適應氣候變化:中國農業面臨的新挑戰*

李 虎，邱建軍，王立剛，高春雨，高懋芳

(中國農業科學院-美國新罕布什爾大學可持續農業生態系統研究聯合實驗室/農業部面源污染控制重點實驗室/中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，北京 100081)

近百年來，地球氣候正經歷一次以全球變暖為主要特征的顯著變化，這是目前國際社會普遍關注的重大全球性問題。農業是受氣候變化影響最為敏感和脆弱的部門。這是因為農作物扎根在土壤里，生長在空氣中，各種氣候條件如光、熱、水、CO2等的變化將直接影響到農作物的生長發育、質量和產量，進而影響農作物的品種、布局和種植制度。有研究表明，平均氣溫每升高1℃，年平均氣溫等值線將北移1.76°N，種植制度分界線將北移2.44°N，相當于復種指數提高7.2%［1］。氣溫的增加也使得小麥的種植品種發生了改變，小麥的適播期比以前推遲了10～15天［2］。而且干旱、洪澇、高溫、冷凍等氣象災害和降水變化的不確定性也將影響著種植制度安排［3］。此外，當氣溫升高，在伴有降雨或濕度大的情況下病蟲害發生有可能增大增廣，如水稻紋枯病［4］。可見，氣候變化已經對中國農業產生了重要影響，未來也將不可避免地對農業生產產生巨大影響［5］，如果不采取任何措施，到21世紀后半期，中國主要農作物如小麥、水稻和玉米的產量最多可下降37%，氣候變化將嚴重威脅中國長期的糧食安全［6］。適應和減緩同是應對氣候變化的必要戰略，IPCC報告指出，氣候變化影響的程度及其危害的大小是由適應和減緩的共同作用所決定的［7］。近年來，中國在減緩農業源溫室氣體排放取得了積極進展，如采用保護性耕作措施增加土壤固碳能力、采取合理的水肥管理減少農田溫室氣體的排放、通過改變飼養方式減緩畜禽溫室氣體排放等，為實現氣候變化框架公約的目標做出了巨大貢獻，這一成績為國際社會所公認。但是即使減緩措施是多么的高效，由于氣候變化的滯后效應，氣候變暖仍將對我國的農業生產產生巨大影響。既然氣候變化不可避免，因此適應成為當前應對氣候變化的必要措施［8］。目前，針對觀測到的和預估的未來氣候變化正在采取一些適應措施，但氣候變化適應性評價在目前仍是一個比較新的研究領域，一般地區農業適應性措施不成體系，相關研究幾乎空白，不能滿足實際需求［9］。尤其是我國仍為發展中國家，經濟條件不發達，氣候條件復雜，生態環境脆弱，其基本國情決定了我國適應氣候變化能力還非常有限［10］。因此，農業適應技術對策的分析還需要深入的研究。文章通過反映現階段我國農業適應氣候變化的認知與進展以及農業應對氣候變化的挑戰，為今后開展相關的研究以及政策的制定提供有意義的參考。

1 適應氣候變化的理解

1.1 適應的定義

適應氣候變化是一個較為復雜的問題。政府間氣候變化專門委員會關于“適應”給出的定義是:在自然或人類系統中由于實際的或預期的氣候刺激或其影響而作出調整，以求趨利避害［7］。因此，“適應”是為應對變化了的環境所涉及的可持續調整進程［11］。由于適應能夠支持發展進程并有助于推動和持續改善目前人們的生活，因此也被作為適當的應對之策。適應有三個主要目的，一是增強適應能力，二是減小脆弱性，三是開發潛在的發展機會。適應的短期目標是減小氣候風險，增強適應能力，長期目標應當與可持續發展相一致［12］。可見，適應與可持續發展密不可分。

1.2 適應的分類

適應根據目的和時間選擇可分為:預期的和反應的適應，私人的和公共的適應，以及自發的和計劃的適應。從適應性質上可分為挑戰的應對和機遇的利用措施，從適應類型上可分為管理、技術/設備和基礎設施建設措施，從實現途徑上可分為提高適應能力、采取適應性行動和自動調節措施。具體分析如下:

