气候变化对中国粮食生产的影响及应对策略

【摘要】：近几十年来,在自然条件变化和人类社会活动的共同影响下,全球气候正在经历一场以变暖为主要特征的显著变化。气候变化问题直接涉及到人类社会经济发展的方式以及全球能源利用的结构和数量,已经成为影响21世纪全球发展的一个重大国际问题。全球气候变暖对世界和中国的自然生态系统和社会经济已经产生并将继续产生重大的影响。 农业是人类社会赖以生存的基本生活资料的来源,直接关系到人类社会的生存和发展。气候变化的影响是全方位、多层次、多尺度的,有正面影响,也有负面影响,其中负面影响更大。气候变化对中国的不利影响较为严重,《中国应对气候变化国家方案》(2008)中指出,气候变化对中国国民经济主要产生负面影响,中国未来粮食生产在气候变化下将面临三个突出问题：一是粮食生产会变得不稳定,粮食产量波动变大,如果不采取相应的适应性措施,水稻、小麦、玉米三大粮食作物均将以减产为主；二是粮食生产结构和布局会发生变动,作物种植制度可能产生较大变化；三是农业生产条件会发生改变,农业生产成本因为气候变化会大幅度增加。因此,加强对气候变化相关领域的科学研究,探讨气候变化对中国粮食生产的影响,分析减缓和适应气候变化的应对策略,对于保障中国粮食安全、提高农民收入、维护社会稳定,具有十分重要的意义。 气候变化影响评估已成为国际学术界最为关注的研究领域之一,而分析气候变化对粮食生产的影响及应对气候变化的适应性对策正成为当前迫切需要解决的问题。目前关于气候变化影响的研究主要局限在自然科学领域,一般不涉及社会经济因素。粮食生产不仅受气候因素等自然条件的影响,还受各种社会经济因素的影响,气候变化对粮食生产的影响也需要作为气象学与经济学的交叉学科来加以研究。在目前中国的气候变化研究中,自然科学领域还尚未引入经济学的理论和方法,而通过经济学方法研究气候变化又缺乏气象学的支撑,这一交叉领域的研究进展缓慢。 本文对全球气候变化问题进行了概述,分析了全国及各地区温度、降水量和农业气象灾害的变化情况,并从有利和不利两个方面总结气候变化对中国粮食生产的影响。在实证分析中,以水稻为例,通过在C-D生产函数中加入气候因子,构建了经济-气候新模型,实证分析气候变化对中国各地区水稻产量的影响大小和地区差异,并计算分析了全国及各地区农业气象灾害造成的粮食损失；利用IPCC AR4数据对B2排放情景下2020年中国各省区的气温和降水变化情况进行了计算模拟,分别构建了气候变化影响模拟方案和气候变化适应性方案两大类模拟方案,并通过中国农业政策分析模型对两类方案五种不同情景下的各地区粮食生产情况进行了模拟研究,分析不同情景下各地区粮食播种面积和产量变化以及粮食种植结构变化情况,并分析不同情景方案对未来粮食安全的影响。在以上结论的基础上,从适应性方面提出了粮食生产应对气候变化的应对策略。全文主要结论如下： (1)近50年来,全国以及华北、东北、华东、中南地区的年平均温度都呈现出不断升高的趋势,90年代后的温度增幅最为明显,而西南地区的温度变化不明显,没有表现出温度升高的趋势。从降水的变化趋势看,全国以及东北、华东、中南、西南地区的年平均降水变化都不明显,而华北地区的年平均降水量从60到80年代呈现出一定的下降趋势,但80年代后又趋于稳定。近30年来,全国的旱灾情况未发生明显变化,水灾表现出显著的恶化趋势；华北地区的旱灾和水灾情况都较为稳定；东北地区的旱灾表现出显著的恶化趋势,而水灾则呈现出明显的好转趋势；华东、中南和西南地区的情况相似,都是旱灾呈现出较为明显的好转趋势,而水灾则表现出严重的恶化趋势；西北地区则是旱灾和水灾都表现出明显的恶化趋势。 (2)温度升高对中国东北以外地区的水稻产量都有显著的负影响。温度升高对水稻产量的影响存在显著的地区差异,温度升高对西北地区水稻生产的影响最大,其次是中南地区,再次是华东和华北地区,对西南地区的影响最小。降水量对中国水稻产量的影响不显著,这和各地区的年均降水量变化情况有着直接关系,各地降水量在一个较长时期内基本保持稳定,和温度的显著变化趋势有着很大差异；水稻播种面积、农业劳动力、化肥施用量对水稻产量有正的影响,其中水稻播种面积的影响最大,中国的水稻产量在很大的程度上都要依赖于耕地资源；农业机械投入对大部分地区的水稻产量有正的影响；技术进步对中国水稻产量有显著的正影响,加快技术进步是减缓气候变化不利影响的主要措施。 (3)农业气象灾害每年都要造成巨大的粮食减产,全国的年平均粮食灾损为2062.8万吨,年均粮食减产百分比为4.7%。华北、东北和西北地区的粮食减产情况都较为严重。农业气象灾害造成的粮食损失情况表现出显著的恶化趋势,各地区粮食灾损的增长速度都超过了粮食产量的增长速度,因灾造成的粮食减产百分比不断升高,粮食产量的增长有相当一部分被农业气象灾害造成的粮食损失所抵消,西北地区的粮食减产恶化趋势最为严重。 (4)在B2情景下,2020年全国平均气温将上升0.28℃,除西藏外的各省区平均气温都将升高,中南地区平均气温升高最为明显,西南部分省区平均气温升高也较为明显,华东和西北地区平均气温升高则较为适中,华北和东北地区平均气温升高较不明显；2020年全国平均降水量变化不明显,多数省份的平均降水量小幅增加,华东各省区的降水量增加较多,中南和西南地区的部分省份平均降水量则出现小幅降低。 (5)构建了气候变化影响模拟方案和气候变化适应性模拟方案两大类模拟方案,通过中国农业政策分析模型对两类方案五种不同情景下的各地区粮食生产情况进行了模拟研究,分析不同情景下各地区粮食播种面积和产量变化以及粮食种植结构变化情况。气候变化影响模拟方案模拟气候变化背景下由于降雨减少导致水资源短缺、或由于未来气候变化造成粮食单产下降的情景：在未来部分省区发生干旱水资源减少的情景下,粮食总产量将减少0.5%,华北、西南和西北三个地区粮食产量会出现减少,尤其是华北和西北地区的粮食减产幅度均超过10%,部分省区干旱对全国粮食总产量造成的影响较为轻微,并且各个地区将会补种改种需水量较小的旱地作物以减轻干旱对粮食生产造成的不利影响；在未来气温升高粮食单产下降的情景下,全国粮食总产量将减少10.1%,其中水稻总产量减少12.8%,小麦总产量减少10.0%,玉米总产量减少7.1%,华北、华东、中南、西南、西北五个地区的粮食产量都将出现减少,而东北地区的粮食产量则将小幅增加,气温上升将对中国未来的粮食生产带来一定程度的不利影响。 (6)气候变化适应性模拟方案模拟人类采取积极有效措施(推广双季稻、技术进步等)以应对气候变化,通过情景模拟来估计所发挥的作用：在部分省区推广双季稻的情景下,粮食总产量将增加1.5%,全国水稻总产量将增加3.7%,尤其是中南地区水稻增产达12.7%,而小麦和玉米产量则变化不明显,在部分省区推广双季稻对全国粮食产量的提高有着积极作用；在技术进步的适应性情景下,粮食总产量将增加14.9%,其中水稻总产量增加14.9%,小麦总产量增加3.5%,玉米总产量增加22.6%,华北地区将成为我国小麦的第一大产区,而东北地区粮食产量增幅较大,其粮食产量占全国粮食总产量的比重达到四分之一,通过技术进步的适应性措施可以抵消气候变化对粮食生产的不利影响,对未来全国粮食产量的提高有着重要作用。在气候变化综合适应性情景下,全国粮食总产量将增加25.4%,其中水稻总产量增加35.6%,小麦总产量增加12.6%,玉米总产量增加22.6%,除西北地区外的五个地区粮食产量都将出现增长,东北地区粮食产量尤其是玉米产量增幅明显,其玉米产量将占到全国玉米总产量的一半,同时采取推广双季稻和引种的适应性措施对粮食产量的提高程度要明显高于单独推广双季稻和单独引种和技术进步。 (7)到2020年我国粮食自给率为77.2%。在未来部分省区发生干旱的气候变化影响情景下,粮食自给率为76.8%,三大作物中仅玉米的自给率出现下降；在未来气温升高粮食单产下降的气候变化影响情景下,粮食自给率为69.4%,三大粮食作物的自给率均出现下降,尤其是水稻自给率下降达11个百分点；在未来部分省区推广双季稻的气候变化适应性情景下,粮食自给率为78.3%；在引种和技术进步的气候变化适应性情景下,粮食自给率为88.6%,水稻接近完全自给；在气候变化综合适应性情景下,粮食自给率将达到96.7%,基本达到粮食完全自给,其对于提高粮食自给率的程度要明显高于单纯推广双季稻和单纯引种和技术进步,可以抵消气候变化对粮食生产的不利影响,从而强有力的保障国家粮食安全,实现国家粮食安全战略目标。 最后,本文根据上述研究结论,从适应性的角度提出了粮食生产应对气候变化应采取的对策措施。