農(nóng)環(huán)格格有話(huà)說(shuō)：

4月17日周一（農(nóng)歷三月二十一），大家早安??！

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近百年來(lái)，全球正經(jīng)歷一次以變暖為主要特征的氣候變化，隨著氣候變化及其所帶來(lái)的影響日益顯著，目前適應(yīng)氣候變化越來(lái)越成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。

作者指出：我國(guó)已有的農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整適應(yīng)氣候變化實(shí)踐非常豐富，但諸多研究者并未進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)的梳理，對(duì)已有實(shí)踐的適應(yīng)氣候變化內(nèi)涵沒(méi)有清晰地認(rèn)識(shí)。為了更好的應(yīng)對(duì)未來(lái)氣候變化，文章從種植制度、作物布局、品種布局三個(gè)方面闡述了氣候變化對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響...

文章來(lái)自：《中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)》2017年第1期。

▎全文共 9714字，閱讀大概需要15分鐘。

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文

李 闊, 許吟隆

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所,北京 100081

氣候變化與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)系緊密

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近幾十年來(lái),人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到氣候變化是人類(lèi)共同面臨的巨大挑戰(zhàn)。IPCC( Intergovernmental Panel on Climate Change) 第五次評(píng)估報(bào)告指出,1880-2012 年全球平均地面氣溫升高了 0.85°C ; 相對(duì)于 1850-1900 年,預(yù)測(cè)不同典型濃度路徑( RCP4.5、RCP6.0、RCP8.5) 情景下21 世紀(jì)末全球平均地面溫度均可能升高超過(guò)1.5°C。

為了應(yīng)對(duì)這一嚴(yán)峻挑戰(zhàn),2015 年底《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》近200個(gè)締約方一致同意通過(guò)了《 巴黎協(xié)定 》,涵蓋目標(biāo) 、減緩 、適應(yīng) 、損失損害 、資金 、技術(shù) 、能力建設(shè) 、透明度 、全球盤(pán)點(diǎn)等內(nèi)容,其中指出各方將努力把全球平均氣溫升高控制在 2°C 之內(nèi),并爭(zhēng)取把升溫進(jìn)一步控制在1.5°C之內(nèi)。

氣候變化與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)系緊密，農(nóng)業(yè)( 種植結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量、品質(zhì)等) 對(duì)氣候變化敏感性區(qū)域特征明顯，氣候變化影響下不同地區(qū)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向差異顯著，因此系統(tǒng)總結(jié)中國(guó)適應(yīng)氣候變化的種植結(jié)構(gòu)調(diào)整技術(shù)措施，將為未來(lái)中國(guó)糧食安全提供堅(jiān)實(shí)保障。

種植結(jié)構(gòu)是指一個(gè)地區(qū)或生產(chǎn)單位作物種植的品種、布局、配置、熟制的總體,包含作物種植的時(shí)空分布、種類(lèi)、比例、一個(gè)地區(qū)或田間內(nèi)的安排、一年中種植的次數(shù)和先后順序。根據(jù)農(nóng)作物種植的分布特征,種植結(jié)構(gòu)可以分為三個(gè)方面,包含種植制度、作物布局與品種布局; 這三個(gè)方面既相互交叉,又互有區(qū)別 ,種植熟制發(fā)生變化 ,作物布局肯定發(fā)生變化,若作物布局發(fā)生變化,則種植熟制與品種布局也可能發(fā)生變化; 按照通常的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看,三者側(cè)重點(diǎn)不同,種植熟制往往針對(duì)不同的積溫帶而言,作物布局主要針對(duì)大范圍作物種植區(qū)域,品種布局針對(duì)小范圍作物種植區(qū)域。

氣候條件在很大程度上決定著作物生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程和產(chǎn)量形成，區(qū)域種植結(jié)構(gòu)是人類(lèi)長(zhǎng)期適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂蚺c生態(tài)條件及社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件的結(jié)果。氣候變化對(duì)作物的影響日益凸顯，種植制度、作物布局與品種布局也必須進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

在中國(guó)農(nóng)業(yè)種植歷史中,農(nóng)作物種植實(shí)踐一直與氣候變化緊密結(jié)合在一起,農(nóng)民往往根據(jù)實(shí)際發(fā)生的氣候變化狀況自發(fā)調(diào)整種植結(jié)構(gòu); 但過(guò)去的研究往往關(guān)注于農(nóng)業(yè)氣候資源( 光、熱、水、氣) 的變化,對(duì)于氣候變化并未有整體的認(rèn)識(shí); 隨著近年來(lái)全球變化研究的增多,氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的影響日益受到關(guān)注,但已有的農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整適應(yīng)氣候變化實(shí)踐非常豐富,諸多研究者并未進(jìn)行系統(tǒng)的梳理,對(duì)于已有實(shí)踐沒(méi)有清晰地認(rèn)識(shí)。

文章重點(diǎn)

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文章從種植制度、作物布局、品種布局三個(gè)方面闡述了氣候變化對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響,結(jié)合東北水稻玉米擴(kuò)種、冬麥北移、華北“兩晚”技術(shù)、長(zhǎng)江中下游雙季稻改制、南方冬季農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)等典型適應(yīng)氣候變化案例 ,探討復(fù)種指 數(shù) 、間作套種模式 、作物配置 、種植界限 、種植比例 、抗旱品種 、抗病蟲(chóng)害品種等農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的不同方面適應(yīng)氣候變化的內(nèi)涵,提出了種植結(jié)構(gòu)調(diào)整中適應(yīng)氣候變化工作面臨的關(guān)鍵問(wèn)題,倡導(dǎo)進(jìn)一步加強(qiáng)氣候變化各要素對(duì)種植熟制的綜合影響研究,深入開(kāi)展農(nóng)業(yè)精細(xì)區(qū)劃與作物布局優(yōu)化配置研究以及適應(yīng)氣候變化的育種多目標(biāo)優(yōu)化決策研究。