預期適應:發生在氣候變化影響被觀察到之前的適應，也被稱之為事先適應。如加強沿海防潮設施建設、加強海岸監測系統建設。

反應適應:發生在氣候變化影響被觀察到之后的適應。如調整農業結構和種植制度，提高復種指數，選育和推廣抗逆品種等。

私人適應:由個人、家庭或私人公司發起和實施的適應，通常是出于活動者經濟上的自身利益。

公共適應:由各級政府發起和實施的適應，通常是針對集體需要。

自發適應:并非制定出的對氣候激勵有意識的響應，但是由自然系統生態變化和由人類系統市場或福利變化聚合而成的適應，也被稱之為自動或本能適應，如農民通過改變作物種類的模式。

計劃適應:根據對已改變或正在改變的條件的認識，以及需要反饋、保持、或希望取得的某種狀態的行動的認識，經過深思熟慮的政策決策的結果。

2 中國適應氣候變化工作進展

全球氣候變化已成為世界共同面對的問題，國際社會早已認識到氣候變化及其影響的嚴重性，如何減輕和適應氣候變化的不利影響日益引起人們的重視。中國政府也對氣候變化問題高度重視。事實上，在過去的數年中，我國在氣候變化領域開展了很多實際行動，如2007年6月出臺的《中國應對氣候變化國家方案》中明確提出，要將適應氣候變化的行動納入國民經濟和社會發展的總體規劃和地區規劃中;《國家中長期科學和技術發展規劃綱要 (2006～2020年)》把能源和環境確定為科學技術發展的優先領域，把全球環境變化監測與對策明確列為環境領域的優先主題之一;“八五”以來，通過國家科技攻關計劃、國家高技術研究與發展計劃 (863計劃)、國家基礎研究發展計劃 (973計劃)等先后組織開展了一系列與氣候變化有關的科技項目，在全球和中國氣候變化預測、適應技術和減緩技術領域取得重要的進展;2007年的《中國應對氣候變化科技專項行動》，列出了氣候變化對中國主要脆弱領域的影響及適應技術和措施等8項適應技術和措施作為重點任務，并提出了一系列保障措施;2008年11月，中國政府與聯合國發表了《應對氣候變化技術開發與轉讓北京宣言》，強調技術在應對氣候變化中的關鍵作用，促進了減緩與適應氣候變化技術的有效轉讓與推廣;2009年以來，中國各級政府制定了一系列有利于農業領域適應氣候變化的政策法規。如農業部出臺了《植物新品種保護項目管理暫行辦法》、《農業轉基因生物安全項目管理暫行辦法》、《超級稻新品種選育與示范項目管理辦法》等文件［13］。可見中國對適應問題的關注，突顯了未來農業適應氣候變化的重要性。

3 中國農業適應氣候變化的迫切性

農業是受氣候變化影響最直接最脆弱的部門，氣候變化造成的糧食短缺可能會比海平面上升等產生的影響來得更快、也更早［14］。中國是一個農業大國，農業生產受氣候變化影響最大。中國未來北方地區暖干旱化趨勢將更加明顯，糧食產量對灌溉的依賴將進一步加大。而受溫度升高的影響，土壤有機質分解加快，化肥釋放周期縮短，若要達到原有肥效，化肥使用量需要進一步增加，從而阻礙農村節能減排［15］。目前的研究表明，在當前技術水平下，如果不考慮CO2的肥效作用和適應措施，全國平均溫度升高若不超過2.5～3℃，中國小麥、水稻和玉米三大主要糧食作物的單產水平有增有減，未來糧食總產水平可以通過種植結構的調整保持穩定，但是如果平均溫度升高超過2.5～3℃，中國這三種主要糧食的單產水平將會持續下降。如果采取適應措施，如改善品種、調整結構、應用先進技術、合理使用農藥和肥料、改善灌溉及農業基礎設施等，則可以大大降低氣候變化的不利影響［6，16］。盡管人們對未來糧食供求變化認識還存在差異，但是對研究農業適應措施的重要作用均已達成共識，提高適應能力將幫助農業生產很好地應對氣候變化的影響［17］。因此，在氣候變化背景下中國未來的糧食安全在很大程度上取決于適應措施的有效性。同時，由于中國很多地方經濟不發達，農業投入不足，因此抵御氣象災害和氣候變化的風險能力較差。最新研究表明，未來中國區域之間的脆弱性差別很大，并存在幾個明顯的高脆弱區，主要分布在東北和西北地區 (新疆、甘肅和寧夏)。中度和輕微脆弱區主要分布在長江中下游及云南、貴州等地［18～20］。因此，增強農業對氣候變化的適應能力對于確保糧食安全、維護農村經濟穩定、保證農民增收和生活水平的提高都有著非同尋常的積極意義［5］。

