未來氣候變化對我國糧食安全的影響

周曙東 周文魁 林光華 喬輝

一、引言

中國是一個人口大國，確保糧食安全一直是中國政府農業政策最主要的政策目標之一。糧食生產與氣候條件保持著高度的因果聯系，特別是在目前生態環境遭遇一定程度的傷害、極端天氣反復發作的條件下，氣候變化已經成為直接影響糧食安全的關鍵因素。今后20年至50年間農業生產將受到氣候變化的嚴重沖擊，并進而嚴重影響全球長期的糧食安全（王宏廣，2005），作為世界上的糧食生產大國和人口大國，中國的糧食安全問題同樣處于這一危機的陰影之下。熊偉等（2001）利用中國隨機天氣模型，將IPCC最新推薦的氣候模式HadCM2和ECHAM4與作物模式CERES2R ICE3.5相連接，模擬了未來4種氣候情景下中國主要水稻產區產量的變化趨勢，結果表明在未來氣候情景下，中國水稻產量表現為不同程度的減產趨勢。姚鳳梅等（2005）應用PRECIS區域氣候模式輸出和作物模式相連接模擬未來氣候變化對我國主要稻區水稻產量的影響。熊偉等（2006）利用最新溫室氣體和SO2排放方案，即政府間氣候變化專門委員會（IPCC）排放情景特別報告（SRES）的A2和B2方案，通過區域氣候模式和區域作物模型模擬未來2080 s（2071—2100）我國小麥產量變化，結果表明2080 s兩種溫室氣體排放方案下（A2和B2），我國雨養小麥普遍減產，平均減幅為21.7%和12.9%，僅華北和長江中下游冬麥區部分區域增產。王馥堂（1996）基于中國近50年的糧食產量統計資料，分析各個年代主要糧食作物產量與影響糧食產量變化因素之間的關系，研究結果表明氣候變化及其他因素對中國糧食生產都有影響，其中氣溫和降水變化是較為顯著的影響因素。丑潔明、葉篤正（2006）將氣候變化研究和農業經濟研究相結合，在經濟模型C-D生產函數中添加了氣候變化因子，構建了一個經濟—氣候新模型作為連接氣候變化因素和經濟變化因素的橋梁，并用來評價全球氣候變化對中國糧食產量的影響。黃維（2010）等利用中國1988、1995、2000和2005年的縣級面板數據，構建了包含氣候變化因素、投入要素、自然環境條件變量的面板數據隨機效應計量模型，并利用該模型研究了中國縣域氣候變化對糧食產量的影響。研究表明一定幅度內的氣溫上升和降水增加對中國糧食產量有正的影響，但氣溫和降水的變動對中國糧食產量的影響存在明顯的區域差異，氣溫上升和降水量的增加對東北、華北以及西北地區的糧食產量產生正的作用，對其他地區則產生小幅的負面影響。周曙東與朱紅根（2010）通過構建氣候—經濟模型（簡稱C-D-C模型），運用計量經濟模型實證分析氣候變化對南方水稻產量的影響，并對未來氣候變化情景的影響進行了模擬評估。結果表明，氣候變化對南方地區水稻產量有顯著負影響，且氣候變化對各區域影響存在差異，降水對華南、華中和華東地區有負的作用，而對西南地區有一定正影響；溫度對西南、華南、華東和華中地區都有負面影響。

二、氣候變化對農業生產的影響

1.氣候變化的正面影響

氣候變化對中國農業生產既會帶來正面影響，也會帶來負面影響，其中正面影響主要表現在以下方面。

1）作物種植熟制北移

氣候變暖會導致積溫增加，作物的生長期延長，使中國長江以北地區，尤其是中緯度地區農作物的適宜生長季的開始日期提早和終止日期推遲，氣候變暖使這些地區農作物生產的生長季將有所延長。這將會對中國的種植制度產生重大影響，作物種植帶將北移，二熟制和三熟制的面積將會擴大。在過去的50年里，氣候變暖造成了中國種植制度界限不同程度的北移。與目前常用的中國種植制度氣候區劃結果（1951—1980年）相比，在陜西、山西、河北、北京和遼寧等省市，一年兩熟種植北界明顯向北移動；遼寧、河北、山西、陜西、內蒙古、寧夏、甘肅和青海等省區冬小麥的種植北界不同程度地北移西擴。以河北省為例，冬小麥種植界限的北移，可使界限變化區域的小麥單產平均增加約25%（楊曉光等，2010）。由于氣候增暖明顯，使得水稻種植面積得以北擴，過去不能種植水稻的伊春和黑河地區，現在也可以種植水稻。2000年黑龍江省的水稻種植面積比1980年擴大6倍（周秀杰、張桂華等，2004）。總的來說，在未來中國平均氣溫上升1℃的情況下，中國二熟制的北界將會北移，移動到現在一熟制地區的中部，而三熟制的北界也將北移，從目前的長江流域移動到黃河流域；在未來平均氣溫上升2℃的情況下，中國大部分兩熟制地區將被三熟制地區所取代，屆時一熟制地區的面積將由現在的62.3%縮小到39.2%，二熟制地區的面積變化不大，而三熟制地區的面積則將由目前的13.5%擴大到35.9%，三熟制地區的北界將向北移動達500 km之多（吳志祥、周兆德，2004），不同組合的多熟制將會使作物的種植品種更加多樣化。

