李 勇 童绍玉

（云南财经大学财政与公共管理学院，云南昆明 50021）

气候变化是指长时期内气候状态的变化，被认为是气候平均状态统计学意义上的巨大改变或者持续较长时间（通常以10 年及更长时间为研究尺度）的气候变动趋势，通常用不同时期的温度和降水等气候要素统计量的差异来反映。全球气候变化是指由于人类活动向大气排放了过量的二氧化碳等温室气体，导致大气中的温室气体浓度过高，从而在全球平均气温基础上产生了以增温为主要特征的全球范围的气候变化现象[1]。近几十年来，以气候变暖为主要特征的气候变化及其对自然、经济和人类生活的影响已经成为各国政府、社会和科学界共同关注的全球性问题，引起了全球学者的研究与思考。IPCC第六次气候变化评估报告显示，2011—2020年全球表面温度要比1850—1900年暖1.09 ℃，自1850年以来，全球地表平均温度已上升约1 ℃，并指出从平均温度变化来看，全球升温预计将达到或超过1.5 ℃。气候的变化给农业发展带来了极大冲击，农业作为受气候制约最大的领域，为最基本的物质生产部门、社会生活的衣食之源和生存之本，气候变化不仅影响着农业的种植结构与方式，改变农产品品质和质量，也关系到粮食生产和安全供应，对整个人类社会生活都有着极大的影响。

中国作为传统农业大国，用占世界7%的土地养活了22%的世界人口，农业在中国发展中有着极其重要的地位，因此研究气候变化对中国农业可持续发展具有重大意义，中国学者关于气候变化对农业的影响及农业对气候变化的适应已进行了广泛研究，取得了一系列科学成果。因此，本文拟对这些研究成果进行综述，期望对中国农业与气候变化研究有所认识与了解，为准确评价气候变化对农业影响及农业对气候变化适应等提供理论依据。

1 气候变化对农业的影响

1.1 气候变化对农业种植制度及农业空间格局的影响

我国农业的种植制度包括一年一熟制、一年两熟制、一年三熟制和两年三熟制，除青藏高原地区外，作物熟制呈现由南到北作物逐渐递减的态势，这是我国农业种植的基本格局。气候变化对各地气温、降水量、日照时数产生了影响，从而使作物熟制发生了改变，作物多熟制向北、向西移动，复种指数提高[2-4]。中国耕地复种指数整体呈上升趋势，但空间差异明显，总体表现为高原、山地以及熟制过渡带复种指数明显增加，京津冀交界地区以及成都平原、鄱阳湖平原等地区复种指数显著降低，中部地区复种指数最高[5]。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%[6]。一年二熟制种植区域变动最大的是陕西、山西、河北、北京和辽宁，一年三熟制种植区域变动最大的为湖南、湖北、安徽、江苏和浙江[7]。作物熟制的变动一定程度上增加了作物总产量，缓解了因气候变化带来的作物单产下降的不利影响。

气候变化下，多熟制种植得到发展，但同时也影响着农作物生长发育期的改变，迫使部分农作物改变种植区域。水稻、玉米、小麦等作物所需要的生长温度、降水、日照时数不同，对气候变化带来的适应性也不相同，气温上升使喜温作物种植面积扩大，喜凉作物种植面积缩小。我国冬小麦、玉米、水稻种植区域不断向北、向高海拔地区扩展，种植面积呈现增加态势；春小麦等喜凉作物虽然种植区高度提高至高海拔地区，但气温和降水变化使春小麦生长期缩短，种植面积缩小[8-10]。广东地区气温自1976 年以来呈较明显的上升趋势，≥10 ℃积温增加明显，夏秋季降水量逐渐增多，冬春季降水逐渐减少，热带作物生长期延长，热带水果种植界线北移[11]。近46年来东北地区玉米适宜播种期随气候变暖而提前，使不同品种熟型玉米分布界线北移东扩显著，许多之前无法种植玉米的区域也可以进行种植[12]。宁夏无霜期、作物生长季日数的延长使种植中晚熟水稻和冬小麦的区域面积扩大，喜凉作物马铃薯适宜区域面积不断缩小[13]。内蒙古大兴安岭东南部气候变暖扩大了作物种植区域，为中、晚熟品种的播种面积扩大提供了可能[14]。气候变化下，我国大部分区域积温增加，平均气温上升，作物生长期延长，一定程度上有利于喜温作物种植，使喜温作物种植区域增加，喜凉作物种植面积减少。

