淺析氣候變化對農作物生長的影響及應對策略

一、氣候變化的主要特征與發(fā)展趨勢

（一）全球氣候變化的表現(xiàn)形式

近年，全球氣候系統(tǒng)呈現(xiàn)持續(xù)變暖的趨勢，已成為國際社會普遍關注的焦點。數據顯示，自工業(yè)革命以來，全球平均氣溫已上升約 1.1^°C ，并仍在以每10年 0.2^°C 的速度遞增。除溫度升高，極端天氣事件也在全球范圍內頻繁發(fā)生。這些變化不僅影響人類的生產生活秩序，還對自然生態(tài)系統(tǒng)構成沖擊。例如，冰川融化、海平面上升、生物棲息地破壞等問題日益嚴峻，它們已不再是遙不可及的環(huán)境問題，而是演變?yōu)樯羁逃绊懭蚪洕\行、威脅糧食安全的現(xiàn)實危機。

（二）我國的氣候變化趨勢

我國作為農業(yè)大國，受氣候變化的影響尤為明顯。從近幾十年的氣象資料看，全國大部分地區(qū)年平均氣溫呈顯著上升趨勢，尤其是北方和西部高原區(qū)域升溫顯著。同時，全球氣候變化正重塑降水時空格局：南方地區(qū)降水集中度顯著提升，暴雨極端天氣頻發(fā)；北方地區(qū)則面臨干旱風險加劇的困境。極端氣候事件的頻繁發(fā)生，已成為影響農業(yè)生產穩(wěn)定發(fā)展的重要因素。我國華北地區(qū)夏季高溫干旱交織，長江中下游流域洪澇災害多發(fā)，此類氣象異常不僅打亂農作物種植結構與農時安排，而且導致農作物減產，增加了農業(yè)生產的不確定性與經營風險。

（三）對農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的潛在壓力

氣候變化正以前所未有的方式重塑著全球農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，其深遠影響令人堪憂。隨著全球氣溫持續(xù)升高，農作物的自然生長周期受到干擾，許多作物出現(xiàn)生長紊亂：世代延續(xù)適應特定季節(jié)播種、收獲的作物，如今頻繁出現(xiàn)提前抽穗、過早成熟或發(fā)育不全等現(xiàn)象，品質顯著下降。這一變化絕非簡單的農時數字偏移，而是直接關聯(lián)田間實際產出與農民辛勤收成。水資源危機雪上加霜。持續(xù)干旱導致土地龜裂，暴雨傾盆引發(fā)農田被淹，此類極端天氣愈發(fā)頻繁，使灌溉系統(tǒng)設計難以應對劇烈的氣候波動。土壤有機質與養(yǎng)分。或因暴雨沖刷流失，或因高溫加速分解，地力寰減態(tài)勢顯著，農民被迫直面土地管理挑戰(zhàn)。

病蟲害分布格局變化，無疑是雪上加霜。氣溫升高致使越冬害蟲死亡率降低、繁殖周期縮短、種群數量激增，部分原本僅存于南方的害蟲，如今在北方地區(qū)扎根甚至猖獗成災。同時，新型病害不斷涌現(xiàn)，常規(guī)防治手段顯得力不從心。這些變化疊加在一起，正在動搖農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的根基。當一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，整個食物鏈會產生連鎖反應：小到影響單個家庭農場的收入，大到危及區(qū)域糧食安全，氣候變化的影響正在農業(yè)領域不斷蔓延。對農民而言，這不僅意味著收入縮減，更是生活方式的巨大變革；對社會而言，其關乎糧食供應穩(wěn)定與食品價格波動，最終影響每個人的餐桌與生活質量。