以下為文章主體內(nèi)容

1

適應(yīng)氣候變化的種植結(jié)構(gòu)調(diào)整層次

種植結(jié)構(gòu)是一個(gè)復(fù)雜體系，包括種植制度、作物布局與品種布局三個(gè)主要方面。

種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整受自然因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素兩個(gè)方面的共同影響，其中社會(huì)經(jīng)濟(jì)變化是種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要驅(qū)動(dòng)因素，而氣候變化則是種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要制約因素。

隨著全球變暖,氣候變化對(duì)種植結(jié)構(gòu)的影響越來(lái)越顯著，既給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)負(fù)面影響，也帶來(lái)了有利因素。適應(yīng)氣候變化的核心是要趨利避害，適應(yīng)氣候變化的種植結(jié)構(gòu)調(diào)整都是圍繞這一核心開(kāi)展。

本研究從氣候變化角度,重新審視過(guò)去 60 多年來(lái)中國(guó)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的諸多案例,包括成功的經(jīng)驗(yàn)與失敗的教訓(xùn)。

從種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的出發(fā)點(diǎn)來(lái)看,大部分措施是受社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素驅(qū)動(dòng),為了穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)等經(jīng)濟(jì)目標(biāo),與氣候變化沒(méi)有必然關(guān)系,因此不能稱(chēng)之為適應(yīng)氣候變化措施; 但有些措施主要是為了規(guī)避氣候變化所引起的農(nóng)業(yè)災(zāi)害,有些措施主觀(guān)上是為了保障或提高經(jīng)濟(jì)效益,但客觀(guān)上充分利用了氣候變化所帶來(lái)的水、熱、光等農(nóng)業(yè)氣候資源變化,有些措施兩者兼顧,這些則是適應(yīng)氣候變化的典型措施。研究通過(guò)對(duì)中國(guó)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整典型成功案例的分析,對(duì)比適應(yīng)措施實(shí)施前后的差異梳理其適應(yīng)效果,總結(jié)出適應(yīng)氣候變化的種植結(jié)構(gòu)調(diào)整特征。

1.1

種植制度調(diào)整

種植制度是一個(gè)地區(qū)或生產(chǎn)單位農(nóng)作物的種植熟制、間套輪作及休閑的總稱(chēng),其中熟制是指一年中作物種植的次數(shù)和先后順序,間作是指同一田地上同一生長(zhǎng)期內(nèi)分行或分帶相間種植兩種或兩種以上作物的種植方式,套種是指在前季作物生長(zhǎng)后期的株行間播種或移栽后季作物的種植方式,輪作是指在同一田地上有順序的在季節(jié)間或年間輪換種植不同作物的種植方式。

從氣候變化來(lái)看,我國(guó)種植制度調(diào)整包括復(fù)種指數(shù)變化、間作套種輪作模式變化、作物配置變化三個(gè)方面,其中較典型的適應(yīng)氣候變化種植制度調(diào)整主要包括以下一些整體趨勢(shì)。

受全球溫度升高影響,不同熟制的種植界線(xiàn)總體北移; 全國(guó)復(fù)種指數(shù)呈上升趨勢(shì),其中熟制過(guò)渡地帶和高原、山地以及丘陵地區(qū),復(fù)種指數(shù)增幅較大; 少數(shù)地區(qū)由于降水減少、缺乏灌溉條件,復(fù)種指數(shù)有所下降。氣候變暖還促進(jìn)了熟制過(guò)渡地區(qū)各種間作套種模式的推廣。

在一些干旱缺水地區(qū),通常采取耗水高產(chǎn)作物與旱作節(jié)水作物的輪作方式。

1.2

作物布局調(diào)整

作物布局是指不同作物種植的比例( 如糧-經(jīng)-飼比例) 與空間分布; 從已有研究來(lái)看,作物布局調(diào)整包括作物種植邊界變化、區(qū)域內(nèi)部作物種植比例變化、作物種植區(qū)域整體移動(dòng)三個(gè)方面,其中我國(guó)典型的適應(yīng)氣候變化的作物布局調(diào)整呈現(xiàn)出以下趨勢(shì)。

隨著氣候變暖,作物布局也呈現(xiàn)出北移趨勢(shì),如冬小麥種植北界北移西擴(kuò),東北地區(qū)水稻種植北界擴(kuò)展至北緯 52°地區(qū),平原地區(qū)的玉米種植向北擴(kuò)展了約 4°; 華南的熱帶、亞熱帶作物分布也明顯北擴(kuò)。氣候變化影響到農(nóng)業(yè)氣候資源的時(shí)空分布,從而改變不同地區(qū)的作物種植比例,如東北地區(qū)高產(chǎn)水稻和玉米的種植面積大幅增加,大豆和春小麥種植面積減少; 在氣候明顯暖干化和水資源嚴(yán)重匱乏的華北地區(qū),水稻種植面積大幅度下降,小麥種植面積也有所壓縮。氣候變化還使農(nóng)業(yè)氣候資源的優(yōu)勢(shì)區(qū)域發(fā)生轉(zhuǎn)移,如由于氣候變暖導(dǎo)致東部棉區(qū)棉鈴蟲(chóng)等病蟲(chóng)害加重,棉花主產(chǎn)區(qū)從 20 世紀(jì) 90 年代中期開(kāi)始轉(zhuǎn)移至新疆; 由于環(huán)渤海太陽(yáng)輻射減弱和降水顯著減少,蘋(píng)果主產(chǎn)區(qū)在 20 世紀(jì) 80 年代以后轉(zhuǎn)移至海拔相對(duì)較高的黃土高原南部。

