气候智慧型农业在中国的实践、问题与对策

胡婉玲 任然 王红玲

摘要：气候智慧型农业是一种气候变化背景下农业系统转型的新理念，旨在达到适应气候变化、提高农业生产、减少温室气体排放3个目标，已在多个国家开展了大量的实践与研究。中国作为农业大国，同时也是气候智慧型农业先行实践国家，为应对气候变化已经开展了一系列实践活动。为促进中国气候智慧型农业健康快速发展，总结了近年来中国气候智慧型农业实践应用现状以及施行的气候应对措施，并指出存在的问题，最后针对问题给出相应对策。

关键词：气候变化；气候适应性；气候智慧型农业；中国实践

中图分类号：F323.3 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2018）20-0141-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.20.033 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract： Climate smart agriculture is a guiding method for the transformation of agricultural systems in the context of climate change. It aims to achieve the three goals of adapting to climate change， increasing agricultural production， and reducing greenhouse gas emissions. A lot of practice and research have been carried out in many countries. As a big agricultural country and a leading practicing country in climate smart agriculture， China has carried out a series of practical activities to deal with climate change.In order to promote the rapid development of climate-smart agriculture in China， this paper summarized the current status of practice of climate-smart agricultural in China and the climate response measures implemented in recent years， and pointed out the existing problems， and finally put forward policy suggestions.

Key words： climate change；climate adaptability；climate-smart agriculture；Chinese practices

保障人类粮食安全与减缓气候变化影响是当今全球社会面临的热点问题。2016年4月，《巴黎协定》的成功签署表明全球完全认可气候变化对人类和环境带来的不利影响。以大气温度升高和极端气候事件频发为特征的气候变化已经给农业生产带来极大的不稳定性，并且这些影响预计会随着时间推移而增加[1]。与此同时，农业生产和农业土地利用变化导致的温室气体排放占人类活动引发的全球温室气体排放总量的30%左右，畜牧业的温室气体排放占全球人为温室气体排放的18%左右。并且，传统农业模式还导致生物多样性与生态系统功能的退化以及土壤与水体的污染。与传统农业相比，气候智慧型农业（Climate-smart agriculture，CSA）极力调整和增强气候变化的抵御力，减少温室气体排放，谋求持续提高农业生产力和增加农民收入[2]，运用创新的理念与技术对农业系统进行优化改造，以此来应对源自粮食产量、气候变化、温室气体排放的三重挑战并实现作物产量更高、气候变化抵御能力更强、农业领域碳排放量更低的三方共赢，因而受到广泛关注。联合国粮食及农业组织强调，发展气候智慧型农业既可增加农业产出，也可使农业更适应气候变化，并且减少温室气体排放、提高作物捕获和封存大气中碳的能力[3]。广义地讲，只要有助于持续增加农业产量和收入、提高适应气候变化的能力、减缓温室气体排放的农业实践，都可以认为是现实的气候智慧型农业。气候智慧型农业的发展理念总体上符合中国生态文明建设与农业转型发展的战略需求，对保障国家粮食安全、减缓气候变化、推进资源节约和环境友好农业发展意义重大[4]。

1 气候变化对中国农业生产的影响

关于气候变化对农业和粮食生产的影响，国内外已有大量研究，分别在气候变化对农作物品种抗逆性及品种改良的影响与适应、对农作物种植制度与结构及布局的影响与适应、对水热土资源要素时空分布变化的影响、对农业生物和非生物灾害发生的影响、对粮食产量和农业发展的影响等方面发表了一系列的研究论文[5]。国内外科学界十分关注气候变化对中国粮食产量的影响及中国农业的未来走向。例如，在“气候变化国家评估报告（Ⅱ）：气候变化的影响与适应”中指出，气候变化下中国农业的总体生产力可能减产5%～30%[6]；而在“全球变暖对农业影响的国别报告”中提到，未来气候变化对中国农业的影响可能是小幅度的增产[7]。各种研究结论并不一致。再例如，研究年度间作物生长期气候变化对中国主要粮食作物（水稻、小麦和玉米）单产的影响，结果表明，气温升高、降水增加、平均日照时数增加对粮食单产具有正向或者負向影响，依不同粮食种类、不同种植地区具有差异性[8]。研究中国县级层面、省（市、区）级层面的农作物产量、灌溉、气象和社会经济数据，考察气候变化对粮食产量的影响，发现气温、降水和日照等气候变量对粮食单产的影响存在非线性关系，呈现先增后减的趋势[9，10]。

