新形勢下氣候變化對中國糧食安全的影響

摘要：就氣候變暖將會加劇干旱、洪澇以及病蟲害等，使水資源重新分布，改變現有的農作物種植制度及范圍，從而對中國糧食安全產生影響進行闡述，在此基礎上，提出了應對氣候變暖，保證糧食安全的對策。

關鍵詞：糧食安全；氣候變化；自然災害；水資源；農作物種植

中圖分類號：Ｆ３０７．１１ 文獻標識碼：Ｃ 文章編號：0439－８114（２０11）24－5093-05

Ｔｈｅ Ｉｍｐａｃｔ ｏｆ Ｃｌｉｍａｔｅ Ｃｈａｎｇｅ ｏｎ Ｇｒａｉｎ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｉｎ Ｃｈｉｎａ uｎｄｅｒ Ｎｅｗ Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ

ＴANG Ｈｏｎｇ－ｂｏ，ＤUAN Ｌｅｉ，ＬIU Ｙｉｎｇ

（Ｗｕｈａｎ Centre of Documentation and Information， Chinese Academy of Sciences，Ｗｕｈａｎ ４３００７１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａｓ ｃｌｉｍａｔｅ ｃｈａｎｇｅ ｗｏｕｌｄ ａｆｆｅｃｔ ｆｏｏｄ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ａｓ ｉｔ ｗｏｕｌｄ ａｇｇｒａｖａｔｅ ｄｒｏｕｇｈｔ， ｆｌｏｏｄ， ｐｅｓｔ ａｎｄ ｄｉｓｅａｓｅｓ， ｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ｃｈａｎｇｅ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｒｏｐｐｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｒｅｇｉｏｎ， ｐａｔｔｅｒｎｓ ｉｎ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｗｉｔｈ ｇｌｏｂａｌ ｗａｒｍｉｎｇ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｆｏｏｄ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｗａｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｆｏｏｄ ｓｅｃｕｒｉｔｙ； ｃｌｉｍａｔｅ change； ｎａｔｕｒａｌ ｄｉｓａｓｔｅｒｓ； ｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ； ｃｒｏｐ ｐｌａｎｔｉｎｇ

中國糧食安全是全世界關注的重大政治和經濟問題，解決好１３億人的吃飯問題，始終是我國治國安邦的頭等大事。正如袁隆平院士所言，糧食安全是一場輸不起的戰爭。雖然目前我國糧食供需基本保持平衡，但隨氣候環境變化、城市化發展占用大量耕地以及可能的其他目的，糧食安全的不確定性增加。１９９６年我國耕地總面積為１．３００億ｈｍ２，到２００８年底，已降為１．２１７億ｈｍ２，１２年間，中國的耕地面積凈減０．０８３億ｈｍ２［１］。

外資已經進入了我國農業上下游產業，控制了一些油脂加工企業、種子企業。跨國糧商也搶灘中國，對國內糧食產業鏈條的滲入和控制正在加強，國際糧商投機交易活躍，中國糧食走私瘋狂等問題，對中國糧食安全造成很大威脅。２００８年國際糧價暴漲，幾乎是國內的３～４倍，糧食走私的暴利一度達到３ ５００元／t。我國深圳、拱北、昆明、南寧、杭州等多個海關陸續查獲糧食走私出口案件。２００９年８月，在中國糧倉腹地江西撫州，一些地方的水稻尚未成熟，就被新加坡的益海嘉里集團以高價定購手段搶購一空［２］。２０１０年９月１７日，美國農業部在東北中心城市沈陽設立的農業貿易處揭牌，而東北地區糧食生產在糧食安全中的戰略地位居全國之首，這些都是潛在的糧食安全危機信號。

我國氣象專家預測，２１世紀我國氣候將繼續變暖，與１９６１～１９９０年平均氣溫相比，到２０２０年我國平均氣溫將可能升高１．３～２．１ ℃，尤以北方最為明顯，２０２０年最大增溫區域在華北、西北和東北的北部，增溫幅度為０．６～２．１℃［３］。左洪超等［４］通過對我國３８５個氣象站的觀測資料分析，認為近２５年全國平均溫度有明顯上升趨勢，華北及東北的廣大地區是增溫最快、范圍最大的地區。廉麗姝［５］認為，２０世紀６０年代以來，山東省氣候有變暖和變干的趨勢，各季節中，變暖趨勢最明顯的是冬季，變干表現最突出的是夏季。劉洪蘭等［６］利用河西走廊中部１９５７～２００６年的氣候資料，分析出年平均氣溫以每10年０．４０ ℃的速率上升，氣溫偏高主要是在冬季，春、夏季變化幅度不大。秦大河等［７］和丁一匯等［８］認為近５０年我國年平均氣溫升高以北方為主，其中東北的北部、內蒙古及西部盆地已經上升２℃以上。２０２０年我國平均氣溫相對于１９６１～１９９０年將增加１．３～２．１ ℃，２０５０年將增加２．３～３．３ ℃［９］。氣候持續變暖會造成水資源重新分配、生態系統退化、極端氣候事件增加、自然災害加劇等，所以氣候變化是全球可持續發展的主要問題之一。