2）冬季的凍害減輕

熱量條件的改善同時使低溫冷害有所減輕，晚熟農作物品種面積也將增加。氣候變暖已經使北方冬麥區凍害大幅度減輕，北方冬麥區在20世紀的五六十年代和70年代初，幾乎每年都會發生程度不同的低溫凍害。20世紀80年代以來，由于氣候變暖，冬季溫度升高明顯，凍害的次數和強度減少減輕，從八十年代中期至今，當地還未發生過大面積的凍害（杜娟，關澤群，2007）。氣候變暖后，吉林省的玉米品種熟期較過去延長了7～10 d，高產晚熟玉米的種植面積迅速增長。此外，由于氣候變暖，寒露風對南方晚稻生產造成的影響日益減小，從而促進了產量的提高。

2.氣候變化的負面影響

1）影響農作物生長發育，導致單產下降

氣候變暖會對作物的生育期造成顯著影響，因此未來氣候變化將影響中國水稻、小麥、玉米等主要作物的單產。在氣候變暖的條件下，如果沒有新的適應技術，作物的生育期會縮短，這將會抵消作物全年生長期延長的效果，從而對作物產量產生影響。在平均氣溫上升1℃時，水稻的生育期將會縮短14～15 d。目前的水稻品種分孽速度會由于生育期縮短而加快，造成有效分孽的減少，引起作物的穗重和總干重下降，降低作物產量。目前小麥的品種，在平均氣溫上升1℃時小麥的生育期會縮短10 d，這樣就會減少干物質的累積時間，降低籽粒的產量。氣候變暖同樣會縮短玉米的生育期，目前的玉米品種，當平均氣溫升高1℃時，玉米的生育期平均縮短7 d，玉米將因此減產5%～6%（杜華明，2006）。此外，在溫室效應的影響下，高溫熱害將是影響中國糧食生產的嚴重問題。氣候變化將使得溫度繼續升高，高溫熱害、伏旱將會更加嚴重，這將顯著影響中國亞熱帶地區的糧食生產。隨著高溫熱害的加劇，很多作物的生長發育都受到了限制，高溫會影響到谷子、高粱、大豆、玉米等作物的產量，也會強烈抑制棉花和水稻的生長發育過程。作物不同的生長季節，在溫度升高的情況下會導致不同的效果，隨著種植水平、作物種類和分布地區的變化，其影響程度也會不同。

2）影響農作物的品質

氣候變暖會對農作物的品質產生影響。以水稻為例，氣候變暖將會影響稻米的外觀和品質，開花至成熟階段的高溫可顯著縮短水稻的成熟天數，造成成熟后的稻米籽粒充實不良，胚透明度低，籽粒不飽滿，精米率降低，米粒無光澤。水稻成熟期的有效積溫與米粒的透明度呈負相關關系。溫度對大米的蒸煮食用也會產生明顯的影響，如果在灌漿期間氣溫較高，則煮出的米飯較硬；如果在灌漿結實期間氣候涼爽，晝夜溫差大，則煮出的米飯香味較濃。光照強度對稻米品質也會造成影響，水稻生育期當中，如果光照不足將會影響作物光合作用，特別是在營養生長過旺、田間郁閉、通風透光不良的情況下，則會增加堊白米發生率。但如果光照太強，溫度相應提高，使水稻成熟過程縮短，則也會使堊白率增多。直鏈淀粉是影響稻米蒸煮品質的一個主要因素，Fe元素和Zn元素則對人體營養十分重要，在CO2濃度升高的情況下，水稻籽粒中的直鏈淀粉含量將會增加，而Fe和Zn元素含量則會下降。水稻籽粒中的蛋白質含量會隨著溫度和CO2濃度的增高而降低。在CO2濃度倍增的情況下，冬小麥籽粒中的粗淀粉含量將增加2.2%，而賴氨酸和蛋白質含量分別將下降4%和12.8%；玉米籽粒中的直鏈淀粉、氨基酸、粗纖維、粗蛋白和總糖含量都將下降（吳志祥、周兆德，2004）。

3）加劇干旱局面，影響糧食生產

中國的干旱半干旱地區主要分布在北方，約占全國陸地總面積的47%，頻繁出現的干旱已成為制約中國北方地區糧食生產的重要因素，而氣候變暖則會加重北方地區的干旱局面。近年來，隨著全球溫室效應的加劇和氣溫的不斷升高，雖然個別地區降水有增加的趨勢，但整個中國北方干旱化問題日益突出。中國氣象專家張存杰對未來10年中國北方地區降水趨勢進行了預測，結果表明，中國北方總體降水將相對減少，盡管部分地區在部分年份降水會有少量增加，但總的來說，未來10年北方大部分地區將持續干旱，短期內干旱情況不會根本緩解。在南方地區，氣候變暖會導致高溫熱害的發生，使得伏旱更加嚴重。中國南方雨水資源豐富，但時空分布不均，存在嚴重的季節性干旱，伏秋干旱經常發生。隨著氣候變暖，干旱發生頻率和強度不斷加大，嚴重影響到中國亞熱帶地區的糧食生產。暖溫帶地區的糧食生產也出現了類似問題，近3年來中國南方贛、浙、閩、湘等省份相繼遭遇了百年一遇的嚴重秋旱和伏旱，旱情持續時間長，發展速度快，對糧食生產造成了巨大損失。

