气候变暖就能多打粮食？是真的吗？
2022/10/12 7:00:00 科学大院
正文共4434字，预计阅读时间约为12分钟
也可点击本篇推文音频，用耳朵聆听知识~
“气候变暖”一词逐渐进入公众视野，人们便对它充满了不解。如有微博大V称：气候变暖趋势下2069-2098年我国小麦可种植面积将扩大2.7亿亩。大家纷纷留言表示疑惑：这么说……气候变暖对我国粮食种植竟如此有利？那我们为何还要应对气候变暖？
其实，气候变暖对粮食种植的影响没有那么简单!
我国科学家早已关注到了粮食作物对气候变暖的响应并进行了研究。下面我们来分析一下，“气候变暖对我国粮食种植有利”这个说法到底对不对。
气候变暖，对粮食种植有什么好处？
气温增加会导致我国农业热量资源分布格局改变——总体来说平均温度变得更热了，比较热的天数更多了。万物生长都需要热量，对粮食作物来说，热量的作用主要体现在累积上(例如，积温超过某一限度作物才能成熟)，单从热量累积这个角度来看，气候变暖是有一定程度有利影响的。
气候变暖后，春天进入较热时期的开始日期提前、秋天进入较冷时期的日期推迟，作物有更充分的时间生长、吸收阳光、进行光合作用和物质转化，理论上的生产潜力增加，在一定程度上可能会促进粮食的高产。
目前，我国一年一熟带、一年两熟带、一年三熟带都不同程度向北移动，如在山西省、陕西省、河北省境内一年一熟区和一年二熟区分界线平均向北移动了26 km，一年二熟区和一年三熟区分界线在浙江省内向北移动了约103 km，在安徽省向北移动了29 km以上(杨晓光等，2010)。同时，作物复种指数大幅度提高，冬小麦和双季稻种植北界均发生北移西扩。
图片来源：veer图库
也就是说，我国能种粮食作物的地方增加了，有些地方可以种更多茬作物，有些原来无法种植粮食作物(气候变暖后可以种了)的地区作物产量呈现增加趋势。
看起来，气候变暖真能多打粮食了？未必!
升温不一定是好事？
没错，不一定!
首先，种植界限北扩的地区可能位于非农业用地区域，如在居民区、工业用地区甚至一些不适合进行作物种植的土地上，所以即使理论可种植面积扩大，也不代表实际能种植粮食作物的区域就能够扩大。
另外，升温还会对粮食生产造成负面影响，比如：
影响产量和品质：作物生长期间的气温升高可以明显影响植株的生理活动，如前冬升温可能导致冬小麦在越冬之前长得太过旺盛、单苗吸收的营养就会变少；地表温度升高会使土壤水分含量下降、抑制土壤微生物活动、不利于粮食作物植株的根部活动；高温热灾频发会抑制作物的成花和灌浆活动，导致植株的粒重和产量下降。
对于喜凉作物(如冬小麦)来说，在最适气温之上，温度每升高1摄氏度，小麦产量就会下降6%(Asseng et al., 2015)。小麦的高温敏感期主要为开花前期，高温胁迫的时期越接近开花期，产量损失就越严重(杨绚等，2013)。
增加病虫害：温度升高还有利于农业病虫害的越冬和繁殖，增加了农业病虫害的发生频率、种类和影响范围(矫梅燕，2014)。
低温冷冻害：气候变暖背景下，低温冷冻害对粮食种植的影响不但没有减轻，反而加重，成灾面积甚至也在扩张(高懋芳等，2008)。如果冬小麦在进入寒冷季节之前经历的气温都比较温暖、没有经过抗寒锻炼，那么在严冬中大面积植株很可能就熬不过去。
另外，气候变暖后极端天气事件出现频率上升、强度增大、洪涝灾害发生范围扩展(点这里看“一天下完一年的雨”，这事儿未来可能更频繁)，这都不利于粮食的稳产高产。
2019年强降水引发洪涝灾害致四川资阳市雁江区丹山镇农作物受灾
(图片来源：国家减灾网)
2018年4月初发生的“倒春寒”即春季低温导致小麦受灾
(图片来源：种业商务网)
总之，除受到气温影响以外，粮食种植过程还受到降水、蒸发、光照、风速等气候要素的调制，以及土壤条件、作物的品种特性、生产水平、经济环境、市场需求、劳动力资源及技术水平等因子的制约。能否多打粮食，要综合这些因素一起考虑!