1.3

品種布局調(diào)整

品種布局是指不同品種的作物在時(shí)間和空間上的分布; 從氣候變化角度來(lái)看,品種布局調(diào)整包括中晚熟品種擴(kuò)種、耐旱品種擴(kuò)種、冬性弱品種替代冬性強(qiáng)品種、災(zāi)后特早熟品種搶種、抗病蟲(chóng)害品種擴(kuò)種等方面; 由于不同區(qū)域的氣候、生態(tài)、環(huán)境差異較大,因此以上品種布局調(diào)整措施往往是在某一特定區(qū)域行之有效的氣候變化適應(yīng)方法,不能一概而論。

其中典型的適應(yīng)氣候變化品種布局調(diào)整有以下變化趨勢(shì): 隨著熱量條件改善,各地普遍改用生育期更長(zhǎng)的品種以挖掘增產(chǎn)潛力; 由于冬季變暖,越冬作物普遍改用冬性有所降低的品種,提前進(jìn)入生殖生長(zhǎng)階段,有利于增加籽粒數(shù);氣候暖干化地區(qū)由于水分條件的限制,加強(qiáng)了耐旱節(jié)水品種的選育和推廣; 極端天氣氣候事件多發(fā),增加了特早熟救災(zāi)作物的種質(zhì)儲(chǔ)備和災(zāi)后搶種; 針對(duì)氣候變化使病蟲(chóng)害加劇,加強(qiáng)了抗病蟲(chóng)品種的選育和推廣,如抗蟲(chóng)棉、脫毒種薯、脫毒苗( 蔬菜、果樹(shù)) 等。

2

種植制度調(diào)整實(shí)踐

過(guò)去20多年來(lái),氣候變暖使農(nóng)作物春季物候期提前,生長(zhǎng)期延長(zhǎng),生長(zhǎng)期內(nèi)熱量充足,進(jìn)而對(duì)中國(guó)種植制度產(chǎn)生顯著影響。受氣候變化影響,種植制度調(diào)整成為農(nóng)業(yè)適應(yīng)氣候變化的一項(xiàng)重要措施。

種植制度通過(guò)改變復(fù)種指數(shù)、間作套種模式以及作物配置三個(gè)方面來(lái)適應(yīng)氣候變化。

2.1

復(fù)種指數(shù)的調(diào)整

隨著氣候變化，溫度升高和積溫增加，作物種植熟制發(fā)生顯著變化，復(fù)種指數(shù)不斷提高。研究表明，1981-2007 年間中國(guó)一年兩熟制、一年三熟制的種植北界都較 1950-1980 年有不同程度北移，北移地區(qū)的復(fù)種指數(shù)明顯提高。如，黃淮海地區(qū)水澆地、旱地一年兩熟區(qū)的南界向北移動(dòng)；江淮平原麥稻一年兩熟區(qū)整體向北推移；長(zhǎng)江中下游平原一年三熟、一年兩熟區(qū)，北界向北移動(dòng)，南界無(wú)明顯變化，西界向西推進(jìn); 華南一年三熟、一年兩熟區(qū),其北界向北移動(dòng)。

與此同時(shí),種植熟制的改變?cè)诖蟛糠值貐^(qū)有利于單位面積周年作物產(chǎn)量的提高。如長(zhǎng)江中下游平原由雙季稻改為稻-麥( 稻-油) 種植,可以有效規(guī)避氣候波動(dòng)加劇導(dǎo)致的氣象災(zāi)害和病蟲(chóng)害,實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn),客觀(guān)上也減少了甲烷的排放; 華北中北部地區(qū)冬小麥-夏玉米套改平,可以高效利用氣候變暖增加的熱量資源,從而提高冬小麥-夏玉米的總產(chǎn)。

有學(xué)者研究結(jié)果認(rèn)為,由于熱量資源的增加,全國(guó)的復(fù)種指數(shù)由1985 年的143% 增加到 2001年的163.8% ,其中青藏高原、西北、西南、華東和華南地區(qū)丘陵山地的復(fù)種指數(shù)增加幅度較大; 這些區(qū)域大多分布在不同系統(tǒng)的邊緣地帶,如農(nóng)牧交錯(cuò)帶地區(qū),其對(duì)氣候變化更為敏感,也更為脆弱,因此,在復(fù)種指數(shù)增加的情況下不同地區(qū)宜因地制宜地調(diào)整種植結(jié)構(gòu)。同時(shí)水分狀況的改變也是熟制調(diào)整的一個(gè)重要原因,如在華北的一些丘陵山區(qū),雖然熱量條件已能滿(mǎn)足冬小麥-夏玉米一年兩熟的要求,但由于降水減少和缺乏灌溉條件,仍以一年一熟的春玉米為主。

2.2

間作套種模式的改變

隨著氣候變暖,間作套種模式也在發(fā)生變化。例如,在冬小麥種植北界地帶,氣候變化導(dǎo)致熱量資源增加,但仍然是“一茬有余,兩茬不足”,為了有效地利用增加的熱量資源,不同地區(qū)結(jié)合降水條件采取了各種間作、套種及輪作模式,其中冬小麥-夏玉米套種是最普遍采取的種植模式。

