新階段農(nóng)業(yè)氣象學(xué)發(fā)展面臨的形勢與研究展望*

潘志華

新階段農(nóng)業(yè)氣象學(xué)發(fā)展面臨的形勢與研究展望*

潘志華

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院/中國氣象局-中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)應(yīng)對氣候變化聯(lián)合實驗室，北京 100193）

當(dāng)前，中國進入了建設(shè)農(nóng)業(yè)強國的新階段，農(nóng)業(yè)氣象面臨前所未有的挑戰(zhàn)與發(fā)展機遇。針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智慧化、糧食安全、氣候變化、綠色可持續(xù)發(fā)展等新形勢，農(nóng)業(yè)氣象迫切需要建立氣候要素與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的定量關(guān)系，科學(xué)合理利用和提高氣候資源利用率。農(nóng)業(yè)氣象學(xué)的重要任務(wù)包括深化研究內(nèi)容、拓展研究視野、創(chuàng)新理論方法；重要研究方向在農(nóng)業(yè)氣象基礎(chǔ)、氣候變化適應(yīng)、溫室氣體減排、農(nóng)業(yè)氣候資源高效利用、農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害與風(fēng)險應(yīng)對、農(nóng)業(yè)小氣候調(diào)控、氣候智慧型農(nóng)業(yè)等方面。作為一門農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科，農(nóng)業(yè)氣象學(xué)需要加快發(fā)展，走在其他農(nóng)業(yè)科學(xué)的前面。

農(nóng)業(yè)強國；農(nóng)業(yè)氣象學(xué)；主要任務(wù)；重點研究方向；氣候智慧型農(nóng)業(yè)

中國共產(chǎn)黨第二十次代表大會在擘畫全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家宏偉藍圖時，提出要加快建設(shè)農(nóng)業(yè)強國[1]。隨后，2022年中央農(nóng)村工作會議對農(nóng)業(yè)強國建設(shè)進行了明確規(guī)劃與部署[2]。農(nóng)業(yè)強國建設(shè)對推進中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化具有重大戰(zhàn)略意義，將成為今后一段時期的重大任務(wù)，意味著中國農(nóng)業(yè)發(fā)展進入了新階段。

農(nóng)業(yè)強國的重要特征之一是農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新能力強[3]。農(nóng)業(yè)氣象是農(nóng)業(yè)科技的重要組成部分，也是農(nóng)業(yè)科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科[4]。新中國成立以來，農(nóng)業(yè)氣象學(xué)得到了快速發(fā)展，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)做出了重要貢獻[4]。然而，進入新發(fā)展階段，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形勢與生態(tài)環(huán)境演變及現(xiàn)代信息、生物技術(shù)的發(fā)展，在2035年基本實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化的國家宏觀戰(zhàn)略要求下，農(nóng)業(yè)氣象學(xué)面臨著前所未有的新挑戰(zhàn)，同時也迎來了難得的發(fā)展機遇。農(nóng)業(yè)氣象學(xué)的發(fā)展要隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展而發(fā)展，隨著環(huán)境條件的變化而不斷創(chuàng)新。近幾十年來，中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)生了重大變化，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與氣象環(huán)境條件的關(guān)系也發(fā)生了重大變化，客觀上要求農(nóng)業(yè)氣象學(xué)加快發(fā)展。

