氣候智慧型農業在中國的實踐、問題與對策

胡婉玲 任然 王紅玲

摘要：氣候智慧型農業是一種氣候變化背景下農業系統轉型的新理念，旨在達到適應氣候變化、提高農業生產、減少溫室氣體排放3個目標，已在多個國家開展了大量的實踐與研究。中國作為農業大國，同時也是氣候智慧型農業先行實踐國家，為應對氣候變化已經開展了一系列實踐活動。為促進中國氣候智慧型農業健康快速發展，總結了近年來中國氣候智慧型農業實踐應用現狀以及施行的氣候應對措施，并指出存在的問題，最后針對問題給出相應對策。

關鍵詞：氣候變化；氣候適應性；氣候智慧型農業；中國實踐

中圖分類號：F323.3 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2018）20-0141-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.20.033 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract： Climate smart agriculture is a guiding method for the transformation of agricultural systems in the context of climate change. It aims to achieve the three goals of adapting to climate change， increasing agricultural production， and reducing greenhouse gas emissions. A lot of practice and research have been carried out in many countries. As a big agricultural country and a leading practicing country in climate smart agriculture， China has carried out a series of practical activities to deal with climate change.In order to promote the rapid development of climate-smart agriculture in China， this paper summarized the current status of practice of climate-smart agricultural in China and the climate response measures implemented in recent years， and pointed out the existing problems， and finally put forward policy suggestions.

Key words： climate change；climate adaptability；climate-smart agriculture；Chinese practices

保障人類糧食安全與減緩氣候變化影響是當今全球社會面臨的熱點問題。2016年4月，《巴黎協定》的成功簽署表明全球完全認可氣候變化對人類和環境帶來的不利影響。以大氣溫度升高和極端氣候事件頻發為特征的氣候變化已經給農業生產帶來極大的不穩定性，并且這些影響預計會隨著時間推移而增加[1]。與此同時，農業生產和農業土地利用變化導致的溫室氣體排放占人類活動引發的全球溫室氣體排放總量的30%左右，畜牧業的溫室氣體排放占全球人為溫室氣體排放的18%左右。并且，傳統農業模式還導致生物多樣性與生態系統功能的退化以及土壤與水體的污染。與傳統農業相比，氣候智慧型農業（Climate-smart agriculture，CSA）極力調整和增強氣候變化的抵御力，減少溫室氣體排放，謀求持續提高農業生產力和增加農民收入[2]，運用創新的理念與技術對農業系統進行優化改造，以此來應對源自糧食產量、氣候變化、溫室氣體排放的三重挑戰并實現作物產量更高、氣候變化抵御能力更強、農業領域碳排放量更低的三方共贏，因而受到廣泛關注。聯合國糧食及農業組織強調，發展氣候智慧型農業既可增加農業產出，也可使農業更適應氣候變化，并且減少溫室氣體排放、提高作物捕獲和封存大氣中碳的能力[3]。廣義地講，只要有助于持續增加農業產量和收入、提高適應氣候變化的能力、減緩溫室氣體排放的農業實踐，都可以認為是現實的氣候智慧型農業。氣候智慧型農業的發展理念總體上符合中國生態文明建設與農業轉型發展的戰略需求，對保障國家糧食安全、減緩氣候變化、推進資源節約和環境友好農業發展意義重大[4]。

1 氣候變化對中國農業生產的影響

關于氣候變化對農業和糧食生產的影響，國內外已有大量研究，分別在氣候變化對農作物品種抗逆性及品種改良的影響與適應、對農作物種植制度與結構及布局的影響與適應、對水熱土資源要素時空分布變化的影響、對農業生物和非生物災害發生的影響、對糧食產量和農業發展的影響等方面發表了一系列的研究論文[5]。國內外科學界十分關注氣候變化對中國糧食產量的影響及中國農業的未來走向。例如，在“氣候變化國家評估報告（Ⅱ）：氣候變化的影響與適應”中指出，氣候變化下中國農業的總體生產力可能減產5%～30%[6]；而在“全球變暖對農業影響的國別報告”中提到，未來氣候變化對中國農業的影響可能是小幅度的增產[7]。各種研究結論并不一致。再例如，研究年度間作物生長期氣候變化對中國主要糧食作物（水稻、小麥和玉米）單產的影響，結果表明，氣溫升高、降水增加、平均日照時數增加對糧食單產具有正向或者負向影響，依不同糧食種類、不同種植地區具有差異性[8]。研究中國縣級層面、省（市、區）級層面的農作物產量、灌溉、氣象和社會經濟數據，考察氣候變化對糧食產量的影響，發現氣溫、降水和日照等氣候變量對糧食單產的影響存在非線性關系，呈現先增后減的趨勢[9，10]。

