美國《科學(xué)》雜志聚焦中國糧食安全問題
我們想弄清全球變暖對農(nóng)作物的影響……
我們正在探索具有中國特色的氣候變化。
本報實習(xí)生段歆涔
侯瑞興（音譯）在一塊塊的冬麥田間曲折地前進著，最終駐足于懸掛著紅外線加熱器的橫梁下。為了模擬氣候變化，中國山東省禹城綜合農(nóng)業(yè)試驗站每隔15米就會安置一盞燈，這些臨時使用的設(shè)備可以將室溫升高1.6攝氏度，達到模型所預(yù)計的此地2030年的平均氣溫。作為一名研究生，侯瑞興每年在實驗站生活8個月。他指著兩排小麥，解釋著傳統(tǒng)的人力耕作和機械耕作所面臨的土地熱量和水源的困境。他說：“實驗室進行了大量的實驗?！钡菦]有一項實驗可以驗證新品種的實際產(chǎn)量。
氣候變化與中國農(nóng)業(yè)
半個世紀以來，由于該地地處被喻為中國糧倉的華北平原的東部邊緣地帶，大批中國科學(xué)家聚集到該地區(qū)，以研究這個緊迫的農(nóng)業(yè)難題。該地區(qū)位于黃河正北方，是應(yīng)對一系列糧食安全問題（如洪水防控、干旱、風化以及鹽堿地）的前沿陣地。除了這些備受關(guān)注的問題之外，研究者現(xiàn)在將進一步探討氣候變化及其對糧食產(chǎn)量的影響，來自中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所的農(nóng)業(yè)氣象專家陶福祿說：“我們想弄清全球變暖對農(nóng)作物的影響?！?/P>
《科學(xué)》雜志指出，從全球范圍來看，科學(xué)家和政策制定者正在研究氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響。但是對于中國來說，這是一個極其緊迫的問題。中國擁有全球20%的人口，卻只占有7%的耕地，由于快速的城市化進程，耕地面積正在持續(xù)縮減。中國國土資源部的資料顯示，從1998年到2006年，每年平均有超過86萬公頃的可耕地被城市吞噬。同時，變化中的飲食習(xí)慣在很大程度上加速了糧食消費的增長。隨著中產(chǎn)階級的不斷發(fā)展，對于肉類的需求也持續(xù)增長，這將為土地和水資源帶來更多的壓力。根據(jù)美國的智囊團體地球政策研究所的資料：1978年，中國肉類消費總計800萬噸，但到2012年，這一數(shù)字激增至7100萬噸。2011年，中國1/3的糧食被用于家畜飼養(yǎng)和水產(chǎn)養(yǎng)殖。
氣候變化會使情況更加惡化。根據(jù)2011年頒布的中國政府《第二次氣候變化國家評估報告》，2050年，持續(xù)的海平面上升極有可能威脅到中國東部的水稻產(chǎn)區(qū)，同一時間，北部8省將可能會面臨極其嚴重的缺水。
不適應(yīng)就挨餓
根據(jù)中國氣象局（CMA）的記錄，禹城附近2011年的平均氣溫已經(jīng)比1955年高出了0.8攝氏度。在冬季和春季，這一變化的感覺尤為明顯，而這一時期正是該區(qū)域的主要糧食作物冬小麥的生長期。農(nóng)作物生長會經(jīng)歷不同的階段，從種子發(fā)育到開花結(jié)果。陶福祿認為，應(yīng)當將氣候變暖對多種農(nóng)作物不同生長階段所造成的影響繪制成圖，這對了解氣候變化的影響是極為重要的。
他的團隊發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)觀念不同的是，氣候變暖導(dǎo)致中國心臟地區(qū)農(nóng)作物的整體生長周期變短。盡管溫暖的氣候加速了小麥的早期發(fā)育，但對最終產(chǎn)量有決定性影響的再生產(chǎn)階段并沒有什么改變。陶福祿和其他研究者正嘗試著梳理出這一情況對產(chǎn)量意味著什么。小麥的產(chǎn)量是種植的谷物數(shù)量和每株谷物重量的乘積。來自美國斯坦福大學(xué)糧食安全與環(huán)境研究中心的農(nóng)業(yè)科學(xué)家DavidLobell解釋說：“谷物的數(shù)量由小麥生長的中間階段決定，而每株谷物的重量則由再生產(chǎn)階段決定?！碧崭５撜J為，對于禹城，Lobell的話揭示了這一事實：過快的生長將導(dǎo)致谷物的數(shù)量減少，最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低，除非研究者能開發(fā)出新型的、對變化中的氣候條件更加適應(yīng)的新品種。