1.2 气候变化对农作物生长发育和产量的影响

农作物生长发育受到温度、光照、降水等因素影响，其产量和品质会随着气候变化而改变。气温上升会加快作物生长发育，使其生育期缩短。据研究，平均气温每升高1 ℃，全国水稻、冬小麦、玉米生育期缩短7～8、17、7 d[15]。我国学者关于气候变化对全国各地的影响已做了许多相关研究，但气候变化对作物生长发育和产量的影响存在区域差异，广西大部分地区早稻全生育期普遍延长，晚稻、玉米全生育期明显变短[16]；西北地区春播作物播种期提前、秋播作物播种期推迟[17]；热量条件的增加使东北地区水稻、玉米播种期提前，生长期延长，而春小麦、大豆生育期缩短[18]；海南地区水稻生育期缩短，稻米品质下降，荔枝、香蕉日照时数降低，糖分积累不足，口感受到一定影响，但甘蔗、芒果、橡胶作物则受温度、降水变化影响，生长发育得到优化[19]。气候变暖背景下年平均气温上升、活动积温增加，霜期缩短、生育期缩短，使作物减少干物质的累积时间，缩短作物灌浆、传粉等关键生育期，并直接影响作物品质和产量。

气候变化对作物生长发育的影响直接体现在其产量上，该影响有正效应也有负效应，但总体为负效应。1961—2010 年间，因气温升高，中国冬小麦、玉米和双季稻单产分别减少5.8%、3.4%和1.9%，小麦、玉米总产量平均每10年分别减少1.2亿、21.2 亿kg[20]。过去几十年里，小麦生育期内气温升高和辐射变化使我国北方小麦增产0.9%～12.9%，南方小麦减产1.2%～10.2%；气候变暖对玉米产量贡献率为-41.4%～0.4%，使我国玉米产量呈显著下降的趋势[21]；水稻生长模型评估表明1961—2010 年间水稻单产减少约12.0%（11.5%～12.4%），虽然我国已经采取了很多方式积极应对，但目前气候仍然是制约农作物产量的关键因素[22]。我国地域广阔地形复杂，作物品种繁多，气候变化对农作物影响也各不相同。东北地区地处高纬度地区，气温上升使其热量条件得到改善，作物有充足的时间吸收营养物质，作物生长期延长，玉米、小麦、大豆产量提高呈正效应[23-24]；南方地区因气温上升，降水量季节变化大，病虫害问题加剧，使水稻生长发育受到不利影响增多，一定程度上影响了单产；西北干旱半干旱地区也因为气候影响，降水不稳定性增强，农业用水呈下降态势，作物产量受到抑制。对未来气候变化给农作物带来的影响进行预测，相关研究认为气候变化给农作物带来的主要影响：①未来水稻生产将表现为气候产量减产和极大的波动性；②我国冬小麦可种植区域面积将扩大，气候变化对小麦生长发育、产量和品质的影响表现为正负效应共存，以负面效应比重更大；③对油料、棉花、果树等产量及品质均产生较大的负面影响[25]。

1.3 气候变化引发的自然灾害及生物灾害对农业的影响

1.3.1 自然灾害对农业的影响。气候变化导致干旱、洪涝、大风、高温热浪等气象灾害增长，以及气象灾害引发的次生灾害的增长，这些灾害对农业发展产生着不可估量的影响。联合国在《2000—2019 年灾害的人类代价》报告中指出，过去20 年自然灾害的发生频率是1980—1999 年的2 倍，中国过去几十年来因气候变化导致的自然灾害数量也呈现增加态势，极端气候频发，对农业发展产生了严重影响。

关于气候变化对农业带来的自然灾害我国已有诸多研究，目前研究主要侧重于气候变化带来的干旱、大风冰雹、热害、冷害等极端气候灾害对农业造成的损失等。气候变化背景下，CO2浓度上升，极端气候出现概率大大增加。受季风以及地理位置、地形和地貌等因素影响，中国农业气象灾害具有显著的季节性和地域性：南涝北旱；干旱大多发生在冬、春季节，但部分地区夏季干旱严重；洪涝集中于夏季的雨季高峰期；冬半年低温灾害，夏季高温热害。气候变化带动着厄尔尼诺和南方涛动（ENSO）变化，造成西太平洋暖池海水热力、青藏高原上空热力、季风环境和太平洋副热带高压异常，使农业旱涝等气象灾害频繁发生[26]。干旱使土壤水分蒸发加剧，水分亏缺增加，抑制了热量资源增加所发挥的作用，对农业生产带来了严重影响。据统计，1950—2010 年中国每年因旱灾造成粮食损失161.2 亿kg，损失量以5.4 亿kg/a 的速率增加，每年经济损失高达2000 亿元[27]，21世纪以后中国干旱成灾率平均达56%左右，农业干旱化趋势严重[28]。气温升高，使北方地区的寒潮、冷害发生频率和分布区域均呈减少趋势，但降水事件有向极端化发展的倾向，降水分布变得更不均匀，干旱事件明显增加[18，29]。洪涝灾害呈增加态势，2011—2020 年，中国遭受洪涝灾害96 次，居全球首位，仅2020年洪涝就造成农作物受灾719.00 万hm2，绝收132.17 万hm2。气候变化的加剧，虽然在一定程度上缓解了寒潮、低温冷害情况，但其造成的降水时空分布不均匀、气温变化等带来了极端气候，对农业发展产生了严重危害。未来中国农业生产面临与气候变化密切相关的三大障碍趋势中，农业病虫害和自然灾害/农业气象灾害呈增加趋势，成为了制约未来农业生产力和效益的重要因素[30]。