4）導致暴雨頻發，形成洪澇災害

氣候變化會引起極端天氣氣候事件的頻繁發生，導致暴雨頻發，從而給糧食生產造成重大損失。暴雨量占全年降水量的20%～30%，大范圍的連續暴雨或雨量過分集中的降水，則往往會造成山洪暴發，江河水位陡漲，甚至河堤決口，水庫垮壩，路基沖毀，農田受淹，房屋倒塌，城市積水等，釀成嚴重災害。近幾十年來，洪澇災害在中國局部地區發生頻繁，尤其是90年代之后，長江、黃河、珠江、松花江、淮河、太湖流域連續多次發生大洪水，洪災造成的損失日益嚴重。據長江流域自動觀測站的資料顯示，長江流域大部分地區的年平均降水量逐年上升，其中夏季降水量顯著增加，暴雨日數增多。除此之外，長江上游地區的夏季暴雨期不斷提前，而此時，長江中下游正值梅雨季節，兩股大水并發，使得原本不難消化的上游來水成為一種負擔，洪災發生的幾率也隨之增強。在溫室效應作用下，中國南方地區的大雨日數極有可能顯著增加，特別是暴雨發生的天氣會增多，洪澇災害發生頻率增大。暴雨頻率增加，將直接導致水土流失和土壤侵蝕加劇，增加滑坡、泥石流等地質災害的發生頻率和強度，這些都將嚴重影響中國的糧食生產。

5）導致病蟲害大面積暴發

農業病蟲害的發生與氣象條件密切相關，中國每年有200多億hm2的國土面積發生農業病蟲害，是耕地面積的2倍多，每年糧食因農業病蟲害而減少的產量約占當年糧食總產量的9%。氣候變暖會影響到中國主要農作物的病蟲害發生情況，會加重農業病蟲害的發展，這是因為農作物害蟲的生態學特征，如分布、生長發育、繁殖和越冬等與溫度條件密切相關。低溫會使農作物害蟲的分布范圍受到一定限制，氣候變暖會改變農作物害蟲的地理分布，一旦氣溫增高，農作物害蟲的分布范圍就會擴大。

氣候變暖會使中國主要農作物害蟲蟲卵的越冬北界北移，害蟲成活率提高，蟲口數劇增，蟲害發生期、遷入期提前，危害期延長。冬季的寒冷能夠有效殺死害蟲，暖冬會導致來年蟲害大面積暴發，造成的農產品減產。氣候變暖還會延長一些農作物害蟲的生長季節，增加這些害蟲的繁殖代數，延長其每年的危害時間，加重農作物的受害程度。在適宜的氣候條件下，一些遷飛性害蟲如水稻褐飛虱可能會大暴發。中國南方水稻產區早稻、一季中稻、一季晚稻和雙季稻并存的局面有利于水稻蟲害的滋生和傳播。由于暖冬的持續出現以及春季高溫少水的影響，水稻灰飛虱經常暴發，帶毒率較以往明顯升高。

冬季溫度增高，有利于條銹菌越冬，使菌源基數增大，春季氣候條件適宜，將會促使小麥條銹病的發生、流行加重。在氣候條件適宜的年份，條銹病將有“南下”發展的趨勢；另外，水稻紋枯病屬高溫高濕型病害，當氣溫為23～35℃，并在伴有降雨或在濕度大的情況下，病情將擴展，有可能發展成為發病最廣、危害最大的病害（周平，2001）。病蟲害大面積暴發必將增加農藥的使用量，從而提高我國農業的生產成本，并增加藥物殘留，影響農產品質量安全。

6）極端天氣氣候事件破壞農業設施

在全球氣候變化的背景下，極端天氣氣候事件的發生頻率呈增加趨勢，強度也有增大趨勢，強降雨、暴雪、高溫、干旱等極端天氣氣候事件頻繁出現，會引發區域性的農業氣象災害。中國大多數農田水利工程建設標準低，質量較差，配套不完善，而在運行管理中又因技術、經濟等條件的限制而未得到及時的維修、更新改造、續修配套，在暴雨洪水等災害的襲擊后，損毀程度往往較為嚴重。如果遭遇嚴重的干旱，可造成水庫堤壩裂縫，水庫水位一旦低于死庫容，便不能夠發揮灌溉作用。而強降雨導致的山洪暴發也可能對水庫造成危害，一旦水庫水位高于水庫的安全水位，就可能造成水庫堤壩潰決。

暴雨、暴雪和冰凍等農業氣象災害也會對農業設施造成重大破壞，如損毀溫室大棚、排灌設備，破壞農業灌溉系統，引起農業生產條件的改變。由于不少地區農田排灌設施建設滯后，抵御自然災害的能力十分有限，加之水利設施不配套，排灌能力較差，一旦遇到洪澇或干旱等災害，水利設施難以發揮作用，從而嚴重影響當地糧食生產。

三、應對氣候變化的適應性對策

1）通過引種及技術進步提高單產

引種指的是從外地區引入能供生產上推廣栽培的優良品種，在氣候條件或主要氣候因素相同的地區之間相互引種，通過適應性試驗，直接在本地區推廣利用的方法，具有簡便易行、見效快的優點，容易獲得成功，并能夠顯著提高作物的單產和品質。當地的現有品種如不能夠適應氣候變化，導致單產下降，而在南部的相鄰地區的品種則可能較好地適應更加溫暖的氣候，通過在相鄰省份間引種提高作物單產以減少氣候變化對糧食產量的不利影響，從而有效地利用熱量資源而得到較高的產量。