为了系统探究气候变化如何影响中国农业生产，农业部“国家公益性行业科研专项经费”曾专门支持启动了“气候变化对中国农业生产的影响及应对技术研究”。组织全国30多位科研工作者，从农业专业角度分析评估气候变化对中国农业生产的影响，研究对象包括水稻、小麦、玉米、大豆、油菜、棉花、柑橘、苹果以及生猪、奶牛和家禽等，完成了《气候变化对中国农业生产的影响分析与评估》报告。该研究主要从农业科学角度讨论了气候变化对中国农业气象资源、土地资源、生物环境和生态系统的多方面影响，并从作物生长和经济产量形成的角度讨论和分析了气候变化对中国种植业、养殖业等不同产业行业的影响，指出气候变化中一些趋势性变化因不同作物和不同区域而异。极端性气候、天气事件对农业不同行业的生产都有很大危害，而区域性干旱将成为中国未来农业生产愈来愈严峻的挑战[11]。

在2015年12月7日召开的气候变化下水资源及其适应性研究的研讨会上，中国科学院农业政策研究中心主任黄季焜指出，气候变化是全球性的问题，如果不考虑其他国家所受的影响，不考虑市场机制的调节作用，气候变化对中国农业生产的实际影响会被高估[12]。中国各地的地理条件与气候特点差异很大，对作物生长产生的影响极为复杂。当前，定量评价和准确评估气候变化对中国农业生产的影响还存在一定困难。

2 中国气候智慧型农业实践应用

目前，以碳排放量过高、温室气体排放过多为代表的农业生产问题已得到国家各部门的高度重视。近年来，围绕农业固碳减排、应对气候变化影响和可持续地提高农业生产效率开展了一系列技术研究、项目示范推广和应对措施，并取得了初步成效。

2.1 气候智慧型农业技术研究

近年来，为增强农业应对气候变化的适应能力，中国开展了一系列农业技术研究与推广。在种植业中，化肥減量方面，氮肥运筹优化技术、种植制度优化技术、缓控释新型肥料技术、土壤改良技术等措施在粮食主产区成效显著[13]；农药减量、精准施药方面，缓释型农药等非化学防治或低污染化学防治手段已取代化学农药成为研究和开发的新方向[14]；灌溉方式改善方面，如交替灌溉、间歇灌溉、晒田、即时灌溉等措施已开展应用；耕地固氮方面，部分地区对秸秆还田、保护性耕作、有机肥增施和土壤肥力提升等技术进行了示范和应用。在小麦-玉米、春玉米连作、小麦-豆科、小麦-玉米-春玉米、小麦-玉米-大豆5种轮作模式中，禾豆科轮作相较于传统禾本科轮作具有更好的固碳减排效益，其中麦豆轮作固碳减排效益最高[15]。在畜牧业中，积极推广秸秆青贮、氨化、合理配置饲料精粗比例、使用营养添加剂等措施，有效地提高了饲料利用率并减少了甲烷排放。牲畜粪便处理方面，沼气工程的创新利用、覆盖露天储存、粪便堆肥处理等技术的推广应用有效减少了CH4、CO2等温室气体的排放。在水产养殖中，利用立体种养、高效增氧、人工免疫、在线监测、工厂化养殖等技术实现水产养殖节能减排（表1）。

