新形势下气候变化对中国粮食安全的影响

摘要：就气候变暖将会加剧干旱、洪涝以及病虫害等，使水资源重新分布，改变现有的农作物种植制度及范围，从而对中国粮食安全产生影响进行阐述，在此基础上，提出了应对气候变暖，保证粮食安全的对策。

关键词：粮食安全；气候变化；自然灾害；水资源；农作物种植

中图分类号：Ｆ３０７．１１ 文献标识码：Ｃ 文章编号：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

中国粮食安全是全世界关注的重大政治和经济问题，解决好１３亿人的吃饭问题，始终是我国治国安邦的头等大事。正如袁隆平院士所言，粮食安全是一场输不起的战争。虽然目前我国粮食供需基本保持平衡，但随气候环境变化、城市化发展占用大量耕地以及可能的其他目的，粮食安全的不确定性增加。１９９６年我国耕地总面积为１．３００亿ｈｍ２，到２００８年底，已降为１．２１７亿ｈｍ２，１２年间，中国的耕地面积净减０．０８３亿ｈｍ２［１］。

外资已经进入了我国农业上下游产业，控制了一些油脂加工企业、种子企业。跨国粮商也抢滩中国，对国内粮食产业链条的渗入和控制正在加强，国际粮商投机交易活跃，中国粮食走私疯狂等问题，对中国粮食安全造成很大威胁。２００８年国际粮价暴涨，几乎是国内的３～４倍，粮食走私的暴利一度达到３ ５００元／t。我国深圳、拱北、昆明、南宁、杭州等多个海关陆续查获粮食走私出口案件。２００９年８月，在中国粮仓腹地江西抚州，一些地方的水稻尚未成熟，就被新加坡的益海嘉里集团以高价定购手段抢购一空［２］。２０１０年９月１７日，美国农业部在东北中心城市沈阳设立的农业贸易处揭牌，而东北地区粮食生产在粮食安全中的战略地位居全国之首，这些都是潜在的粮食安全危机信号。

我国气象专家预测，２１世纪我国气候将继续变暖，与１９６１～１９９０年平均气温相比，到２０２０年我国平均气温将可能升高１．３～２．１ ℃，尤以北方最为明显，２０２０年最大增温区域在华北、西北和东北的北部，增温幅度为０．６～２．１℃［３］。左洪超等［４］通过对我国３８５个气象站的观测资料分析，认为近２５年全国平均温度有明显上升趋势，华北及东北的广大地区是增温最快、范围最大的地区。廉丽姝［５］认为，２０世纪６０年代以来，山东省气候有变暖和变干的趋势，各季节中，变暖趋势最明显的是冬季，变干表现最突出的是夏季。刘洪兰等［６］利用河西走廊中部１９５７～２００６年的气候资料，分析出年平均气温以每10年０．４０ ℃的速率上升，气温偏高主要是在冬季，春、夏季变化幅度不大。秦大河等［７］和丁一汇等［８］认为近５０年我国年平均气温升高以北方为主，其中东北的北部、内蒙古及西部盆地已经上升２℃以上。２０２０年我国平均气温相对于１９６１～１９９０年将增加１．３～２．１ ℃，２０５０年将增加２．３～３．３ ℃［９］。气候持续变暖会造成水资源重新分配、生态系统退化、极端气候事件增加、自然灾害加剧等，所以气候变化是全球可持续发展的主要问题之一。

１ 气候变暖对粮食安全的影响

１．１ 气候变暖引起自然灾害加剧

中国气象局局长郑国光在《求是》杂志撰文指出：在全球气候变暖的背景下，中国农业气象灾害、水资源短缺、农业病虫害的发生程度都呈加剧趋势。若多种灾害同时发生或连片发生，将造成粮食生产能力严重降低、减产幅度会进一步加大。中国每年因旱灾平均损失粮食３００亿ｋｇ，约占各种自然灾害损失总量的６０％。研究表明，在全球气候变暖背景下，已经持续３０多年的华北地区干旱问题在未来１０多年内仍不会有缓解迹象。同时，南方雨量丰沛地区的季节性干旱也日益凸显。