如在冬小麥種植北界地區(qū)小麥與玉米套種,一方面有效地利用了華北地區(qū)新增的熱量資源,提高了冬小麥-夏玉米的產(chǎn)量,另一方面便于實(shí)施機(jī)械化作業(yè),提高耕作效率。在農(nóng)牧交錯(cuò)帶及黃土高原等干旱缺水地區(qū),針對(duì)氣候波動(dòng)的加劇,耗水作物與抗旱作物往往采取輪作模式,若上一年度種植耗水作物,下一年度則種植耐旱作物,這樣既能節(jié)約水資源,又能有效地適應(yīng)氣候暖干化導(dǎo)致的更為嚴(yán)峻的干旱缺水狀況。

2.3

作物配置的變化

氣候變暖為作物配置變化提供了客觀(guān)條件或限制因素,而當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)狀況的變化往往對(duì)作物配置變化起到?jīng)Q定作用。氣候變化對(duì)作物配置的影響主要體現(xiàn)在不同作物的搭配上。例如,川中丘陵地區(qū)過(guò)去以冬水田一季水稻生產(chǎn)為主,由于氣候變化帶來(lái)的冬春干旱加重,往往蓄不到足夠的水,從 20 世紀(jì) 70 年代末以來(lái),普遍改為小麥-玉米-紅薯的旱三熟制,一方面適應(yīng)呈現(xiàn)暖干化趨勢(shì)的氣候狀況,另一方面取得了顯著的增產(chǎn)效果。

3

作物布局調(diào)整實(shí)踐

氣候變化導(dǎo)致不同區(qū)域的熱量、水分條件以及病蟲(chóng)害等生物環(huán)境的改變,不同作物的適生區(qū)域也隨之改變,加上市場(chǎng)需求的變化,調(diào)整作物布局勢(shì)在必行。

在氣候變化背景下,作物布局調(diào)整不但能夠適應(yīng)氣候變化,而且具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益,能夠滿(mǎn)足社會(huì)市場(chǎng)需求,同時(shí)具有一定的生態(tài)效益。

從全國(guó)范圍來(lái)看,作物布局調(diào)整主要存在以下三種模式適應(yīng)氣候變化: 作物種植界限變化、區(qū)域內(nèi)部作物種植比例變化和作物種植區(qū)域的整體轉(zhuǎn)移。

3.1

作物種植界限的變化

由于不同地區(qū)氣候變暖的程度和趨勢(shì)不同,對(duì)作物布局的影響也不盡相同,其中作物種植界限變化尤為顯著。

理論上來(lái)看,氣候變暖使得平均氣溫和積溫升高,單純從熱量資源的角度出發(fā),作物種植界限的變化總體表現(xiàn)為向高緯度和高海拔移動(dòng)的趨勢(shì)。氣候變暖使遼寧省、河北省 、山西省、陜西省、內(nèi)蒙古自治區(qū)、寧夏回族自治區(qū)、甘肅省和青海省冬小麥的種植北界不同程度北移西擴(kuò)。一方面適應(yīng)氣候變暖條件下小麥越冬期溫度升高和極端低溫出現(xiàn)頻率減少的狀況,充分利用中國(guó)北部地區(qū)的自然資源,提高土地利用率,增加復(fù)種指數(shù); 另一方面有效的改善小麥品質(zhì),節(jié)約成本,增產(chǎn)增收并優(yōu)化作物種植結(jié)構(gòu)。

冬小麥與春小麥對(duì)比研究發(fā)現(xiàn),冬小麥的蛋白質(zhì)含量及濕面筋含量比春小麥分別提高了 28% 和39%,同時(shí)冬小麥的每公頃播種量比春小麥少50%,產(chǎn)量卻高1500 kg 左右。東北地區(qū)水稻播種面積大幅度增加,其種植北界已移至大約北緯52°的呼瑪?shù)鹊貐^(qū)。在西北地區(qū),其東部冬小麥種植北界已向北擴(kuò)展了 50 ~ 100 km,向西延伸明顯,種植分布也從海拔1 800 ~ 1 900 m 上升到2 000~ 2 100 m,種植面積擴(kuò)大了 10% ~20%; 熱帶亞熱帶地區(qū)作物也出現(xiàn)北移現(xiàn)象,有效利用氣候變暖帶來(lái)的熱量資源增加,提高農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)效益,并滿(mǎn)足了全國(guó)市場(chǎng)的需求。

棉花適宜種植區(qū)的海拔高度升高了100 m左右; 復(fù)種作物適宜種植區(qū)的海拔高度升高了約 200 m,相應(yīng)的種植面積明顯擴(kuò)大。在西藏地區(qū) ,玉米種植的海拔高度逐漸提高,目前在海拔 3840 m的地方已可種植。然而,由于降水減少的緣故,有些地區(qū)的作物種植北界也呈現(xiàn)出南移的趨勢(shì),如雨養(yǎng)冬小麥 - 夏玉米穩(wěn)產(chǎn)的種植北界大部分區(qū)域由于近年來(lái)該區(qū)降水量減少?gòu)亩驏|南方向移動(dòng)。氣候暖干化還使得農(nóng)牧交錯(cuò)帶的春小麥種植面積縮小,部分地區(qū)種植界限南移。