1 農(nóng)業(yè)氣象學(xué)發(fā)展面臨的形勢

1.1 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與糧食安全的新形勢

確保糧食安全與主要農(nóng)產(chǎn)品供給是發(fā)展農(nóng)業(yè)的首要任務(wù)。近幾十年來，隨著中國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)生了深刻變化：大面積的機械化播種與收獲有效節(jié)約了農(nóng)時，爭取到更多的可利用光溫資源；灌溉面積與化肥施用量大幅度增加，有效改善了農(nóng)田水分和養(yǎng)分狀況，改變了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對水分和溫度的敏感性；高產(chǎn)品種推廣面積不斷增加，極大地提高了土地產(chǎn)出率和資源利用率；覆膜、耕作（壟溝耕作、深松、免耕）等技術(shù)措施，有效改善了農(nóng)田水熱狀況，改善了農(nóng)田小氣候。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的改變極大地提高了農(nóng)業(yè)氣候資源利用率，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和生產(chǎn)效率，有效促進了糧食生產(chǎn)大幅提升。2022年，全國糧食總產(chǎn)達到68655萬t，連續(xù)8a穩(wěn)定在65000萬t以上[5]。但中國人口眾多，糧食產(chǎn)能仍不能滿足國內(nèi)需求，部分糧食仍需進口，2022年糧食進口總量達到14687.2萬t[6]。隨著人口增加與社會經(jīng)濟的發(fā)展，糧食安全形勢愈加緊張，提高糧食產(chǎn)量和產(chǎn)能的任務(wù)愈加緊迫，這就要求進一步擴大農(nóng)業(yè)種植面積或提高單位面積糧食產(chǎn)量。隨著農(nóng)村人口的城鎮(zhèn)化和生態(tài)環(huán)境建設(shè)的需求，中國可耕地面積仍在繼續(xù)減少，糧食增產(chǎn)將主要依靠提高單位面積產(chǎn)量和復(fù)種指數(shù)來補償，這就對提高氣候資源利用率與利用效率提出了新的更高的要求。

與此同時，伴隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)與人工智能技術(shù)的有效融合，促使智慧農(nóng)業(yè)迅速興起，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率與自動化程度大規(guī)模提高。當(dāng)前，中國農(nóng)業(yè)逐步向機械化農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，一家一戶的小規(guī)模經(jīng)營方式逐步向集約化規(guī)模經(jīng)營方式轉(zhuǎn)變。這樣的發(fā)展形勢客觀上要更加精細化、精準化明確作物生長發(fā)育與環(huán)境條件的定量關(guān)系，尤其是與氣象環(huán)境條件之間的關(guān)系，為智慧化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供農(nóng)業(yè)氣象模式。為此，進一步加強農(nóng)業(yè)氣象基礎(chǔ)研究是農(nóng)業(yè)科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)與迫切要求。農(nóng)業(yè)氣象學(xué)的發(fā)展水平直接影響著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)的發(fā)展進程，農(nóng)業(yè)氣象應(yīng)該走在其他農(nóng)業(yè)科學(xué)的前面[7]。

1.2 氣候變化的新形勢

2021年聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發(fā)布第六次評估報告指出，2011?2020年比1850?1900年全球地表平均溫度增加1.09℃，預(yù)計未來20a增溫將達到或超過1.5℃[8]。2022年中國氣候變化藍皮書指出，1951?2021年中國地表年平均氣溫升溫速率為0.26℃·10a?1，高于全球同期平均升溫水平（0.15℃·10a?1），是全球氣候變化的敏感地區(qū)之一；近20a是20世紀初以來中國最暖時期[9]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)暴露性強，應(yīng)對氣候變化的能力非常脆弱。溫度和降水等氣候要素的波動，意味著熱量、水和光照等資源的空間格局隨之變化，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局產(chǎn)生直接且重要的影響。隨著氣候變化，農(nóng)業(yè)氣候資源、作物種植界限、作物布局與種植結(jié)構(gòu)、作物熟制和農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害發(fā)生特點都將隨之發(fā)生顯著變化。據(jù)研究，當(dāng)溫度上升1.4℃、降水增加4.2%的情況下，中國一熟作物種植面積可由當(dāng)前62.3%下降為39.2%，兩熟作物種植面積可由24.2%變?yōu)?4.9%，三熟作物種植面積則由當(dāng)前13.5%提高到35.9%[10]。值得注意的是，隨著氣候變暖，高溫、強降水、季節(jié)性干旱等極端天氣氣候事件也隨之增多增強，氣候風(fēng)險水平趨于上升，1961?2020年中國氣候風(fēng)險指數(shù)較1961?1990年提高了58%[9]。未來一段時期內(nèi)，氣溫升高，極端天氣氣候事件增加，區(qū)域性農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害和病蟲害偏重發(fā)生的可能性加大[9]。氣候風(fēng)險已成為影響糧食安全的重要因素之一[11]，中國必須在適應(yīng)氣候風(fēng)險與氣候資源新格局的前提下合理調(diào)整糧食種植布局與生產(chǎn)，確保糧食生產(chǎn)安全和2035年基本實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的目標實現(xiàn)。