全球变暖对农业的若干重要影响中，知之最少的是极端气候的可能变化，随着气候变暖，干旱、洪涝、高温、冷冻害等气象灾害发生的频率和强度可能增加。据不完全统计，自公元前２０６年到１９４９年，有文字记载的严重旱灾是１ ０５６次，严重洪灾１ ０２９次，泥石流、滑坡、台风、尘暴、病虫害等也很常见［１０］。现在我国每年气象灾害造成农业直接经济损失高达１ ０００多亿元，约占国民生产总值的３％～６％，影响最大的是旱灾，其次是洪涝和风雹灾害［１１］。中国最近１５年农业自然灾害主要为水旱灾害，旱灾与水灾成灾面积分别占同期播种面积的１７．６％和８．１％。各省旱灾成灾比例一般为５％～１９％，水灾为２％～１０％。据中国国家减灾委、民政部统计，２００９年先后遭受了旱灾和水灾的双重袭击，夏粮总产量为１．２３亿ｔ，比2008年减少３９万ｔ，７年来首次出现夏粮减产［２］。２０世纪９０年代前，东北地区很少发生严重干旱灾害，而２０世纪９０年代，辽宁、吉林、黑龙江均发生了３或４次严重旱灾，２０００年以来均发生８次严重旱灾［１２］。而且气温升高会增加地面水分蒸发量，从而进一步增加旱灾发生的几率和强度。气候变暖还会造成大气环流异动，造成局部区域在短时间内大量降水，形成水灾。

气候变暖将为害虫的生长和繁殖提供更优越的温床。气候变暖对农作物害虫的影响主要体现在越冬北界北移、越冬基数高、死亡率低；发生期提前，危害加重；迁入期提前，迁出期延后，危害期延长；繁殖代数增加和迁飞区域扩大［１３，１４］。另外，还有可能改变病害感染的方式，也就是说中国主要农作物病虫害危害呈加重趋势［１５］。

气候变暖，积温增加将使粘虫、稻飞虱的繁殖代数增加，据研究，在１８°～２７°Ｎ粘虫冬季繁殖气候带内，粘虫繁殖将由６～８代增加到７～９代，而且粘虫冬季繁殖区的范围向北扩大１～２个纬度。１８°３０′～２１°０′Ｎ地区将变为稻飞虱最适繁殖气候区，年发生代数由９～１１代增加到１０～１１代；北纬２１°～２３°Ｎ将由常年稻飞虱越冬气候区变为适宜繁殖气候区，发生代数由７～８代增加到８～１１代［１６］。气温升高１．５～２．０℃后，吉林省及黑龙江南部地区的粘虫、玉米螟将由一代变为二代，而辽宁中、南部由二代变为三代。病虫越冬存活量将增加，发生期会提前，发生程度加重［１７］。另外，气候变暖导致南北温差减小，夏季风较当前相对加强，致使粘虫、稻飞虱等迁飞性害虫春季受较强西南气流的影响，向北迁出的时间提前，范围更广；秋季气候变暖，副热带高压减弱东撤的速度较目前缓慢，时间推迟，田间食料丰盛，造成粘虫、稻飞虱由北向南回迁的时间推迟。