1.3.2 生物灾害对农业的影响。气候变暖导致了大部分病虫害繁殖、发育速度的加快，病虫害的发生与发展和温度及降水条件密切相关，低温会使农作物害虫的分布范围受到一定限制，而暖冬及冬季降水的减少使害虫能够轻松度过冬季，冬季存活的几率变大，种群数量增多，虫害发生界限北移、海拔界限高度增加，农作物危害面积增加、危害程度加大。随着气候上升，病虫害对农业的危害进一步加大。气候变暖使农作物虫害繁殖代数增加，病虫害的发生界限、越冬北界北移，加快昆虫的生长发育，导致昆虫发生期提前，昆虫存活种类增加，数量增多，范围扩大[31]。研究表明，年平均温度每升高1 ℃，病害发生面积增加6 094.4 万hm2，年平均降雨每增加1 mm/d，病害发生面积增加6 540.4 万hm2，年平均日照时数每减少100 h，病害发生面积增加3 418.8 万hm2[32]。中国常年病虫害发生面积达2.00～2.33亿hm2，每年因病虫害造成的粮食减产幅度占同期粮食生产的9%[35]。随着病虫害发生种类和范围的扩大，1949以来生物灾害使全国粮食损失增加了4 倍左右[33]，全国每年因病虫害致粮食损失高达1 400 万t。对气候变化情况进行分析并结合相关农业病知识，未来我国农业病虫害有加重趋势，东北、华北、西北、长江中下游地区、西南均有不同种类的病虫害流行[34]。

1.4 对农业生产潜力的影响

农业生产潜力是指在太阳辐射、温度、水分以及土壤养分的共同作用下，以最佳农业管理条件，农作物可能达到的最高产量[35]。农业气候生产潜力的大小取决于光、温、水三要素的数量及其相互配合协调的程度[36]，但气候变化不同，农业生产潜力也就不同。研究表明，四川盆地、山东半岛、黄河中下游以及长江中下游以南大部等地区农业生产潜力均呈现出减少趋势，对农业发展有着不利影响[37]；东北地区的土地生产潜力明显增加，2020、2050、2080 年东北地区的土地生产潜力将分别增加16.0%、24.9%、36.8%[38]。在降水充足条件下，贵州地区小麦、水稻的光温生产潜力随温度升高而增加，降水发生变化时，小麦、水稻气候生产潜力则发生较大变化[39]。宁夏温度生产潜力呈明显增加趋势，降水和气候生产潜力均呈减少趋势；未来气候变化下春玉米气候生产潜力受到较大影响，降水量变化对春玉米气候生产潜力的影响远大于气温变化的影响[40]。河西走廊气候生产潜力减少趋势显著，减幅中心向西偏移，西部减少最多，中部次之，东部有所增加，其中暖干趋势是气候生产潜力减少的根本原因，尤其受降水影响显著并具有差异性[41]。未来胡惟庸线有被突破的可能性，在气候变化下云南省北部地区和川西地区农业生产潜力提高，秦岭淮河以北的黄淮海平原地区的农业生产潜力也有着一定增加[42]。

总结气候变化给农业带来的影响，可以发现气候变化一方面使部分地区降水增多，温度上升，降低了寒潮、低温等自然灾害的发生，促进了农业多熟制发展及农作物产量提高；另一方面，气候变化带来的温度上升为病虫害的发展及扩张提供了机会，增大了农业受到病虫害的可能性，同时，因气候变化造成的极端天气灾害增多，生态环境恶化，农作物生长生育期缩短也影响了农作物产量及品质，对农业生产产生了负面影响。我国地域广阔，气候变化带来的差异大，对不同地区农业有着不同影响，虽然部分区域气候变化为农业发展带来了机遇，但整体上看，气候变化对全农业带来的影响以不利影响为主。