另一方面，氣候變暖的主要原因是由于人為排放溫室氣體，農(nóng)業(yè)是溫室氣體排放的主要貢獻者之一[12]。據(jù)IPCC估算，全球農(nóng)業(yè)源溫室氣體占總溫室氣體排放量的13.5%，且比例不斷增大，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)排放甲烷（CH4）和N2O的貢獻量分別占人類活動總貢獻量的50%和84%[12]。據(jù)估算，中國農(nóng)業(yè)溫室氣體占全國排放總量的8.7%，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的CH4和N2O排放分別占全國總排放量的40.5%和65.4%[13]。其中，中國水稻種植面積和總產(chǎn)居世界第一，是甲烷的重要排放源；中國氮肥用量也居世界第一，是農(nóng)田N2O的主要排放源[13]。2015年，聯(lián)合國氣候變化大會達成的《巴黎協(xié)定》提出，要在21世紀末將全球增溫控制在2℃范圍內(nèi)，并力爭控制在1.5℃范圍內(nèi)[14]。為此，減少溫室氣體排放成為人類社會保護地球的共同目標。2020年中國向全球宣布，將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，力爭二氧化碳（CO2）排放于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和[15]。農(nóng)業(yè)發(fā)展同樣面臨著巨大的減排、固碳壓力與挑戰(zhàn)。

1.3 農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的新形勢

綠色可持續(xù)發(fā)展是農(nóng)業(yè)強國的重要特征[3]。近年來，雖然中國農(nóng)業(yè)糧食產(chǎn)量連年增加，但資源環(huán)境壓力越來越大。部分地區(qū)為了追求高產(chǎn)，超額利用熱量、水分等氣候資源，引起生態(tài)系統(tǒng)退化。這些地區(qū)主要集中在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)強度較大的北方農(nóng)區(qū)。改革開放以來，中國北方農(nóng)區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)強度不斷加大，對全國糧食生產(chǎn)貢獻度不斷提高。基于國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)分析表明，2004年以來中國北方耕地面積、化肥施用量和灌溉面積大幅增加，增產(chǎn)貢獻率達到85%以上，成為糧食增產(chǎn)的主要貢獻者。20世紀80年代?2015年，北方農(nóng)區(qū)部分地區(qū)農(nóng)田土壤濕度趨于下降，0?50cm土壤體積含水量每10年下降趨勢達0.011～0.015m3·m?3[16]，尤其是黃土高原部分地區(qū)已出現(xiàn)深層土壤干層，農(nóng)田質(zhì)量趨于下降，嚴重威脅著種植業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[17]。隨著氣候變暖，東北黑土地的有機質(zhì)含量和保水保肥能力也趨于下降[18]。氣候變化與超強度人類活動還導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生物多樣性減少、病蟲害增加和農(nóng)藥污染加重。這表明，中國未來糧食生產(chǎn)的環(huán)境壓力將不斷加大。

以上形勢的變化，客觀上對新階段農(nóng)業(yè)氣象學(xué)的發(fā)展提出了新的要求。

2 農(nóng)業(yè)氣象學(xué)發(fā)展的新要求

2.1 建立氣候要素與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的定量關(guān)系是新階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的核心要求