4 中國農業領域氣候變化適應技術

對發展中國家而言，應對氣候變化對農業的不利影響，最好的辦法是因地制宜采取適應措施，包括根據對未來氣候的預測調整農業種植結構;加強管理、改善農業基礎設施;采用新技術、提高農業生產對氣候變化不利影響的抵御能力等等，最大限度地減少損失。中國已在農業領域和地區有針對性地開展了適應氣候變化的示范研究項目，積累了一些適應氣候變化的成果和經驗，采取了一些有效地適應技術，很多措施已經卓見成效，成功經驗可以為其他地區提供借鑒和示范，如華北平原弱冬性小麥品種的選育和推廣，東北平原 (特別是三江平原)水稻大面積擴種，內蒙古中東部、遼寧阜新等干旱區采取的保護性耕作措施，寧夏等西北干旱區水稻、馬鈴薯的作物種植比例調整，都是針對當地水熱條件變化而采取的適應性措施［21］，為中國農業的可持續發展做出了積極的貢獻。目前國內農業適應氣候變化的主要措施可以概括為以下幾點:(1)調整農業結構和種植制度。該方法是目前農業適應氣候變化采取的主要措施之一，主要針對氣候變化對農業的可能影響，分析未來光、溫、水資源重新分配和農業氣象災害的新格局，改進作物品種布局。如西北干旱區在氣候變化的背景下，干旱的顯著增加對農作物熟制、布局、結構都產生了影響，為此相應調整了農業結構和品種布局，減少高耗水量作物及品種，如增加馬鈴薯種植面積，實現了擴大節水型、耐旱型糧食作物的生產。東北地區氣候變暖熱量增加有利于水稻的種植，一定程度上減少了低溫冷害的威脅，延長了水稻生長期，利于水稻增產，因此應適當增加水稻的播種面積。(2)選育作物品種。為減少氣候變化對農作物的不利影響，選育優良品種是重要的適應性對策。基因技術會對氣候變化適應提供更多的可能，通過體細胞無性繁殖變異技術等生物技術，快速有效地培育出抗逆性強、高產優質的作物新品種是重要途徑。如以前推廣的冬小麥品種大多屬于強冬性，因冬季無法經歷足夠的寒冷期以滿足春化作用對低溫的要求，已經被過渡型、半冬性或弱冬性生態類型的冬小麥品種所取代，這種應對氣候變暖的適應性行為，有助于小麥總產的穩定和提高。(3)調整管理措施。氣候的暖干化趨勢，將導致地表蒸發和植物蒸騰作用的加強，從而進一步加劇水資源的供求矛盾，使干旱問題更為突出。而且農作物害蟲發生發展與氣候條件關系密切。因此需調整農業管理措施如控制水土流失、增加灌溉和施肥、防治病蟲害等以提高農業生態系統的適應能力。如中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所發明的一種北方旱區減緩和適應氣候變化增效種植技術，它選擇生育期長的品種，秋收后不翻地，利用上一年作物根茬固土越冬，播種時行距采用寬窄行，噴施生長調節劑進行生育期的調控，作物選擇以谷子、大豆等莖稈直立的中矮稈作物為主，顯著提高了生態脆弱區農業適應氣候變化的能力，是北方旱區農業實現可持續發展的有效途徑。(4)改善農業基礎設施。在適應能力建設方面，基礎設施建設對于提高防洪、抗旱、供水能力及應變能力是必不可少的重要措施之一。如在水利設施建設上，通過對過去以排水為主要功能的排水溝增設節制閘等技術措施，使其具有一定的集蓄雨水、灌溉回歸水的功能，既可以作為干旱時節的灌溉水儲備，也可以達到回補地下水的目的;在降水較充沛的江蘇省新沂市在設計節水灌溉工程設施時，將防滲渠道和低壓管道作為兩種主要的節水灌溉設施，以降低農田灌溉用水量、減少輸水過程的損失;在西北干旱地區的寧夏，將發展噴、滴灌作為節水灌溉的主要工程措施，對提高農業產量、增強氣候變化的適應能力和防御災害能力具有長遠意義。

