核心发现

20世纪中叶以来,以全球变暖为突出特征的气候系统变化正深刻重塑地球系统功能,驱动全球人地关系发生重大调整。农业作为地表人地系统耦合的关键载体,正面临气候变化引发的系统性威胁,其脆弱性与敏感性显著高于其他产业类型。尤其是在当今全球地缘政治风险上升的背景下,气候威胁通过农业生产系统的脆弱性,向社会经济系统传导复合型风险,迫使全球人地系统进入系统性重构新阶段。在此背景下，河南大学地理科学与工程学部刘彦随研究员团队基于现代人地系统科学理论,着眼于农业地域系统的气候适应与科学应对,系统梳理了气候变化对农业地域系统的深刻影响,深入探讨农业地域系统的气候适应性转型的科学路径。主要得到以下科学认识：

（1）气候变化对农业地域系统的多维度冲击。气候变化对农业的影响是全方位的，涉及自然与人文要素的复杂交互。温度升高和降水模式变化直接改变作物生长周期和种植适宜区，同时间接引发病虫害加剧（每年发生率上升约3%）、土壤盐碱化（全球30%灌溉农田受威胁）、水资源冲突（中国西北灌溉用水到2050年或增17.1%）、林业冲击（21世纪以来遭受野火损毁的面积超过1850万公顷）、畜牧生产挑战（牧场面积萎缩与牲畜热应激）、水产渔业威胁（影响水产渔业生境与养殖生产力）、土壤退化（全球土壤侵蚀加剧了2.1%）、作物迁移（种植制度界限持续北移与农业结构转型）、社会经济发展风险（粮食市场风险与小农家庭风险增加）。

图1 | 气候变化对对农业地域系统的多要素威胁

（2）农业地域系统气候风险的时空特征。气候变化导致的农业风险具有显著的尺度效应与空间差异。在全球层面，变暖虽可能使高纬度地区农业受益，但整体上导致全球农业全要素生产率增速减缓21%，且发展中国家因适应能力薄弱而承受更大损失。在区域层面，中国华北的“旱涝急转”和东北的水资源冲突凸显了气候影响的复杂性。地方层面，小农户因极端天气导致的减产（8%-10%）和收入下降（3%-4%）可能引发劳动力流失，加剧社会不平等。同时伴随气候变化短期和长期的复杂交错过程, 农业地域系统的响应速度和模式并非具有线性规律, 而是一个不断改变的动态过程。短期视角下，气候变化通常以极端天气事件的方式对农业地域系统造成快速而严重的冲击。长期视角下，长期的气候变化影响表现为农业系统的深层次结构调整和环境演变。累积效应往往难以逆转, 影响到农业生产的根本模式。

图2 | 气候变化在多尺度上的主要影响

图3 | 农业地域系统的气候适应性转型路径

（3）农业地域系统气候适应性转型路径与未来展望。农业地域系统的适应性转型顺应气候变化的影响，不仅需要考虑地域差异,也需要自上而下和自下而上的“双向驱动”,以及合适的短期应对方案和长期战略规划。未来研究应着力于三方面：一是开发农业-气候-经济耦合模型，量化交互作用的区域差异；二是建立分层级风险评估体系，实现从生态保护到工程治理的全链条应对；三是依托物联网和AI技术发展气候智慧型农业，例如通过智能决策系统优化农户种植选择。只有将科技创新与地域实践结合，才能实现农业系统的可持续转型。

随着全球气温持续上升,极端气候事件频繁发生,气候系统变化的加剧正推动传统农业地域格局的转变,致使农业地域系统面临前所未有的巨大挑战.气候变化重塑了地表环境过程与格局,改变着农业地域特征与布局,成为促进人地系统耦合与可持续发展的关键问题.应对气候变化带来的农业地域系统风险,需要针对不同地域、不同尺度和不同阶段制定适宜的转型路径.农业地域系统的气候适应性转型研究要遵循气候变化的时空规律,重点在于揭示农业-气候交互机理及其时空差异,这是一个多目标协同的复杂过程与系统工程.本文基于对农业地域系统及其分异过程的科学探知,从多要素与综合性、多尺度与差异性、多过程与动态性等三个维度梳理了气候变化对农业地域系统的影响.认为农业地域系统气候适应性转型需要综合变化模式与地域差异、推动全球合作到地方参与、做好短期应对与长期规划.未来研究需要深化农业地域系统认知,研究气候-农业-经济-社会的空间交互作用机制;健全风险综合评估体系,探究预防保护-恢复提升-工程治理的分层应对模式;聚焦农业新质生产力,探明气候智慧型农业转型的途径和手段.

文章链接

刘彦随,赵雨,李裕瑞.气候变化对农业地域系统的影响及其应对[J/OL].科学通报,1-14. https://doi.org/10.1360/TB-2024-1165.