農(nóng)環(huán)格格有話說: 4月17日周一(農(nóng)歷三月二十一),,大家早安!,! 近百年來,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的影響日益顯著,目前適應(yīng)氣候變化越來越成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)問題,。 作者指出:我國已有的農(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)行過系統(tǒng)的梳理,對已有實(shí)踐的適應(yīng)氣候變化內(nèi)涵沒有清晰地認(rèn)識,。為了更好的應(yīng)對未來氣候變化,,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中國農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響... 文章來自:《中國農(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,。 ................................................... 文 李 闊, 許吟隆 中國農(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 ........................... 近幾十年來,人們越來越認(rèn)識到氣候變化是人類共同面臨的巨大挑戰(zhàn),。IPCC( Intergovernmental Panel on Climate Change) 第五次評估報(bào)告指出,1880-2012 年全球平均地面氣溫升高了 0.85°C ; 相對于 1850-1900 年,預(yù)測不同典型濃度路徑( 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1.5°C,。 為了應(yīng)對這一嚴(yán)峻挑戰(zhàn),2015 年底《聯(lián)合國氣候變化框架公約》近200個(gè)締約方一致同意通過了《 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,,將為未來中國糧食安全提供堅(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,、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; 按照通常的觀點(diǎn)來看,三者側(cè)重點(diǎn)不同,種植熟制往往針對不同的積溫帶而言,作物布局主要針對大范圍作物種植區(qū)域,品種布局針對小范圍作物種植區(qū)域。 氣候條件在很大程度上決定著作物生長發(fā)育進(jìn)程和產(chǎn)量形成,,區(qū)域種植結(jié)構(gòu)是人類長期適應(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,對于氣候變化并未有整體的認(rèn)識; 隨著近年來全球變化研究的增多,氣候變化對農(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,對于已有實(shí)踐沒有清晰地認(rèn)識。 文章重點(diǎn) ...................................... 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中國農(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),、長江中下游雙季稻改制、南方冬季農(nóng)業(yè)開發(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)鍵問題,倡導(dǎo)進(jìn)一步加強(qiáng)氣候變化各要素對種植熟制的綜合影響研究,深入開展農(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,氣候變化對種植結(jié)構(gòu)的影響越來越顯著,,既給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來負(fù)面影響,,也帶來了有利因素。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展,。 本研究從氣候變化角度,重新審視過去 60 多年來中國種植結(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),與氣候變化沒有必然關(guān)系,因此不能稱之為適應(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,有些措施主觀上是為了保障或提高經(jīng)濟(jì)效益,但客觀上充分利用了氣候變化所帶來的水,、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。研究通過對中國種植結(jié)構(gòu)調(diào)整典型成功案例的分析,對比適應(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,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。 從氣候變化來看,我國種植制度調(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。 受全球溫度升高影響,不同熟制的種植界線總體北移; 全國復(fù)種指數(shù)呈上升趨勢,其中熟制過渡地帶和高原,、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。 隨著氣候變暖,作物布局也呈現(xiàn)出北移趨勢,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)棉鈴蟲等病蟲害加重,棉花主產(chǎn)區(qū)從 20 世紀(jì) 90 年代中期開始轉(zhuǎn)移至新疆; 由于環(huán)渤海太陽輻射減弱和降水顯著減少,蘋果主產(chǎn)區(qū)在 20 世紀(jì) 80 年代以后轉(zhuǎn)移至海拔相對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: 隨著熱量條件改善,各地普遍改用生育期更長的品種以挖掘增產(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)儲備和災(zāi)后搶種; 針對氣候變化使病蟲害加劇,加強(qiáng)了抗病蟲品種的選育和推廣,如抗蟲棉,、脫毒種薯、脫毒苗( 蔬菜,、果樹) 等,。 2 種植制度調(diào)整實(shí)踐 過去20多年來,氣候變暖使農(nóng)作物春季物候期提前,生長期延長,生長期內(nèi)熱量充足,進(jìn)而對中國種植制度產(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),種植熟制的改變在大部分地區(qū)有利于單位面積周年作物產(chǎn)量的提高,。如長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)害和病蟲害,實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn),客觀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)狀況的變化往往對作物配置變化起到?jīng)Q定作用。氣候變化對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)過去以冬水田一季水稻生產(chǎn)為主,由于氣候變化帶來的冬春干旱加重,往往蓄不到足夠的水,從 20 世紀(jì) 70 年代末以來,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,加上市場需求的變化,調(diào)整作物布局勢在必行,。 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,能夠滿足社會(huì)市場需求,同時(shí)具有一定的生態(tài)效益,。 從全國范圍來看,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不同,對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。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的熱量資源增加,提高農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)效益,并滿足了全國市場的需求,。 