5 中國氣候變化適應技術與國外的研究差距

5.1 節水農業技術

近幾年，我國的節水農業技術對提高水分利用率、節約用水、改善農田土壤環境和提高作物產量起到了重要的作用，但同現代高效的國外節水種植制度相比仍存在諸多重要的技術瓶頸，主要表現為:缺乏節水農業發展的基礎數據資料積累和對農業用水狀況的有效監測與控制;從純基礎到應用層面的應用基礎研究還很欠缺;缺乏標準化、定量化和集成化的農業節水綜合技術體系和應用模式;缺乏高效快速鑒定評價植物抗旱性能的方法與指標;信息化技術應用水平較低，農業節水管理的信息采集、傳輸的可靠性差等等［22］。而發達國家的灌溉水管理技術正朝著信息化、自動化、智能化方向發展。特別是近年來利用3S技術，為最大限度地優化各項農業投入，充分挖掘田間水肥差異性所隱含的增產潛力創造了條件。因此，加快發展現代節水高效農業技術，建立中國特色的節水高效農業技術體系，是滿足未來20年農業與農村經濟可持續發展的重大戰略，已迫在眉睫，其戰略意義重大。

5.2 品種選育技術

我國利用包括生物技術在內的新技術，培育出了一批產量潛力高、內在品質優良、綜合抗性突出、適應性廣的優良動植物新品種，對強化農業適應氣候變化的能力具有顯著的作用。然而現階段我國農業生物技術基本上仍舊是模仿國外的先進技術，國內創新的較少［23］。比如，對抗旱節水新品種的選育技術上，我國有豐富的抗旱物種資源，但與先進國家相比，仍存在差距:種質資源收集保存數量多，抗旱性精細鑒定評價少;抗旱性鑒定評價方法指標多，缺乏快速、高效的抗旱性鑒定評價方法指標;抗旱性鑒定評價的設施落后，鑒定評價體系不完善;抗旱種質資源利用效率低，種質創新工作亟須加強。

5.3 病蟲害防治技術

我國現有的作物病蟲害綜合防治技術，在利用抗病蟲品種、重大病蟲種型監測、中長期預測預報、防治配套技術等方面都非常具有特色，而且在很多方面居國際先進、甚至領先水平。但在生態調控技術等方面的研究薄弱，技術上仍在很大程度上依靠化學農藥［24］。而歐美等發達國家和國際研究機構在以往病蟲害綜合防治的基礎上，提出了以自然控制、生態控制等為主要手段的病蟲害可持續控制技術，甚至發展完全不施用化學農藥 (化肥)的生態農業或有機農業［25］。

因此，未來需依靠科技進步加強新技術的研究和開發是減緩溫室氣體排放、提高氣候變化適應能力的有效途徑。發展包括生物技術在內的新技術，培育產量潛力高、品質優良、綜合抗性突出和適應性廣的優良動植物新品種。力爭在光合作用、生物固氮、生物技術、病蟲害防治、抗御逆境、設施農業和精準農業等方面取得重大進展。

