农业气候资源是指为农业生产提供物质和能量，并影响农业生产发展的自然资源，包括热量资源、光能资源、水分资源等。由于我国地域辽阔，地形复杂，具有从北温带到南温带、从湿润到干旱的不同气候带，气候变化复杂，对农业气候资源的影响明显[1]，使得农业气候资源在空间上分布不均，热量资源、光资源和水分资源存在区域性差异[2]。由于农业是人类衣食住行之源，气候变化对农业的影响成为世界性的研究热点[3]。气候变化首先影响农业气候资源，其次是影响农作物生长发育、作物产量、农业种植制度和种植结构。由于我国农作物种植情况复杂、种植制度类型多，气候变化产生的影响也不同；此外，气候变化还可能导致农业灾害频发[4]。关于气候变化对我国农业气候资源及农业生产的影响，已有许多学者进行了研究[1-2]，但大多限于一定的时间和区域[5]。基于我国学者的研究成果，笔者针对气候变化对我国农业气候资源及农业生产的影响进行了归纳总结，以期全面了解气候变化对我国农业生产活动的影响，为提高农业气候资源利用效率和农业生产的气候适应性、农业的可持续发展、农业结构调整、气候变化应对策略的制定提供参考。

1、我国的气候变化

关于我国气候变化的研究主要集中于气温和降水的变化上。自20世纪80年代以来，全球气温上升显著[6]，IPCC第五次评价报告指出，过去130年全球升温0.85℃[7]，1901—2015年亚洲地区地表平均温度上升了1.45℃[8]。在全球变暖的背景下，我国年平均气温升高了0.50～0.80℃[9-12]，年平均气温增温程度最大的地区是东北[13]，秦岭-淮河一线以北和青藏高原的部分地区的气温升高也较明显[14]。与气温相比，降水变化复杂，具有明显的区域性和季节性差异。从全国范围来看，降水有增加趋势；新疆地区降水范围和增加程度变化最大[9]，华中至华北地区降水减少范围和程度最大[15]。根据气候模式预测，我国未来仍将处于气温升高状态，GCM模拟显示未来气温将继续升高，降水略有增加但幅度不大[16]。

2、气候变化对农业气候资源及农业生产的影响

2.1 气候资源状况及其与农业生产

的关系我国具有热带、亚热带、温带等多种气候资源类型，其复杂性使农作物的种植结构和布局存在明显的区域性。云南南部、西藏东南、海南、广东南部等地≥10℃积温在8000℃以上，属于热带地区，农作物主要以热带作物为主；秦岭淮河一线以南为我国亚热带地区，≥10℃积温在4500～8000℃，主要作物为水稻；长城以南、秦淮线以北、塔里木盆地，≥10℃积温在3400～4500℃，属于暖温带地区，以种植冬小麦、棉花等为主；中温带位于长城以北内蒙古大部分地区、准格尔盆地，农作物主要是春小麦、玉米、大豆等；黑龙江与内蒙古北部地区≥10℃积温在1600℃以下属寒温带，主要种植马铃薯、大麦。

2.2 气候变化对农业气候资源的影响

由热量资源、光资源、水分资源构成的农业气候资源是决定农业生产的基本因素，而气候的变化会直接影响热量、光照、水分等气候资源在时间和空间上的格局[17]。张厚瑄[18]和钱凤魁等[19]探讨了气候变化对农业领域的主要影响，并探讨了相应的农业对策。我国学者在全国[2]、区域（如东北[20]、华北[21]、华南[22]、西北[23-24]、西南[25]、黄淮海平原[26]和青藏高原[27]等）和省级（如辽宁[28]、宁夏[29]、黑龙江[30]、江西[31]、内蒙古[32-33]和甘肃[34]等）水平上研究了我国农业气候资源的变化。我国全年及喜温作物生长期内总体表现为暖干化，西南、华北和东北地区喜温作物生长期为暖干趋势，长江中下游、西北和华南地区喜温作物生长期为暖湿趋势，华北地区喜凉作物生长期为暖干趋势，西北地区喜凉作物生长期为暖湿趋势[2]。