2 气候变化对农业影响的研究方法

目前气候变化对农业影响的研究方法主要有3种：一是实验室模拟或现场观测试验方法，二是历史相似或类比法，三是利用计算机进行数值模拟和预测的方法。用来研究气候变化影响的历史类比法主要有2种：一种是长时间试验观测积累的数据，利用该数据寻求气候在时间或空间上的相似性作为未来的佐证，可以提供许多有价值的研究结论；另一种是历史上某些极端气候事件发生后，对该极端气候事件的影响进行分析，从中获取有益的信息，这种方法可提供许多有价值的信息，有时甚至是唯一的信息[43]。但这种方法存在一定的局限性，目前的研究运用较少。目前采用的方法主要集中在观测试验和模型模拟影响2 方面，观测实验方法虽然可以获得许多重要数据，但仍然存在在很大的局限性。模型模拟可以分为统计分析（回归模型）和动态数值模拟（气候模式和农业评价模式相嵌套）2 种方法，经过无数学者研究和发展创新，模型模拟方法不断完善发展，为气候变化及其影响研究的定量化提供了最科学和最理想的方法，成为了当前最有前途且进展最为迅速的方法[44]，被诸多学者广泛采用。有关学者根据相关研究，认为模型模拟可以分为3种：农业经济模拟分析方法、农业生态地带模型分析方法和基于经济机理的计量模型分析方法[45-46]。

3 农业对气候变化的适应

3.1 调整农业种植制度和布局

气候变化下，我国多熟制北移，地区种植的热量条件得到改善，复种面积扩大，复种指数增加，二熟、三熟成为可能；同时部分地区也面临着降水量、日照时数减少等不利影响，对农业发展产生不利，为适应气候变化对农业带来的影响，农业通过改变原有的种植制度与布局，调整其产业结构，优化种植结构以使农业得到发展和改善。气候变化使海南稻田耕作制度先后经历了熟制改革、植期改革和全面调整阶段，从种植制度、种植时间、种植品种不断进行调整完善，充分利用了当地气候变化优势[23]。甘肃省农民针对气候变暖、极端气候频繁特点，扩大了耐旱作物如糜、谷、马铃等的种植面积，减少了小麦种植面积。同时在局部地区的气候生态范围内种植特色作物，使之成为了当地经济发展支柱产业[47]。东北地区也不断对农业布局进行调整，玉米、水稻、马铃薯等喜温作物种植面积扩大，春小麦种植面积减小，玉米和水稻成为粮食作物主要种植品种[22]。未来气候变化下，优化农作物适宜种植区布局、调整农业种植制度，实现有限农业资源的最优化配置，以达到效益最大化，最大限度地提高资源配置的效率，使农业生产向“高产、稳产、高效”的区域转移，是农业适应气候变化的重要对策[48]。

3.2 选育优质作物品种

气候变化对农作物产量及品质都造成了一定的影响，为适应气候变化下带来的高温、干旱、病虫害等灾害，优良作物品种的选择是适应气候变化的一个重要举措。随着气候变暖，热量资源增加，玉米早熟型品种逐渐被晚熟型品种取代，过渡型、半冬性或弱冬性生态类型的冬小麦品种也逐渐取代了强冬性冬小麦品种[49]。如今选育的首要目标是增强农作物的抗逆性，以应对气候变暖导致的病虫、草害及极端气候带来的严峻挑战，提高作物品种和产量[50]。李虎[51]等认为基因技术会对气候变化适应提供更多的可能，通过生物科学技术，能够快速有效地培育出抗逆性强、高产优质的作物新品种。面对气候变化，东北、华北平原、长江中下游平原等地区纷纷选用优质高产作物品种，以充分利用自然资源，提高抗御不良环境影响的能力[52-53]。