農(nóng)業(yè)氣象是智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。智慧農(nóng)業(yè)的核心是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境條件的定量關(guān)系，其中由于氣象條件的復(fù)雜性與多變性，氣象條件與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境條件關(guān)系的難點與關(guān)鍵。生產(chǎn)實踐與科學(xué)實驗充分表明，機械播種和收獲在省時省工的同時，會引起熱量資源的富余，對作物布局產(chǎn)生影響；作物播期、灌溉施肥措施等的變化會引起農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對氣候資源利用程度的變化；當(dāng)前發(fā)生的氣候變化具有全局性的影響，一個要素的變化會引起其他要素發(fā)生相應(yīng)的變化。幾十年來，中國農(nóng)業(yè)種植品種、技術(shù)措施發(fā)生了重大變化，隨著氣候變化和農(nóng)業(yè)系統(tǒng)自身的演變，許多農(nóng)業(yè)氣象指標已經(jīng)不適應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素之間存在協(xié)同性，農(nóng)業(yè)氣象指標具有動態(tài)性，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的某個要素發(fā)生變化，會引起其他要素發(fā)生相應(yīng)變化，除修訂和健全單要素農(nóng)業(yè)氣象指標外，還需構(gòu)建多要素復(fù)合指標和各種作物的氣象模式。由此可見，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與氣候要素之間的關(guān)系隨著技術(shù)條件、氣候要素的變化而變化，非常復(fù)雜，加強農(nóng)業(yè)氣象指標、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與氣象條件的關(guān)系等研究在新形勢下非常迫切。

2.2 提高氣候資源利用率與利用效率是新階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的本質(zhì)要求

提高單位面積的糧食產(chǎn)量本質(zhì)上要求提高單位面積的氣候資源利用率與利用效率。總結(jié)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的歷程可以發(fā)現(xiàn)，品種改良和培育的共同目標是提供氣候資源利用率與利用效率；機械化作業(yè)生產(chǎn)節(jié)省了農(nóng)時，壓縮了農(nóng)耗積溫，增加了可利用氣候資源；溫室大棚技術(shù)高效利用了作物非適宜生長期的光溫水等小氣候資源等。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，施肥、灌溉等常規(guī)技術(shù)提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的空間越來越小，為了提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力，充分且高效利用氣候資源，并與其他農(nóng)業(yè)資源優(yōu)化配置將成為新階段農(nóng)業(yè)發(fā)展的主攻方向。中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進入了提高氣候資源利用率與利用效率的新階段。

2.3 氣候要素是自然要素，也是生產(chǎn)要素，科學(xué)合理利用氣候資源是新階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的內(nèi)在要求

一方面，氣候要素是自然環(huán)境要素，是自然生態(tài)系統(tǒng)狀況的綜合反映，氣候環(huán)境條件決定了自然生態(tài)系統(tǒng)的基本格局。如中國200mm、400mm和800mm年降水量等值線分別對應(yīng)著干旱區(qū)與半干旱區(qū)、半干旱區(qū)和半濕潤區(qū)及半濕潤區(qū)與濕潤區(qū)的分界線。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局中，應(yīng)根據(jù)氣候環(huán)境條件，宜草則草、宜林則林、宜耕則耕。另一方面，氣候要素也是生產(chǎn)要素，具有資源特征。農(nóng)業(yè)自然資源主要包括氣候資源、土壤資源、水資源、生物資源等，其中水資源主要關(guān)注對象是降水資源，也是氣候資源的重要組成部分。合理利用光、溫、水等氣候資源，能夠促進區(qū)域可持續(xù)發(fā)展；過度利用，則會影響甚至阻礙區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。如北方地區(qū)長期過度開發(fā)利用降水資源，已經(jīng)導(dǎo)致部分地區(qū)生態(tài)退化和下游地區(qū)農(nóng)業(yè)可利用水分的虧缺。氣候要素的資源特性決定其具有稀缺性，氣候資源的利用程度深刻影響著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展布局與發(fā)展?fàn)顩r。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局中，要根據(jù)氣候資源條件，宜旱則旱、宜灌則灌，不合理安排將對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。農(nóng)作物種植的合理布局、結(jié)構(gòu)配置直接影響著糧食最終產(chǎn)量，影響資源利用程度與環(huán)境質(zhì)量。在生態(tài)退化的威脅下，如何進一步布局好農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是農(nóng)業(yè)科學(xué)面臨的主要挑戰(zhàn)，也是農(nóng)業(yè)氣象面臨的主要任務(wù)。