2.2.1 气候变化对热量资源的影响。气候变化对热量资源的影响主要来源于温度的变化。近年来，我国气温呈升高趋势[35]，温度上升使热量资源增加，但由于温度上升在时空上的差异，热量资源在时空分布上不均匀。此外，海拔越高，地形越复杂，热量资源的区域性差异越大[1]。积温是评价农业气候资源常用指标，通过对比不同地区生长期积温，可得到不同地区热量资源变化的差异。杨晓光等[2]发现1981—2007年较1961—1980年间东北地区年均气温增幅最大，通过对比喜凉作物和喜温作物的积温需求变化，发现1981—2007年较1961—1980年间分别增加了123.3℃·d和125.9℃·d，华南地区喜温作物生长期内积温增幅最大。1961—2007年我国无霜冻期每10年延长3.4d[36]，1961—2000年农作物气候生长期增长0.16d/a[37]。从年平均温度看，北方和青藏高原增温明显，西南地区增温缓慢[38]。总之，气候变化使我国农业热量资源增加[20-23，25-27，29-31，33]，但其影响存在明显的时空差异，基本表现为以冬季和夜间增加为主，北方增幅大于南方[38-42]。

2.2.2 气候变化对光资源的影响。植物利用光进行光合作用，光强、光质和光周期等都会影响植物的生长。光资源评价通常通过分析太阳辐射和日照时数来进行，二者呈正相关关系[43-44]。近年来，我国总辐射量及日照时数有明显的下降趋势[45-46]。西北大部分地区、东北三省、长江中下游及华南地区日照时数有不同程度的下降，其中长江中下游地区减少量最大[22-23，25，47]。喜凉作物生长期日照时数在华北地区呈减少趋势，在西北地区呈增加趋势，但从全国范围看仍表现为减少趋势，喜凉、喜温作物生长期内日照时数减少量最大的地区分别为华北、华南地区[2]。总体来看，由于气候的变化，我国光资源基本呈减少趋势[22-23，25-26]，但存在区域差异。青藏高原干旱半干旱区喜凉作物生长季内日照时数的变化不明显，喜温作物生长季内日照时数呈增加趋势[27]。

2.2.3 气候变化对水分资源的影响。气候变化对水分资源的影响主要体现在降水及水资源时空分布的变化上，并以降水为主。降水的统计分析表明我国年平均降水量变化不明显，但存在明显的区域性，西部的降水量呈增长趋势，华北、东北和西北地降水呈减少趋势[48]。我国喜凉作物与喜温作物在生长期内降水量和参考作物蒸散量变化的研究表明，在全年、喜凉和喜温作物生长期内，降水量和参考作物蒸散量总体呈减少趋势，华北地区降水量的减幅最大，长江中下游地区全年和喜温作物生长期内参考作物蒸散量减幅最大，西北地区喜凉作物生长期内参考作物蒸散量减幅最大[2]。因此，我国降水量变化具有明显的区域性差异，年降水量多呈减少趋势[25-26，29-30，32，34]，年蒸发量总体呈增加趋势[34]。华南地区全年和生长期降水量均呈略微增加趋势，但不同地区的增幅不同[22]。西北干旱区大部地区降水量呈增加趋势，增幅由西北向东南递减[23]。

2.3 气候变化对农业生产的影响

在我国，气候变化对农业生产影响的研究成果众多[49]，在东北地区[50]、华北地区[51]、黄土高原丘陵沟壑地区[52]等地区均开展了相关研究，钱凤魁等较好地总结了气候变化对农业领域的主要影响[19]。在粮食主产区，气温上升对玉米的负面影响明显，水稻主产区应注重预防干旱，玉米主产区则要注意预防洪涝[49]。因此，气候变化对不同作物影响不同，气候暖干化对农业生产的影响害处远大于利处[51]，水稻、小麦的适应性好于玉米[49，53]。但也有研究认为水稻、小麦和玉米产业分别向黑龙江、河南和内蒙古等气候资源匮乏区转移或集聚，其主导因素是成本收益，而气候变化因素处于附属地位[54]。

