氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn)影響的研究進(jìn)展與發(fā)展方向

蔡武寧

摘? ? 要：在目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，糧食生產(chǎn)屬于非常關(guān)鍵的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)組成部分。農(nóng)業(yè)和糧食的生產(chǎn)過程具有特殊性，根源在于糧食作物的種植生長(zhǎng)環(huán)境主要為自然環(huán)境，因此決定了糧食種植生產(chǎn)效益會(huì)受到當(dāng)?shù)貧夂蜃兓挠绊?。具體針對(duì)農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn)的過程而言，應(yīng)明確氣候變化引發(fā)的糧食種植綜合效益影響，結(jié)合領(lǐng)域研究進(jìn)展判斷技術(shù)發(fā)展趨向，供相關(guān)工作人員參考。

關(guān)鍵詞：氣候變化;農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn);影響;研究進(jìn)展;發(fā)展方向

文章編號(hào)： 1005-2690（2021）09-0137-02? ? ? ?中國(guó)圖書分類號(hào)： F326.11? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與糧食生產(chǎn)效益取決于多層面因素，其中自然氣候因素占據(jù)主要地位。當(dāng)前很多農(nóng)業(yè)種植區(qū)糧食生產(chǎn)過程仍主要依靠自然光照條件、溫度條件與降水條件作為基本保障，外界氣候環(huán)境一旦出現(xiàn)改變，糧食作物賴以生存的土壤環(huán)境以及空間溫度條件就會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，進(jìn)而影響發(fā)育期及成熟期糧食作物生長(zhǎng)狀況。由此判斷得出，農(nóng)業(yè)糧食生產(chǎn)與外部氣候之間聯(lián)系密切，糧食種植技術(shù)人員必須要準(zhǔn)確掌握氣候變化產(chǎn)生的影響效果。

1? ?氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn)具體影響的表現(xiàn)形式

1.1? ?農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn)資源投入受到影響

糧食生產(chǎn)以及其他農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域如果遇到自然氣候明顯改變的影響，那么糧食種植區(qū)域的原有土壤條件就會(huì)出現(xiàn)有機(jī)質(zhì)流失的情況，農(nóng)業(yè)技術(shù)人員對(duì)種植區(qū)域土壤全面補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)元素[1]。某些作物種植土壤由于存在明顯降低土壤肥力的狀況，因此糧食種植戶必須投入更多的糧食生產(chǎn)資源用于購買有機(jī)農(nóng)藥與化肥，導(dǎo)致糧食種植環(huán)節(jié)中防控作物蟲害與病害資源成本提高。

近年來，干旱氣候威脅到很多糧食生產(chǎn)種植區(qū)作物的正常發(fā)育，其中較顯著的糧食種植影響是造成種植土壤缺乏灌溉水源。在此情況下，種植戶針對(duì)糧食種植區(qū)要致力于農(nóng)田灌溉基礎(chǔ)設(shè)施的完善改進(jìn)，準(zhǔn)確控制農(nóng)田灌溉水量，依靠先進(jìn)農(nóng)田灌溉基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備來維持糧食作物的正常發(fā)育生長(zhǎng)速度[2]。除此以外，各地糧食種植戶針對(duì)逐步退化的種植土壤肥力條件也要進(jìn)行全面改善與優(yōu)化，通過引進(jìn)自動(dòng)化的灌溉噴淋機(jī)械設(shè)施系統(tǒng)，節(jié)約作物灌溉水源，優(yōu)化配置現(xiàn)有的農(nóng)作物灌溉與施肥資源。

1.2? ?糧食作物產(chǎn)量與種植經(jīng)濟(jì)效益受到影響

糧食作物產(chǎn)量目前仍主要取決于外部的自然氣候條件，因此在惡劣自然氣候以及自然災(zāi)害下，糧食作物就會(huì)呈現(xiàn)面積較大的減產(chǎn)現(xiàn)象，損害了糧食種植戶的預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益[3]。由此可見，糧食種植預(yù)期經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)會(huì)遭到農(nóng)業(yè)災(zāi)害氣候的影響，充分展現(xiàn)了外部氣候條件以及糧食種植產(chǎn)能的關(guān)聯(lián)性。糧食作物產(chǎn)量以及作物種植效益不僅會(huì)受到突發(fā)災(zāi)害氣候影響，同時(shí)會(huì)受到長(zhǎng)期性的氣候條件影響。目前在氣候轉(zhuǎn)暖的整體趨勢(shì)與背景下，各類型的糧食作物發(fā)育生長(zhǎng)期都在逐步縮短，土壤內(nèi)的微生物也會(huì)表現(xiàn)得較活躍，客觀上加速了有機(jī)質(zhì)的分解，降低了種植土壤肥力。