在未來氣候變化的壓力下，需要大力開展耐高溫、抗旱澇、抗病蟲害等抗逆性品種的育種研究和科技攻關。選育作物的抗逆性應該達到以下幾點：一是耐高溫、耐干旱和抗病蟲害，以應對氣候變暖和干旱的影響；二是抗紫外線，特別是要增強對UV-B的抗性；三是耐鹽堿，在未來海平面升高，沿海灘涂鹽堿加重的情況下也不影響對灘涂鹽堿地的開發利用。通過技術進步來提高單產是解決未來耕地下降和農產品需求上升的根本途徑。

2）調整農業結構和布局，改革種植制度

目前中國的種植制度是以熱量為主導因素的，未來氣候變暖后，因積溫增加和生長期延長，一熟區的邊界將北移。因熱量條件的改變，復種面積將擴大。各地應根據當地的氣候變化特征，及時調整種植結構，優化種植模式，趨利避害，充分挖掘氣候資源潛力，提高農業經濟效益。西北和東北地區以種植春小麥為主，溫度升高導致該地區春季干旱少雨，造成小麥減產，因此在該地區可使用耐旱的小麥品種，或者將種植期適當提前，以有效降低氣候變暖對該地區小麥生產的負面影響。

3）推廣雙季稻

在農業機械化的支持下，未來在南方部分省區推廣雙季稻將是一種提高水稻總產量可行的對策，尤其在未來糧食需求量巨大增長的情況下，推廣雙季稻可以有效提高水稻的自給率。雙季稻三熟制是以雙季稻為基礎和一季旱作物（包含冬綠肥）的一年三熟制。雙季稻主要分布在北緯20°～32°雨熱同季的東南亞稻區。中國長江以南的亞熱帶，正好處在這一地區的中心地帶，是雙季稻三熟制的主要分布地區。在未來氣溫升高的情況下，我國雙季稻種植北界將向北移動，界限的北移使得原有的稻—麥兩熟區變成可以種植雙季稻的區域。現有三熟制模式曾廣泛分布于長江中下游直至華南各省，但近年來部分省區因雙季稻費工、投入高等原因，并沒有實際種植雙季稻，而是只種一季中稻。但從氣候條件分析，未來氣候變暖將使這些地區的熱量資源更為豐富，如果水資源滿足，這些地區是能夠種植雙季稻的。

4）加強農田水利基礎設施建設

農田水利基礎設施是糧食生產的基礎，是農業抗災減災的有力保障。中國的農田水利基礎設施從20世紀50年代開始建設，其中的大部分工程是利用各地原有的溝、塘、坡地而興建起來的，這些工程建設標準低、質量較差，干渠、支渠的襯砌比重小，而斗、毛、農渠的滲透系數很大，涵管、渡槽、閘等建筑物破損失修也十分嚴重，造成了渠系水利用系數很低，暴雨期間蓄水集雨能力不足。在運行管理中又因技術、經濟等條件限制而未得到維修和更新改造，在實行農業生產責任制以后，許多溝渠和塘壩遭到毀壞，加之投入不足，水利設施不配套，排灌能力較差，一旦遇到洪澇或干旱等災害，會造成大面積的農田受淹或受旱。我國水稻主產區主要集中在華東和中南地區，其中，長江中下游地區以雨養農業為主，未來氣候變化將會引起季節性干旱頻發，從而導致灌溉用水缺乏，這就降低了糧食產量的穩定性；小麥主產區主要分布在華北、華東和中南地區，目前華北地區小麥生產的主要限制性因素之一為水分匱乏；玉米主要產區分布在東北—華北—西南的年降水量為600～1500 mm的農業區，其中1/2為雨養農業。改善灌溉條件可以在一定程度上抵消氣候變化的負面影響，因此應通過多個投資主體來增加對農田水利基礎設施建設的投入，提高渠道水傳輸效率，增加有效灌溉面積，從而提高抗旱能力和抵御洪澇災害能力。

5）發展節水農業

在未來氣候變化導致季節性干旱、灌溉水短缺的情況下，應大力發展節水農業。中國目前灌溉水的利用率卻很低，只有40%左右，而一些發達國家可達到80%以上，說明浪費嚴重，遠未做到科學用水。西南地區是我國重要的農產品生產基地，干旱是制約該地區農業生產發展的重要因素，但其實西南地區水資源既相對豐富，又相對匱乏。具體表現為：降雨量較為豐富，但時空嚴重不均；河川水資源總量大，時空分布變化大；可利用的水資源總量少，人均及單位面積可用水量低。西北地區由于氣候干旱，干旱缺水現象更加嚴重，并且由于降水時空分布極不均衡，加之農田基礎設施建設滯后，幾乎是十年十旱，嚴重影響糧食生產。氣候變暖和干旱將使水資源成為制約我國尤其是西部地區農業發展的重要因素，要大力發展節水農業，在西部地區因地制宜地發展集雨開源技術、節水灌溉技術、農藝抗旱技術和工程保水技術等農業節水技術，加強節水技術的示范推廣應用，盡快形成高效節水農業投入的長效機制。

四、農業氣象災害對糧食安全的影響

中國是一個農業大國，與世界其他國家相比，災害種類眾多，幾乎具有世界上所有的災害類型。在所有的自然災害中，氣象災害占了80%以上，其中最主要的是農業氣象災害。農業氣象災害指的是不利氣象條件對農業造成的災害，本節將重點分析農業氣象災害對糧食安全的影響。