為了系統探究氣候變化如何影響中國農業生產，農業部“國家公益性行業科研專項經費”曾專門支持啟動了“氣候變化對中國農業生產的影響及應對技術研究”。組織全國30多位科研工作者，從農業專業角度分析評估氣候變化對中國農業生產的影響，研究對象包括水稻、小麥、玉米、大豆、油菜、棉花、柑橘、蘋果以及生豬、奶牛和家禽等，完成了《氣候變化對中國農業生產的影響分析與評估》報告。該研究主要從農業科學角度討論了氣候變化對中國農業氣象資源、土地資源、生物環境和生態系統的多方面影響，并從作物生長和經濟產量形成的角度討論和分析了氣候變化對中國種植業、養殖業等不同產業行業的影響，指出氣候變化中一些趨勢性變化因不同作物和不同區域而異。極端性氣候、天氣事件對農業不同行業的生產都有很大危害，而區域性干旱將成為中國未來農業生產愈來愈嚴峻的挑戰[11]。

在2015年12月7日召開的氣候變化下水資源及其適應性研究的研討會上，中國科學院農業政策研究中心主任黃季焜指出，氣候變化是全球性的問題，如果不考慮其他國家所受的影響，不考慮市場機制的調節作用，氣候變化對中國農業生產的實際影響會被高估[12]。中國各地的地理條件與氣候特點差異很大，對作物生長產生的影響極為復雜。當前，定量評價和準確評估氣候變化對中國農業生產的影響還存在一定困難。

2 中國氣候智慧型農業實踐應用

目前，以碳排放量過高、溫室氣體排放過多為代表的農業生產問題已得到國家各部門的高度重視。近年來，圍繞農業固碳減排、應對氣候變化影響和可持續地提高農業生產效率開展了一系列技術研究、項目示范推廣和應對措施，并取得了初步成效。

2.1 氣候智慧型農業技術研究

近年來，為增強農業應對氣候變化的適應能力，中國開展了一系列農業技術研究與推廣。在種植業中，化肥減量方面，氮肥運籌優化技術、種植制度優化技術、緩控釋新型肥料技術、土壤改良技術等措施在糧食主產區成效顯著[13]；農藥減量、精準施藥方面，緩釋型農藥等非化學防治或低污染化學防治手段已取代化學農藥成為研究和開發的新方向[14]；灌溉方式改善方面，如交替灌溉、間歇灌溉、曬田、即時灌溉等措施已開展應用；耕地固氮方面，部分地區對秸稈還田、保護性耕作、有機肥增施和土壤肥力提升等技術進行了示范和應用。在小麥-玉米、春玉米連作、小麥-豆科、小麥-玉米-春玉米、小麥-玉米-大豆5種輪作模式中，禾豆科輪作相較于傳統禾本科輪作具有更好的固碳減排效益，其中麥豆輪作固碳減排效益最高[15]。在畜牧業中，積極推廣秸稈青貯、氨化、合理配置飼料精粗比例、使用營養添加劑等措施，有效地提高了飼料利用率并減少了甲烷排放。牲畜糞便處理方面，沼氣工程的創新利用、覆蓋露天儲存、糞便堆肥處理等技術的推廣應用有效減少了CH4、CO2等溫室氣體的排放。在水產養殖中，利用立體種養、高效增氧、人工免疫、在線監測、工廠化養殖等技術實現水產養殖節能減排（表1）。

2.2 適應氣候變化農業開發項目實施

成立于1994年的全球環境基金（簡稱GEF）是一個獨立的國際機構，其職能是向符合條件的聯合國開發計劃署和世界銀行成員國提供贈款和優惠貸款，資助以保護全球環境和促進可持續經濟發展為目標的項目和計劃。

為加強中國農業發展對氣候變化的適應能力，在國家財政部國際司的支持下，國家農業綜合開發辦公室向GEF提出了“適應氣候變化和農業發展”項目申請，2008年4月批準，GEF贈款500萬美元，與國家農業綜合開發辦公室正在執行中的世行貸款項目“加強農業灌溉項目（三期）”結合使用，在山東、江蘇、安徽、河南、河北、寧夏6省（自治區）實施“利用全球環境基金適應氣候變化農業開發項目”。項目總投資為5 550萬美元，包括“加強農業灌溉項目（三期）”項目的世行貸款2 000萬美元和國內配套資金3 050萬美元。項目建設期為2008—2012年，實施區主要是中國最重要的糧食主產區黃淮海地區。項目的實施對在中國把適應氣候變化的問題納入農業綜合發展的設計和行動具有重要意義和示范作用[16]。