例如對(duì)小麥種植以及玉米種植的重要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域來講，農(nóng)業(yè)技術(shù)人員必須準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)水稻結(jié)實(shí)階段的外部自然氣候改變情況，尤其是針對(duì)自然氣候溫度的實(shí)時(shí)改變狀況給予準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)。因結(jié)實(shí)期的水稻作物遭遇外界自然環(huán)境變化，氣溫會(huì)迅速升高，水稻結(jié)實(shí)速度會(huì)明顯放緩。此外，小麥作物以及其他種類的糧食作物都會(huì)受到環(huán)境溫度升高以及灌溉水源短缺造成的影響[4]。

1.3? ?作物生長(zhǎng)所需化肥與農(nóng)藥投放比例受到影響

農(nóng)作物維持良好生長(zhǎng)趨勢(shì)的關(guān)鍵因素是合理控制投放農(nóng)藥以及作物施肥總量，決定了外部氣候改變以及作物生長(zhǎng)發(fā)育速度之間存在緊密的聯(lián)系。外界氣候轉(zhuǎn)暖趨勢(shì)會(huì)加重作物蟲災(zāi)，導(dǎo)致糧食種植區(qū)表現(xiàn)為蟲災(zāi)泛濫，糧食種植戶被迫施用更多的化學(xué)藥劑用來殺滅害蟲。

由于受到殺蟲藥劑施加比例提高的影響，土壤生態(tài)環(huán)境以及灌溉水源質(zhì)量都會(huì)下降，同時(shí)會(huì)引發(fā)自然生態(tài)鏈條失衡。農(nóng)業(yè)技術(shù)人員在當(dāng)前亟待探索生物防控糧食作物蟲害的全新技術(shù)措施，有效維持糧食種植產(chǎn)區(qū)的生態(tài)鏈條平衡。

例如對(duì)越冬繁殖的某些糧食害蟲種類而言，越冬繁殖害蟲能抵抗一定程度上的外界寒冷氣候。糧食種植產(chǎn)區(qū)由于冬季氣候轉(zhuǎn)暖，冬季溫度不足以達(dá)到消滅害蟲蟲卵的效果，從而引發(fā)大量田間害蟲越冬產(chǎn)卵的情況。近些年很多小麥主產(chǎn)區(qū)以及水稻主產(chǎn)區(qū)頻繁表現(xiàn)出蟲災(zāi)蔓延的現(xiàn)象，根源在于糧食作物害蟲大量越冬繁殖。氣候轉(zhuǎn)暖還可能造成糧食作物在整個(gè)生長(zhǎng)期的呼吸作用被抑制，導(dǎo)致氮吸收量降低。

2? ?氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn)影響的研究進(jìn)展

現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)技術(shù)人員針對(duì)農(nóng)業(yè)糧食生產(chǎn)領(lǐng)域的自然氣候變化影響因素展開全面探索，多數(shù)學(xué)者關(guān)注當(dāng)前惡劣災(zāi)害氣候?qū)е碌暮蠊c影響[5]。例如在2007年，學(xué)者肖國(guó)舉提出我國(guó)西部與中部區(qū)域種植的多數(shù)糧食作物受到自然氣候條件逐漸變暖的影響，引發(fā)區(qū)域糧食種植總體產(chǎn)能明顯降低的后果。

在多數(shù)糧食主產(chǎn)區(qū)范圍內(nèi)，最適宜種植糧食作物的自然環(huán)境溫度應(yīng)維持在23 ℃左右，并且應(yīng)避免超出30 ℃或低于10 ℃的極端溫度現(xiàn)象的存在。糧食作物發(fā)育過程中微生物數(shù)量明顯影響植物發(fā)育效果，多數(shù)微生物在低于5 ℃低溫土壤中死亡。某些土壤微生物本身具有較差耐熱性，因此決定了種植糧食作物的土壤環(huán)境溫度有適宜的范圍。野外環(huán)境與氣候條件下的糧食作物需要充足土壤水源，因此多數(shù)糧食作物的最佳種植土壤類型主要為黑土或腐殖土，確保土壤至少達(dá)到50%的含水量。如果種植糧食區(qū)域的土壤過于潮濕，植物的根部有可能腐爛，并且導(dǎo)致植物塊莖出現(xiàn)發(fā)霉與受潮的現(xiàn)象。

