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(bào)實(shí)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(jìn)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(yàn)站每隔15米就會安置一盞燈，這些臨時(shí)使用的設(shè)備可以將室溫升高1.6攝氏度，達(dá)到模型所預(yù)計(jì)的此地2030年的平均氣溫。作為一名研究生，侯瑞興每年在實(shí)驗(yàn)站生活8個(gè)月。他指著兩排小麥，解釋著傳統(tǒng)的人力耕作和機(jī)械耕作所面臨的土地?zé)崃亢退吹睦Ь?。他說：“實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)?！钡菦]有一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證新品種的實(shí)際產(chǎn)量。
氣候變化與中國農(nóng)業(yè)
半個(gè)世紀(jì)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(gè)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(fēng)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(jìn)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(gè)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(jìn)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(shí)，變化中的飲食習(xí)慣在很大程度上加速了糧食消費(fèi)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(tuán)體地球政策研究所的資料：1978年，中國肉類消費(fèi)總計(jì)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(bào)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(shí)間，北部8省將可能會面臨極其嚴(yán)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(shí)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(rèn)為，應(yīng)當(dāng)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(tuán)隊(duì)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。”陶福祿認(rèn)為，對于禹城，Lobell的話揭示了這一事實(shí)：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(bào)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(rèn)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(gè)小組也認(rèn)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(bào)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(rèn)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(shí)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(xiàng)在禹城進(jìn)行的試點(diǎn)項(xiàng)目中，農(nóng)民以他們實(shí)際從灌溉網(wǎng)抽取的水資源為標(biāo)準(zhǔn)支付費(fèi)用，而不是根據(jù)灌溉的畝數(shù)計(jì)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(dāng)?shù)氐挠盟畢f(xié)會實(shí)時(shí)提供用水?dāng)?shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)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(shí)間提高產(chǎn)量，但是同時(shí)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(gè)危害因素?！睍r(shí)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(shí)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(jī)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(jì)應(yīng)對政策還沒有一個(gè)清晰的思路，但是希望能夠全面了解形勢?！本湍壳八^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(jī)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(yàn)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(jǐn)慎樂觀地認(rèn)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)?！?/P>
把目光投回禹城，一些當(dāng)?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?zhǔn)斋@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?yàn)樗獌龆鴵p失部分收成，因?yàn)椋^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(yùn)了。趙夏珍說：“他們的莊稼受了損失?！?/P>
來自地理科學(xué)與資源研究所的李云生認(rèn)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(jìn)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(bào)》(2013-02-18第3版國際)