1）旱災對糧食安全的影響

旱災指因氣候嚴酷或不正常的干旱而形成的氣象災害。一般指因土壤水分不足，農作物水分平衡遭到破壞而減產或歉收。中國地處東亞，東臨太平洋，有明顯的季風氣候，由于季風的不穩定性，導致中國的干旱災害頻繁發生。中國農業旱災的主要發生區域為北方的黃淮海平原、河套平原以及南方的江南丘陵、云貴高原。近40年來，黃河中下游、海河流域、淮北地區及廣東東部和福建南部沿海出現的干旱次數有35～40次，幾乎平均每年有不同程度的干旱出現，其中干旱最為嚴重的年份是1959年、1960年、1972年、1978年和2000年，受災面積都達到4億～5億畝，成災面積都超過了2億畝。20世紀90年代之后，中國農業氣象災害的發生范圍有擴大的趨勢，發生頻率也不斷增多。西北地區出現了干旱化的趨勢，給小麥、玉米的生產帶來不利影響；南方地區部分省份如江西出現伏旱，給水稻生產帶來威脅。2000年是自1949年以來發生最為嚴重干旱的年份，在1999年冬旱的基礎上，2000年春季和夏季黃淮、江淮持續少雨，導致冬小麥主產區嚴重干旱，給夏糧生產造成嚴重損失，東北三省、長江下游和四川先后出現春夏連旱和伏秋旱，給上述地區秋糧造成嚴重災害，全國受旱面積60811萬畝，成災40175萬畝，因旱災減產糧食12033萬t，減產幅度達到25%。2009年初，河北、河南、山東、江蘇等糧食主產區的15個省、市均出現不同程度的旱情，干旱造成全國1.36億畝作物受旱，其中重旱3981萬畝，有346萬人、166萬頭大牲畜因旱發生飲水困難。2010年中國西南五省市云南、貴州、廣西、四川及重慶遭受了百年一遇的特大旱災，耕地受旱面積1.16億畝，其中作物受旱9068萬畝，重旱2851萬畝、干枯1515萬畝，有2425萬人、1584萬頭大牲畜因旱飲水困難，嚴重旱情導致逾6千萬人受災，返貧人口達200多萬，因災經濟損失超過350億元。因此，旱災是影響中國糧食生產的首要自然災害。

2）洪澇災害對糧食安全的影響

中國大部分地區的年降水量都集中在夏季，年際變化較大，洪澇災害較為頻繁。洪澇災害會對農業生產帶來一系列影響。洪澇災害對農業的影響具體表現在以下幾個方面，一是強降水導致農田出現內澇，農田被沖毀，而且被沖毀的農田土壤肥力流失嚴重，不僅造成當季絕收，還會對補種、改種作物產生不利影響；二是強降水會抑制水稻等作物生長發育，稻田灌水過深，造成含氧量少，使分蘗受抑制，直接影響產量；三是南方地區處于開花授粉階段的早稻、玉米等作物如受暴雨沖刷，會使授粉結實率受到較大影響，不利于后期產量形成；四是持續陰雨天氣會導致田間過濕，造成旱地作物根系發黑，生長停滯甚至淹死；五是部分地區在出現強降水的同時還伴隨著大風、冰雹等強對流天氣，這將導致作物倒伏，如玉米出現倒伏，產量和品質受到很大影響，采收后易腐爛。所有這些將降低產量與品質，從而造成經濟損失。

1954年發生的洪災是建國以來最為嚴重的一次。全國的洪澇受災面積超過1600萬hm2，僅長江流域就有316萬hm2的耕地被淹，死亡人數達3.3萬。1998年大洪水是20世紀第2位的全流域型大洪水（僅次于1954年），全國共有29個省受災，農田受災面積3.18億畝，成災面積1.96億畝，受災人口2.23億人，死亡3千多人，房屋倒塌497萬間，經濟損失達1666億元，因洪災減產糧食6033萬t，減產幅度達到12%。2010年中國極端災害性天氣突發多發，江南、華南、西南、東北和江淮等地區先后出現多次大范圍強降雨過程，汛情發生早，洪澇災害種類多，受災程度重，洪澇災害造成全國2億人次受災，1454人死亡，669人失蹤，1347.1萬公頃農作物受災，其中209萬hm2絕收，因災直接經濟損失2751.6億元。因洪災減產糧食3421萬t，減產幅度達到6%。

3）極端天氣事件對糧食安全的影響

① 熱帶氣旋（臺風）

熱帶氣旋是一種有著很強破壞力的天氣現象，是在熱帶海洋大氣中形成的中心溫度高、氣壓低的強烈渦旋的統稱。中國受季風氣候影響十分強烈，氣象災害頻繁，東部沿海地區平均每年約有7個熱帶氣旋登陸。臺風登陸時中心附近風力可達12級以上，足以摧毀建筑房屋，吹倒莊稼、樹木，對農業生產影響很大。熱帶氣旋會導致惡劣天氣如狂風、暴雨、風暴潮、巨浪等，導致房屋、畜禽舍被吹毀，水稻、玉米、果樹被吹倒，水產養殖場全部淹沒，臺風巨浪沖毀損壞圍網，造成魚蟹大量逃逸。近年來，每年熱帶氣旋造成的損失平均都在百億元人民幣以上。2009年臺風“莫拉克”于9日16時20分在福建霞浦縣登陸，造成浙江省溫州全市、臺州全市、嘉興市秀洲區、海鹽、桐鄉、嘉善，麗水青田、景寧，金華磐安等縣（市、區）受災。根據溫州、臺州、嘉興、麗水、金華等市防指辦報告，上述27個縣（市）454個鄉鎮農作物受災面積143.2千hm2，成災農田面積66.3千hm2，絕收面積17.7千hm2，因災減產糧食15萬t，死亡大牲畜3771頭，水產養殖損失10.1千hm22.2萬t。