3.2

區(qū)域內(nèi)部作物種植比例的變化

區(qū)域內(nèi)部作物種植比例的變化與作物空間布局緊密結(jié)合在一起,兩者相互重疊但又不完全一致。熱量資源的增加使得水稻在黑龍江擴(kuò)種成功,糧食作物的種植比例因之發(fā)生很大變化,總體上已從以小麥和玉米為主變化為以玉米和水稻為主,從而有效利用了氣候變化帶來(lái)的東北地區(qū)作物生長(zhǎng)季的熱量資源增加,提高了糧食產(chǎn)量,滿(mǎn)足了社會(huì)需求。

東北水稻種植北界向北擴(kuò)展,其種植面積較 20 世紀(jì) 70 年代增加了 4.5 倍,東北玉米分布向北推移了大約 4 個(gè)緯度,其種植面積較 20 世紀(jì) 70 年代增加了 1.4 倍。隨著氣候暖干化 ,華北地區(qū)大面積壓縮水稻種植比例,河北黑龍港地區(qū)減少了需水量較大的小麥、水稻的種植比例,不斷擴(kuò)大棉花與谷子等抗旱作物的種植,從而適應(yīng)氣候變化導(dǎo)致的華北地區(qū)干旱缺水加劇的狀況; 氣候變暖冬季溫度上升,增加的富裕熱量資源使西南山區(qū)擴(kuò)大了冬季復(fù)種馬鈴薯面積,種植面積增長(zhǎng)了 68%,單產(chǎn)增長(zhǎng)了 37%,總產(chǎn)增長(zhǎng) 1.2 倍,在有效利用氣候變化帶來(lái)的冬季熱量資源增加基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)生產(chǎn)更優(yōu)質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品。

在甘肅省中部半干旱地區(qū),由于受氣候變化影響干旱災(zāi)害頻發(fā),小麥產(chǎn)量低而不穩(wěn),耐旱作物糜、谷、馬鈴薯、胡麻、豆類(lèi)等種植面積迅速擴(kuò)大,干旱年份尤其突出。

南方冬季農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)越來(lái)越普遍,在利用氣候變暖帶來(lái)的南方冬季熱量資源增加的同時(shí),提高了當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶(hù)的經(jīng)濟(jì)效益,并滿(mǎn)足了市場(chǎng)需求。以廣西為例,大力發(fā)展蔬菜、綠肥、馬鈴薯等冬季作物,以及熱帶水果、甘蔗、喜溫花卉、蔭生觀(guān)葉植物等,冬季農(nóng)業(yè)產(chǎn)值達(dá)到 510 多億元。作物種植比例的變化與作物配置變化本質(zhì)相同,既受到社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件的驅(qū)動(dòng),也受到氣候變化及其影響的制約。

3.3

作物種植區(qū)域的大規(guī)模轉(zhuǎn)移

受氣候變化影響,作物種植優(yōu)勢(shì)區(qū)域主體遷移。如由于氣候變暖導(dǎo)致華北地區(qū)棉鈴蟲(chóng)等病蟲(chóng)害加劇,其棉花種植比例大幅減少,并向西部遷移,棉花主產(chǎn)區(qū)經(jīng)歷了從南方地區(qū)向北方地區(qū),再向西北的新疆地區(qū)遷移的過(guò)程,1980 - 2015年,新疆棉花種植面積占全國(guó)比重從 7.8%達(dá)到了50.1%; 近年來(lái),受變暖及云量增加的影響,優(yōu)質(zhì)煙草種植區(qū)域越來(lái)越向云貴高原轉(zhuǎn)移。20 世紀(jì) 90 年代以來(lái),出現(xiàn)顯著的“北煙南移”,從黃河流域、東北地區(qū)向云貴地區(qū)與中南地區(qū)集中,有效利用溫度升高與降水變化帶來(lái)的農(nóng)業(yè)氣候資源的變化,其中云南省和貴州省煙草種植面積占據(jù)全國(guó)前兩位,分別為 32.6%與 14.6%; 隨著氣候暖干化,降水減少,優(yōu)質(zhì)蘋(píng)果主產(chǎn)區(qū)由環(huán)渤海地區(qū)向黃土高原地區(qū)遷移,種植面積占全國(guó)比重從 33%增長(zhǎng)到 56%,呈現(xiàn)出明顯的“西移北擴(kuò)”趨勢(shì),有效利用氣候變暖帶來(lái)的局地降水增加、溫度升高的有利條件。

4

品種布局調(diào)整實(shí)踐

氣候變化導(dǎo)致溫度與降水產(chǎn)生變化,進(jìn)而對(duì)品種布局調(diào)整產(chǎn)生影響。由于不同區(qū)域氣候變化的程度和趨勢(shì)不同,對(duì)品種布局的影響也不盡相同。

適應(yīng)氣候變化的品種布局調(diào)整主要體現(xiàn)在四個(gè)方面:

隨著熱量資源增加,生育期延長(zhǎng),部分地區(qū)中晚熟品種逐漸替代早熟品種;

受氣候暖干化影響,一些地區(qū)呈現(xiàn)干旱缺水趨勢(shì),耐旱品種逐漸替代原有耗水量比較大的品種;

由于溫度升高,部分地區(qū)冬性較弱的品種逐漸替代冬性較強(qiáng)的品種;

受氣候變化影響極端氣候事件( 干旱、暴雨)頻發(fā),災(zāi)后緊急種植適宜救災(zāi)的作物,替代原有作物,從而實(shí)現(xiàn)抗災(zāi)救災(zāi)的目標(biāo)。

