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农业气候资源普查与区划——
让农业生产更具“韧性”

发布时间:2023年03月06日 来源:中国气象报社

近日,今年中央一号文件正式发布,明确要强化农业防灾减灾能力建设,研究开展新一轮农业气候资源普查和农业气候区划工作。

这份文件让不少专家学者和一线工作者深感振奋。关于重启农业气象资源普查和农业气候区划工作,气象部门已连续几年在全国两会上提倡和呼吁。

春来农事忙 ,在山东省邹城市石墙镇,种粮大户使用喷灌机助力春耕。 图/陶贯金

气象部门为何多次在全国两会上呼吁?

作为十三届全国政协委员,中国气象局公共气象服务中心气象服务首席专家朱定真一直十分关注气候变化对农业的影响。2018年,是朱定真成为全国政协委员的第一年,这一年11月,他参加了全国政协农业和农村委员会“三农”工作对口协商座谈会。会上,产业布局、种子培育等问题在委员间的讨论中被频频提及,但朱定真注意到,讨论中大家似乎都忽略了气候变化这个因素,这让气候学专业出身的他心里隐隐有些担忧。

回去后,朱定真便开始翻阅相关资料,发现我国最近一次的全国农业气候区划工作还是在20世纪80年代,他的担忧又增加了几分。于是,他联系了时任国家气象中心农业气象室主任的毛留喜,希望从专业角度获取一些科学支撑。

对于朱定真的担忧,毛留喜感同身受,他很快将自己的研究成果汇编成一份文档发给了朱定真。

看到毛留喜的汇编材料,朱定真更加坚定了自己的想法,开始筹划将这一议题作为全国两会提案的主要内容。在展开进一步调研、走访工作后,2019年,一份《关于聚力精准施策开展第三次全国农业气候区划的提案》出现在全国两会上。提案明确提到,与1951—1980年相比,1981—2010年我国有30个气候区出现了水平位置移动或范围盈缩。其中,寒温带界线西缩、北移;暖湿带北界东段北移,且最大北移幅度已超过1个纬度……气候变化已使我国农业气候区划发生了变化,应尽快摸清现状,才能因地制宜地适应和应对,建议启动新一轮全国农业气候区划工作。

一直以来,十三届全国政协委员、中国气象局原局长刘雅鸣也高度重视气候变化对农业生产的影响。在2020年全国两会上,刘雅鸣提交了一份《关于进一步提升农业气象防灾减灾能力》的提案,呼吁大力开展精细化农业气候资源和农业气象灾害普查及区划工作。而朱定真也在当年的两会提案中,继续呼吁尽快启动新一轮农业气候区划工作。

2021年,联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第一工作组发布报告称,2011年至2020年全球地表温度比工业革命时期上升了1.09℃。伴随人口增长,全球气候变化加剧了粮食和农业系统面临的挑战。意识到问题的严重性,2022年全国两会期间,刘雅鸣提交了一份《关于高度重视气候变化对我国农业生产和粮食安全影响》的提案,明确建议适时启动第三次全国农业气候资源普查和区划工作,摸清我国的农业气候资源家底和变化规律,为我国的农业生产布局、种植结构调整和粮食安全保障提供基础支撑。同年,朱定真则通过九三学社北京市委员会提交了《建议减缓气候变化对我国农业生产和粮食安全影响》,再次呼吁启动新一轮全国农业气候区划工作,该建议被中央统战部采用。为此,北京市委统战部给朱定真发来感谢信,明确表示称该材料“为领导决策提供了重要参考”。11月,全国政协农业和农村委员会召开重点提案办理协商会,就刘雅鸣《关于高度重视气候变化对我国农业生产和粮食安全影响》的提案进行了协商沟通,会上关于适时启动第三次全国农业气候资源普查和区划工作引发热议。

几年的坚持,终于有了新进展,这让刘雅鸣、朱定真等人感到非常欣慰,这项工作的实质性落地其实也是很多农业气象专家和一线工作者多年来的共同愿望。

开展农业气候区划为何重要?

中国是受全球气候变化影响最显著的区域之一。统计数据显示,1961年至2020年,我国气温平均每10年升高0.3℃,明显高于同期全球平均水平;我国年降水量平均每10年增加5.1毫米,呈现出降水带北扩态势。气候变化的水热双增态势导致我国农业气候资源发生显著改变,活动积温每10年增加62.9摄氏度•日,作物生长季每10年延长1.8天;东北地区玉米和黑龙江水稻可种植面积增加,南方双季稻区可种植北界向北推移,北方冬小麦可种植北界北扩西移;柑橘不同适宜区种植北界北移,农作物和林果种植区域北扩。

在气候资源显著改变的同时,气候变化也导致我国极端气象灾害事件增多,农业生产不稳定性加剧。2008年,南方大范围低温雨雪冰冻灾害造成约1400万公顷农作物受灾;2014年,华北和东北干旱影响夏粮生产;2021年,北方持续降雨造成多地玉米减产、秋播推迟;2022年,南方夏秋连旱影响严重。与此同时,气候变暖也导致我国病虫害发生区域向高纬度、高海拔地区扩展,作物发育期提前、生长周期变短,作物产量和品质降低,粮食生产面临的风险加大。因此,在这样的背景下,进一步摸清我国农业气候资源底数和变化规律,动态监测和掌握耕地的气候生产潜力变化至关重要。