１ 氣候變暖對糧食安全的影響

１．１ 氣候變暖引起自然災害加劇

中國氣象局局長鄭國光在《求是》雜志撰文指出：在全球氣候變暖的背景下，中國農業氣象災害、水資源短缺、農業病蟲害的發生程度都呈加劇趨勢。若多種災害同時發生或連片發生，將造成糧食生產能力嚴重降低、減產幅度會進一步加大。中國每年因旱災平均損失糧食３００億ｋｇ，約占各種自然災害損失總量的６０％。研究表明，在全球氣候變暖背景下，已經持續３０多年的華北地區干旱問題在未來１０多年內仍不會有緩解跡象。同時，南方雨量豐沛地區的季節性干旱也日益凸顯。

全球變暖對農業的若干重要影響中，知之最少的是極端氣候的可能變化，隨著氣候變暖，干旱、洪澇、高溫、冷凍害等氣象災害發生的頻率和強度可能增加。據不完全統計，自公元前２０６年到１９４９年，有文字記載的嚴重旱災是１ ０５６次，嚴重洪災１ ０２９次，泥石流、滑坡、臺風、塵暴、病蟲害等也很常見［１０］。現在我國每年氣象災害造成農業直接經濟損失高達１ ０００多億元，約占國民生產總值的３％～６％，影響最大的是旱災，其次是洪澇和風雹災害［１１］。中國最近１５年農業自然災害主要為水旱災害，旱災與水災成災面積分別占同期播種面積的１７．６％和８．１％。各省旱災成災比例一般為５％～１９％，水災為２％～１０％。據中國國家減災委、民政部統計，２００９年先后遭受了旱災和水災的雙重襲擊，夏糧總產量為１．２３億ｔ，比2008年減少３９萬ｔ，７年來首次出現夏糧減產［２］。２０世紀９０年代前，東北地區很少發生嚴重干旱災害，而２０世紀９０年代，遼寧、吉林、黑龍江均發生了３或４次嚴重旱災，２０００年以來均發生８次嚴重旱災［１２］。而且氣溫升高會增加地面水分蒸發量，從而進一步增加旱災發生的幾率和強度。氣候變暖還會造成大氣環流異動，造成局部區域在短時間內大量降水，形成水災。

氣候變暖將為害蟲的生長和繁殖提供更優越的溫床。氣候變暖對農作物害蟲的影響主要體現在越冬北界北移、越冬基數高、死亡率低；發生期提前，危害加重；遷入期提前，遷出期延后，危害期延長；繁殖代數增加和遷飛區域擴大［１３，１４］。另外，還有可能改變病害感染的方式，也就是說中國主要農作物病蟲害危害呈加重趨勢［１５］。

氣候變暖，積溫增加將使粘蟲、稻飛虱的繁殖代數增加，據研究，在１８°～２７°Ｎ粘蟲冬季繁殖氣候帶內，粘蟲繁殖將由６～８代增加到７～９代，而且粘蟲冬季繁殖區的范圍向北擴大１～２個緯度。１８°３０′～２１°０′Ｎ地區將變為稻飛虱最適繁殖氣候區，年發生代數由９～１１代增加到１０～１１代；北緯２１°～２３°Ｎ將由常年稻飛虱越冬氣候區變為適宜繁殖氣候區，發生代數由７～８代增加到８～１１代［１６］。氣溫升高１．５～２．０℃后，吉林省及黑龍江南部地區的粘蟲、玉米螟將由一代變為二代，而遼寧中、南部由二代變為三代。病蟲越冬存活量將增加，發生期會提前，發生程度加重［１７］。另外，氣候變暖導致南北溫差減小，夏季風較當前相對加強，致使粘蟲、稻飛虱等遷飛性害蟲春季受較強西南氣流的影響，向北遷出的時間提前，范圍更廣；秋季氣候變暖，副熱帶高壓減弱東撤的速度較目前緩慢，時間推遲，田間食料豐盛，造成粘蟲、稻飛虱由北向南回遷的時間推遲。