4.1

中晚熟品種種植面積擴(kuò)大

氣候變化引起不同區(qū)域作物品種類(lèi)型發(fā)生顯著變化。隨著氣候變暖,為了有效利用氣候變化帶來(lái)的冬季熱量資源增加條件,東北北部早熟品種轉(zhuǎn)換為中早熟品種,中部由中早熟轉(zhuǎn)換為中熟,南部地區(qū)作物品種逐漸由中熟品種轉(zhuǎn)換為中晚熟品種; 以水稻為例,東北不同地區(qū)根據(jù)氣候變化調(diào)整適宜的水稻品種,使得水稻單產(chǎn)普遍增加,增產(chǎn)率可以達(dá)到 10% ~ 20%以上。

針對(duì)一些農(nóng)民盲目改用生育期過(guò)長(zhǎng)品種,導(dǎo)致冷害與霜凍害造成減產(chǎn)的教訓(xùn),東北三省的氣象和農(nóng)業(yè)部門(mén)開(kāi)展農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃細(xì)化工作,整個(gè)東北地區(qū)按照每100°C·d 積溫間隔,劃分出若干積溫帶。建議隨著氣候變暖,可以跨越一至兩個(gè)積溫帶引種,但不要跨越三個(gè)以上的積溫帶。中晚熟品種擴(kuò)種既要充分利用氣候變化影響下增加的熱量資源,又要考慮避免過(guò)度適應(yīng),通過(guò)理論研究與實(shí)踐發(fā)現(xiàn)其平衡點(diǎn)。

在華北地區(qū),為適應(yīng)氣候變化導(dǎo)致的冬季氣候變暖、無(wú)霜期延長(zhǎng)、積溫增加的狀況,有效利用熱量資源,在當(dāng)?shù)夭捎谩皟赏怼奔夹g(shù)為玉米改用中晚熟品種提供了條件,通過(guò) 調(diào)整玉米品種 ,適當(dāng)犧牲小麥產(chǎn)量,節(jié)約小麥用水,重點(diǎn)挖掘玉米增產(chǎn)潛力,最終提高全年總產(chǎn); 以河北為例,“兩晚”技術(shù)可以每年增產(chǎn) 80 萬(wàn) t 玉米,節(jié)水 15億 m3 。

4.2

耐旱節(jié)水作物品種種植比例

不斷提高隨著華北地區(qū)氣候的暖干化,耐旱節(jié)水品種種植比例不斷提高,以張家口農(nóng)科院育成的雜交谷子為例,其具有很強(qiáng)的耐旱性與豐產(chǎn)性。該雜交谷子品種具有高產(chǎn)、節(jié)水、優(yōu)質(zhì)等特點(diǎn),在張家口市壩下地區(qū)表現(xiàn)出了顯著的增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)和增收效果,近幾年推廣面積迅速增加,2010 年張家口市雜交谷子種植面積達(dá)到了 5.35 萬(wàn) hm2 ,其平均產(chǎn)量比當(dāng)?shù)丶Z食平均產(chǎn)量增產(chǎn) 50%。同時(shí),該雜交谷子在埃塞俄比亞等國(guó)試種成功,初測(cè)單產(chǎn)達(dá)4 500 kg/hm2,比當(dāng)?shù)靥?、手指谷等主要農(nóng)作物增產(chǎn) 2 倍以上。

除了利用傳統(tǒng)育種技術(shù)發(fā)掘耐旱節(jié)水作物品種,還要充分利用基因工程技術(shù)培育耐旱節(jié)水新品種,尤其是傳統(tǒng)技術(shù)與新技術(shù)的結(jié)合,將極大地提高耐旱節(jié)水新品種的成功率與有效性。

4.3

越冬作物品種的冬性適度減弱

在氣候變化影響下,黃淮海地區(qū)冬季變暖,冬小麥品種開(kāi)始由冬性較強(qiáng)的品種逐漸替代為冬性較弱的品種。冬小麥品種的冬性與豐產(chǎn)性之間往往存在矛盾,冬性較強(qiáng)的品種由于穗分化開(kāi)始較晚,通常增產(chǎn)潛力較小; 而冬性較弱的品種,雖然抗寒性較差,但如能安全越冬,增產(chǎn)潛力一般要大于冬性強(qiáng)的品種。

過(guò)去幾十年由于黃淮海地區(qū)冬季較為寒冷,為了保障冬小麥的生長(zhǎng),往往采用冬性較強(qiáng)的品種; 近年來(lái)受氣候變化影響黃淮海地區(qū)冬季逐漸變暖,冬性較弱品種可以安全越冬,穗分化提前,增加粒數(shù),冬小麥產(chǎn)量也得到一定幅度提升,因此冬性較弱品種逐漸替代了原有品種。該適應(yīng)措施一方面有效利用了氣候變化影響下增加的熱量資源,另一方面提高了冬小麥的產(chǎn)量,在黃淮海地區(qū)逐漸得到推廣應(yīng)用。

4.4

災(zāi)后搶種救災(zāi)作物

隨著氣候變化,極端氣候事件發(fā)生頻繁,災(zāi)后搶時(shí)播種特早熟作物品種是抗災(zāi)救災(zāi)的有效措施。南方對(duì)于受災(zāi)絕收的水稻田、旱作田、蔬菜田,在及時(shí)排水降漬后,要適時(shí)補(bǔ)種、改種玉米、毛豆、綠豆、水生蔬菜、再生稻等; 北方根據(jù)災(zāi)后剩余熱量的多少,搶種特早熟谷子、紅小豆、綠豆、蕎麥等作物或大白菜、蘿卜等秋菜。救災(zāi)作物能夠最大限度降低災(zāi)害帶來(lái)的損失,保障農(nóng)民的口糧,并為下一季種植打好基礎(chǔ)。