2.3.1 对农作物生长发育的影响。全球气候变暖造成作物生长期延长[26，32，55]，其影响在东北高纬度地区表现得更为明显[56]。黄淮海平原喜凉作物和喜温作物生长期分别延长了7.4，6.9d[26]，大兴安岭东南部作物生长期则延长了8～15d[55]。大气CO2浓度的增加，作物光合作用增强[57]；温度升高，作物生长速度加快。双季稻[31]、春小麦和大豆[32]等作物生育期缩短，马铃薯生育期变化不明显，但可收期延迟[32]；双季稻营养生长期日数减少，生殖生长期延长[31]。

2.3.2 对农作物产量和农产品质量的影响。气候变化影响农作物产量和农产品品质[19]，产量主要受大气CO2浓度、温度和降水等的影响。我国粮食单产的波动受气候波动的影响，单产水平的剧降与气候灾害比较严重的年景对应[58]。由于气候变暖影响农作物生育期[59]，使产量发生变化；持续升温加快作物生长，使生育期缩短，单产可能下降。但由于我国地域辽阔地形复杂、农作物品种较多，气候变化对农作物产量的影响也存在着地域差异。研究显示，气温升高抑制了华北、西北、西南地区粮食产量的增加，但促进了东北地区[60]和内蒙古大兴安岭东南部[55]粮食产量的提高。气温每升高1.2℃，黑龙江省水稻、小麦、玉米和大豆分别增产336.8，289.3，541.6，195.8kg/hm2[61]；但也有研究表明，气候变暖对黑龙江大豆生产的影响利弊兼存，秋季增温为正效应，年均气温的升高为负效应[62]。我国灌溉农业面积约占总耕地面积的52%[26]，降水量的多少直接影响到水稻、小麦和玉米等重要作物产量。近年来，我国降水变化不明显，但区域性差异较大；有些地区降水增加，有些地区降水减少，所以，降水对农作物产量的影响有正有负。此外，光合作用增强使植株含糖量增加，含氮量相对减少，蛋白质含量随之下降、粮食品质和经济系数可能下降，种子生产难度加大[57]。

2.3.3 对种植制度的影响。我国的农业种植制度包括一年一熟制、一年两熟制和一年三熟制，多熟种植是我国农业生产较为突出的特点。气候变化影响农业种植制度，气候变冷是影响明末清初和19世纪稻麦复种的重要因素[63]。气温升高使作物生育期有效积温增加，农作物适种面积扩大，复种指数增加。品种熟性由早熟向中晚熟、一熟向二熟、多熟向其他地区发展[57]，种植区及种植制度分界线北移[19，32，55，59]，一年一熟制地区向北移动200～300km、一年两熟制和一年三熟制向北扩大了约500km[64-65]。基于气候条件与农作物熟制的相互关系，我国潜在的不可耕地面积减少，一年一熟区面积减少，一年两熟和一年三熟地区面积增加，潜在播种面积缓慢增长[66]。一年两熟制变化最大的地区为陕西东部、山西、河北、北京和辽宁，一年三熟制区域变化最大的为浙江、江苏、安徽、湖北和湖南[67]。未来CO2倍增对农业熟制影响的研究指出，气温升高1℃，三熟制面积增加4134万km2；气温升高2℃，三熟制面积将增加5144万km2[68]。