② 暴雪低溫冷凍

雪災是大量降雪造成大范圍積雪成災的自然現象，低溫冷凍是指由于寒潮和冷空氣的侵入，導致連續多日的氣溫大幅度下降，造成農作物凍傷和減產。這些都屬于極端天氣事件，我國歷史上的嚴重凍害發生在1968年、1975年和1982年，導致的死苗毀種面積都在20%以上。2002年4月下旬，山東省有43個縣遭受了嚴重的霜凍災害，小麥、蔬菜、果樹、桑苗普遍受凍，農作物受災面積達51萬hm2，直接經濟損失64億元。2008年初中國南方出現的雨雪冰凍天氣范圍廣、強度強、持續時間長，使農業遭受了嚴重損失，農作物受災面積1431.8萬hm2，其中成災面積1737.5萬hm2，絕收面積197.1萬hm2。僅江蘇省由此遭受的農業直接經濟損失達10.9億元，約占全部直接經濟損失的50%，小麥產量因雪災減產908萬t，減產幅度達8%。

五、不同情景方案對糧食安全影響的情景模擬分析

人類可以采取積極有效措施以應對氣候變化，有效利用氣候變化帶來的正面影響，盡量規避、減少氣候變化帶來的負面影響，從而達到趨利弊害的目的。本文運用中國農業政策分析模型分別對氣候變化影響以及適應性措施的不同情景方案對糧食安全影響進行情景模擬分析。

1.基準線預測方案

首先需要對全國水稻、小麥、玉米三大糧食作物的生產量和需求量進行了基準線模擬預測。基準線模擬期定于2020年，在目前耕地下降、人口增加趨勢的基礎上，對2020年全國及各省的耕地、人口進行外推，大豆、棉花、油菜進口量在2008年的基礎上增長20%。將這些變化作為外生變量引入中國農業政策分析模型，據此模擬出的結果作為以后各模擬方案對比的基礎。

基準線預測的模擬結果表明，到2020年全國對水稻、小麥、玉米的需求量分別為21447萬t、15681萬t、22915萬t，對三大糧食作物的總需求量將達到60044萬t。按照2020年基準期三大糧食作物的產量計算，則三大糧食作物的糧食自給率為77.2%，其中水稻、小麥和玉米的自給率分別為86.3%、71.6%和72.4%。

2.氣候變化影響模擬方案

1）氣候變化影響方案（情景1）：假設未來部分省區發生干旱造成季節性缺水的情景方案

氣候變化影響模擬方案情景1根據近3年來中國部分省區干旱發生的實際情況，假定未來華北地區的河北、山東、河南等省和西南地區的四川、重慶、云南等省（市）發生春旱，中部地區的湖北、湖南、江西等省發生秋旱，貴州、廣東、廣西則既發生春旱又發生秋旱，根據其作物干旱面積和需水量分別計算出這些省區發生干旱季節性缺水時的水資源減少量，運用中國農業政策分析模型來模擬未來部分省（市）發生干旱季節性缺水對糧食生產的影響。

氣候變化影響方案（情景1）模擬分析顯示，在未來部分省區發生干旱的情景下，全國除大豆、棉花、蔬菜以外的主要農作物播種面積都出現減少，其中水稻、小麥、玉米三大糧食作物播種面積分別減少3.6%、2.4%和2.4%。秋旱主要影響水稻生產，對于湖北、湖南、江西等發生秋旱的省區，秋旱發生的時期正是其水稻最為關鍵的結實期，導致水稻產量普遍減少，其中江西減少14.8%，湖北減少29.0%，湖南減少13.1%。而春旱則主要影響小麥生產，對于河北、安徽、云南、陜西等發生春旱的省區，春旱發生的季節是其小麥生長發育的關鍵時期，需水量在全生育期最大，春旱造成的季節性缺水，不僅會影響小麥的分蘗成穗，還會影響小麥穗子的大小和籽粒多少，使小麥產量普遍減少，其中河北減少41.6%，安徽減少47.0%，云南減少46.8%，陜西減少19.1%。全國糧食總產量將減少0.5%。從地區來看，因為發生干旱的省區主要集中在華北、西南和西北3個地區，這3個地區的糧食產量會出現減少，分別減少18.2%、0.4%和14.6%。全國的糧食自給率會由此降低0.4個百分點。