１．２ 氣候變暖引起水資源分布變化

水資源短缺一直是中國很多地區農業發展的主要限制因素，例如華北平原耕地占全國總量的４２％，但水資源卻只占６％，而氣候變化很可能使水分條件進一步惡化［１０］。彭兆亮等［１８］根據１９７８～２００７年遼寧碧流河流域的監測資料，研究認為碧流河流域３０年來氣溫顯著增高，而降水量、水資源量呈不顯著減少趨勢，蒸發量在３０年間增加約２４ ｍｍ，平均每年增加約０．８ ｍｍ。秦大河等［７］和丁一匯等［８］分析認為，近５０年來華北、西北東部及東北南部降水量有減少趨勢，而長江中下游和東南地區年降水量增加了６０～１３０ ｍｍ，西部大部分地區的降水也有明顯增加。任國玉等［１９］也認為近５０年華北、東北和西北東部降水呈減少趨勢，而西南、華南降水呈增加趨勢，華北每１０年減少２０～４０ ｍｍ，華南和西南地區每１０年增加２０～６０ ｍｍ。張強等［２０］研究表明，２００６年，松遼流域地下水資源量為６１０億ｍ３，比多年平均值減少１０．４％，地表水徑流量１ ４６０億ｍ３，比多年平均值減少１７．４％，年平均降水量為４６５．８ ｍｍ，比多年平均值減少９．５％。劉洪蘭等［６］研究認為，河西走廊中部降水量的變化以２．８１ ｍｍ／１０年的速度遞增。也就是說，大量研究表明，東北、華北的降水量減少，而華中、東南、西部地區的降水增多。

然而也有研究者認為，東北的降水在增加，西部、華中降水減少，例如史培軍等［２１］研究認為，西藏降水減少幅度達１０．５５％，西北甘、寧降水減少幅度較大（６％～８％），華中中南部減少２％～５％，而在東北北部降水增加了１％～５％，與他人研究結論類似的是認為華北降水減少，幅度平均為４％～１０％。其實以上結論并不矛盾，因為研究的時間段不同，所取研究資料各異，正是隨著氣溫的升高，２０世紀９０年代東北降水的增加，使東北在２０世紀９０年代得以大量種植水稻，成為中國的首要糧食生產基地，而隨著氣溫的進一步增加，研究者發現東北地區降水在逐漸減少。

１．３ 氣候變暖引起農業種植結構及產量變化

我國地域廣大，各地的種植制度也多種多樣，當前主要有一年一熟、一年二熟、一年三熟、二年三熟和間作套種等［２2］。≥１０ ℃積溫是衡量作物生長熱量資源的重要標志，氣候變暖使得≥１０ ℃積溫增加，這樣不僅會改變品種熟制的搭配，而且將使氣候帶和作物的種植北界向北移動。年均溫度每增加１ ℃，北半球中緯度的作物帶將在水平方向北移１５０～２００ ｋｍ，垂直方向上移１５０～２００ ｍ［２3］。肖風勁等［９］認為，隨著氣候進一步變暖，三熟制北界將由目前的長江流域北移到黃河流域，面積可能擴大１．５倍，一熟區將縮小２３％。

２０世紀９０年代以來，東北地區氣候增暖明顯，使得東北水稻種植面積得到北擴，以前是水稻禁區的伊春、黑河，如今也可以種植水稻，２０００年黑龍江省水稻種植面積是１９８０年的７倍［１１］，２０世紀８０年代初東北水稻面積約為８５萬ｈｍ２，至２００９年達到４００萬ｈｍ２，玉米播種面積也略有增加，目前達到７００～８００萬ｈｍ２，玉米的早熟品種逐漸被中、晚熟品種取代，而小麥面積由約３００萬ｈｍ２減少到不足４０萬ｈｍ２［２4］。另外，華北目前推廣的強冬性冬小麥品種將為半冬性冬小麥品種所取代，比較耐高溫的水稻品種將在南方占主導地位，粵北將成為荔枝、龍眼、香蕉、芒果的優勢產區。隨著氣候變暖，中國很多農作物的種植制度和范圍也發生了很大的變化。