2.4 積極應(yīng)對氣候變化是新階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的客觀要求

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程主要是暴露在自然條件下進行，氣候和土壤條件是最基本、最重要的自然環(huán)境資源因素。土壤的形成、水熱狀況和微生物活動等在很大程度上也受氣候條件的制約。可以說，農(nóng)業(yè)是對環(huán)境氣象條件最為敏感和依賴性最強的產(chǎn)業(yè)。不僅農(nóng)作物生長發(fā)育和產(chǎn)量、品質(zhì)形成高度依賴于氣象環(huán)境條件，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)技術(shù)和農(nóng)事活動也需遵循氣象環(huán)境的變化。當(dāng)前，農(nóng)業(yè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的客觀需求與全球氣候變化、極端事件多發(fā)頻發(fā)重發(fā)嚴峻形勢間的矛盾日益突出[11]。積極應(yīng)對氣候變化是農(nóng)業(yè)強國的迫切要求與戰(zhàn)略任務(wù)，減損增產(chǎn)將成為今后一段時期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要工作目標。

值得注意的是，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動是歷史最長、規(guī)模最大的人類活動，對地球表面能量與水分平衡及大氣中溫室氣體的含量影響較大，是影響氣候變化的重要因素之一。在重視氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響的同時，也要關(guān)注農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對氣候變化的影響，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對氣候變化的反饋效應(yīng)是當(dāng)前氣候變化機理研究不可忽視的重要方面。

3 新階段農(nóng)業(yè)氣象的重要任務(wù)

3.1 深化農(nóng)業(yè)氣象的研究內(nèi)容

要深化農(nóng)業(yè)氣象的研究內(nèi)容，適應(yīng)和促進農(nóng)業(yè)科學(xué)的快速發(fā)展。一方面，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智慧化迫切需要深化農(nóng)業(yè)氣象指標、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與氣象條件之間的關(guān)系等內(nèi)容的再分析研究。一是氣候變化對農(nóng)業(yè)生物的影響和生產(chǎn)條件的改變使得原有的農(nóng)業(yè)氣象指標體系不完全適用，需要補充和修訂；二是基因技術(shù)培育的新品種對氣象環(huán)境的要求很可能與原有物種的生物學(xué)特性有較大差異，需要重新鑒定指標并構(gòu)建新的農(nóng)業(yè)氣象模式；三是現(xiàn)代化智能化農(nóng)事作業(yè)對氣象條件提出的新要求，也需以農(nóng)業(yè)氣象指標或模式來表示。另一方面，糧食安全的新形勢迫切要求提高氣候資源利用率與利用效率。一是不斷優(yōu)化時空布局，提高糧食生產(chǎn)的氣候適宜度，調(diào)整種植結(jié)構(gòu)；二是不斷推進耐高溫、耐干旱、耐漬澇等優(yōu)良品種選育，增強農(nóng)作物的適應(yīng)性，以應(yīng)對氣候變暖及其帶來的高溫、干旱、洪澇等影響；三是分區(qū)域、分作物構(gòu)建應(yīng)變栽培技術(shù)體系，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候環(huán)境條件。另外，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)已經(jīng)演變?yōu)楹w一、二、三產(chǎn)業(yè)的綜合性大產(chǎn)業(yè)，除原有的傳統(tǒng)第一產(chǎn)業(yè)種養(yǎng)業(yè)外，有機農(nóng)業(yè)、生物燃料農(nóng)業(yè)、工廠化種養(yǎng)業(yè)、白色農(nóng)業(yè)、藍色農(nóng)業(yè)、觀光農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)文化等許多新業(yè)態(tài)以及日益豐富層出不窮的特種種養(yǎng)業(yè)，這些新業(yè)態(tài)與氣象條件關(guān)系的研究存在大量空白，需要深入研究以填補空白。

