全 文 ：中国生态农业学报 2010年 7月 第 18卷 第 4期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, July 2010, 18(4): 905−910


* 国家自然科学基金项目(40871257, 40635029)和国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2006CB400505)资助
刘彦随(1965~), 男, 博士、研究员、博士生导师, 主要从事土地利用和区域农业与农村发展研究。E-mail: liuys@igsnrr.ac.cn
收稿日期: 2009-11-11 接受日期: 2010-03-18
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2010.00905
气候变化对中国农业生产的影响及应对策略*
刘彦随 1,2 刘 玉 1,2 郭丽英 3
(1. 中国科学院地理科学与资源研究所 北京 100101; 2. 中国科学院区域可持续发展分析与模拟重点实验室 北京
100101; 3. 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 北京 100081)
摘 要 全球气候呈现变暖的趋势, 对农业生产和粮食安全产生重大影响, 并成为当今全球环境变化关注的
热点问题之一。本文采用文献综述与比较研究的方法, 系统分析了气候变化对光资源、温度、土壤质量和水
环境等农业生产要素的影响机理, 探讨了气候变化对我国作物种植区域和种植制度、农作物病虫害、农业生
产能力以及农业经济与管理等方面的实际影响, 通过梳理国外应对气候变化的主要农业战略, 提出新时期我
国应对气候变化的农业可持续发展策略。
关键词 农业生产 粮食安全 气候变化 应对策略 中国
中图分类号: F329.9;S162.5 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2010)04-0905-06
Impact of climatic change on agricultural production and
response strategies in China
LIU Yan-Sui1,2, LIU Yu1,2, GUO Li-Ying3
(1. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China;
2. Key Laboratory of Regional Sustainable Development Modeling, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China; 3. Insti-
tute of Natural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China)
Abstract A number of studies indicate increasing global climate warming especially in recent decades. Climate warming greatly
influences global agro-production and food security — the focus of global environmental change. This paper proposes a structural
and orientational framework for scientifically addressing climatic change impact on agro-production. Through literature review and
comparative studies, the paper systematically summarizes influencing mechanisms and effect of climate warming on such
agro-production factors as light, temperature, soil quality and water environment. The impact of climate warming on cultivation re-