氣溫升高不但改變作物種植的范圍和界線，還帶來產量的變化。據研究，作物生育期氣溫每升高１ ℃，會使水稻生育期平均縮短７～８ ｄ［２5］，使玉米目前品種的生育期縮短７ ｄ左右，使小麥的生育期平均縮短８．４ ｄ，這可能最終使糧食產量平均下降５％～６％［９］。據分析，隨著生育期的縮短，東北地區中熟玉米將平均減產３．３％，晚熟玉米將平均減產２．７％；華北地區小麥將平均減產１０．１％［２6］。據北緯６°～３１°內眾多農田試驗表明，結實期溫度上升１～２ ℃會使產量下降１０％～２０％，緯度越高，受影響越嚴重［２7］。

氣候變暖對東北玉米和春小麥生產的影響均為弊多利少，對水稻的影響正面作用占主導地位［２8］，以溫度升高為主要特征的氣候變化對東北地區糧食總產增加有明顯的促進作用［29］，黑龍江省水稻單產２０世紀９０年代比８０年代增４２．７％，其中氣候變暖就貢獻了２３．２％～２８．８％［３0］，然而，隨著氣溫的進一步升高，東北的水熱資源將可能得不到應有的匹配，將造成東北現有的農作物品種和種植模式下糧食減產。并且有研究者認為，就整個中國的糧食產量來說，由于氣候變暖造成水分蒸發量大增、土壤有機質礦化加速等因素，在當前技術水平下，即使能夠滿足灌溉條件，全國的小麥、玉米、水稻將分別減產３％～７％、１％～１１％、５％～１２％［１１］。

２ 應對氣候變暖保證糧食安全的對策

２．１ 充分認識氣候變暖對我國糧食安全的影響程度

我國農業本身比較脆弱，氣候變暖會使農業的脆弱性更加明顯，引起農業生產環境的惡化，將會使我國荒漠化加劇、水熱資源重新分配以及自然災害加劇，降水增加有限，蒸發量將會超過降水量，加速土地退化。另外，氣候變暖還會引起海平面上升，海岸線地勢低洼的耕地會被淹沒，據估計，海平面升高１ ｍ，如果不采取任何防范措施，珠江三角洲有３ ５００ ｋｍ２土地將被淹沒［３1］。海平面上升還會造成海水倒灌，海灣和三角洲大片土地會鹽漬化。

用人均農村人口糧食產量指標定量表征我國糧食生產空間布局現狀，發現我國糧食生產空間布局存在“北方多、南方少，中間多、兩邊少”的特點，主高值區位于東北和內蒙古一帶，次高值區為河南、安徽、山東、江蘇、湖南、江西和重慶等中西部省份；主低值區為東南沿海一帶，次低值區為西北和西南各省廣大地域［３2］。２００４年，國務院推出了“國家糧食豐產科技工程”，總體思路是立足每年為國家提供９０％以上商品糧的三大平原（東北、華北、長江中下游平原），主攻占我國糧食總產量９０％以上的三大糧食作物（水稻、小麥、玉米）。隨著與農業生產緊密相關的氣候因素的變遷，“國家糧食豐產科技工程”也應作出相應的調整。中國主要糧食產區氣候因素變化如表１所示［３3］。

居煇等［３4］通過模擬顯示，隨著氣候進一步變暖，農作物生育期縮短的同時，加大了土壤水分蒸發和作物蒸騰作用，作物缺水量增加，水熱條件沒有得到有效的匹配，將會造成東北水稻、玉米、春小麥產量降低。廉毅等［３5］的研究也表明，在吉林省的糧食主產區，氣候變暖對自２０世紀８０年代以來糧豆單產的持續增長起了重要的作用，但是在２０世紀末至２１世紀初，這種有利作用已不明顯。此前美國１９８３年的一份報告估計，中國糧食產量將增加，將從糧食進口國變為糧食出口國［３6］，也正如報告所言，中國２０世紀９０年代糧食增產。

僅就氣候變暖的熱量資源來研究，而不考慮水資源的匹配狀況、農作物耐熱性能等，糧食產量的確可望提高［３7］，只要冷暖在適當范圍內，暖期有利于農業發展，冷期則相反［３8］。然而戚穎等［09］研究認為，中國主要農業區很可能將變干旱，也就是說現有的農業布局將水熱不匹配；而且根據植物生理生態學的大量研究，隨著溫度的升高，植物體內酶活性等生理指標會呈現倒“Ｕ”形的變化過程，也就是說，現有的農作物品種的生長生育將會被持續走高的氣溫所抑制。