１．２ 气候变暖引起水资源分布变化

水资源短缺一直是中国很多地区农业发展的主要限制因素，例如华北平原耕地占全国总量的４２％，但水资源却只占６％，而气候变化很可能使水分条件进一步恶化［１０］。彭兆亮等［１８］根据１９７８～２００７年辽宁碧流河流域的监测资料，研究认为碧流河流域３０年来气温显著增高，而降水量、水资源量呈不显著减少趋势，蒸发量在３０年间增加约２４ ｍｍ，平均每年增加约０．８ ｍｍ。秦大河等［７］和丁一汇等［８］分析认为，近５０年来华北、西北东部及东北南部降水量有减少趋势，而长江中下游和东南地区年降水量增加了６０～１３０ ｍｍ，西部大部分地区的降水也有明显增加。任国玉等［１９］也认为近５０年华北、东北和西北东部降水呈减少趋势，而西南、华南降水呈增加趋势，华北每１０年减少２０～４０ ｍｍ，华南和西南地区每１０年增加２０～６０ ｍｍ。张强等［２０］研究表明，２００６年，松辽流域地下水资源量为６１０亿ｍ３，比多年平均值减少１０．４％，地表水径流量１ ４６０亿ｍ３，比多年平均值减少１７．４％，年平均降水量为４６５．８ ｍｍ，比多年平均值减少９．５％。刘洪兰等［６］研究认为，河西走廊中部降水量的变化以２．８１ ｍｍ／１０年的速度递增。也就是说，大量研究表明，东北、华北的降水量减少，而华中、东南、西部地区的降水增多。

然而也有研究者认为，东北的降水在增加，西部、华中降水减少，例如史培军等［２１］研究认为，西藏降水减少幅度达１０．５５％，西北甘、宁降水减少幅度较大（６％～８％），华中中南部减少２％～５％，而在东北北部降水增加了１％～５％，与他人研究结论类似的是认为华北降水减少，幅度平均为４％～１０％。其实以上结论并不矛盾，因为研究的时间段不同，所取研究资料各异，正是随着气温的升高，２０世纪９０年代东北降水的增加，使东北在２０世纪９０年代得以大量种植水稻，成为中国的首要粮食生产基地，而随着气温的进一步增加，研究者发现东北地区降水在逐渐减少。

１．３ 气候变暖引起农业种植结构及产量变化

我国地域广大，各地的种植制度也多种多样，当前主要有一年一熟、一年二熟、一年三熟、二年三熟和间作套种等［２2］。≥１０ ℃积温是衡量作物生长热量资源的重要标志，气候变暖使得≥１０ ℃积温增加，这样不仅会改变品种熟制的搭配，而且将使气候带和作物的种植北界向北移动。年均温度每增加１ ℃，北半球中纬度的作物带将在水平方向北移１５０～２００ ｋｍ，垂直方向上移１５０～２００ ｍ［２3］。肖风劲等［９］认为，随着气候进一步变暖，三熟制北界将由目前的长江流域北移到黄河流域，面积可能扩大１．５倍，一熟区将缩小２３％。

２０世纪９０年代以来，东北地区气候增暖明显，使得东北水稻种植面积得到北扩，以前是水稻禁区的伊春、黑河，如今也可以种植水稻，２０００年黑龙江省水稻种植面积是１９８０年的７倍［１１］，２０世纪８０年代初东北水稻面积约为８５万ｈｍ２，至２００９年达到４００万ｈｍ２，玉米播种面积也略有增加，目前达到７００～８００万ｈｍ２，玉米的早熟品种逐渐被中、晚熟品种取代，而小麦面积由约３００万ｈｍ２减少到不足４０万ｈｍ２［２4］。另外，华北目前推广的强冬性冬小麦品种将为半冬性冬小麦品种所取代，比较耐高温的水稻品种将在南方占主导地位，粤北将成为荔枝、龙眼、香蕉、芒果的优势产区。随着气候变暖，中国很多农作物的种植制度和范围也发生了很大的变化。

气温升高不但改变作物种植的范围和界线，还带来产量的变化。据研究，作物生育期气温每升高１ ℃，会使水稻生育期平均缩短７～８ ｄ［２5］，使玉米目前品种的生育期缩短７ ｄ左右，使小麦的生育期平均缩短８．４ ｄ，这可能最终使粮食产量平均下降５％～６％［９］。据分析，随着生育期的缩短，东北地区中熟玉米将平均减产３．３％，晚熟玉米将平均减产２．７％；华北地区小麦将平均减产１０．１％［２6］。据北纬６°～３１°内众多农田试验表明，结实期温度上升１～２ ℃会使产量下降１０％～２０％，纬度越高，受影响越严重［２7］。

