关注气候变化对种业的影响

国粮

萧禾（国科农研院）
  一、气候变化有利于粮食生产
  1.我国粮食主产区持续北移
  宋代民谚称“苏湖熟天下足”，明代中后期则称“湖广熟天下足”，民谚的变化实际上折射了江浙经济结构的变动。江浙地区是宋代的产粮大区，故民谚称“苏湖熟天下足”；到了明代中后期，这一地区商品经济发达，粮食作物的种植面积减少，经济类作物的种植面积扩大。明代主要的产粮区转移至湖广地区，民谚改称“湖广熟天下足”。
  改革开放以前，全国农村都是粮食主产区。十一届三中全会以后，东南沿海率先开放，粮食主产区北移。随着国家发展战略和产业政策的调整，1990年以来，粮食产区急剧减少，销区明显增多。改革开放初期，我国大陆30个省份有21个是粮食主产区，其中包括广东、江苏、浙江。1993年，全国只剩下9个商品粮输出省份。1994年，国务院在综合考虑各省粮食生产传统和资源差异等因素的基础上，依据粮食生产与消费量的多少，明确了海南、广东、福建、上海、天津、北京等6省份为粮食主销区。同时，作为保障粮食安全的重要手段，国家实行粮食安全省长负责制。此后，在2001年进行的新一轮粮改中，国务院重新划分了粮食主产区、产销平衡区和主销区，包括7个主销区、11个基本平衡区和13个粮食主产区。2003年12月，我国财政部下发的《关于改革和完善农业综合开发政策措施的意见》中，确定了黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、江苏、江西、安徽、山东、河南、湖南、湖北和四川等13个省区为我国的粮食主产区，主销区则主要是指北京、天津、上海、浙江、福建、广东、海南7个省与直辖市，其余为产销平衡区。
  2.北方气候暖湿化
  最近几年，西北包括新疆等传统干旱地区频传暴雨洪涝灾害的新闻。气象监测和多数研究表明，1961年以来西北干旱区呈现明显暖湿化趋势,其中冬季增温最快,夏季降水增加速率最大。伊利河谷、塔城等地区增温趋势最大,北疆降水量增加最多。
  8月25日，中国气象局发布《中国气候变化蓝皮书（2020）》。21世纪初以来，西北、东北和华北地区平均年降水量波动上升，东北和华东地区降水量年际波动幅度增大。1961—2019年，中国各区域降水量变化趋势差异明显，青藏地区降水呈显著增多趋势，西南地区降水呈减少趋势。
  3.气候变化有利于粮食增产
  粮食主产区的整体北移进一步提升了水资源对于粮食生产的重要程度，降水和有效灌溉面积对粮食产出的贡献率逐年递增，成为主产区粮食增产的关键要素。2004年以来，国家粮食生产连年丰收，虽然政策和技术的因素很重要，但是我国粮食生产“靠天吃饭”的根本态势没有根本转变，北方暖湿化为粮食连年丰收发挥了关键性作用。
  一方面，东北地区尤其是黑龙江省无霜日天数增加，积温带北移，促进了种植业结构调整。大豆改种玉米，每公顷可增产粮食5吨以上。从2004年至2016年，每年大约有1000万亩大豆改种玉米，每年增产粮食300多万吨。另一方面，西北地区降雨量增加，压减春小麦和杂粮杂豆面积，改种玉米等高产作物。加上地膜技术的推广应用，有效利用了珍贵的降雨，旱作农业大发展，粮食自给率大幅提高。有关研究表明，1毫米雨量可以多生产粮食0.4—0.6公斤。越是干旱地区，增产效果越明显。
  二、浅议气候变化对种业的影响
  在我国粮食生产“南退北进”的格局下，北方暖湿化有利于粮食增产。但是，农作物对气候最为敏感。最近几年种业上特别是品种管理，已经感到了气候变化的影响和挑战。
  1.黄淮海玉米热害频发
  7月下旬，大部分地区夏玉米正处于旺盛的营养生长到生殖生长转化的最关键时期，当玉米处在日平均最高气温大于等于35度以上持续5天以上，无效降雨持续8天以上的气象条件下，高温热害就必然发生。
  玉米高温热害后，雌雄分化发育严重受阻，发育不良，花粉和花丝活力下降，甚至败育，花粉量少，散粉和受精时间短，造成授粉结实不良，果穗秃尖缺粒现象十分突出，严重的可以达到减产30%以上，更严重的有可能会导致绝产绝收。
  2013年以来，黄淮海地区玉米高温热害减产事故频发。2017年、2019年山东、河南等地都发生了较为严重的玉米高温热害事故。
  2.小麦主产区赤霉病爆发
  小麦赤霉病别名麦穗枯、烂麦头、红麦头，是小麦的主要病害之一。小麦赤霉病主要分布于潮湿和半潮湿区域，尤其气候湿润多雨的温带地区受害严重。赤霉病一般流行年份可以引起10%-20%的产量损失，大流行年份可导致绝收。同时，病菌产生呕吐毒素、玉米赤霉烯酮等多种真菌毒素污染麦粒，导致小麦质量下降，甚至失去食用或饲用价值。2012年，黄淮海农业区某省小麦赤霉病发生面积约为2460万亩，占到了全省小麦种植面积的68.3%，创下了该省小麦赤霉病发生的历史之最，虽经全力防治挽回产量损失20多亿斤，但仍然使小麦产量造成一定损失，有农户因此造成绝产，蒙受重大损失。
  赤霉病北移，主要受全球气候变暖、雨区北移、小麦播种推迟等因素影响。上世纪小麦赤霉病仅在江苏省淮南地区发生，以沿江、苏南地区发病较突出，而近几年江苏省沿淮地区赤霉病已发生普遍。目前，病害常发区已扩展到黄淮南部麦区，西北麦区病害发生也明显加重，已经成为我国小麦主产区常发性重大病害。
  3.西北、西南制种安全受到挑战
  西北地区的甘肃、新疆是我国主要的玉米和瓜菜制种区域，生产了全国80%的杂交玉米和70%的瓜菜种子。种子生产向西北集中，主要原因是西北地区“天干地不干”。“天干”指西北地区降雨量少，玉米等作物扬花不宜受到降雨影响。“地不干”指农作物播种和生长季节有冰川雪水灌溉，不怕干旱。西北暖湿化，玉米等作物制种有干热风或花期降水等方面的潜在风险。根据《中国气候变化蓝皮书（2020）》，我国西南地区降水呈减少趋势。近年来，四川、贵州屡屡发生干旱灾害。四川是我国杂交稻种子主产区，干旱对制种安全的影响应该引起重视。
  三、建议加强气候对种业影响的监测研究
  当前，全球气候变化持续加剧，但我国农作物气候适宜性研究刚刚起步。搜索相关文献，概念性的提法比较多，但实质性地分析很少。育种研究多，对产业影响的分析几乎没有。建议农业农村部会同国家气象局等相关部门，开展相关的监测和研究：一是开展理论分析，指导育种和种业结构调整实践；二是建立农作物气候适宜性模型，对未来农作物生长的气候条件进行预测，为调整和优化作物的种植结构和规划布局奠定科学的基础；三是加强对特殊气候条件下制种安全的研究，确保农业生产供种安全。