6 中國氣候變化適應研究面臨的挑戰

6.1 適應資金和技術障礙

適應氣候變化是一個系統工程，需要巨大的資金支持，特別是發展中國家，由于適應的基線較低，在適應行動中需要投入的資金更大。同時，發展中國家由于科學技術實力弱，在適應氣候變化方面現有的技術水平與發達國家相比差距較大。因此，如果發達國家向發展中國家轉讓諸如農業生物技術、節水技術、大氣與海洋觀測等各種先進技術，則可以促進發展中國家的技術進步，推進其增長方式的轉換，增強其適應能力，而發達國家也可以從技術轉讓中獲取相關利益，更好地幫助自己實現減排義務。然而由于缺乏有效的國際合作制度，發達國家和發展中國家在適應問題上一直存在著很大的分歧和矛盾，這主要涉及適應的公平性問題。當前的氣候變化是由發達國家過去幾十年的經濟發展造成的，現在卻要發展中國家為其行為承擔相應的后果，而且發達國家又不愿意向發展中國家提供資金、技術等的支持。而發展中國家則強調發達國家應該承擔一定的責任，向發展中國家提供應對氣候變化的資金和先進的技術，共同應對氣候變化的不利影響，從而使通過國際合作適應氣候變化難以實施，造成資金和技術轉讓障礙。

6.2 未來氣候變化影響研究不足

適應氣候變化主要是對未來氣候變化影響的適應，然而在預測未來的氣候變化及其影響上存在很大的不確定性，從而導致具體的適應性技術能否適合于未來氣候變化的問題。目前用于脆弱性和適應性的分析所采用的氣候變化情景都是由IPCC發布的SRES(Special Report on Emissions Scenarios)系列的最新溫室氣體排放情景，即CO2高排放情景 (A2)和CO2低排放情景 (B2)，與我國未來的社會經濟發展情景還是有差異的，而且目前國內外比較著名的全球氣候模式輸出的氣候情景結果也存在較大的差異，它們都導致適應氣候變化的決策帶來很大的不確定性［26］。此外，未來極端氣候事件的頻繁發生和強度增強將產生嚴重的后果。如干旱更頻繁、更嚴重的發生將加劇土地退化，暴雨洪水事件的增加，由此產生的破壞在某些情況下可能使多年的適應建設努力付諸東流，進而加大了適應技術選擇的難度。因此加強氣候變化影響的研究，豐富氣候變化影響知識十分必要。

6.3 適應技術需求量大面廣

中國地域廣大，各地的土地利用狀況、水資源分布狀況、溫度的波動等因素地域性差異非常顯著，氣候變化對農業的影響在不同地區存在較大差異，需要因地制宜采取不同對策。比如氣候變暖將使東北平原西部和南部受干旱威脅的程度明顯增大［1］，所以優先的適應技術應為加大農田水利工程建設，科學調控水資源，擴大旱作農業保水、節水技術的推廣使用，并培養耐旱、優質品種。而對長江中下游及沿海平原而言，氣候變暖將使降水量呈增加趨勢，增暖趨勢明顯［19］，因此適當調整種植結構，增加復種指數是該區最優先的適應技術。目前，農業的氣候變化適應性和不同區域具體適應措施的研究仍比較薄弱，因地制宜地選擇適應措施是一項基本原則，研究區域范圍的適應性技術是未來適應技術的研究重點。

6.4 缺乏適應技術的風險評價

適應選擇措施和技術并非沒有成本和風險的，然而有關適應行動的成本和利潤的定量信息目前還很缺乏。由于沒有足夠的社會經濟情景和氣候變化情景的數據，評價研究主要采用適應性假設，只是按照氣候變化情景模型測算的影響條件或參數變化，估計、預判不同適應性手段對氣候變化趨勢的不同效果，這類研究沒有對適應性進行實際調查、沒有驗證適應性或適應能力的實際過程。提出的適應氣候變化的對策建議也都是以定性研究為基礎得出的，缺少對適應技術評估標準的深入研究，大多數僅局限于成本與潛力。很難被政府部門采納。因此，在進行氣候變化的適應性研究時，需要加強具體的適應措施和技術的成本和效果分析，任何一個具體的措施或技術都是放在一個大的社會、經濟、自然環境中去實施的，必然受到多方面、多重的影響，很難單獨區分氣候變化的影響，因此需要開發成本-效益分析，多目標分析和風險-效益分析等方法評估適應的效果。