2）氣候變化影響方案（情景2）：假設未來氣候變化造成糧食單產下降的模擬情景方案

根據林而達、熊偉、張宇、王馥棠等人的研究結果，在未來氣候變化的情況下，中國早稻單產大多表現出不同程度的下降趨勢，其中重慶、福建等省區的下降幅度最大；中稻單產也表現為不同程度的下降，其中東北地區下降幅度最大，華北地區下降幅度明顯大于長江中下游地區；晚稻單產也表現為不同程度的下降趨勢；未來氣候變化條件下，若未更替當前小麥生態類型區的適應性品種，則全國小麥單產普遍下降，小麥平均減產7.7%，其減幅大約由南向北增加；玉米表現為全國主要玉米產區均出現減產，玉米平均減產4.8%，減產區主要集中在東北平原、華北平原、四川盆地、黃土高原及長江流域地區。本文根據上述自然科學的研究結果，整理計算出未來氣候變化情況下中國各省區水稻、小麥、玉米三大糧食作物的單產變化情況，利用這些單產數據在中國農業政策分析模型下來模擬未來氣候變化引起糧食單產下降對糧食生產的影響。氣候變化影響方案（情景2）的模擬結果顯示，在未來氣溫升高導致糧食單產下降的情景下，全國糧食總產量將減少10.1%，其中水稻總產量將減少12.8%，小麥總產量將減少10.0%，玉米總產量將減少7.1%。說明氣溫升高將對中國水稻、小麥、玉米三大糧食作物的生產帶來較為嚴重的不利影響，糧食產量將出現一定程度的下滑，尤其是水稻和小麥兩大糧食作物的減產幅度均超過10%。從地區來看，在未來氣溫升高糧食單產下降的情景下，華北、華東、中南和西北四個地區的水稻、小麥和玉米產量都將減少，東北地區水稻和玉米產量將增加而小麥產量將減少，西南地區小麥產量將增加而水稻和玉米產量將減少。華北、華東、中南、西南、西北5個地區的糧食產量都將出現減少，分別減少1.8%、11.5%、25.6%、11.9%和6.9%；東北地區的糧食產量則將小幅增加，增加7.2%。東北地區處于中國北方的高緯度地區，未來氣候變暖將使高緯度地區熱量不足的狀況有所改善，因此在東北地區，氣候變暖對農作物生長的正影響超過負影響，其糧食產量表現為提高。

未來氣溫上升導致的糧食單產下降將對中國今后的糧食生產帶來一定程度的不利影響，除東北地區外，其他5個地區的糧食產量都將下降，全國糧食總產量將出現一定幅度的下滑，水稻、小麥和玉米的自給率分別下降11%、7.2%和5.1%，對中國未來的糧食安全形勢構成重大威脅。

3.氣候變化適應性方案

氣候變化適應性方案將模擬人類采取積極有效措施以應對氣候變化，通過情景模擬來估計所發揮的作用。

1）氣候變化適應性方案（情景3）：部分省區推廣雙季稻對糧食安全影響的情景模擬分析

根據楊曉光（2010）等人的研究結果，未來由于氣候變暖，積溫增加，熱量資源更為豐富，如果僅考慮氣候要素的影響，雙季稻的適種范圍將發生變化，江蘇、安徽、湖北、湖南等省的雙季稻種植北界將向北移動60 km左右，如果在能夠滿足雙季稻種植條件的省份推廣雙季稻，則上海、浙江、福建、江西、湖北、湖南、廣東、廣西、海南全境將可以種植雙季稻，湖北可以種植雙季稻的地區將達到全省的80%，安徽可以種植雙季稻的地區將達到全省的50%，江蘇、重慶、貴州、云南可以種植雙季稻的地區將達到全省的20%。將此作為本研究設計的模擬情景，模擬通過擴大雙季稻播種面積提高水稻產量的作用。

氣候變化適應性方案（情景3）的模擬結果顯示，未來在部分省區推廣雙季稻的情景下，糧食產量將上升為47007萬t，按照上述2020年全國60044萬t的糧食需求來計算，則糧食自給率為78.3%，比基準期水平提高了1.1個百分點。水稻、小麥和玉米的自給率分別為89.5%、71.6%和72.4%，水稻自給率比基準期提高3.2個百分點，小麥和玉米自給率則變化不大。未來在長江流域和華南地區大力推廣雙季稻，增加雙季稻種植面積，可以充分利用這些地區氣溫上升帶來的積溫增加的好處，使這些地區的水稻產量明顯增加，提高水稻的自給率。

2）氣候變化適應性方案（情景4）：引種和技術進步對糧食安全的情景模擬分析

通過在相鄰省份間引種和技術進步來提高糧食單產是一個應對氣候變化適應性方案。從目前各地區從相鄰地區引入作物新品種的實際情況看，引入的新品種在各個主要性狀方面均能超過當地現有品種，其單產和現有品種相比都能有一定幅度的提高。通過技術進步來提高單產是解決未來耕地下降和農產品需求上升的根本途徑。根據2011年農業部頒布的《農業主導品種和主推技術推介發布辦法》，假設主推的水稻、小麥、玉米品種能夠在目標省份得到普遍推廣，根據各省區引種后的作物單產數據以及新品種的單產，計算出在未來氣溫上升情景下各省區引種后其水稻、小麥、玉米能達到的單產數值和單產變化情況，進而運用在中國農業政策分析模型下來模擬對糧食生產的促進作用。

氣候變化適應性方案（情景4）的模擬結果顯示，糧食產量和基準期相比將上升為53222萬t，按照上述2020年全國60044萬t的糧食需求來計算，則糧食自給率為88.6%，比基準期水平提高了11.4個百分點，比氣溫上升情景則提高了19.2個百分點。水稻、小麥和玉米的自給率分別為99.2%、74.1%和88.1%，水稻自給率比基準期提高23.9個百分點，小麥自給率比基準期提高9.7個百分點，玉米自給率比基準期提高21.5個百分點。引種和技術進步提高糧食自給率的程度要明顯高于單純推廣雙季稻，對于保障國家糧食安全的作用更為重要。