4.5

推廣抗病蟲(chóng)害作物品種

針對(duì)氣候變化使病蟲(chóng)害加劇,直接影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育,因此加強(qiáng)抗病蟲(chóng)品種的選育和推廣,如抗蟲(chóng)棉、脫毒種薯、脫毒苗( 蔬菜、果樹(shù)) 等,一方面降低病蟲(chóng)害導(dǎo)致的減產(chǎn)、絕產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn),穩(wěn)定作物產(chǎn)量,另一方面提升作物的品質(zhì)。

5

存在問(wèn)題及建議

種植結(jié)構(gòu)調(diào)整是農(nóng)業(yè)適應(yīng)氣候變化的重要舉措，應(yīng)當(dāng)推進(jìn)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整研究不斷深入。

本文從全國(guó)角度出發(fā)，對(duì)中國(guó)諸多研究學(xué)者在種植制度調(diào)整、作物布局調(diào)整和品種布局調(diào)整方面的研究以及已經(jīng)開(kāi)展的工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié),包括華北冬小麥 - 夏玉米套改平 、南方雙季稻改制 、東北水稻和玉米擴(kuò)種、華北地區(qū)兩晚技術(shù)、冬麥北移、熱帶亞熱帶作物北移、南方冬季農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)等諸多典型適應(yīng)氣候變化措施。

通過(guò)分析氣候變化條件下中國(guó)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的科學(xué)研究結(jié)果和實(shí)踐,可以發(fā)現(xiàn)目前仍存在很多不足,有待進(jìn)一步深入研究,對(duì)實(shí)踐工作不斷改進(jìn)完善。根據(jù)中國(guó)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整適應(yīng)氣候變化研究及工作中的狀況,概括總結(jié)了目前的主要問(wèn)題。

5.1

過(guò)度適應(yīng)

由于氣候變化的幅度、范圍在不同地區(qū)呈現(xiàn)不同的狀況,因此必須依托實(shí)際的調(diào)查研究,開(kāi)展種植結(jié)構(gòu)調(diào)整工作; 由于對(duì)氣候變化影響認(rèn)識(shí)的不清晰,往往導(dǎo)致在實(shí)際工作中過(guò)度適應(yīng)。對(duì)于過(guò)度適應(yīng),應(yīng)在種植結(jié)構(gòu)調(diào)整過(guò)程中,注意避免作物種植范圍過(guò)分北移,避免在過(guò)高海拔種植不適宜的作物,避免選育生育期過(guò)長(zhǎng)的品種,避免種植冬性下降過(guò)多的品種,避免作物播種過(guò)早或過(guò)晚。以東北水稻、玉米為例,隨著氣候變暖,一些地區(qū)將種植區(qū)域向北擴(kuò)展或改用生育期過(guò)長(zhǎng)品種,導(dǎo)致冷害與霜凍害造成減產(chǎn)的教訓(xùn)頻發(fā)。過(guò)度適應(yīng)往往是對(duì)氣候變化帶來(lái)的熱量、光照、水分等資源增加抱僥幸心理,忽視了氣候變化所帶來(lái)的波動(dòng)加劇、極端事件頻發(fā),導(dǎo)致適應(yīng)措施不當(dāng)。

5.2

盲目適應(yīng)

盲目適應(yīng)是在對(duì)氣候變化及其影響認(rèn)識(shí)不清晰的基礎(chǔ)上采取的適應(yīng)行動(dòng),往往適得其反,導(dǎo)致不必要的損失。不同區(qū)域應(yīng)因地制宜,結(jié)合本區(qū)域的氣候變化特征,適度調(diào)整種植結(jié)構(gòu)。由于對(duì)氣候變化以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況認(rèn)識(shí)的模糊,往往造成跟風(fēng)式的盲目種植,如 2012 年北京房山地區(qū)暴雨災(zāi)后跟風(fēng)搶種大白菜和蘿卜,雖然災(zāi)后搶種救災(zāi)作物是一項(xiàng)很好的適應(yīng)措施,但農(nóng)戶(hù)一窩蜂的搶種,反而造成作物市場(chǎng)價(jià)格的劇烈波動(dòng),并未達(dá)到降低損失的目的。從盲目適應(yīng)角度來(lái)看,對(duì)于種植結(jié)構(gòu)調(diào)整,應(yīng)當(dāng)注意避免盲目引種,避免不考慮市場(chǎng)需求和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素大面積改種作物,避免不分地形擴(kuò)種作物。

5.3

氣候變化各要素( 光、熱、水等) 對(duì)種植熟制的綜合影響研究不足

現(xiàn)階段氣候變化單要素對(duì)種植熟制影響研究比較多,往往以熱量資源作為判斷種植熟制的主要標(biāo)準(zhǔn); 但光照、水分、風(fēng)等要素對(duì)種植熟制的影響也非常重要,種植熟制往往受到氣候變化的綜合影響,僅從單要素研究尚不能全面揭示其發(fā)展變化規(guī)律,為了更好地適應(yīng)氣候變化,應(yīng)當(dāng)開(kāi)展氣候變化各要素( 光、熱、水等) 對(duì)種植熟制的綜合影響研究。將氣候變 化各要素 ——— 光 、熱 、水 、風(fēng)等作為一個(gè)整體,綜合分析其對(duì)種植熟制所產(chǎn)生的影響。

以華北一些丘陵山區(qū)為例,隨著氣候變暖,熱量條件已能滿(mǎn)足冬小麥-夏玉米一年兩熟的要求,但由于氣候變化導(dǎo)致的降水減少,同時(shí)灌溉條件不足,在這些地區(qū)仍以一年一熟的春玉米為主。

