区的降水量变化趋势都不明 显，而华北地区的年平均降水量从 60到80年代呈现出一定的下降趋势，但 80 年代后又趋于稳定。因此，总的来说，近三十年来各地区的降水量都未出现显著

51、 的变化趋势，在一个较长时期内基本保持稳定，这和各地区温度的显著变化趋势 有着很大差异。正是因为各地区降水量的变化趋势不显著， 可知降水量和粮食产 量的变化之间并没有直接的关系， 所以在模型结果中，年平均降水量未能通过显 著性检验。粮食播种面积对粮食产量的影响从表4-1可知，粮食播种面积对各地区粮食产量都有正的影响，并且大部分 都通过了 1%水平的显著性检验。在所有的变量中，粮食播种面积的弹性系数最 大，就全国粮食产量来说，粮食播种面积每增加1%全国的粮食总产量就增加0.72个百分点。因此，中国的粮食产量在很大的程度上都要依赖于耕地资源。“十二五”时期，中国工业化、城镇化和农业现代化快速推进，

52、土地和矿产资源 需求将持续上升，供需矛盾加大，生态退耕和自然灾害频发也使得耕地红线受到 挤压，因此保护耕地显得尤为重要，快速的工业化和城市化进程需要在 “保耕地” 与“保发展”之间找到平衡。耕地是粮食生产的最基本要素，中国粮食生产当前 仍依靠耕地及粮食播种面积，因此一定要确保耕地数量，守住耕地生命线，并将 此作为国策来实施。中国人口目前已超过13亿，并且人口高峰还未到来，粮食总 量的需求还将继续扩大，国家粮食安全形势严峻。因此，中国要保障粮食生产， 减缓气候变化对粮食生产的不利影响， 应当充分开发闲置耕地，扩大粮食播种面 积，充分利用现有的土地资源。劳动力投入对粮食产量的影响从表4-1可知，劳

53、动力投入对粮食产量也有显著的正影响，农业劳动力每增 加1个百分点，全国粮食总产量将增加 0.11个百分点，说明目前粮食生产在一 定程度上还依靠农业劳动力的投入。 随着中国城市化的发展，农村人口不断向城 市迁移，由于农村人口特别是年纪较轻、受教育水平较高的农村人口向城市的大 规模迁移，造成农村人口比重不断降低，总量不断减少。年轻的劳动力不断从农 村中转移出去，同时年老的劳动力大多留在农村不发生迁移， 使得农业劳动力的 年龄结构逐渐老化。同时全国第五次人口普查的抽样调查资料显示， 农村未迁移 劳动力的文化程度集中在初中和小学，高中以上学历的劳动力几乎全部从农业中 迁移出去，导致农业人口的总体文化素

54、质不断下降， 呈现“低文化”特征。农业 劳动力的减少和素质的降低使得其在粮食产量的影响因素中所起的作用降低，导致其系数不高。因此，要促进农业劳动者素质的提升，充分发挥劳动力在粮食生 产中的作用。化肥投入对粮食产量的影响从表4-1可知，化肥投入对中国粮食产量也有显著的正影响，化肥施用量每 增加1个百分点，全国粮食总产量将增加 0.18个百分点。化肥施用量与粮食产 量之间并不是简单的线性正相关关系，化肥施用量对粮食产量的贡献率呈抛物线的轨迹运行（徐浪，贾静，2003）,粮食生产在刚使用化肥时，对粮食的增产效 果很明显，在贡献率达到最高点之后，随着化肥施用量的增多，化肥对粮食的增 产效果反而越来越差

55、，表现为经济上的边际效益递减。止匕外，化肥的大量施入， 会对土壤和水资源造成污染，造成土地的肥力下降，并导致土地板结、水土流失 等问题的加剧，从而间接影响到未来的粮食单产和产量。因此对于化肥的施用量 要注意控制，不能为了提高粮食产量而盲目大量的施用化肥，而要争取实现其最大效用，并避免其对环境的破坏。农业机械投入对粮食产量的影响从表4-1可知，农业机械投入对大部分地区的粮食产量都有正的影响，且其 弹性系数都较小，而对于全国和中南地区的影响则不显著，其主要原因可能在于： 第一，中国南方地区的农业机械动力有相当一部分用于交通运输方面。第二，中国乡镇企业发展迅速，农村劳动力有部分转移至乡镇企业， 这部