气候变暖对东北玉米和春小麦生产的影响均为弊多利少，对水稻的影响正面作用占主导地位［２8］，以温度升高为主要特征的气候变化对东北地区粮食总产增加有明显的促进作用［29］，黑龙江省水稻单产２０世纪９０年代比８０年代增４２．７％，其中气候变暖就贡献了２３．２％～２８．８％［３0］，然而，随着气温的进一步升高，东北的水热资源将可能得不到应有的匹配，将造成东北现有的农作物品种和种植模式下粮食减产。并且有研究者认为，就整个中国的粮食产量来说，由于气候变暖造成水分蒸发量大增、土壤有机质矿化加速等因素，在当前技术水平下，即使能够满足灌溉条件，全国的小麦、玉米、水稻将分别减产３％～７％、１％～１１％、５％～１２％［１１］。

２ 应对气候变暖保证粮食安全的对策

２．１ 充分认识气候变暖对我国粮食安全的影响程度

我国农业本身比较脆弱，气候变暖会使农业的脆弱性更加明显，引起农业生产环境的恶化，将会使我国荒漠化加剧、水热资源重新分配以及自然灾害加剧，降水增加有限，蒸发量将会超过降水量，加速土地退化。另外，气候变暖还会引起海平面上升，海岸线地势低洼的耕地会被淹没，据估计，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土地将被淹没［３1］。海平面上升还会造成海水倒灌，海湾和三角洲大片土地会盐渍化。

用人均农村人口粮食产量指标定量表征我国粮食生产空间布局现状，发现我国粮食生产空间布局存在“北方多、南方少，中间多、两边少”的特点，主高值区位于东北和内蒙古一带，次高值区为河南、安徽、山东、江苏、湖南、江西和重庆等中西部省份；主低值区为东南沿海一带，次低值区为西北和西南各省广大地域［３2］。２００４年，国务院推出了“国家粮食丰产科技工程”，总体思路是立足每年为国家提供９０％以上商品粮的三大平原（东北、华北、长江中下游平原），主攻占我国粮食总产量９０％以上的三大粮食作物（水稻、小麦、玉米）。随着与农业生产紧密相关的气候因素的变迁，“国家粮食丰产科技工程”也应作出相应的调整。中国主要粮食产区气候因素变化如表１所示［３3］。

居煇等［３4］通过模拟显示，随着气候进一步变暖，农作物生育期缩短的同时，加大了土壤水分蒸发和作物蒸腾作用，作物缺水量增加，水热条件没有得到有效的匹配，将会造成东北水稻、玉米、春小麦产量降低。廉毅等［３5］的研究也表明，在吉林省的粮食主产区，气候变暖对自２０世纪８０年代以来粮豆单产的持续增长起了重要的作用，但是在２０世纪末至２１世纪初，这种有利作用已不明显。此前美国１９８３年的一份报告估计，中国粮食产量将增加，将从粮食进口国变为粮食出口国［３6］，也正如报告所言，中国２０世纪９０年代粮食增产。

仅就气候变暖的热量资源来研究，而不考虑水资源的匹配状况、农作物耐热性能等，粮食产量的确可望提高［３7］，只要冷暖在适当范围内，暖期有利于农业发展，冷期则相反［３8］。然而戚颖等［09］研究认为，中国主要农业区很可能将变干旱，也就是说现有的农业布局将水热不匹配；而且根据植物生理生态学的大量研究，随着温度的升高，植物体内酶活性等生理指标会呈现倒“Ｕ”形的变化过程，也就是说，现有的农作物品种的生长生育将会被持续走高的气温所抑制。

中国气象局局长郑国光认为，如果现有的种植制度、种植品种和生产水平不变，到２０３０年，中国种植业生产潜力可能会下降５％～１０％。气候变化和极端气象灾害会导致我国粮食生产的自然波动，将从过去的１０％增加到２０％，极端不利年景甚至达到３０％以上。农业生产作为人类赖以生存的物质基础，属于弱质型产业，在很大程度上受到气候条件的左右。研究气候变暖对农业地理分布格局、自然灾害和粮食产量的影响，趋利避害，保证粮食安全，对制定区域农业可持续发展战略和实施对策具有重要作用。