gions, cropping systems, crop pests, agro-production capacity, agro-economy and farm management is analyzed. Then, suitable cli-
mate-adapted agro-development strategies are put forward for different regions in China. The strategies are carefully selected from a
repository of international tested climatic change countermeasures in agriculture at national or district level.
Key words Agro-production, Food security, Climatic change, Response strategy, China
(Received Nov. 11, 2009; accepted March 18, 2010)
1 气候变化的主要特点
以气候变暖为主要特征的全球气候变化, 对当
今世界经济、生态和社会系统产生了重大影响, 并
通过农业生产及其相关产业威胁到国家和全球粮食
安全[1]。农业作为基础产业、国民经济中最基本的
物质生产部门, 是人类衣食之源和生存之本, 农业
生产直接关系着人类生存、发展与社会稳定[2]。农
作物产量受气候条件、作物品种、农业技术与管理
等要素的综合影响, 气候要素既为作物生长提供物
质、能量, 又是农业技术有效实施的限制因素之一。
气候变化对农业生产的影响已成为全球关注的热点
问题之一, 对中国尤为重要[3]。气候变暖对世界农业
生产和粮食安全产生的影响日益显现 [4], 极端气候
事件的增多加剧了农业生产的波动性, 甚至带来严
906 中国生态农业学报 2010 第 18卷


重的农业灾害。预测未来气候的可能变化, 研究其
对生态系统、经济和社会的影响及其响应, 探寻减
缓和适应气候变化的策略成为气候变化研究的核心
内容[5]。
2007年 IPCC第 4次评估报告指出, 1906~2005
年的 100 年间, 全球平均地表温度上升 0.74 ℃, 北
半球高纬度地区温度升幅较大, 中国年平均温度增
加幅度为 0.78±0.27 ℃, 略高于全球同期平均值[5]。
实证研究表明, 中国内陆热带地区、华南地区、黄
淮海平原和西北地区等地气温均呈显著升高的趋
势[6−9]。CO2年排放量不断增长, 未来 20~100年中国
地表气温将明显增加[10]。2020年全国年平均气温将
比 1950s升高 1.68 ℃, 气候向暖干的趋势发展[11]。
21 世纪末, 中国气候变暖范围在 1.6~5 ℃之间, 年
降水量增加 1.5%~20%; 北方增温幅度大于南方, 降
水的增加也主要集中在北方; 冬季明显变暖, 冬、春
季降水显著增加[12]。自 1990s 以来, 世界粮食产量
增长趋缓, 气候变化将继续影响世界范围农业与粮
食生产。因此, 科学预测气候变化对农业生产的影
响, 探讨应对气候变化的农业发展策略, 成为实施
全球可持续农业与农村发展(SARD)战略需要研究
解决的重大问题。
2 气候变化对农业生产的影响
我国农业资源的人均占有量少, 人口增长的压
力却不断加大, 农业生产的生态环境脆弱; 而气候
变化将改变农业生产空间布局, 比如降低小麦、玉
米、水稻等主要作物的产量, 减弱区域粮食供给能
力, 致使农业生产的脆弱性更趋严重。
2.1 气候变化对农业生产系统的影响
气候变化将通过温度与降水变化的综合作用 ,
使光、温、水、土、气、生等生态系统要素发生变
化, 进而对种植制度、病虫害防治、农业生产潜力
及农业管理等产生影响(图 1)。
2.1.1 气候变化对光资源的影响
光资源是重要的农业气候资源之一。光以热效
应形式给地球创造了生物得以生存的温度环境, 光
对绿色植物表现出光合效应、形态效应和光周期效
应, 保障植物正常生长、发育并形成产量[13]。通常
从光亮、光质与光时等方面来描述和评估光资源。
光资源是光合作用的动力, 过高或过低均会导致作