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,如雨養(yǎng)冬小麥 - 夏玉米穩(wěn)產(chǎn)的種植北界大部分區(qū)域由于近年來該區(qū)降水量減少從而向東南方向移動(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的東北地區(qū)作物生長季的熱量資源增加,提高了糧食產(chǎn)量,滿足了社會(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,種植面積增長了 68%,單產(chǎn)增長了 37%,總產(chǎn)增長 1.2 倍,在有效利用氣候變化帶來的冬季熱量資源增加基礎(chǔ)上,開發(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)開發(fā)越來越普遍,在利用氣候變暖帶來的南方冬季熱量資源增加的同時(shí),提高了當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)效益,并滿足了市場需求,。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)棉鈴蟲等病蟲害加劇,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)遷移的過程,1980 - 2015年,新疆棉花種植面積占全國比重從 7.8%達(dá)到了50.1%; 近年來,受變暖及云量增加的影響,優(yōu)質(zhì)煙草種植區(qū)域越來越向云貴高原轉(zhuǎn)移,。20 世紀(jì) 90 年代以來,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,種植面積占全國比重從 33%增長到 56%,呈現(xiàn)出明顯的“西移北擴(kuò)”趨勢,有效利用氣候變暖帶來的局地降水增加,、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不同,對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,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,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,。 針對一些農(nóng)民盲目改用生育期過長品種,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)部門開展農(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,又要考慮避免過度適應(yīng),通過理論研究與實(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、無霜期延長,、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 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 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 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試種成功,初測單產(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,往往采用冬性較強(qiáng)的品種; 近年來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 推廣抗病蟲害作物品種 針對氣候變化使病蟲害加劇,直接影響作物的生長發(fā)育,因此加強(qiáng)抗病蟲品種的選育和推廣,如抗蟲棉、脫毒種薯,、脫毒苗( 蔬菜,、果樹) 等,一方面降低病蟲害導(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。 本文從全國角度出發(fā),,對中國諸多研究學(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)開發(fā)等諸多典型適應(yīng)氣候變化措施。 通過分析氣候變化條件下中國種植結(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,對實(shí)踐工作不斷改進(jìn)完善,。根據(jù)中國種植結(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)了目前的主要問題,。 5.1 過度適應(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,開展種植結(jié)構(gòu)調(diào)整工作; 由于對氣候變化影響認(rèn)識的不清晰,往往導(dǎo)致在實(shí)際工作中過度適應(yīng),。對于過度適應(yīng),應(yīng)在種植結(jié)構(gòu)調(diào)整過程中,注意避免作物種植范圍過分北移,避免在過高海拔種植不適宜的作物,避免選育生育期過長的品種,避免種植冬性下降過多的品種,避免作物播種過早或過晚,。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)展或改用生育期過長品種,導(dǎo)致冷害與霜凍害造成減產(chǎn)的教訓(xùn)頻發(fā),。過度適應(yīng)往往是對氣候變化帶來的熱量,、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)是在對氣候變化及其影響認(rèn)識不清晰的基礎(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)。由于對氣候變化以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況認(rèn)識的模糊,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)戶一窩蜂的搶種,反而造成作物市場價(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)角度來看,對于種植結(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)開展氣候變化各要素( 光、熱,、水等) 對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,、年相對濕度、坡度,、坡向等影響因子,開展精細(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,。但類似的適應(yīng)措施還很少見,因此需要進(jìn)一步針對中國丘陵、山地等不同地形的復(fù)雜情況,開展農(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 對當(dāng)前目標(biāo),又兼顧中長期目標(biāo),開展適應(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,、抗病蟲害等抗逆性品種選育顯得日益重要,對抗逆性品種選育的研究越來越多,但如何綜合考慮高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì),、高效,、抗性,開展適應(yīng)氣候變化的育種多目標(biāo)優(yōu)化決策研究,將是未來育種研究的重要方向。 6 結(jié) 語 從古至今,農(nóng)業(yè)一直在適應(yīng)氣候的過程中不斷向前發(fā)展,。工業(yè)革命以來,全球變暖日益顯著,我國在農(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)整角度開展了研究,但從適應(yīng)氣候變化角度并未進(jìn)行過系統(tǒng)的梳理,因此對于已有實(shí)踐的適應(yīng)氣候變化內(nèi)涵沒有清晰地認(rèn)識,。為了指導(dǎo)未來應(yīng)對氣候變化行動(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中國農(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、長江中下游雙季稻改制,、南方冬季農(nóng)業(yè)開發(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題,。近幾十年來大多是被動(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)氣候變化對種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響研究仍較為不足。 針對這些問題: 一方面應(yīng)從整體角度對種植結(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)氣候變化各要素對種植熟制的綜合影響研究,深入開展農(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,。 |
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