在位于黃淮海地區的山東、江蘇、安徽、河南、河北5省項目實施區共設置了9個項目示范縣，分別是山東省高密縣、陽谷縣，江蘇省宿豫縣、新沂縣，安徽省明光市、懷遠縣，河南省南陽市宛城區、商丘市梁園區，河北省滄縣，同時在世界銀行三期項目涉及的所有項目縣市進行宣傳、推廣工作。寧夏自治區利用GEF贈款確定了3個子課題，分別為“氣候變化對寧夏中部干旱帶農業生產及生態環境的影響評估和適應對策研究”“寧夏中部干旱帶節水型高效農業綜合實用技術示范與推廣”“寧夏農業綜合開發項目適應氣候變化對策的研究”，在同心縣下馬關鎮農業綜合開發項目典型區實施[17]。“利用全球環境基金適應氣候變化農業開發項目”內容主要包括向廣大的決策者、管理者及基層干部群眾宣傳適應氣候變化的理念，提高他們主動適應氣候變化的意識；進行技術與技能培訓，提高決策者與農民適應氣候變化的能力；開展專項課題，努力探究新的氣候條件下如何著手調整農業生產方式，包括不同地區的農作物品種結構調整、農業生產技術改良、綜合性的病蟲害防治和水資源管理等。在項目示范區，在農業生產和水資源管理中試點并納入氣候變化適應措施，例如，開發替代型水源，采取節水農業技術，促進適應型灌溉和排水的設計和管理等。2012年10月12-16日，世界銀行對該項目進行了竣工檢查。通過實地考察、座談和研討，世界銀行檢查團認為，該項目將適應氣候變化理念轉化為實際行動，在農業綜合開發適應氣候變化方面樹立了典范，為項目區農民帶來了實惠，很好地實現了項目預期目標。

2.3 氣候智慧型農業實踐示范

2010年10月31日至11月5日，聯合國糧食及農業組織在荷蘭海牙召開的“全球農業、糧食安全和氣候變化”會議上，正式提出氣候智慧型農業的概念，2010年12月，黑龍江省寶山農場投資700多萬元用于打造當地適宜的氣候智慧型農業技術項目，成為中國氣候智慧型農業試驗示范的先行者[18]。

2014年，由農業部與世界銀行共同實施、全球環境基金資助的“氣候智慧型主要糧食作物生產項目”在北京啟動。2015年，該項目分別在河南省葉縣和安徽省懷遠縣正式實施，項目實施期限為5年。其中，懷遠縣為水稻-小麥種植模式，葉縣為玉米-小麥生產模式，針對小麥、水稻、玉米三大作物生產系統，開展作物生產減排增碳的關鍵技術集成與示范、配套政策的創新與應用、公眾知識的拓展與提升等活動，提高化肥、農藥、灌溉水等投入品的利用效率和農機作業效率，著力創建節能減排和土壤增碳的作物生產與政策支撐體系[19]。

2016年，在全球環境基金小額贈款計劃支持下，“云南省尋甸縣氣候智能型農業示范項目”和甘肅省金昌市的“西北綠洲氣候智慧型農業生態高效立體栽培示范項目”開始實施。尋甸縣氣候智能型農業示范項目選點于則嘎村、魯古村，以26.7 hm2稻田為示范基地，重點推廣水稻精確定量栽培技術并采用組建農民互助小組的方式，通過一定資金扶持、開展技術培訓、引導科學種植等途徑，在幫助農戶實現低投入高產出的同時，達到低碳排放、保護環境的目的；“西北綠洲氣候智慧型農業生態高效立體栽培示范項目”選點于古城村，項目著重應對土地退化和可持續森林管理。

在畜牧業方面，世界銀行將支持在青海省祁連縣、甘肅省民樂縣、山丹縣及中牧公司山丹馬場等地實施氣候智慧型草原生態建設項目；2017年，內蒙古自治區巴林左旗人民政府與大自然保護協會（TNC）就共同探索氣候智慧型農業項目簽署合作協議，希望在內蒙古自治區建立一個適合于干旱、半干旱區的氣候智慧型農牧業示范區。

3 中國氣候智慧型農業實踐存在的困難與問題

3.1 農業傳統種養方式不利于氣候智慧型農業項目推廣

現階段，農業生產仍多沿用傳統方式。種植領域，在一定區域內，把作物視為具有均勻生產條件對象，采用統一的耕地、播種、灌溉、施肥、用藥等農藝措施進行管理，很少能夠兼顧作物不同特征而盲目投入、過量施肥用藥[20]，在增加生產成本的同時，對自然生態環境承載度產生巨大壓力。畜牧生產多重視短期收益回報，較少關注飼料生產加工、動物糞便處理等環節可能對生態環境帶來的破壞性影響。農業傳統種養方式如果不得到根本轉變，將不利于氣候智慧型農業項目在中國的大力推廣。