物光合能力的下降。我国长江中下游地区水稻生育
期间常因强光高温而引发光合作用的光抑制, 且每
隔 2~3年又会因连阴雨的低光强造成严重减产[14]。
2.1.2 气候变化对温度的影响
一定界限温度以上的积温及其持续日数是评价
某地区农业热量资源的重要指标之一。一般以日均
气温≥0 ℃的持续时间与积温来反映地区农事季节
的总长度和农事季节内的热量资源; 以日均气温≥
10 ℃的持续时间与积温反映喜温作物的生育期和
生长期内的热量状况。研究表明: 1951年以来, 我国


图 1 气候变化对农业生产的影响
Fig. 1 Impacts of climatic change on agricultural production
第 4期 刘彦随等: 气候变化对中国农业生产的影响及应对策略 907


≥10 ℃、≥0 ℃积温及持续天数总体上呈增加趋
势[15]。1979~2005年全国大部分地区≥10 ℃的年积
温有所增加, 东北、华北、华南地区的增幅较大; 长
江以北大部分地区≥10 ℃的年积温初日提前 0~5 d,
以南地区则推迟 0~5 d; 大部分地区≥10 ℃年积温
终日推迟 0~5 d[16]。随着温室气体(GHG)浓度的提
高 , 气候变暖 , 积温增加 , 东北地区的低温冻害有
所缓解。华北平原 1961~2005 年的年平均气温整体
呈上升趋势 : ≥ 0 ℃积温的增加速率为 59.5
℃·d·10a−1; ≥10 ℃积温的整体上升趋势明显, 但
低于≥0 ℃积温的增幅[17]。此外, 气候变化还引起
温度极值的显著变化。
2.1.3 气候变化对土壤质量的影响
温暖干燥的气候导致潜在蒸发能力增大, 土壤
含水量降低, 且一般夏季土壤水分减少最严重。土
壤水分条件通过影响土壤的通气性而影响土壤固有
有机碳的矿化分解和外源有机碳的降解, 进而影响
土壤有机碳含量。土壤水分充足, 则透气性差, 有利
于提高土壤有机碳含量; 土壤水分不足, 土壤孔隙
度大, 促进了有机碳的矿化分解[18]。气候变暖影响
土壤微生物量和微生物的活动, 改变土壤中养分利
用和 C-N 循环[19], 加快了土壤有机质的分解和氮的
流失, 削弱了农业生态系统抵御自然灾害的能力。
东北地区降水变率增大, 极端降水事件的频率和强
度明显加强, 尽管降水有所增加, 但土壤湿度却呈
减小趋势, 干旱已经使部分地区出现了土壤盐渍、
荒漠化现象[20]。独特的地形和气候使我国西南地区
水土流失加重, 土壤肥力损失较大, 土地质量明显
下降。
2.1.4 气候变化对水环境的影响
气候变化将改变区域降水量和降水格局, 北方
江河径流量减少、南方径流量增加, 各流域年均蒸
发量增大, 其中黄河及内陆河地区的蒸发量增加约
15%, 导致流域流量下降乃至断流[21]。气候变暖导致
气候更加不稳定, 旱涝等极端气候事件出现的频率
和强度增加, 水资源的不稳定性与供需矛盾加剧。
在暖干气候背景和人类活动的共同影响下, 大气降
水对湖泊的补给量减少, 气候变暖使作物生长季延
长, 农业用水需求量不断增加, 对区域农业用水产
生负面影响[22]。区域降水变化波动较大, 华北大部、
西北东部和东北地区降水量减少, 对种植业灌溉用
水的影响巨大[23]。IPCC第三、第四次评估报告指出,
受气候变暖的影响, 高纬度地区和一些湿润热带地
区的水资源量有可能在本世纪增加; 中纬度和干旱
热带地区的水资源短缺将进一步加剧; 极端降水强
度及频率的增加将加大洪水灾害危险。
2.2 气候变化对农业生产活动的影响
2.2.1 对作物种植区域和种植制度的影响
气候变暖将改善区域的热量资源 , 积温增多 ,
我国长江以北特别是中纬度和高原地区的作物生长
季节延长, 低温冷害有所减轻, 喜温作物界限北移,
晚熟作物品种种植面积增加 , 促进了种植结构调
整。同时, 土壤水分蒸散量加大, 热量资源增加的有
利因素可能会因水资源的匮乏而得不到充分利用 ,
作物稳产的气候风险性增加[21]。20 世纪 90 年代以
来, 东北地区气候增暖明显, 水稻种植面积得以北
扩至伊春、嘉荫等水稻禁区[24]; 西北地区喜温作物
面积扩大, 越冬作物种植区北界向北扩展 [25]; 陕西
省冬小麦种植区北界向北扩展, 但降水减少和干旱
加剧使冬小麦生长受限制区扩大[26]。假若在温度上
升 1.40 ℃、降水增加 4.2%的条件下, 我国一熟种植