2021年全国年水平面总辐照量分布图 图片来源:中国气象局风能太阳能中心

对于今年中央一号文件中研究新一轮农业气候资源普查和农业气候区划工作,多位农业气象方面的专家学者深受鼓舞。据毛留喜介绍,新中国成立以来,我国分别于20世纪60年代中期和80年初期,先后完成了第一次和第二次全国农业气候区划,已不能适应目前气候条件、市场、社会需求、科技、作物品种及其适应性等发生巨大变化的新形势。此前毛留喜针对农业气候精细化区划平台已经开展了相关研究,取得了初步成果。他认为开展这项工作,不仅要考虑气候变化,还要考虑作物品种、市场需求、农民效益、耕作栽培技术等变化,采用现代信息技术手段,结合气候预测和作物模型,建立资源调查和精细化动态区划平台,并开展定常区划服务,包括对某地当年当季应选择作物品种的选择等提出建议。

中国农业大学资源与环境学院农业气象系教授杨晓光团队长期从事气候变化与农业防灾减灾领域研究,围绕种植制度、作物适宜区和作物产量等开展系统性研究。她表示,气候变化背景下农业气候资源和农业气象灾害发生了新的变化,直接影响农业种植结构、作物和品种空间格局、作物产量和品质提升。近40年来,我国农业生产在耕作制度、作物布局、作物品种和生产管理条件等方面发生了很大变化,过去的区划已无法满足现代农业生产需求。因此,开展新一轮农业气候资源普查和农业气候资源区划对于充分合理利用农业气候资源、有效防灾减灾、提升耕地产能、保障国家粮食安全等至关重要。

多年行走在田间地头,跟种植大户和农民直接打交道的河南省气象科学研究所总工余卫东在走访中发现,近些年,河南农作物品种和布局都发生了较大变化。以冬小麦为例,以前种冬性小麦的地方,现在很多改种半冬性甚至弱春性小麦,这其实面临一定的气象灾害风险。就拿今年来说,去年冬季河南经历了几次不常见的降温天气,河南北部和东部的半冬性或弱春性小麦就受到不同程度的冻害影响。余卫东表示,目前一些种植大户和农户种植小麦时,在品种选择时主要依靠经验和直觉,一旦失败,试错成本非常高,也会威胁国家粮食安全。

湖北作为南北气候过渡带,农业受气候变化的影响非常显著。湖北荆州农试站站长刘凯文表示,自四十年前开展农业气候区划以来,湖北省农作制度也发生了重大变化:棉花等旱作物的种植适宜性下降,种植面积迅速萎缩;水稻种植区从传统双季稻种植模式转变为以水稻-油菜轮作或水稻-小麦轮作为主。在这种农作制度下,水稻抽穗扬花期高温热害、小麦和油菜春季湿渍害等农业气象灾害成为制约农业高产稳产的主要灾害类型。

因此,尽快启动新一轮全国农业气候资源普查和区划工作,摸清我国的农业气候资源底数和变化规律,研发基于“云大物智链”(云计算、大数据、物联网、人工智能、区块链)等现代信息技术的精细化农业气候资源动态区划平台,为我国的农业生产布局、种植结构调整提供常态化技术支撑,对各地农业生产发挥区域气候优势、减轻气候灾害损失、实施可持续农业战略、提高资源整体效益等具有重要意义。

未来气象部门将从哪些方面发力?

目前,气象部门已经积累了全国范围内2000多个国家基本气象站自1951年以来70多年逐日气候资料以及5万多个自动气象站近20年的加密观测资料,为开展农业气候资源普查和精细化农业气候区划提供了良好的数据基础。同时,基于1980年以来全国长时间序列高分辨率卫星遥感数据集,气象部门可对农作物分布、作物长势、干旱等开展定量化监测评估;基于1980年以来全国长时间序列水稻、小麦、玉米、大豆、棉花、油菜等主要大宗作物发育期观测资料,可为作物种植区划提供基础支持。

基于以上资料,结合地区农业生产实际,未来气象部门可开展国、省、县三级农业气候资源普查工作,摸清我国农业气候资源底数。以“云大物智链”(云计算、大数据、物联网、人工智能、区块链)等现代信息技术为手段,研发精细化农业气候资源动态区划平台。在此基础上,既可以编制最近30年国、省、县三级精细化农业气候区划图,分析农业气候区域界限的变化规律及其对农业生产的影响,为全国及地区农业生产布局、种植结构调整提供技术支撑,也可以分作物、分灾种编制最近30年我国主要大宗作物、特色作物种植和品质气候区划图,以及主要农业气象灾害风险区划图和主要农作物病虫害风险区划图以及畜牧业气候区划图等。尤其是可以借助精细化农业气候资源动态区划平台,输入不同时效的气候预测(预估)和未来气候变化情景,结合作物模型等,开展当年当季当地种植作物、品种的选择和未来长势与产量实时动态的预估等。

此外,气象部门还将建立全国农业气候资源普查和区划指标和方法等一系列技术标准,进一步规范全国农业气候资源普查和区划工作;建设全国农业气候资源普查和农业气候区划数据集和图集,开发中国农业气候资源及区划动态评估预估系统,并在国省市(县)各级推广应用。立足长远发展,气象部门还计划围绕未来气候变化,研究分析未来不同时期我国农业气候资源、极端气候事件和农业气候区划界线的变化趋势,分析气候变化对全国农业种植区域、种植制度、种植结构等的可能影响并进行风险预估,为我国未来农业生产合理布局提供决策支持。

(作者:王美丽 责任编辑:张林)

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