根據(jù)CMA以及中國地方農(nóng)業(yè)部門1980年到2008年的記錄，陶福祿嘗試著將氣候因素從其他影響產(chǎn)量的因素（例如農(nóng)作物管理以及農(nóng)業(yè)化肥的使用）中梳理出來。在一份去年10月在線發(fā)表于《氣候研究》雜志的報告中，陶福祿將近30年來的氣候變化、降水量以及日照變化與小麥和玉米的產(chǎn)量相聯(lián)系，并認為受上述3種氣候因素變化影響，兩種糧食作物產(chǎn)量分別減少1.3%和1.7%。這意味著數(shù)十萬噸的糧食產(chǎn)量損失。來自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院和美國國際糧食政策研究所的一個小組也認為氣候變化對糧食生產(chǎn)具有重大影響。他們于2009年發(fā)表在《農(nóng)業(yè)和森林氣象學(xué)》雜志上的一份報告顯示，1979年至2000年之間，氣候變暖導(dǎo)致中國的小麥產(chǎn)量下降4.5%。
《科學(xué)》雜志認為，區(qū)域差異使得問題更加復(fù)雜化。在寒冷的中國北部，平均氣溫的上升速度較全國平均水平更加迅速，這使得可耕地面積增加。但是陶福祿警告說，由于氣候變化會在這一水資源本就短缺的區(qū)域增加干旱以及極端天氣發(fā)生的頻率，因此，潛在的農(nóng)業(yè)利益可能是水中月、鏡中花。
中國北方大部分地區(qū)氣候干旱，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)依賴黃河以及其他水源的灌溉，但是水污染導(dǎo)致中國的“母親河”水質(zhì)下降，同時不斷發(fā)展的城市也在與農(nóng)業(yè)灌溉爭奪水源。過去40年里，大約有1200億立方米的水源是從井水以及河水而不是雨水中抽取，這導(dǎo)致地下水位不斷地下降。陶福祿說：“最大的問題是缺水?！?/P>
2009年，一項在禹城進行的試點項目中，農(nóng)民以他們實際從灌溉網(wǎng)抽取的水資源為標準支付費用，而不是根據(jù)灌溉的畝數(shù)計算。老舊的混凝土灌溉河道上裝有超聲波傳感器以便測量水位，并且向當?shù)氐挠盟畢f(xié)會實時提供用水數(shù)據(jù)。在實驗中心，農(nóng)民可以通過電腦終端檢查他們的用水量信息。
在中國的水稻產(chǎn)區(qū)，氣候變暖或許可以短時間提高產(chǎn)量，但是同時也很可能會加劇高溫帶來的危害。陶福祿說：“不斷增加的高溫天氣頻率是一個危害因素?！睍r間非常緊迫，如果水稻在受粉期暴露于超過37攝氏度的溫度下，例如2003年夏季的持續(xù)高溫，花粉便可能不育。來自美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究院的農(nóng)業(yè)科學(xué)家JerryL.Hatfield說：“哪怕只是短時間地暴露在高溫環(huán)境下，水稻的產(chǎn)量都將顯著地減少?！?/P>
建立通用的生態(tài)模式
《科學(xué)》雜志提出，面對這些挑戰(zhàn)，中國正在思索應(yīng)對策略。來自CMA的科學(xué)家周廣勝正在編輯來自中國研究機構(gòu)的有關(guān)氣候變化和農(nóng)業(yè)的數(shù)據(jù)，他說：“政府目前對于如何設(shè)計應(yīng)對政策還沒有一個清晰的思路，但是希望能夠全面了解形勢。”就目前他所觀察到的趨勢來看，與氣候相關(guān)的災(zāi)害，包括旱災(zāi)以及其他自然極端天氣的暴發(fā)頻率呈上升趨勢。
備選的糧食安全應(yīng)對策略包括變更耕作制度、調(diào)整灌溉方案，以及選種或培育新品種以適應(yīng)新的氣候條件。亞洲其他地區(qū)的研究對于中國有很多值得借鑒之處。在以菲律賓LosBanos為基地的國際水稻研究所（IRRI），科學(xué)家正在鑒別可以在氣溫不太熱的清晨就散發(fā)花粉的品種。該機構(gòu)還培育出了具有良好抗洪和抗旱特性的水稻品種，并且在印度東部地區(qū)已經(jīng)開辟了試驗田，該地區(qū)的水稻產(chǎn)量對降水量的依賴性極大，IRRI主管RobertZeigler說：“我們謹慎樂觀地認為，我們有能力培育出不同品種的水稻，可以適應(yīng)氣候變化帶來的各種挑戰(zhàn)。”
把目光投回禹城，一些當?shù)剞r(nóng)民并非被動地等待如何應(yīng)對的科學(xué)論斷。47歲的農(nóng)民趙夏珍（音譯）擺弄著亮橘色的頭巾說道，近年來，10月下旬小麥收獲季節(jié)的氣溫一直在穩(wěn)步上升。5年前，她們家注意到小麥長得比原來快。如果小麥成熟得過快，會因為霜凍而損失部分收成，因為，過快生長的小麥會更加脆弱。為了避免損失，她們開始推遲5到6天播種。她們的收成變得穩(wěn)定。其他按照老方法循規(guī)蹈矩的農(nóng)民就沒有那么幸運了。趙夏珍說：“他們的莊稼受了損失。”
來自地理科學(xué)與資源研究所的李云生認為，將這些觀測結(jié)果轉(zhuǎn)化成政策歸根到底需要對不斷變化的氣溫和降水模式進行更多的調(diào)研。為了建立一套在中國各地都通用的生態(tài)系統(tǒng)模式，李云生說：“我們正在探索具有中國特色的氣候變化?！?/P>
《中國科學(xué)報》(2013-02-18第3版國際)