很多根莖類的糧食作物種子主要表現(xiàn)為地下生長(zhǎng)繁育的特性，但是出土萌發(fā)后的作物植株只有在接受充足自然光線照射的情況下才能正常發(fā)育，因此技術(shù)人員對(duì)室內(nèi)繁殖糧食作物的空間區(qū)域應(yīng)當(dāng)布置光線遮擋設(shè)施。技術(shù)人員對(duì)于散射的室外自然光線應(yīng)確保植物葉片吸收，有效維持植株的良好發(fā)育狀態(tài)。土壤元素將直接影響糧食作物本身的生長(zhǎng)速度，缺乏土壤營(yíng)養(yǎng)元素的糧食作物植株會(huì)出現(xiàn)矮小的特征，無法達(dá)到正常的植株繁育水平。技術(shù)人員對(duì)野外種植以及室內(nèi)種植的糧食作物提供土壤營(yíng)養(yǎng)元素，確保植株體內(nèi)的有益微生物汲取土壤營(yíng)養(yǎng)。

此外在2011年，學(xué)者張明偉通過實(shí)施模擬數(shù)據(jù)研究，判斷得出水稻的重要糧食作物品種可能會(huì)表現(xiàn)為20%左右的種植產(chǎn)能降低狀況，根源在于水稻種植區(qū)域的環(huán)境溫度達(dá)到2 ℃以上的升高幅度，并且水稻作物的田間施肥與田間灌溉資源消耗總量受到自然氣候影響。很多中小型的農(nóng)村糧食種植戶由于欠缺機(jī)械化作物生產(chǎn)控制技術(shù)手段，因此造成糧食種植戶無法在短期內(nèi)快速調(diào)整與適應(yīng)自然氣候改變，導(dǎo)致糧食種植經(jīng)濟(jì)效益降低。

3? ?氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn)影響的研究發(fā)展方向

當(dāng)前相關(guān)研究證實(shí)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及糧食種植生產(chǎn)過程都無法避免受到自然環(huán)境與氣候的影響。具體在種植糧食作物以及從事其他領(lǐng)域的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)，農(nóng)業(yè)技術(shù)人員必須密切重視自然環(huán)境的改變，確保準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)與控制農(nóng)藥化肥的投入總量。近年來，災(zāi)害性與極端性氣候正在明顯影響作物種植生產(chǎn)過程，很多糧食作物在極端氣候?yàn)?zāi)害的影響下表現(xiàn)為減產(chǎn)甚至絕收的情況，不利于維護(hù)與保障農(nóng)業(yè)糧食安全。

自然氣候環(huán)境在根本上決定糧食作物的生長(zhǎng)繁育速度，因此雨雪、大風(fēng)以及霜凍天氣環(huán)境將會(huì)導(dǎo)致糧食種植產(chǎn)量的降低，不利于提高糧食種植經(jīng)濟(jì)效益。為實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制糧食作物種植環(huán)境因素的目標(biāo)，則實(shí)施人為干預(yù)調(diào)節(jié)。在未來相關(guān)研究與實(shí)踐中，技術(shù)人員重點(diǎn)針對(duì)空間模擬（GIS）氣候監(jiān)測(cè)技術(shù)手段、分析與檢測(cè)糧食作物樣本的技術(shù)手段以及遙感監(jiān)測(cè)手段準(zhǔn)確預(yù)測(cè)農(nóng)業(yè)災(zāi)害氣候風(fēng)險(xiǎn)，通過實(shí)施精確的農(nóng)業(yè)災(zāi)害等級(jí)預(yù)測(cè)與控制技術(shù)措施，進(jìn)而歸納得出糧食生產(chǎn)的人工智能監(jiān)測(cè)手段運(yùn)用實(shí)踐要點(diǎn)。

在此基礎(chǔ)上，農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合人工智能平臺(tái)控制自然氣候影響，將災(zāi)害氣候造成的糧食減產(chǎn)安全隱患問題控制到最低限度內(nèi)，依靠先進(jìn)的農(nóng)業(yè)種植模式確保糧食作物的產(chǎn)能穩(wěn)定。例如通過實(shí)施人工地膜種植及溫室栽培措施，確保糧食作物維持在相對(duì)穩(wěn)定的產(chǎn)量增長(zhǎng)范圍。

4? ?結(jié)束語

經(jīng)過分析可見，農(nóng)業(yè)與糧食生產(chǎn)實(shí)踐過程不可避免地會(huì)受到自然氣候影響。通常情況下，糧食作物產(chǎn)量、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源投入、糧食作物生長(zhǎng)期、施加化肥農(nóng)藥的數(shù)量比例都取決于環(huán)境氣候變化。

未來在研究發(fā)展與創(chuàng)新實(shí)踐中，技術(shù)人員針對(duì)糧食生產(chǎn)以及環(huán)境氣候因素的關(guān)聯(lián)性應(yīng)展開深入探索，并且合理運(yùn)用人工智能手段來調(diào)節(jié)控制糧食生產(chǎn)全過程，旨在消除災(zāi)害自然氣候造成的糧食生產(chǎn)安全隱患。

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