5.4

作復(fù)雜地形的農(nóng)業(yè)精細(xì)區(qū)劃與作物布局優(yōu)化配置研究不足

中國(guó)地形復(fù)雜多變,在相同氣候背景下,由于地形差異,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的作物布局以及品種布局往往不同,為了有效保障糧食生產(chǎn),挖掘氣候資源潛力,需要開(kāi)展復(fù)雜地形的農(nóng)業(yè)精細(xì)區(qū)劃與作物布局優(yōu)化配置研究。

以福建省云霄柑橘種植為例,運(yùn)用 GIS 技術(shù),綜合考慮氣候、地形、土地利用等要素,以極端最低氣溫為控制因子,輔以年降雨量、年相對(duì)濕度、坡度、坡向等影響因子,開(kāi)展精細(xì)區(qū)劃,將云霄縣劃分為早熟品種適宜區(qū)、中熟品種適宜區(qū)、晚熟品種適宜區(qū)、不適宜區(qū),實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地形的精細(xì)區(qū)劃與作物布局的優(yōu)化配置,提升了當(dāng)?shù)氐母涕佼a(chǎn)量與效益。但類(lèi)似的適應(yīng)措施還很少見(jiàn),因此需要進(jìn)一步針對(duì)中國(guó)丘陵、山地等不同地形的復(fù)雜情況,開(kāi)展農(nóng)業(yè)精細(xì)區(qū)劃與作物布局優(yōu)化配置研究,促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的因地制宜,使之在適應(yīng)氣候變化的基礎(chǔ)上,提升糧食產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益。

5.5

適應(yīng)氣候變化的育種多目標(biāo)優(yōu)化決策研究不足

育種目標(biāo)包含高產(chǎn) 、優(yōu)質(zhì) 、高效 、抗性四個(gè)方面,為了適應(yīng)氣候變化,育種方向往往僅能兼顧某一個(gè)或兩個(gè)方面,為了更好應(yīng)對(duì)氣候變化并保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展,需要開(kāi)展適應(yīng)氣候變化的育種多目標(biāo)優(yōu)化決策研究。綜合考慮高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì) 、高效 、抗性四個(gè)方面 ,既針 對(duì)當(dāng)前目標(biāo),又兼顧中長(zhǎng)期目標(biāo),開(kāi)展適應(yīng)氣候變化的育種多目標(biāo)優(yōu)化決策研究。以華北小麥育種為例,一直以豐產(chǎn)性、穩(wěn)定性、品質(zhì)及成本作為育種目標(biāo),隨著氣候變化的日益加劇,抗旱性、抗病蟲(chóng)害等抗逆性品種選育顯得日益重要,對(duì)抗逆性品種選育的研究越來(lái)越多,但如何綜合考慮高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、抗性,開(kāi)展適應(yīng)氣候變化的育種多目標(biāo)優(yōu)化決策研究,將是未來(lái)育種研究的重要方向。

6

結(jié) 語(yǔ)

從古至今,農(nóng)業(yè)一直在適應(yīng)氣候的過(guò)程中不斷向前發(fā)展。工業(yè)革命以來(lái),全球變暖日益顯著,我國(guó)在農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整方面積累了豐富的適應(yīng)氣候變化實(shí)踐,許多學(xué)者從種植結(jié)構(gòu)調(diào)整角度開(kāi)展了研究,但從適應(yīng)氣候變化角度并未進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)的梳理,因此對(duì)于已有實(shí)踐的適應(yīng)氣候變化內(nèi)涵沒(méi)有清晰地認(rèn)識(shí)。為了指導(dǎo)未來(lái)應(yīng)對(duì)氣候變化行動(dòng),本文從種植制度、作物布局、品種布局三個(gè)方面闡述了氣候變化對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響,結(jié)合東北水稻玉米擴(kuò)種、冬麥北移、長(zhǎng)江中下游雙季稻改制、南方冬季農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)等典型適應(yīng)氣候變化案例,探討復(fù)種指數(shù)、間作套種模式、作物配置、種植界限、種植比例、抗逆品種等農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整不同實(shí)踐的適應(yīng)氣候變化內(nèi)涵與適應(yīng)效果。

從我國(guó)已有的農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整適應(yīng)氣候變化實(shí)踐可以看出,種植結(jié)構(gòu)調(diào)整中適應(yīng)氣候變化工作仍面臨許多問(wèn)題。近幾十年來(lái)大多是被動(dòng)或自發(fā)的適應(yīng)行動(dòng),主動(dòng)適應(yīng)相對(duì)較少,分散式的適應(yīng)較多,整體適應(yīng)規(guī)劃較少,同時(shí)氣候變化對(duì)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響研究仍較為不足。

針對(duì)這些問(wèn)題：

一方面應(yīng)從整體角度對(duì)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃,主動(dòng)采取相應(yīng)的適應(yīng)行動(dòng),降低氣候變化所帶來(lái)的損失與適應(yīng)成本,增加適應(yīng)效益;

另一方面倡導(dǎo)進(jìn)一步加強(qiáng)氣候變化各要素對(duì)種植熟制的綜合影響研究,深入開(kāi)展農(nóng)業(yè)精細(xì)區(qū)劃與作物布局優(yōu)化配置研究以及適應(yīng)氣候變化的育種多目標(biāo)優(yōu)化決策研究,為農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整適應(yīng)氣候變化提供科學(xué)支撐。