3.2 農業基礎建設滯后阻礙氣候智慧型農業發展

在國家支農惠農措施強力推動下，農業基礎設施建設不斷取得新進展。但受底子薄、欠賬多等因素影響，農村氣象、農田水利、農業信息化等基本建設仍未得到根本好轉，農業抗風險能力整體偏弱，防災減災水平仍然不高，發展氣候智慧型農業存在諸多障礙。中國多數氣象部門由于技術、設備等原因導致農村氣象預報能力較差，對突發性災害天氣的防災減災能力薄弱[21]；農業氣象服務仍未完善，缺乏農業生產所需的全面天氣預報與氣象監測創新，各地氣象預報、監測及評估合作還很欠缺。在一些地區，農田水利設施仍沿用20世紀60年代修建的基礎設施，灌溉設施水平、排洪泄澇能力遠不能滿足農業發展需求。另外，農業信息化建設緩慢，農村信息孤島依然存在，與氣候智慧型農業發展要求相距甚遠。

3.3 農業技術進步遲緩拖延氣候智慧型農業轉型

農業技術進步受到投入、人才、機制等多方面因素影響，導致技術進步速度與氣候智慧型農業發展不相匹配。近年來，國家“三農”投入力度不斷加大，但農業科技投入強度仍然不高是不爭的事實[22]，農業科技人才總量不足和結構不合理仍然并存，農業技術推廣領域推廣人員學歷低、知識固化老化、年齡及性別結構問題等現象仍然相當普遍。同時，人才培養、招錄、運用機制不靈活，運行不暢。由于長期的城鄉二元結構，中國農業對優秀人才的吸引力仍舊不足。確保農業人才進得來、用得起、留得住相關體制機制仍不健全。農業投入、人才、機制等問題使得科技研發、推廣和綜合運用不能適應農業發展現實需求，并拖延氣候智慧型農業在中國的轉型升級。

4 促進中國氣候智慧型農業發展的建議

4.1 改良農作方式適應氣候變化影響

為保障國家糧食安全，增強農業應對氣候變化影響的適應力，應改良當前農作方式，調整農業種植制度。一是選育并推廣應用抗旱、抗蟲、抗高溫的優質種子。例如，隨著氣候變暖、熱量資源的增加，玉米早熟品種逐漸被晚熟品種代替，冬小麥過渡型、半冬性或弱冬性品種逐漸取代強冬性品種，這些都是應對氣候變暖的適應性行為，有助于農作物總產量的穩定和提高[23]。二是調整農業種植制度和農作物布局。例如，在西北干旱地區，利用豐富的光熱條件，在保證糧食安全的基礎上大力開展棉花、水果等特色產業，實施農業用水綜合管理，控制農業墾荒規模，部分地區開展退耕還林還草。在東北地區，針對熱量資源增加的有利條件，適度發展水稻種植，提早播種時間和推廣使用生長周期長的作物品種。在華南地區，考慮到氣候資源的變化，熱帶和亞熱帶農作物種植規模可進一步擴大。三是根據各地農業條件開展輪作、免耕、少耕等保護性農業實踐，發展秸稈還田等節約型農業耕作等措施。四是其他作物與豆科進行間作生產，其中，豆科植物應選擇那些具有良好土壤固氮效應的優良品種。同時，肥料施用應從粗放轉入精細，提高氮肥利用率，如推廣使用復合肥料、水溶肥料、緩釋肥料等。

4.2 提高養殖業應對環境氣候變化適應力

為增強養殖業應對環境氣候變化影響的適應力和彈性，應綜合考慮飼料加工、棲息地變化、廢物處理、繁殖能力等影響因素。其主要措施包括：一是飼料加工上盡量使用作物殘渣作為原料來源，提高飼料加工精細度，推廣應用瘤胃微生物控制藥物，在有效減少飼料瘤胃代謝過程中CH4排放的同時，防止微生物活動導致生成更多的CH4；二是變放養式為集中圈養式，減少飼料投放量，降低營養損失；三是推進農牧業混合發展，有效利用牲畜糞便，減少作物化肥施用，降低環境壓力；四是注重牲畜遺傳研究，特別是培育優良牲畜新品種，減少牲畜疾病威脅，提高畜牧業生產力。

4.3 進一步建立健全農業災害預警防控機制

氣候變化具有不確定性，極端事件頻發增加農業系統的生產經營風險，為此，應進一步建立健全農業氣候災害預警防控機制。設立極端天氣早期預警系統，重點關注干旱、洪澇、冰凍以及農作物病蟲情等自然災害氣象信息，提高旱澇災害、病蟲害預警與防控能力。加強農村地區互聯網建設，通過社交網絡給農民提供農業氣象信息服務，規避農業風險并提高農民專業技能。完善各地土壤檢測服務，加強農業防災減災體系建設，推廣氣候指數保險，完善農業保險體系與災后應急補救機制，努力將農業氣候災害所產生的損失降至最低，提高農戶抵御的風險能力。

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