3.2 創(chuàng)新農(nóng)業(yè)氣象的理論方法

當(dāng)前，農(nóng)業(yè)減排固碳技術(shù)、綠色低碳循環(huán)生產(chǎn)技術(shù)、農(nóng)光互補等低碳農(nóng)業(yè)模式發(fā)展迅速，針對氣候變化帶來的氣候資源與氣候風(fēng)險新格局，相應(yīng)的適應(yīng)技術(shù)研發(fā)和適應(yīng)技術(shù)體系構(gòu)建正在逐步開展，這些都對農(nóng)業(yè)氣象的發(fā)展提出了新的要求。農(nóng)業(yè)氣象需要重新審視農(nóng)業(yè)氣候資源的不同利用方式，充分挖掘氣候資源的利用潛力，多途徑、多視角開發(fā)利用農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的潛力，發(fā)展農(nóng)業(yè)氣象工程技術(shù)，提升農(nóng)業(yè)氣象的應(yīng)用價值，促進農(nóng)業(yè)氣象的發(fā)展。需要特別指出的是，當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面對氣候變化適應(yīng)、溫室氣體減排與生產(chǎn)能力提升等多重挑戰(zhàn)，集成創(chuàng)新農(nóng)業(yè)氣象理論與技術(shù)方法也非常迫切。

3.3 拓展農(nóng)業(yè)氣象的研究視野

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)氣象主要關(guān)注溫度、水分、光照與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之間的相互關(guān)系，已經(jīng)不能適應(yīng)新時期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的要求。一方面，伴隨著全球CO2等溫室氣體濃度的升高，關(guān)注溫室氣體對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響非常迫切。CO2是氣候資源的重要組成，也是重要的溫室氣體，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著重要影響。研究CO2濃度的變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程與CO2排放特征是農(nóng)業(yè)氣象的重要研究內(nèi)容之一。另一方面，農(nóng)業(yè)氣象除了關(guān)注農(nóng)業(yè)氣候資源的利用數(shù)量，還要關(guān)注農(nóng)業(yè)氣候資源的利用質(zhì)量，關(guān)注不同農(nóng)業(yè)氣候資源要素之間及其與其他環(huán)境要素之間的優(yōu)化組合，關(guān)注區(qū)域氣候資源承載力，關(guān)注農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的生態(tài)影響，保障區(qū)域生態(tài)平衡健康發(fā)展。

4 新階段農(nóng)業(yè)氣象研究的重要方向

（1）農(nóng)業(yè)氣象基礎(chǔ)。深化農(nóng)業(yè)氣象學(xué)基礎(chǔ)理論構(gòu)建與農(nóng)業(yè)氣象指標及模式研究，開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素及農(nóng)事活動與氣象要素的協(xié)同性研究，不斷闡明氣候變化與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的相互關(guān)系。

（2）氣候變化適應(yīng)。針對全球變化的新特點與新趨勢，加強氣候變化影響識別技術(shù)、影響評估與風(fēng)險預(yù)估技術(shù)研究，深化氣候變化適應(yīng)機制研究，研發(fā)采用基于自然的氣候風(fēng)險化解辦法，不斷提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適應(yīng)氣候變化的能力和水平，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。

（3）農(nóng)業(yè)固碳減排。加強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程溫室氣體排放特征與減排潛力研究；與此同時，加強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的碳匯規(guī)律研究，建立“糧食安全”+“碳中和”的農(nóng)業(yè)減排增匯體系，在促進糧食生產(chǎn)的同時最大限度地減少溫室氣體排放；在不影響糧食與其他主要農(nóng)產(chǎn)品供給的前提下，開展非耕地生產(chǎn)生物燃料潛力評估與技術(shù)途徑研究。

（4）農(nóng)業(yè)氣候資源高效利用理論與技術(shù)。開展農(nóng)業(yè)氣候資源高效利用基礎(chǔ)理論與技術(shù)創(chuàng)新研究，提高氣候資源利用率與利用效率；開展農(nóng)業(yè)氣候資源利用與生態(tài)演變關(guān)系研究及生態(tài)平衡視角下的氣候資源利用潛力（農(nóng)業(yè)氣候資源承載力）研究，優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局，促進生態(tài)安全。

（5）農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害與風(fēng)險應(yīng)對理論與技術(shù)。深化農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害與風(fēng)險管理研究，尤其是氣候變化情景下農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的新特點、新趨勢和應(yīng)變減災(zāi)對策；充分利用現(xiàn)代天氣預(yù)報、數(shù)值模擬及人工智能等技術(shù)，提升農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)測預(yù)警時效，加強農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害影響與風(fēng)險快速動態(tài)評估技術(shù)研發(fā)，突破風(fēng)險評估技術(shù)瓶頸。