面积由现在 62.3%下降为 39.2%, 二熟种植面积由
24.2%上升到 24.9%, 三熟种植面积由当前的 13.5%
提高到 35.9%[27]。
2.2.2 对农作物病虫害的影响
农作物病虫害具有种类多、影响大等特点, 是
我国农业生产不稳定的重要因素之一。近年来, 耕
作熟制改进、水肥条件改善及气候变暖有利于害虫
和病原体安全过冬, 作物病虫害的发生世代、越冬
北界及分布范围发生变化, 病虫害发生面积、危害
程度和发生频率均呈逐年增长的趋势[28]。河北省气
候变暖宜于棉铃虫发生, 但同时减轻枯萎病、黄萎
病等病害 [29]; 气候增暖有利于内蒙古草原虫卵越
冬, 草原蝗灾等病虫害明显加重[30]。气候变暖情景
下, 粘虫在冬季繁殖、越冬、春季迁入等气候带均
增殖 1~2代; 在温度升高 2.69 ℃的情景下, 粘虫的
越冬北界将向北推移 3°左右[31]。2006~2007 年冬
季, 我国大部分地区气温接近或略高于常年, 病虫
越冬基数较大。春季以后, 大部分地区迁飞性害虫
发生较重, 小麦白粉病、条锈病、纹枯病等也较为
严重[32]。
2.2.3 对农业生产能力的影响
气候变化对农业生产能力影响主要取决于温度
的升高程度、降水格局及作物对 CO2浓度升高的生
理反应。气候变暖引发的季节变化、作物适宜种植
区迁移、作物病虫害的演替等将影响到农业生产[33]。
温度升高可延长全年生长期, 有益于多年生作物及
热量不足的地区; 温度升高将加快生长期短的栽培
作物的发育速度, 缩短生育期, 单产将下降[34]。南方
908 中国生态农业学报 2010 第 18卷


水稻产量随温度升高而下降, 且下降幅度随温度升
高加快而增大[35]。小麦生长季节内温度每升高 1 ℃,
产量将降低 3%~10%。在过去 20年中, 温度升高使
小麦产量下降 4.5%[36]。在黄淮海平原区, 暖冬将加
快小麦生育进程, 使之提前进入拔节期, 增加遭遇
倒春寒天气而发生冻害的概率[37]; 在提高 CO2施肥
效应的情景下, 我国东部的水稻、菜籽油、玉米、
土豆和冬小麦的潜在生产能力提高; 在不考虑 CO2
施肥效应时, 生产潜力将下降 2.5%~12%[38]。
2.2.4 对农田管理和农业经济的影响
气候变暖使农业单位面积用水量增加, 生产成
本提高。近些年来, 气温升高和降水量明显下降加
剧了我国华北地区的农业用水紧张度。由于光呼吸
生化机制的差异, 未来气候暖干化将有利于大多数
C3类田间杂草丛生, 而 C4类粮食作物很有可能因竞
争不到正常生长所需的水分和养分而使产量下
降[13]。气候变暖引发的病虫害流行和杂草蔓延的加
剧, 将增大农药施用量, 提高控制难度。虽然气候变
化使部分地区的粮食产量得到提高 , 但气候变化 ,
尤其是极端气候条件对粮食生产的冲击强度加大。
1990~2007 年, 我国年均受旱面积 2 548×104 hm2,
成灾面积 1 357×104 hm2; 年均洪涝灾面积 1 304×
104 hm2, 成灾面积 746×104 hm2。2007 年, 全国因
低温冷冻灾害和雪灾造成农作物受灾面积达 407.2
×104 hm2, 直接经济损失 186.5 亿元[32], 极端气候
已成为我国农业大幅度减产和粮食产量波动的重要
因素。
3 应对气候变化的主要农业发展策略
3.1 国外应对气候变化的农业战略
(1) 制定应对气候变化的长远战略。气候变化对
全球环境变化与可持续发展的影响日益受到关注 ,
世界各国正在寻求合作和积极应对, 规避气候变暖
对农业生产和粮食安全带来的不利影响。主要包括
两种途径: 一方面采取有效措施控制 GHG排放, 并
吸收、固定空气中的 CO2, 从而降低气候变暖的速率
和幅度; 另一方面, 制定长远战略使农业生产与气
候变化相适应, 尽可能降低环境变化对农业生产直
接的负面影响。在宏观战略上形成了基本认识: 未
来 20~30 年, 人类只有将适应和减排措施有机结合,
才能有效地应对全球气候变化。
(2) 转变生产方式, 减少温室气体排放。自然植
被转化为耕地、秸秆燃烧、厩肥管理、农场运作等
农业生产活动是温室气体的重要来源[39]。改善农田
和牧场的土地利用、改进肥料管理、优化水资源配
置、实施农林混作、强化畜牧业管理、改变耕作制
度、维持积极的养分平衡以及施用绿肥等农业管理
措施, 将农业边际土地转化为林地、修复退化的土