6.5 對適應氣候變化關注不夠

減緩氣候變化是為了降低未來發生氣候變化的影響程度，適應氣候變化則是通過對氣候變化影響做出反應，減少不利影響造成的危害，其實質是減少脆弱性。迄今為止，雖然國內外對適應氣候變化作為應對氣候變化的主要途徑達成一致。但是氣候變化的適應問題卻沒有得到真正的重視，對如何提高公眾適應氣候變化的意識與管理水平，增強適應氣候變化的能力做得很少。因此，應進一步利用現代信息傳播技術，加強適應氣候變化的先進農業技術的普及、推廣及應用培訓，提高公眾對氣候變化影響認識的深刻性和行動的自覺性。

［1］王效瑞，田紅.安徽氣候變化對農業影響的量化研究.安徽農業大學學報，1999，26(4):493～498

［2］劉穎杰，林而達.氣候變暖對中國不同地區農業的影響.氣候變化研究進展，2007(4):229～233

［3］寧金花，申雙和.氣候變化對中國農業的影響.現代農業科技，2009(12):251～254

［4］周平.全球氣候變化對我國農業生產的可能影響與對策.云南農業大學學報，2001(16):1～4

［5］《氣候變化國家評估報告》編寫委員會.氣候變化國家評估報告.北京:科學出版社，2007

［6］林而達，吳紹洪，戴曉蘇，等.氣候變化影響的最新認知.氣候變化研究進展，2007，3(3):125-131

［7］IPCC.Climate change 2001-impacts，adaptation，and vulnerability.UK:Cambridge University Press，2001

［8］IPCC.Climate change 2007-impacts，adaptation and vulnerability.Cambridge，UK and NewYork:Cambridge University Press，2007:750 ～752

［9］羅懷良，吳麗麗.國內農業生產對氣候變化的脆弱性與適應對策研究進展.亞熱帶水土保持，2010，22(1):2～3

［10］中國國家發展和改革委員會.中國應對氣候變化國家方案.http://www.ccchina.gov.cn/WebSite/CCChina/UpFile/File189.pdf 2007

［11］McCarthy J J，Canziani O F，et al.Climate Change 2001:Impacts，Adaptation＆Vulnerability.Contribution of Working Group II to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC).Cambridge:Cambridge University Press，2001

［12］Center for European Policy Studies.Adaptation to Climate Change:Why Is It Needed and How can It be Implemented.CEPS policy brief，2008:161.http://www.ceps.eu

［13］中國國家發展和改革委員會.中國應對氣候變化的政策與行動——2010年度報告

［14］丁一匯，任國玉，趙宗慈，等.中國氣候變化的檢測及預估.沙漠與綠洲氣象，2007，1(1):1～9

［15］熊偉，林而達，蔣金荷，等.中國糧食生產的綜合影響因素分析.地理學報，2010，65(4):397～406

［16］孔維財.氣候變化對農田生態系統的影響及其對策研究.安徽農業科學，2009，37(31):15313-15315，15319

［17］林而達.氣候變化危險水平與可持續發展的適應能力建設.氣候變化研究進展.2005.1(2):76～79

［18］張永紅，李湘閣.氣候變化對陜西省棉花生產的影響.南京:南京氣象學院，2003:73～74

［19］劉德祥，董安祥，陸登榮.中國西北地區近43年氣候變化及其對農業生產的影響.干旱地區農業研究，2005，2(23):195～200

［20］楊新，李曉彥，延軍平.近50年來氣候變化和災害對陜甘寧邊境地區影響的分析.災害學報，2002，17(2):17～21

［21］謝立勇，郭明順，劉恩財，等.農業適應氣候變化的行動與展望.農村經濟.2009，12:35～36

［22］武雪萍，梅旭榮，蔡典雄，等.節水農業關鍵技術發展趨勢及國內外差異分析.中國農業資源與區劃，2005，26(4):28～32

［23］徐影，丁一匯，趙宗慈.長江中下游地區21世紀氣候變化情景預測.自然災害學報，2004，13(1):26～31

［24］陳友祥，陳超，魏宏偉.氣候變暖與農業生產應對措施.安徽農學通報，2005，11(3):79～83

［25］何忠全，張志濤，陳志誼.我國水稻病蟲害防治技術研究現狀及發展策略.西南農業學報，2004，17(1):110～114

［26］姚鳳梅，張佳華，孫白妮，等.氣候變化對中國南方稻區水稻產量影響的模擬和分析.氣候與環境研究，2007，12(5):659～666