56、分劳动力的缺少 需要机械力来补充，因此农业机械化的发展只是在一定程度上替代了原先的劳动 力，减轻农业生产的劳动强度，这种机械替代劳动力并不是为了提高粮食产量， 而只是为了替代转移走的农村劳动力， 减轻剩余农业人口的劳动强度。虽然农业 机械对农业生产的影响较小，但中国发展农业机械化的方向是正确的， 机械化可 以代替手工工具，提高劳动生产率，是社会生产力发展到一定阶段的必然产物， 农业机械化也是当今各国现代化农业的重要内容和标志，和发达国家相比，中国目前的农业机械化水平仍然较低，因此今后因根据各地的实际情况提高农业机械 化水平，将农业机械更多的用于农业生产上， 从而充分发挥农业机械对粮食产量 的有

57、利作用。技术进步对粮食产量的影响从表4-1可知，技术进步在1%K平上通过了显著性检验，并且弹性系数较大， 说明技术进步对中国粮食产量有正的影响。随着农业科技的不断进步，中国农业综合生产力和农业生产效率得到了极大提高，尤其是改革开放以来，优良品种的选育、先进栽培技术以及节水农业等农业生产新技术的应用和推广为农业生产提 供了技术基础和保证，使得我国的粮食产量和粮食单产不断提高。 例如，水稻的 旱育稀植栽培技术增产效果明显，因为可以提高水稻秧苗的抗性，进而可以减少 各类农业气象灾害的影响；和常规稻相比，杂交稻的增产效果明显，增产能够达 到15%t下。技术进步对粮食产量有显著的正影响，因此减缓气候变化

58、不利影响 的重要措施之一就是加快技术进步。今后的 2050年，中国农业生产将受到气 候变化的严重冲击，应对气候变化采取的技术适应措施如开发农作物高效育种、抗高温育种技术、节水与高效用水技术以及可持续的肥料使用技术等，不但可以 减缓和抵消气候变化对农业生产的不利影响，还可以充分利用农作物的高CO2肥效作用，使粮食增产，保障粮食安全。气候变化对粮食产量影响的情景模拟未来气候变化情景的建立研究气候变化对中国农业生产的影响，模拟未来气候情景下气候变化对中国 粮食产量的影响是其中一项重要内容。 气候变化预估是科学家、公众和政策制定 者共同关心的问题，目前进行气候变化预估的最主要工具就是气候模式。IPCC

59、第四次评估报告中共包含20多个复杂的全球气候系统模式对过去气候变化的模 拟和对未来全球气候变化的预估。其中美国 7个，日本3个、法国2个、加拿大 2个、中国2个，德国、韩国、澳大利亚、挪威和俄罗斯各有 1个。参加的国家 之广、模式之多都是以前几次全球模式对比计划所没有的。IPCC第四次评估报告的气候模式的主要特征是：大部分模式都包含了大气、海洋、海冰和陆面模式， 考虑了气溶胶的影响，其中大气模式的水平分辨率和垂直分辨率普遍提高，对大气模式的动力框架和传输方案进行了改进；海洋模式也有了很大的改进，提高了 海洋模式的分辨率，采用了新的参数化方案，包括了淡水通量，改进了河流和三 角洲地区的混合方案，

60、这些改进都减少了模式模拟的不确定性； 冰雪圈模式的发 展使得模式对海冰的模拟水平进一步提高。气候变化方案通常指的是在自然状态和可接受的CO2浓度预测下，大气中某些气象参数连续不断的一系列变化。建立气候变化方案的数量应当把握气候变化 可能影响的程度，限制与之相关的不确定性。本文对未来中国气候变化情景的模 拟研究，主要依据现有大气环流模型的先进性、分辨率、有效性、代表性，从上 述的20个气候模式中选用了 3个GCM模型，分别是英国的HadCM2、加拿大的 CGCM1和德国的ECHAM4模型，来对未来的气候变化情景进行模拟。 在这3个模 型中，当CO2浓度倍增的情况下，全球平均气温将分别上升 2.5