RCP4.5和RCP8.5，是啥意思？
大V的截图中出现了RCP4.5和RCP8.5这两个数字，这是什么意思？
其实，RCP表示的是“代表性浓度途径”( Representative Concentration Pathway )，描述了未来可能出现的不同温室气体浓度变化的曲线，对应不同辐射强迫增加的情景。
RCP4.5和RCP8.5就分别表示到2100年辐射强迫水平增加4.5 W/m2和8.5 W/m2，全球平均表面温度在2081–2100相对于1986–2005 将分别增加1.1°C–2.6°C和2.6°C–4.8°C。
为什么要预设这种情景呢？
因为未来气候将会如何变化，以目前人类的技术水平是无法完全准确预知的。于是科学家们基于已有的知识和经验、设计了未来的基本情景，用以推理未来气候可能出现的变化，不同情景中，人口、经济、能源使用方式、温室气体排放浓度等均有所差别(点这里看科学家怎么研究气候变化)。
如政府间联合气候变化委员会(IPCC)在第五次评估报告中所采用的四个温室气体浓度情景RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5，以及第六次评估报告中所采用的共享经济路径SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP4-6.0和SSP5-8.5，以描述未来人口、社会经济、科学技术、能源消耗和土地利用等方面发生变化时，大气成分和地球系统其它分量可能产生的改变。
也就是说，RCP4.5和RCP8.5只是对于未来的一种预估，未来未必会这样发展。
现在，你能明白标题的意思了么？
其实引发大家疑惑的关键点在于，该博主所引用的这篇文章仅仅考虑了两个未来气候变化情景(RCP4.5、RCP8.5)下太阳总辐射、平均气温、平均降水三个气候因子变化所带来的冬小麦气候适宜区划和理论可种植面积的改变(李柯欣等，2022)。
而理论可种植面积扩大指的是仅仅从模式未来预估结果出发，在可能的气候条件下、能种植冬小麦的面积将有增加的潜在可能，但扩大的地区很可能是在城市居民区、工业用地区等非耕地区域，所以并不代表实际可种植面积也会扩大。
当然，除了前述三个基本气候因子以外，受到与气候变暖同时发生的低温灾害、高温灾害、病虫害、降雪、极端降水带来的洪涝或干旱灾害等因素影响，前述光—温—水配置带来的理论可种植面积扩大等有利方面将极可能被抵消甚至对冬小麦种植产生负面效应，从而降低未来我国冬小麦的种植适宜性。
为了应对气候变暖给粮食生产带来的不利影响，我们该怎么做？
通过前面的讨论，我们可以得出：气候变暖背景下，我国粮食种植的气候条件在某些方面会变好，但仍面临诸多风险。比如有研究者提出，我国主要粮食作物(冬小麦、春玉米、夏玉米、一季稻和双季稻)生产的气候危险性演变趋势、强度和类型在未来均可能出现显著变化，高温胁迫将成为影响未来粮食安全的最主要限制因素(Tian et al., 2022)，水稻生产将主要受高温热害影响，冬小麦和玉米生产将主要受高温及其所引起的干旱影响等。
在这种情况下，适应和应对方案就显得尤为重要，我们应本着“灵活运用，扬长避短”的原则，尽量利用有利的方面，适应气候变化，同时努力减小并尽可能避免不利影响。
1. 着眼粮食安全，加强农业生产、气象、农业保险等部门的合作。如联合开展气候变化和极端事件对农业生产、存储、流通、消费等环节的影响评估，加强对天气形势的监测，提高相关部门对高温、干旱或降水等与农业灾害有关的预报预警能力，促进农业生产减损增效，降低气候变化带来的农业生产风险。
如：在夏季密切监测副热带高压脊的位置、亚洲夏季风系统和雨季的季节进程，及时进行滚动预测并提供强降水和洪涝灾害可能发生的预报预警信息。
2. 育种方面，鼓励开展耐高温、抗旱涝、抗病虫害等抗逆性品种的育种研究和科技攻关，以提高单产。
3. 因气候制宜，及时调整相应的农业措施。对于气候变暖后的种植制度变化敏感带，调整作物播期，合理规划种植结构，改种与气候变化相适应的作物新品种、加强农田基本建设，充分利用气候变暖带来的额外热量资源，减轻气象灾害的影响，增强农业生产系统的高效性和稳定性。
如：在东北平原选育或引进一些生育期相对较长的中、晚熟品种；或在在冬小麦潜在生长季缩短的情况下，在两熟地区结合“两晚技术”，适当推迟冬小麦播期、适当晚收夏玉米(王娜等, 2015)，以利用喜温作物玉米在增暖条件下生产潜力的增加弥补气候变化对冬小麦可能带来的不利影响。
4. 结合设施农业、智慧农业，完善农业基础设施建设。根据各地资源状况、气候条件、生产水平和耕作制度，对各地农业发展进行科学规划，利用科技手段、改变不利的自然光温条件、创造适宜作物生长的环境因子，建设作物生长条件最优化的设施工程。
图片来源：veer图库
有关部门应重视设施栽培有关的农业补贴，如鼓励长期无滴无雾、长效防尘抗污染的农业膜覆盖材料技术的发展和应用，并健全设施农业技术推广队伍建设，采取优惠政策吸引企业和鼓励农民开发设施农业，提高设施农业工业化水平，形成稳定、统一的设施农业发展规划。
5. 完善粮食作物的保险和补贴制度。如在直接物化成本保险基础上，将保障范围扩大到服务费用、人工成本和土地成本等农业生产总成本，提高遇灾时的保障水平、充分保障农户收益。实现粮食作物保险责任范围广覆盖、多种类，加强保险保障的普惠性，更好地解决农民种粮的后顾之忧。
6. 加强全民深度科普，全面提升公民防灾减灾意识。强化有关气候变化与农业生产相关的科普宣传，重点推动和鼓励科研和业务部门一线专业人员深入科普宣传第一线，使科学研究成果进一步惠及全体公民，提升全社会应对气候变化和农业防灾减灾的意识。
当然，我们每一个普通人能够做到是养成低碳、节约的生活方式，从小事做起，节约每一滴水、每一度电、每一份粮食，保护我们自己赖以生存的家园!