（6）農(nóng)業(yè)小氣候調(diào)控理論與技術(shù)。從農(nóng)田尺度增益不足資源、削減過量資源能夠有效促進作物增產(chǎn)。當(dāng)前農(nóng)業(yè)小氣候調(diào)控與不同產(chǎn)量目標下的農(nóng)田小氣候特征與作物群體構(gòu)建是作物增產(chǎn)的重要路徑。現(xiàn)代工廠化農(nóng)業(yè)與特種種養(yǎng)業(yè)也有大量的小氣候調(diào)控問題有待研究。

（7）氣候智慧型農(nóng)業(yè)。針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的氣候變化適應(yīng)、溫室氣體減排與生產(chǎn)能力提升等挑戰(zhàn)，2010年聯(lián)合國糧農(nóng)組織首次提出“氣候智慧型農(nóng)業(yè)”的概念[19]。氣候智慧型農(nóng)業(yè)從農(nóng)業(yè)與氣候的緊密關(guān)系出發(fā)，遵循可持續(xù)發(fā)展理念，是一種農(nóng)業(yè)氣象理論與技術(shù)的集成創(chuàng)新模式。當(dāng)前，要深入探討高新信息技術(shù)引入農(nóng)業(yè)氣象領(lǐng)域的途徑與潛力，尤其是應(yīng)用于氣候變化減緩增匯及適應(yīng)氣候變化技術(shù)研發(fā)與示范，集成面向氣候智慧的農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略與技術(shù)體系，推進農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型，保障中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

[1] 習(xí)近平.高舉中國特色社會主義偉大旗幟為全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家而團結(jié)奮斗:在中國共產(chǎn)黨第二十次全國代表大會上的報告[N].人民日報,2022-10-16(001).

Xi J P.Hold high the great banner of socialism with Chinese characteristics and strive in unity to build a modern socialist country in all respects:report at the 20th National Congress of the Communist Party of China [N].People's Daily,2022-10-16(001).(in Chinese)

[2] 唐仁健.加快建設(shè)農(nóng)業(yè)強國:認真學(xué)習(xí)宣傳貫徹黨的二十大精神[J].中國種業(yè),2023,334(1):1-3.

Tang R J.Accelerate the construction of a powerful agricultural country:earnestly study, publicize and implement the spirit of the 20th National Congress of the Communist Party of China[J]. China Seed Industry,2023,334(1):1-3.(in Chinese)

[3] 魏后凱,崔凱.農(nóng)業(yè)強國的內(nèi)涵特征、建設(shè)基礎(chǔ)與推進策略[J].改革,2022(12):1-11

Wei H K,Cui K.Agricultural powerhouse's connotation characteristics,construction,foundation and promotion strategies [J]. Reform,2022(12):1-11.(in Chinese)

[4] 梅旭榮.農(nóng)業(yè)氣象學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報,2018, 8(1):61-66.

Mei X R.The progress and prospect of agrometeorology[J]. Journal of Agriculture,2018,8(1):61-66.(in Chinese)

[5] 國家統(tǒng)計局.關(guān)于2022年糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)的公告[N].中國信息報,2022-12-13(001).

National Bureau of Statistics.Announcement on grain production data for 2022[N].China Information Daily, 2022-12-13(001).(in Chinese)

[6] 中華人民共和國海關(guān)總署.2022年我國進口糧食14687.2萬噸同比降低10.7%[N].中華糧網(wǎng),2023-01-13.

General Administration of customs. P. R. China.China imported 146.872 million tons of grain in 2022,a decrease of 10.7 percent year-on-year[N].China Food Network, 2023-01-13.(in Chinese)

[7] 陳鳳桐.農(nóng)業(yè)氣象應(yīng)走在其他農(nóng)業(yè)科學(xué)的前邊[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,1979,1(1):7-9.

Chen F T.Agrometeorology should be ahead of other agricultural sciences[J].Chinses Journal of Agrometeorology, 1979,1(1):7-9.(in Chinese)

[8] IPCC.Climate change 2021:the physical science basis. contribution of working group I to the Sixth assessment report of the intergovernmental panel on climate change [R].Cambridge University Press,2021.