二、氣候變化對農作物生長發(fā)育的影響

（一）溫度變化的影響

氣溫升高作為氣候變化最直觀的指標，對農作物生長的影響尤為顯著。以小麥、玉米等溫度敏感型農作物為例，溫度升高迫使農作物提前進入開花期或成熟期，縮短生育周期。這一過程看似加快了生長進程，實則嚴重影響?zhàn)B分積累，導致產量與品質雙下降。尤其是在高溫頻發(fā)年份，處于授粉期的農作物極易出現(xiàn)空殼、結實率低等問題，造成收入減少。此外，高溫加劇土壤蒸發(fā)，造成水分供給短缺，進而影響農作物根系發(fā)育，形成“地上部分生長急促、地下部分吸收乏力”的惡性循環(huán)，這種“熟得快但收得少”的困境，不僅增加了種植風險，還大幅降低了農業(yè)收入的可預期性。

（二）降水變化的影響

近年，降水的時間與強度呈現(xiàn)顯著的不確定性，持續(xù)干旱與突發(fā)暴雨交替上演，給農作物種植帶來嚴峻挑戰(zhàn)。干旱導致玉米、大豆等需水量大的農作物生長停滯，葉片萎蔫，甚至因缺水死亡；暴雨可能在排水不暢的低洼農田形成積水，造成農作物根系缺氧室息、倒伏，嚴重時整片農田絕收。此外，降水的不均衡還打亂了傳統(tǒng)農時節(jié)奏。春播時節(jié)若遭遇干旱，種子難以發(fā)芽；秋收階段若逢連陰雨，成熟作物易霉變發(fā)芽。農民不得不被動調整種植計劃，“靠天吃飯”的困境因極端天氣頻發(fā)而愈發(fā)凸顯，農業(yè)生產的穩(wěn)定性與可控性顯著下降。

（三）二氧化碳濃度變化的影響

二氧化碳既是導致全球變暖的主要溫室氣體之一，又是農作物進行光合作用不可或缺的原料。從理論上講，當大氣中 CO₂ 濃度升高時，農作物的光合作用效率會有所提升，進而促進植物生長、加快干物質積累，甚至可能帶來一定的產量增長，這種現(xiàn)象在學術上被稱為“ CO₂ 施肥效應”。然而，實際情形要遠比理論邏輯復雜得多。首先，部分試驗雖表明作物在高CO₂ 環(huán)境下生長更為迅速、葉片更為碩大，但這通常是以其他生長條件不受限制為前提，如要有充足的水分、適宜的溫度及良好的養(yǎng)分供應。一旦水分供應不足，或者溫度超出農作物的耐受范圍，這種正面效應就會大幅減弱。其次， CO₂ 濃度上升可能對農作物品質產生負面影響。以小麥、大豆等農作物為例，其蛋白質含量可能會下降，口感變淡，營養(yǎng)價值也會有所降低。最后，并非所有農作物對 CO₂ 濃度升高都有積極反應。如玉米、高粱等C4作物，本身對 CO₂ 濃度變化的敏感度較低，增產效果并不顯著。因此，若想真正提高農業(yè)產出，就應綜合考量水分、溫度、土壤養(yǎng)分等多種生態(tài)因子，制訂科學合理的種植管理方案。

（四）極端氣候事件的影響

極端氣候事件正日益常態(tài)化，高溫熱浪、寒潮、冰雹、臺風等原本罕見的天氣現(xiàn)象，如今頻繁干擾農業(yè)生產。農作物露天栽培的特性使其對極端天氣毫無抵御能力，農民數月辛勤勞作，往往因一場災害瞬間付諸東流。例如，水稻開花期遭遇臺風，輕則導致植株倒伏影響收割，重則引發(fā)大面積田間積水；突如其來的冰雹可穿透蔬菜大棚塑料膜，致使全棚作物損毀。不少農民感慨，當下種地如同博弈，技術因素的影響退居其次，生產成果更多取決于氣候條件。這種不確定性帶來的心理壓力與經濟風險，已成為農業(yè)生產中亟待解決的現(xiàn)實難題。