2.3.4 对农业种植结构的影响。自然条件决定农业种植结构，气候变化是影响农业种植结构空间变化的主要因素。我国学者开展了气候变化对全国[69-70]和省区（如云南[71]、内蒙古[32，55]、宁夏[29]、黑龙江[30]、青藏高原[27]等）农作物种植结构影响的研究。气候变化对喜温作物与喜凉作物的影响不同，随着温度的升高和热量增加，喜凉作物的种植面积有所下降[72]，喜温作物的种植面积增大[73]。喜温作物（如玉米）播期提前[74]，生育期偏长品种种植面积增加[32，55，75]，使温凉区具有成为稳产区的潜力[76]。内蒙古主要产粮区玉米、马铃薯种植面积扩大，春小麦种植面积减小，玉米种植界限向北延伸[32]。内蒙古大兴安岭东南部气候变暖扩大了作物种植区域，可以引种生长期为120～130d的高产品种，增加中、晚熟品种[55]。宁夏适宜种植中晚熟水稻的区域面积扩大；大部分地区适宜种植冬小麦，全区适宜种植春小麦；南部山区马铃薯适宜种植地域缩小[29]。受温度和降水的影响，西北地区种植结构发生了变化，喜凉作物如冬小麦的种植面积呈下降趋势，喜温作物如玉米、棉花的种植面积在迅速增加[69，77-78]。综上所述，气候的变化对农业种植结构的变化主要体现为：喜温作物种植区域增加，喜凉作物种植区域呈减少趋势。

2.3.5 气候变化对农业灾害的影响。我国的农业灾害以农业病虫害、旱涝灾害和低温冷害为主，气候变化影响我国农业气象灾害与病虫害的发生[19，79]。气象灾害：气候变暖使异常天气现象增加，加剧了农业生产的不稳定性[55]。气候变化是导致我国旱涝灾害频发的一个重要因素，由于气候变暖，降水分布不均引发的旱涝灾害事件增多。我国旱灾发生区域南移[6]，内蒙古东部地区[80]和大兴安岭东南部[55]降水变率增大使干旱发生概率变大[80]，黑龙江省三江平原地区春玉米生长季干旱风险加大[30]。江西省双季稻低温风险减少，高温风险增多[31]。此外，在全球气候变暖的背景下，初、终霜日期波动加大[81]，区域性低温冷害风险增加[82]，种植风险增大。研究表明，影响东北地区粮食生产的气象灾害，主要是生育期间（5—9月）阶段性低温冷害而引起的[83]。20世纪50年代，我国发生过较为严重的低温冷害，但未受到足够的重视；20世纪60—70年代接连发生的低温冷害，造成了大范围的粮食减产，减产率达15%～20%。1977—1995年期间仍发生低温冷害，但是范围较小、强度偏低；1996—2008年，未发生大范围的低温冷害。但是一旦进入年代际变化的低温期，再次发生影响范围广或者严重低温冷害的可能性还是存在的[84]。1956—2011年，辽宁省低温冷害现象出现频率高达30%[85]；1951—2010年间，东北地区玉米障碍型低温冷害发生频率呈增加趋势，延迟型冷害呈递减趋势[86]。生物灾害：气温升高，北方易出现暖冬天气，有利于虫卵和病原物过冬，病原和虫口基数增大[57]，害虫发育期提前，休眠期推迟，生长发育加速，部分害虫繁殖多达1～3代[6，12]，导致病虫害增多且范围扩大[43，87]，气候变暖增加了内蒙古东部[80]和大兴安岭东南部农作物害虫对农田的危害[55]。历史研究表明，在过去1000年中，气候变暖加剧了虫灾爆发的频率，年均温较高及干旱年份是蝗灾的高发年[88]。

2.4 气候变化背景下农业对策研究

农业对气候变化反应敏感且脆弱，任何程度的气候变化会给农业生产带来潜在的或显著的影响[19]。Meta分析表明在气候变化的背景下，不采取适应对策，将造成主要农作物（小麦、水稻和玉米）的减产[53]。因此，需要积极开展气候变化对农业影响的应对措施研究[10，17]。张厚瑄探讨了气候变暖相应的农业对策，提出应加强农田防护林建造，抗旱耐高温新品种的培育，旱作农业的发展及病虫害综合防治等方面的研究、推广和应用[18]。钱凤魁等提出了当前主要适应技术措施，包括农业种植制度和布局调整、优良农作物品种选育、农业气候灾害防控和农业基础设施建设等[19]。谢立勇等[89]从调整农业结构和种植制度以充分利用农业气候资源、选育抗逆性强的品种以增强农作物抵御自然灾害的能力、调整农业生产管理措施以减小气候变化的不利影响、加强水资源管理以提高旱涝防御能力等方面提出了未来东北地区应对气候变化的建议。在我国北方地区，应改变耕作速度，灵活调整播期，提高复种指数，加强病虫害预测预报[90]。针对气候暖干化地区的水资源问题，应积极推广和普及农业集水保水节水技术、调整农作物类型、调整种植结构优化作物布局，并加强宣传教育，增强农民气候适应意识[51]，选用耐旱抗旱品种，做好保墒工作。