3.3 农户自身的适应性行动

农户作为应对气候变化最主要的经济活动主体以及自然资源利用的最直接单元[54]，是气候变化的最直接承受者，目前对农户对气候变化的适应我国也已有了广泛研究。目前研究农户对气候变化的感知与适应主要以入户调查数据进行研究分析为主，通过收集相关数据样本得出研究结论。尽管农民对气候变化的认知受其教育水平、政府宣传力度、务农经验的限制，但通过调查，部分农民认识到了气候变化给农业带来的影响并采取了相关适应措施。以甘南高原为研究区，通过入户调查数据，分析该地有超过60%的农户认为气候变化对其农业发展产生了严重影响，其采取的适应策略包括减少牲畜、提前转场、调整农时等方式减少自身损失[55]。对定边县部分农户调查，在农户采取的措施中，更换种植品种及增加灌溉的农户分别占总人数中的67.50%、61.25%，最后依次为调整化肥类型、改善农业基础设施、采取新科技等适应性行为[56]。胶州湾地区农户适应措施主要包括投入更多的生产资料、改变种植/养殖方式、更换品种、购买保险、更换生计等[57]。石羊河流域农户适应策略分为主动适应和被动适应，不同适应策略受到了不同因素的影响，流域上游农户以被动适应为主，主要措施为增加农牧业应急投入，下游农户以主动适应为主，主要是进行品种改良[58]。受各方面影响，各地农户对气候变化采取的适应措施趋于多样化，包括外出打工以增加收入、改变种植方式，调整除草、除虫方式与抗逆品种、修建基础设施改善种植条件、采取多样化经营方式，发展副业以减少对气候的依赖等[59]，总体上，农户对气候变化的适应还是处于被动方面，农户气候变化适应行为水平落后于农户气候变化感知水平[60]。

4 结论与展望

4.1 结论

综合分析国内气候变化对农业的影响研究现状及农业对气候变化的适应可以发现，目前气候变化对农业的影响及农业应该如何适应气候变化已经成为了当前我国农业研究的重点问题，诸多学者通过实地调研、模型计算、问卷访谈得出了许多研究成果，为农业可持续发展做出了贡献。通过研究可以发现，气候变化对不同地区有着不同的影响，其所导致的降水量变化、日照时数、温度变化情况等对不同地区、不同农作物的影响也有利有弊，综合来看，气候变化对农业可持续发展的影响弊大于利，气候变化总体上来说不利于未来农业的发展。尽管目前农业已经慢慢认识到了这一问题并采取了一些措施，但总体来说不尽人意，农业对气候变化的适应还处于被动适应阶段，农户对气候变化的感知和适应人数还比较少，对气候变化的认识不够，采取的适应措施比较少，也不够与时俱进。

4.2 展望

（1）近年来，随着气候变化，我国异常气候出现的概率大大增加，如2021 年河南郑州特大暴雨事件、克拉玛依洪水事件等，这些极端天气事件不仅造成了严重人员财产损失，也对农业的生产和可持续发展产生了重要影响。极端气候对农业影响的研究是我国农业领域研究的一个重点方向，但目前我国学者关于极端气候对农业造成的影响研究还比较少，研究领域也不够深入。因此，气候变化背景下该方面相关问题将是未来研究的重要课题之一。

（2）当前气候变化对农业的影响研究中以找寻数据、构建数学模型进行分析为主，这使得其得出的研究成果有着理论依据和数据支撑，但目前的理论模型不能准确反映气候变化对农业造成品质、产量等具体影响，也不能动态地反映农业种植制度与各种适应措施的影响，未来研究中关于作物模型将进一步研究完善。

（3）气候变化过程中，农户作为气候变化下的直接影响者，对气候变化的感知与适应有着直接的认识。虽然农户对气候变化的感知与适应研究已取得了一些进展，但目前关于农户对气候变化的感知及适应微观层面研究仍旧比较少且不够深入；同时，农户对气候变化的适应研究目前仅限于农业领域，研究层次比较窄，气候变化和经济发展下，农户面临着更多选择，如农田出租转让、外出务工、农业转型为种植业旅游业等，目前相关研究对此涉及面还较少，未来研究中应加强该方面研究。

（4）目前对于农业对气候变化的适应研究主要是关于整体的农业种植制度的改变、作物品种的改良及农作物种植种类的变化；但在气候变化背景下，为了适应气候变化给农业带来的影响，科学技术的运用是未来适应气候变化研究的一个重点领域，现代技术的发展对农业生产产生了极大的影响，为加强农业对气候变化的适应，应加强农业科学技术和气候变化适应能力建设研究，以适应气候资源变化带来的可能影响，保障粮食安全和经济社会平稳健康发展[61]。

（5）适应是指对实际或预期的气候及其影响进行调整的过程[62]。减缓和适应是应对气候变化的两大手段，适应能够降低气候变化的适应性，减缓能够降低气候变化的影响，根据经济成本对减缓和适应措施进行取舍是当前形成气候变化最优应对方案的基本方法[63]。与减缓相比，由于适应的复杂性及其跨学科性，目前适应成本的研究在国内还没有进行系统的研究，与国际水平相比存在着较大差距。未来的研究中，应综合考虑不同的经济学方法，从不同尺度和层次加强适应气候变化的成本研究，更好地为农业可持续发展服务。