三、應對策略與適應性措施

（一）農藝技術層面

在應對氣候變化的農業(yè)實踐中，某現(xiàn)代農業(yè)示范園區(qū)通過科技賦能與管理創(chuàng)新，探索出一條適應氣候變化的農業(yè)轉型路徑。該園區(qū)原本以小麥、玉米為主導農作物，傳統(tǒng)耕作模式受近年頻發(fā)的極端高溫和降水減少影響，面臨土壤水分流失加劇、作物抗逆性下降、產量波動顯著等問題，農民生產效益逐年降低。面對困境，園區(qū)實施種植結構優(yōu)化與精準灌溉體系升級。一方面，引入節(jié)水抗旱農作物品種，減少水分消耗；另一方面，構建土壤情實時監(jiān)測系統(tǒng)，通過田間傳感器網絡采集溫濕度、土壤含水量等微環(huán)境數據，經大數據平臺分析后動態(tài)調整灌溉策略。智能滴灌與噴灌設備的應用，在高溫干旱期精準滿足農作物水分需求，使玉米產量逆勢實現(xiàn)小幅增長，突破了傳統(tǒng)種植模式的產量瓶頸。在病蟲害防控領域，園區(qū)推行無人機巡田與智能識別系統(tǒng)，利用高空遙感與圖像識別技術，快速定位病蟲害隱患區(qū)域并實施精準施藥，相較傳統(tǒng)人工巡檢模式，人力成本降低 40% ，農藥使用量減少 30% ，實現(xiàn)了綠色防控與效率提升的雙重目標。為提升農戶技術能力，園區(qū)聯(lián)合農業(yè)技術推廣站開展常態(tài)化技術培訓與實地指導，采用“理論授課 ⁺ 實操演練”模式，幫助農民掌握智能設備操作要點，顯著增強其應對氣候變化的技術信心。同時，地方政府配套出臺設施設備購置補貼政策，在示范園區(qū)形成科技應用、管理優(yōu)化、政策支持的良性循環(huán)機制，為農業(yè)系統(tǒng)適應性調整提供了可復制的實踐樣本。該案例表明，氣候變化背景下的農業(yè)可持續(xù)發(fā)展，需要依托科技、管理與政策的協(xié)同發(fā)力，通過技術創(chuàng)新提升生產系統(tǒng)韌性，借助管理優(yōu)化釋放要素配置效能，依靠政策保障降低轉型成本，最終實現(xiàn)農業(yè)生態(tài)效益、經濟效益與社會效益的動態(tài)平衡。

（二）農業(yè)管理與政策層面

應對氣候變化對農業(yè)的沖擊，僅靠農戶個體調整遠遠不夠，必須依托政策引導與管理配套形成系統(tǒng)合力。以農業(yè)保險為例，盡管政策倡導多年，但實際覆蓋率與保障效能仍有待提升。調研中村民反映“賠付額度低、理賠流程繁瑣”等問題，暴露了政策落地“最后一公里”的執(zhí)行困境。完善農業(yè)保險體系，需要優(yōu)化險種設計（開發(fā)氣候指數保險）、簡化理賠程序，切實為農民構建風險緩沖屏障，避免因災返貧。氣象預警系統(tǒng)的普及面臨“數字鴻溝”的挑戰(zhàn)。盡管手機APP等智能終端日益完善，但農村老年群體普遍存在操作障礙，導致預警信息難以有效觸達。此時，鄉(xiāng)村干部入戶通知、村廣播定時播報等傳統(tǒng)手段應與現(xiàn)代技術形成互補，構建“智能預警 + 人工傳遞”的雙線響應機制，確保極端天氣預警無死角覆蓋。此外，農田水利基礎設施老化問題亦不容忽視。部分地區(qū)灌溉渠道年久失修，暴雨時排水不暢引發(fā)內澇，干旱時水源短缺且難以抽取，直接削弱農業(yè)抗災能力。相關部門會加大對老舊設施的升級改造投入，同步推進智慧灌溉管網建設，既是提升農業(yè)生產韌性的基礎工程，也是政策資源精準投向田間地頭的關鍵舉措。政策效能的發(fā)揮，本質在于從“紙面”落到“地面”。只有打通政策執(zhí)行、技術普及、設施保障的全鏈條堵點，讓制度設計與農民需求深度對接，才能形成應對氣候變化的農業(yè)治理合力，筑牢糧食安全底線。