２．２ 调整农业结构与种植制度，针对不同气候区域发展优势作物和配置作物

在分析各主产粮区气候变化对粮食作物影响以及气候条件与作物生长发育和产量之间关系的基础上，根据气候条件调整播种期及农作物品种，是近３０年来在气候变暖背景下东北粮食单产提高的主要原因之一，气候变暖总体上有利于多熟制的发展。东北地区在这方面已经取得了实际的经验和效果，例如黑龙江省充分利用温度增高、热量资源增加的条件，从以小麦和玉米为主的粮食作物种植结构变成以玉米和水稻为主，大幅度提高了粮食总产量，成为国家首要的粮食生产和供应基地。

２．３ 加强水资源管理和农田水利基础设施建设，加强节水、集水和旱地农业技术的研究

目前国家对农业水资源匹配问题也非常重视，２０１１年中央一号文件提出加快水利改革发展，未来１０年将投资４万亿元兴修水利。频繁发生的严重洪涝、干旱灾害，充分反映了水利“基础脆弱、欠账太多、全面吃紧”的突出问题。管理节水技术、输水系统节水技术、田间灌溉节水技术、田间农艺节水技术、化学节水技术、生物改良节水技术以及因地制宜地将各单项技术配套使用而形成的集成配套模式，在东北农业发展上得到了一定的应用［４0］。另外，应以全国各个粮食主产区为研究单元，加强气候变化对区域农业用水和粮食生产影响的研究，进一步进行应对气候变化先进技术的研究和推广应用。

２．４ 引进和培育耐高温、耐旱涝、抗病虫作物品种

随着气候变暖，一些现有农作物逐渐失去最适宜生长的水热条件，所以培育适宜气候变化趋势的农作物新品种是农业领域适应气候变化的重要举措。培育的农作物新品种要向具有较长生育期、良好抗逆性、广泛适应性等特点发展，在耐干旱、抗病虫害、耐高温、耐盐碱等方面取得突破，以便充分利用热量资源，抵御不利的气候因素。１７世纪由于气候变化造成西欧的粮食危机，最后主要由于来自美洲的玉米、土豆等才得以渡过［41］。

２．５ 监测作物病虫害变化，采取综合性防治措施

加强病虫害的预测、预报，及时、有效地控制病虫害的发生发展；大力推行农业生态防治，充分利用自然因素的调节与控制作用，创造有利农作物生长发育、不利于有害生物滋生繁衍的生态条件；做好清园清田工作，减少病虫越冬的温床；开发和研制各种高效低毒的新型农药，提高防治病虫害的效率和有效保护农业生态环境。

２．６ 加强农业管理和投入，创造条件提高为农业服务的水平

部署实施中国气候变化综合影响评估系统等气象灾害监测预警研究计划，加强农业灾害性天气的预测预报及预防工作，提高防灾减灾预警能力。加强对盐碱沙荒、水土流失等的综合治理，有效利用水资源，控制水土流失，推广以自动化、智能化为基础的精准耕作技术，实现农业的现代化管理，大力推广节水灌溉模式，科学决策水资源分配和合理利用，降低农业生产成本，提高土地利用率和产出率，气象和农业部门应加强作物适宜播种期预测预报服务。在决策层面上，应根据国家和区域对粮食需求，确保必需的粮食种植面积，实行不同作物差别农业补贴政策，提高粮食作物补贴标准，实现农业经济和粮食安全协调发展。对国外农业资本加强监督，防止国内粮食走私。

２．７ 大力发展低碳农业

低碳农业是在应对全球气候变化中应运而生的新举措，是一种生态高值农业模式。这种全新的模式所带动的是“低碳农业经济”的发展，是一种全新的以低能耗和低污染为基础的绿色农业经济［４2］，可以改变农业生产方式和能源利用结构，减少和控制温室气体的排放，减缓全球气候变暖的速度。但迄今世界上还没有一个国家的农业现代化是建立在低碳经济的发展模式上。

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