中國氣象局局長鄭國光認為，如果現有的種植制度、種植品種和生產水平不變，到２０３０年，中國種植業生產潛力可能會下降５％～１０％。氣候變化和極端氣象災害會導致我國糧食生產的自然波動，將從過去的１０％增加到２０％，極端不利年景甚至達到３０％以上。農業生產作為人類賴以生存的物質基礎，屬于弱質型產業，在很大程度上受到氣候條件的左右。研究氣候變暖對農業地理分布格局、自然災害和糧食產量的影響，趨利避害，保證糧食安全，對制定區域農業可持續發展戰略和實施對策具有重要作用。

２．２ 調整農業結構與種植制度，針對不同氣候區域發展優勢作物和配置作物

在分析各主產糧區氣候變化對糧食作物影響以及氣候條件與作物生長發育和產量之間關系的基礎上，根據氣候條件調整播種期及農作物品種，是近３０年來在氣候變暖背景下東北糧食單產提高的主要原因之一，氣候變暖總體上有利于多熟制的發展。東北地區在這方面已經取得了實際的經驗和效果，例如黑龍江省充分利用溫度增高、熱量資源增加的條件，從以小麥和玉米為主的糧食作物種植結構變成以玉米和水稻為主，大幅度提高了糧食總產量，成為國家首要的糧食生產和供應基地。

２．３ 加強水資源管理和農田水利基礎設施建設，加強節水、集水和旱地農業技術的研究

目前國家對農業水資源匹配問題也非常重視，２０１１年中央一號文件提出加快水利改革發展，未來１０年將投資４萬億元興修水利。頻繁發生的嚴重洪澇、干旱災害，充分反映了水利“基礎脆弱、欠賬太多、全面吃緊”的突出問題。管理節水技術、輸水系統節水技術、田間灌溉節水技術、田間農藝節水技術、化學節水技術、生物改良節水技術以及因地制宜地將各單項技術配套使用而形成的集成配套模式，在東北農業發展上得到了一定的應用［４0］。另外，應以全國各個糧食主產區為研究單元，加強氣候變化對區域農業用水和糧食生產影響的研究，進一步進行應對氣候變化先進技術的研究和推廣應用。

２．４ 引進和培育耐高溫、耐旱澇、抗病蟲作物品種

隨著氣候變暖，一些現有農作物逐漸失去最適宜生長的水熱條件，所以培育適宜氣候變化趨勢的農作物新品種是農業領域適應氣候變化的重要舉措。培育的農作物新品種要向具有較長生育期、良好抗逆性、廣泛適應性等特點發展，在耐干旱、抗病蟲害、耐高溫、耐鹽堿等方面取得突破，以便充分利用熱量資源，抵御不利的氣候因素。１７世紀由于氣候變化造成西歐的糧食危機，最后主要由于來自美洲的玉米、土豆等才得以渡過［41］。

２．５ 監測作物病蟲害變化，采取綜合性防治措施

加強病蟲害的預測、預報，及時、有效地控制病蟲害的發生發展；大力推行農業生態防治，充分利用自然因素的調節與控制作用，創造有利農作物生長發育、不利于有害生物滋生繁衍的生態條件；做好清園清田工作，減少病蟲越冬的溫床；開發和研制各種高效低毒的新型農藥，提高防治病蟲害的效率和有效保護農業生態環境。

２．６ 加強農業管理和投入，創造條件提高為農業服務的水平

部署實施中國氣候變化綜合影響評估系統等氣象災害監測預警研究計劃，加強農業災害性天氣的預測預報及預防工作，提高防災減災預警能力。加強對鹽堿沙荒、水土流失等的綜合治理，有效利用水資源，控制水土流失，推廣以自動化、智能化為基礎的精準耕作技術，實現農業的現代化管理，大力推廣節水灌溉模式，科學決策水資源分配和合理利用，降低農業生產成本，提高土地利用率和產出率，氣象和農業部門應加強作物適宜播種期預測預報服務。在決策層面上，應根據國家和區域對糧食需求，確保必需的糧食種植面積，實行不同作物差別農業補貼政策，提高糧食作物補貼標準，實現農業經濟和糧食安全協調發展。對國外農業資本加強監督，防止國內糧食走私。

２．７ 大力發展低碳農業

低碳農業是在應對全球氣候變化中應運而生的新舉措，是一種生態高值農業模式。這種全新的模式所帶動的是“低碳農業經濟”的發展，是一種全新的以低能耗和低污染為基礎的綠色農業經濟［４2］，可以改變農業生產方式和能源利用結構，減少和控制溫室氣體的排放，減緩全球氣候變暖的速度。但迄今世界上還沒有一個國家的農業現代化是建立在低碳經濟的發展模式上。

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