3）氣候變化適應性方案（情景5）：綜合適應性方案對糧食安全的情景模擬分析

情景5（綜合適應性方案）是在情景1的基礎上，將氣候變化適應性方案（情景3）與（情景4）結合起來綜合應用。假設部分省區春秋季發生干旱季節性缺水，并且同時推廣雙季稻以及在相鄰省份間引種及技術進步提高糧食單產的氣候變化綜合適應性方案。該方案綜合考慮了上述幾種不同方案，不僅考慮到氣溫升高和季節性缺水兩種不利情景，也同時考慮到了推廣雙季稻和相鄰省份間引種兩種有利情景，比單純考慮某一種方案更符合未來可能的實際情況，對未來的氣候變化適應性方案選擇具有更強的現實意義。

在氣候變化綜合適應性方案情景下，我國糧食產量將上升為59586萬t，糧食自給率將達到99.2%，基本達到糧食完全自給，其比基準期水平提高了22.0個百分點，比氣溫上升情景則提高了29.8個百分點，比單獨推廣雙季稻情景提高了20.9個百分點，比單獨引種和技術進步情景提高了10.6個百分點。水稻、小麥和玉米的自給率分別為111.0%、98.5%和88.1%，水稻自給率比基準期提高24.7個百分點，實現完全自給，小麥自給率比基準期提高26.9個百分點，接近完全自給，玉米自給率比基準期提高21.5個百分點。綜合適應性情景對于提高糧食自給率的程度要明顯高于單純推廣雙季稻和單純引種和技術進步。因此，在未來氣溫升高和部分省區發生季節性干旱缺水的情況下，通過同時采取在南方省區推廣雙季稻并且在相鄰省份間引種的綜合適應性措施，可以抵消氣候變化對糧食生產的不利影響，進一步提高全國糧食產量，從而強有力的保障國家糧食安全，實現國家糧食安全戰略目標。

六、結論與政策含義

第一，氣候變化對中國農業生產既會帶來正面影響，也會帶來負面影響，其中的正面影響主要表現在：氣候變暖會導致積溫增加，作物的生長期延長，促使作物種植熟制北移；熱量條件的改善同時使低溫冷害有所減輕，晚熟農作物品種面積也將增加。負面影響主要表現在：氣候變暖會對作物的生育期造成顯著的影響，加速農作物生長發育，導致單產下降；對農作物的品質產生不利影響；加劇干旱局面，影響糧食生產；導致暴雨頻發，形成洪澇災害；導致病蟲害大面積暴發。極端天氣氣候事件還會破壞農業設施。

第二，在未來部分省區發生干旱的情景下，全國糧食總產量將減少0.5%。華北、西南和西北3個地區糧食產量會出現減少，尤其是華北和西北地區的糧食減產幅度均超過10%。因此有關政府主管部門要進一步完善節水農業用水、用電方面的扶持政策，多渠道建立農業節水補貼制度，積極采取以獎代補、財政貼息、金融信貸支持等方式，加快發展高效節水農業，提高水資源利用效率，同時加大水利基礎設施建設，提高農業生產應對干旱的能力。

第三，在未來氣溫升高糧食單產下降的情景下，全國糧食總產量將減少10.1%，華北、華東、中南、西南、西北5個地區的糧食產量都將出現減少，華東和東南地區的糧食減產幅度均超過10%，而東北地區的糧食產量則將小幅增加。全國糧食自給率下降到69.4%。這將威脅到國家糧食安全，各級政府需要采取積極的適應性措施以應對氣候變化對農業生產的不利影響。

第四，推廣雙季稻會對全國糧食產量的提高帶來積極作用。在未來部分省區推廣雙季稻的情景下，全國糧食總產量將增加1.5%。糧食自給率上升為78.3%。在南方滿足雙季稻種植條件的地區大力推廣雙季稻，可以有效提高這些地區的水稻產量從而提高全國糧食總產量。

第五，引種和技術進步對全國糧食產量提高有著顯著的作用。在引種和技術進步的氣候變化適應性情景下，全國糧食總產量將增加14.9%，華北和東北地區糧食產量增幅較大，這兩個地區的糧食產量占全國糧食總產量的比重將從基準期的31.1%提高到39.2%。全國糧食自給率達到88.6%。因此引種和技術進步提高糧食自給率的程度要明顯高于單純推廣雙季稻，對于保障國家糧食安全的作用更為重要。政府應加大對農業科研的投資力度，促進研發單位選育和推廣適應氣候變化的作物新品種，通過技術進步強化農業適應氣候變化的能力。

第六，推廣雙季稻、引種和技術進步多種措施多管齊下對全國糧食產量的提高程度更為明顯。在氣候變化綜合適應性情景下，全國糧食總產量將增加28.6%。除西北地區外的5個地區糧食產量都將出現增長，尤其是華北和東北地區糧食產量增幅較大，這兩個地區的糧食產量占全國糧食總產量的比重將從基準期的31.1%提高到39.4%。模擬結果顯示，糧食自給率將達到99.2%，表示到2020年通過這些適應性措施可以實現水稻的完全自給，小麥則可望達到目前農業部發布的保障糧食安全的目標，小麥的自給率實現98.5%，但玉米仍不能達到農業部發布的保障糧食安全的目標，玉米的自給率僅為88.1%，仍需要通過進口來解決。