[9] 中國氣象局氣候變化中心.中國氣候變化藍皮書(2021)[M].北京:科學(xué)出版社,2022.

Climate Change Center of China Meteorological Administration. China climate change blue book(2021) [M].Beijing:Science Press,2022.(in Chinese)

[10] 張厚瑄.中國種植制度對全球氣候變化響應(yīng)的有關(guān)問題I.氣候變化對我國種植制度的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象, 2000,21(1):9-13.

Zhang H X.The problems concerning the response of China’s cropping systems to global climatic changes I.The effect of climatic changes on cropping systems in China[J]. Chinese Journal of Agrometeorology,2000,21(1):9-13. (in Chinese)

[11] 潘志華.科學(xué)應(yīng)對長期氣候風(fēng)險[N].經(jīng)濟日報,2022- 09-26.

Pan Z H.Scientific response to long-term climate risks[N]. Economic Daily,2022-09-26.(in Chinese)

[12] IPCC.Climate change 2014:mitigation of climate change. Contribution of working group III to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change [R].USA:Cambridge University Press,2014.

[13] 中華人民共和國氣候變化第三次國家信息通報[R].北京:中國計劃出版社,2018:13-22.

The third national climate change bulletin of the People's Republic of China[R].Beijing:China Planning Publishing House,2018:13-22.(in Chinese)

[14] United Nations.The Paris Agreement[R].2015.

[15] 習(xí)近平.在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上的講話[N].人民日報,2020-09-23(003).

Xi J P.Address at the general debate of the seventy-fifth session of the United Nations general assembly[N]. People’s Daily,2020-09-23(003).(in Chinese)

[16] Liu Y L,Pan Z H,Zhuang Q L,et al.Agriculture intensifies soil moisture decline in Northern China[J].Scientific Reports, 2015(5):11261.

[17] 邵明安,賈小旭,王云強,等.黃土高原土壤干層研究進展與展望[J].地球科學(xué)進展,2016,31(1):14-22.

Shao M A,Jia X X,Wang Y Q,et al.A review of studies on dried soil layers in the Loess Plateau[J].Advances in Earth Science,2016,31(1):14-22.(in Chinese)

[18] 韓曉增,李娜.中國東北黑土地研究進展與展望[J].地理科學(xué),2018,38(7):1032-1041.

Han X Z,Li N.Research progress of black soil in northeast China[J].Scientia Geographica Sinica,2018,38(7):1032-1041. (in Chinese)

[19] Taylor M.Climate-smart agriculture:what is it good for [J].The Journal of Peasant Studies,2018,45(1):89-107.

Current Situation and Research Prospect of Agrometeorology in the New Stage

PAN Zhi-hua

(College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University/CMA-CAU Jointly Laboratory of Agriculture Addressing Climate Change, Beijing 100193, China)

At present, China has been entering a new stage of building an agricultural power, and agrometeorology is facing unprecedented challenges and opportunities for development. In view of the new situation of smart agricultural production, food security, green development and climate change, it is urgent for agrometeorology to establish the quantitative relationship between climate factors and agricultural production, make scientific and rational use of climate resources, and improve the utilization rate of climate resources. The major tasks of agrometeorology are to deepen the research content, expand the research field and innovate the theory and method, and the key research directions include agrometeorological basis, climate change adaptation, greenhouse gas emission reduction, efficient utilization of agro-climatic resources, agro-microclimate regulation, and climate-smart agriculture. Agrometeorology needs to accelerate its development and stay ahead of other basic agricultural disciplines.

Agricultural power; Agrometeorology; Main tasks; Key research direction; Climate smart agriculture

10.3969/j.issn.1000-6362.2023.04.007

潘志華.新階段農(nóng)業(yè)氣象學(xué)發(fā)展面臨的形勢與研究展望[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2023,44(4):327-332

2022?12?26

國家重點研發(fā)計劃項目“京津冀地區(qū)適應(yīng)增暖路徑及社會經(jīng)濟代價綜合評估研究”（2018YFD0606303）

潘志華，教授，研究方向為氣候變化影響與適應(yīng)、旱地農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，E-mail：panzhihua@cau.edu.cn