3、研究展望

3.1 加强气候变化对农产品品质、作物病虫害及农

业灾害性天气影响等研究目前，研究认为气候暖干化对农业生产的影响弊大于利[51，57]，但研究侧重于作物产量、农业制度和农业布局的影响，对农产品品质、病虫害、灾害性天气及化肥、农药的使用等影响的研究投入不足。目前，农业气象科研仍是薄弱环节，应加强防灾减灾等技术研究[91]。研究表明，20世纪50—60年代我国发生的自然灾害不是突然发生的，有其孕育和发展过程[92]，灾害链规律不容忽视[93]。针对区域性灾害问题，正确评估气候脆弱性和灾损程度，提出科学对策，并开展灾害发生历史及其天气背景研究。

3.2 开展应对气候变化的试验性农业技术措施研究

如果不考虑水分的影响，维持目前的品种和生产状况，不但不能充分利用未来丰富的热量资源，而且还会导致不同程度的粮食减产[94]。青藏高原作物生长季内的热量与降水资源的增加，对农牧业生产有利，但潜在蒸发增大，需加强研究气候变化对农牧业生产可能带来的影响[27]。气候变化对黑龙江大豆生产利弊兼存，在调整种植布局时应关注秋季增温和年平均气温升高带来的利与弊[62]。然而，虽然目前已经开展了大量气候变化对农业影响的研究，多基于气象数据的分析，应对气候变化的技术措施试验性研究不足，所提出的应对措施多缺乏试验数据支撑。在气候变化背景下，应加强气候资源高效利用技术及农业生态系统环境调控技术研究。

3.3 加强国家粮食安全关键技术研究，强化应对气候变化适应能力建设

气候变化背景下，应加强粮食主产区应对技术措施研究，保障国家粮食安全。应构建气象监测预测决策系统、调整激励体系、建立气象灾害保险[49]；应在抗灾减灾能力建设、中低产田改造等方面加大投入，优化资源配置，辅以国家粮食储备战略应对特大灾害的供给风险[54]。由于气象灾害具有可减轻性，在种植农作物时，考虑发生灾害的风险因素和条件，在一定程度上可以避免粮食严重减产，降低损失。例如，内蒙古和东北地区粮食主产区低温冷害影响研究不容忽视。由于气温波动振幅加大，阶段性低温冷害的影响可能更为严重；同时，随着农业科技的进步，高产新品种往往对气候条件要求和敏感性更高，需要加强对低温冷害的防范意识。目前，东北地区低温冷害的研究成果较多，内蒙古粮食主产区低温冷害影响研究薄弱零散。气候变化对我国农业领域影响存在显著区域特征，应开展适应措施研究，以增强气候适应意识和能力。刘思财等探讨了适应能力建设问题[95]，还存在技术薄弱分散，评估方法中缺少成本效益分析及资金和政策障碍等问题[19]，因为气候变化会影响粮食生产成本和农产品贸易，政策因素也影响粮食单产[58]。因此，应开展气候变化影响的系统科学研究，建立集成适应技术体系，通过增强适应能力来减轻气候变化的不利影响。

4、结论

气候变化影响农业气候资源，并对农作物生长发育、农业产量、种植制度、种植结构等产生影响。我国学者开展的气候变化对农业影响研究集中于对农作物产量、种植结构及种植制度的影响，对农产品品质、耕作制度、农业灾害影响研究不足，农业生态系统水平上的研究较少，应进一步完善气候变化应对措施及其适用范围的科学数据支撑。应加强气候资源高效利用技术、农业生态系统环境调控技术、国家粮食安全关键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。

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基金项目:国家重点研发计划(2018YFD0300403,2017YFD0300803).