参考文献：
[1] Asseng, S., Ewert, F., Martre, P. et al., 2015: Rising temperatures reduce global wheat production. Nature Clim. Change, 5, 143–147. DOI: https://doi.org/10.1038/nclimate2470
[2] IPCC, 2019: Summary for Policymakers. In: Climate Change and Land: an IPCC special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystems [P.R. Shukla, J. Skea, E. Calvo Buendia, V. Masson-Delmotte, H.- O. P?rtner, D. C. Roberts, P. Zhai, R. Slade, S. Connors, R. van Diemen, M. Ferrat, E. Haughey, S. Luz, S. Neogi, M. Pathak, J. Petzold, J. Portugal Pereira, P. Vyas, E. Huntley, K. Kissick, M. Belkacemi, J. Malley, (eds.)]. In press.
[3] Tian, X., er al., 2022: Stress granule-associated TaMBF1c confers thermotolerancethrough regulating specific mRNA translation in wheat(Triticum aestivum). New Phytologist, 233:1719–1731. DOI:10.1111/nph.17865
[4] 高懋芳, 邱建军, 刘三超, 等. 2008: 我国低温冷冻害的发生规律分析. 中国生态农业学报, 16 (5): 1167?1172
[5] 矫梅燕. 2014: 农业应对气候变化蓝皮书: 气候变化对中国农业影响评估报告(NO.1). 北京: 社会科学文献出版社.
[6] 李柯欣, 郑飞, 高学杰. 2022. 中、高温室气体排放情景下2069~2098 年中国冬小麦气候适宜种植分区对比研究. 气候与环境研究, 27(1): 1?18. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9585.2020.20087
[7] 王娜, 王靖, 冯利平, 等. 2015: 华北平原冬小麦-夏玉米轮作区采用“两晚” 技术的产量效应模拟分析. 中国农业气象, 36(5): 611?618.
[8] 杨晓光, 刘志娟, 陈阜. 2010: 全球气候变暖对中国种植制度可能影响 Ⅰ.气候变暖对中国种植制度北界和粮食产量可能影响的分析 [J]. 中国农业科学, 43(02): 329-336.
[9] 杨绚,汤绪,陈葆德,田展 & 钟洪麟. 2013: 气候变暖背景下高温胁迫对中国小麦产量的影响. 地理科学进展, 12, 1771-1779.
作者单位：中国科学院大气物理研究所
版权说明：未经授权严禁任何形式的媒体转载和摘编，并且严禁转载至微信以外的平台!
文章首发于科学大院，仅代表作者观点，不代表科学大院立场。转载请联系cas@cnic.cn
推荐阅读
今晚，这届联合国气候变化大会将很忙……>>
“碳中和”这道题有多复杂？一文带你看懂>>
在“火炉”里，植物怎么活下去？>>
人类社会演进史，是一部气候变化斗争史>>
科学大院是中科院官方科普微平台，由中科院科学传播局主办、中国科普博览团队运营，致力于最新科研成果的深度解读、社会热点事件的科学发声。
转载授权、合作、投稿事宜请联系cas@cnic.cn
大院er拍了拍你：不要忘记
点亮这里的 赞和 在看噢~
源网页 http://weixin.100md.com
返回 科学大院 返回首页 返回百拇医药