（三）科技創(chuàng)新與智慧農業(yè)

在當前氣候變化日益嚴峻的背景下，農業(yè)科技的發(fā)展為提高農作物抗逆能力和保障農業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了新的思路和手段。現(xiàn)代農業(yè)從主要依賴經驗、“看天吃飯”的傳統(tǒng)種植方式向數據驅動、智能調控的方向不斷演進。以無人機為例，其在植保作業(yè)中的應用已較為廣泛，能夠實現(xiàn)精準噴灑，既提高了效率，又減少了農藥使用量，減輕了對周圍環(huán)境造成的影響。同時，土壤水分和溫度傳感器的使用，使得作物生長環(huán)境實現(xiàn)了實時監(jiān)測，一旦出現(xiàn)異常情況可迅速響應，避免大面積損失。然而，科技成果普及仍面臨現(xiàn)實難題，部分農戶存在新技術接受障礙或因成本高而望而卻步。因此，政府需加大對農業(yè)科技的財政支持與政策引導，推動技術培訓與示范工程落地，以提升農民的接受度和應用能力。此外，氣象大數據、作物生長模型及人工智能輔助決策等先進技術，雖在基層農業(yè)中應用尚不普遍，但潛力巨大，值得持續(xù)投入與推廣。

（四）保護與修復農業(yè)生態(tài)環(huán)境

農業(yè)生態(tài)環(huán)境是糧食安全和農民生計的根基，面對日益嚴峻的生態(tài)退化挑戰(zhàn)，保護與修復工作已刻不容緩。近年，我國部分地區(qū)農田土壤酸化、鹽堿化、重金屬污染等問題日益突出，地力退化現(xiàn)象堪憂。長期過度使用化肥與農藥，不僅未能持續(xù)提升產量，反而導致土壤微生物群落結構失衡、有機質含量持續(xù)下降，部分耕地陷入“越種越瘦”的惡性循環(huán)。

水資源保護同樣重要。地下水超采區(qū)面積擴大、河湖濕地萎縮、農田灌溉用水污染等問題，嚴重影響農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。以華北平原為例，部分地區(qū)地下水位年均下降 0.5～1.5m ，引發(fā)地面沉降、土壤次生鹽堿化等連鎖生態(tài)危機。基于此，水利部門聯(lián)合農業(yè)農村部實施農業(yè)節(jié)水增效工程，推廣微灌、滴灌等高效節(jié)水技術，建立用水總量控制制度，部分地區(qū)已實現(xiàn)地下水位趨穩(wěn)回升。

農業(yè)面源污染治理亦取得階段性成效。采用推廣測土配方施肥、水肥一體化、綠色防控等技術，我國化肥農藥使用量連續(xù)多年負增長。江南水鄉(xiāng)地區(qū)積極探索稻漁綜合種養(yǎng)模式，借助生態(tài)系統(tǒng)內生物間的協(xié)同關系，在減少外源投入的同時提升系統(tǒng)自我修復能力，為農業(yè)綠色轉型提供了鮮活樣本。

四、典型農作物響應分析

（一）小麥

小麥對氣候變化較為敏感，尤其是生育期的溫度與水分狀況直接影響其產量和品質。研究發(fā)現(xiàn)，升溫會導致小麥灌漿期縮短，粒質量下降，進而影響最終產量。在我國北方冬麥區(qū)，氣溫上升可能促使冬小麥提前抽穗，但也可能遭遇晚霜風險。此外，降水分布的不穩(wěn)定使得田間管理難度加大，干旱或過濕均不利于小麥穩(wěn)產。為解決這些問題，推廣抗逆性強、早熟高產的小麥品種變得尤為重要。