壤和湿地、增加农业生态系统的净初级生产力将有
效增加土壤有机碳的累积率 , 固化大气中的 CO2,
降低农业对气候的影响[40]。在温带地区, 采用增加
复种指数、粮草轮作、农林混作、降低耕作强度和
频率等措施可增加土壤中碳的固定 ; 在热带地区 ,
改善耕地和牧场肥力、实施农业休耕与作物覆盖、
农林混作等措施可增加土壤碳汇[41]。在水稻生产中,
采用轮换灌溉、用稻草饲养牛、使用尿素供应氮可
使 GHG 排放量显著降低[42]。改良牧草和豆科植物
品种, 在较早阶段收割牧草, 降低生产单位肉类或
奶类的饲料数量, 改进粪便的处理、储存和处置技
术可以减少 GHG排放[40]。
(3) 把农业适应看作一个复杂的系统过程。应对
气候变化的农业策略具有系统性与不确定性。在非
洲农场, 重视改良作物品种、改善储水设备、植树
种草, 以及提供推广服务和正规的信贷等一系列措
施来促进农民对气候变化的适应[43]。将创新农业新
技术、培育作物新品种和增强农业应变能力作为核
心目标, 以适应不断变化的环境和满足人类食物安
全与营养需求, 特别是在粮食供给紧缺的发展中国
家更应如此[44]。在鼓励农民调整作物种植结构, 创
新水管理技术, 建立完善的农业推广支持系统的同
时, 逐步消除基础设施、市场营销、获取信贷等方
面的政策限制 , 加强气候变化的区域监测与模拟 ,
探寻人类包括动物适应气候变化的潜能和途径[45]。
比如在美国, 一方面从限制温室气体排放、气候友
好型运输、发展清洁能源等领域采取措施缓解气候
变化; 另一方面从气候科学、公共健康、水管理、
土地利用、生物多样性等方面采取综合行动, 以适
应复杂的气候变化[46]。
3.2 我国应对气候变化的农业发展策略
我国是农业大国、人口大国, 而且巨大的地域
差异和农业生产本身面临的许多现实问题, 决定了
我国应对气候变化的农业策略必须符合基本国情。
既要借鉴发达国家在农业领域应对气候变化的适应
与减缓战略, 也要突出中国特色及发展阶段的具体
特点, 制定切实可行的应对策略。
(1) 从我国基本国情和发展的阶段性特征出发,
借鉴发达国家应对气候变化的策略重点, 亟需构建
保障我国土地资源安全、粮食安全的农业可持续发
展的长效机制与创新体系, 加快推进农业主体功能
导向的农业优势区、产业带建设, 深入研究如何面
向不同农业地域类型、不同农业生产方式的有效应
对措施和调控策略, 增强我国农业发展自觉适应气
第 4期 刘彦随等: 气候变化对中国农业生产的影响及应对策略 909


候变化的应变能力, 准确把握未来我国可持续农业
发展方向与区域战略。
(2) 气候变化导致农业生态环境的一系列变化,
对农业生产和粮食安全产生深远影响。气候变暖使
我国北方农业气候临界适宜区边际土地的开垦成为
可能, 特别是在国家各项惠农政策和耕地占补平衡
政策的激励下, 边际土地开发成为补充耕地和扩大
粮食播种面积的重要途径。但应全面考量开垦耕地
质量、产能及其生态效应, 转变一味追求耕地数量
的做法, 适时制定边际后备土地资源开发整治的地
域类型区划及其中长期规划。
(3) 遵循区域差异规律 , 制定应对气候变化差
别化策略。我国地域差异大, 农作物品种及种植制
度多样, 气候变化的影响具有明显的季节性和区域
差异性[47], 即对不同季节、不同地区(如传统农区、
农牧交错区、生态脆弱区等)的影响程度不同。亟需
着眼不同类型区域创新管理模式、调控政策, 针对
不同战略导向的农业发展目标, 合理安排与实施各
类型区域农业生物、农业工程和管理措施, 切实完
善区域性农业科学管理与生产决策支撑体系。
(4) 农业发展战略应凸显系统性与前瞻性。切实
加强农业基础设施配套建设, 提高农业生产水平和
效率, 提升农业综合生产能力; 大力发展农业生物
技术, 优化调整农业结构和经营体制, 实施绿色经
济、低碳经济战略; 深化开展气候变化对水稻、小
麦、玉米等作物的影响机理研究, 加快适应调控技
术、综合评价技术、精准定量模拟技术平台的研制;
着力构建我国多功能现代农业体系, 大力发展农林
牧复合型经济和建设专业化基地, 有效提高农业生
产率和农业生态系统服务价值。把优化农业结构、
提升创新能力、应对气候变化 , 作为支撑我国农
业可持续发展的战略任务纳入国民经济和社会发展
规划。
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