（二）水稻

目前，水稻正遭遇氣候變遷帶來的空前挑戰(zhàn)。作為典型的喜水作物，水稻從播種到成熟的每一個生長階段都與水、溫度緊密相關，這使其對氣候變化表現(xiàn)出獨特的敏感性與脆弱性。夏季田間的高溫熱浪已成為常態(tài)。當氣溫突破臨界值，水稻花粉活力會顯著下降，授粉過程嚴重受阻，結實率大幅下滑。部分地區(qū)數據顯示，高溫天氣可使水稻結實率降低15% ，降水模式的極端化讓稻農舉步維艱。期盼的均勻降雨如今常被暴雨打破，田間積水超警戒線，根系長時間缺氧，導致大片稻田“泡壞”。如長江流域部分低洼稻區(qū)不得不加大排澇設施投入，以應對頻發(fā)的內澇威脅。

同時，我國北方及西北稻區(qū)面臨水資源短缺難題：地下水位逐年下降，水庫蓄水不足，灌溉用水配額不斷壓縮。在這些地區(qū)，傳統(tǒng)大水漫灌正逐漸被間歇灌溉、濕潤灌溉等節(jié)水技術取代。

（三）玉米

玉米是我國種植面積最大的糧食作物之一，其對高溫和干旱的適應性相對較強，但在極端氣候頻發(fā)的背景下，仍面臨較大壓力。尤其是在花期遇到干熱風，容易導致授粉失敗和籽粒灌漿不足，影響產量的穩(wěn)定性。此外，隨著北方玉米帶氣溫上升，種植布局也出現(xiàn)北移趨勢，種植制度逐步調整為“雙季作”或“春玉米 + 雜糧”輪作，有助于提高資源利用效率與抗風險能力。

（四）大豆與經濟作物

大豆對光溫條件較為敏感，開花結莢期如遇持續(xù)陰雨或高溫，會影響結莢率和豆粒品質。同時，大豆根瘤菌的固氮作用對氣候條件較為敏感，土壤水分與溫度的劇烈變化會直接影響其固氮效率。棉花、油菜、茶葉等經濟作物因種植區(qū)域跨度大、對生態(tài)環(huán)境依賴程度高，更易遭受極端天氣沖擊。

（五）案例分析

在實際農業(yè)生產中，某現(xiàn)代農業(yè)示范園區(qū)為應對氣候變化帶來的不確定性，積極引入多項科技與管理手段，實現(xiàn)了較為成功的適應性轉型。該園區(qū)原本以傳統(tǒng)方式種植小麥和玉米，近年受連續(xù)高溫干旱天氣的影響，傳統(tǒng)種植模式下的產量明顯下降。為此，園區(qū)引入節(jié)水抗旱品種，配套土壤情監(jiān)測系統(tǒng)、智能灌溉系統(tǒng)和無人機巡田作業(yè)，大幅提高了水分利用效率。在2023年極端高溫期間，通過精準灌溉與病蟲害監(jiān)測預警系統(tǒng)的協(xié)同應用，小麥產量基本與往年持平，玉米產量則穩(wěn)中有升。同時，園區(qū)與當地農業(yè)科技推廣站合作開展農戶培訓，提升農民對新技術的接受度和操作能力。在政策層面，當地政府給予設備補貼和技術服務支持，形成了科技、管理、政策三位一體的應對體系。該案例表明，面對氣候變化挑戰(zhàn)，系統(tǒng)化的技術應用與多元合作機制，能夠有效提升農業(yè)的抗風險能力和可持續(xù)發(fā)展水平。

作者簡介：趙悅晨（1990—），男，內蒙古呼和浩特人，碩士，工程師，主要從事氣候資源保護利用及中小尺度數值模擬研究工作。

基金項目：內蒙古自治區(qū)氣象局科研項目（nmqxkjcx202316）。