2.2 适应气候变化农业开发项目实施

成立于1994年的全球环境基金（简称GEF）是一个独立的国际机构，其职能是向符合条件的联合国开发计划署和世界银行成员国提供赠款和优惠贷款，资助以保护全球环境和促进可持续经济发展为目标的项目和计划。

为加强中国农业发展对气候变化的适应能力，在国家财政部国际司的支持下，国家农业综合开发办公室向GEF提出了“适应气候变化和农业发展”项目申请，2008年4月批准，GEF赠款500万美元，与国家农业综合开发办公室正在执行中的世行贷款项目“加强农业灌溉项目（三期）”结合使用，在山东、江苏、安徽、河南、河北、宁夏6省（自治区）实施“利用全球环境基金适应气候变化农业开发项目”。项目总投资为5 550万美元，包括“加强农业灌溉项目（三期）”项目的世行贷款2 000万美元和国内配套资金3 050万美元。项目建设期为2008—2012年，实施区主要是中国最重要的粮食主产区黄淮海地区。项目的实施对在中国把适应气候变化的问题纳入农业综合发展的设计和行动具有重要意义和示范作用[16]。

在位于黄淮海地区的山东、江苏、安徽、河南、河北5省项目实施区共设置了9个项目示范县，分别是山东省高密县、阳谷县，江苏省宿豫县、新沂县，安徽省明光市、怀远县，河南省南阳市宛城区、商丘市梁园区，河北省沧县，同时在世界银行三期项目涉及的所有项目县市进行宣传、推广工作。宁夏自治区利用GEF赠款确定了3个子课题，分别为“气候变化对宁夏中部干旱带农业生产及生态环境的影响评估和适应对策研究”“宁夏中部干旱带节水型高效农业综合实用技术示范与推广”“宁夏农业综合开发项目适应气候变化对策的研究”，在同心县下马关镇农业综合开发项目典型区实施[17]。“利用全球环境基金适应气候变化农业开发项目”内容主要包括向广大的决策者、管理者及基层干部群众宣传适应气候变化的理念，提高他们主动适应气候变化的意识；进行技术与技能培训，提高决策者与农民适应气候变化的能力；开展专项课题，努力探究新的气候条件下如何着手调整农业生产方式，包括不同地区的农作物品种结构调整、农业生产技术改良、综合性的病虫害防治和水资源管理等。在项目示范区，在农业生产和水资源管理中试点并纳入气候变化适应措施，例如，开发替代型水源，采取节水农业技术，促进适应型灌溉和排水的设计和管理等。2012年10月12-16日，世界银行对该项目进行了竣工检查。通过实地考察、座谈和研讨，世界银行检查团认为，该项目将适应气候变化理念转化为实际行动，在农业综合开发适应气候变化方面树立了典范，为项目区农民带来了实惠，很好地实现了项目预期目标。

2.3 气候智慧型农业实践示范

2010年10月31日至11月5日，联合国粮食及农业组织在荷兰海牙召开的“全球农业、粮食安全和气候变化”会议上，正式提出气候智慧型农业的概念，2010年12月，黑龙江省宝山农场投资700多万元用于打造当地适宜的气候智慧型农业技术项目，成为中国气候智慧型农业试验示范的先行者[18]。

2014年，由农业部与世界银行共同实施、全球环境基金资助的“气候智慧型主要粮食作物生产项目”在北京启动。2015年，该项目分别在河南省叶县和安徽省怀远县正式实施，项目实施期限为5年。其中，怀远县为水稻-小麦种植模式，叶县为玉米-小麦生产模式，针对小麦、水稻、玉米三大作物生产系统，开展作物生产减排增碳的关键技术集成与示范、配套政策的创新与应用、公众知识的拓展与提升等活动，提高化肥、农药、灌溉水等投入品的利用效率和农机作业效率，着力创建节能减排和土壤增碳的作物生产与政策支撑体系[19]。

2016年，在全球环境基金小额赠款计划支持下，“云南省寻甸县气候智能型农业示范项目”和甘肃省金昌市的“西北绿洲气候智慧型农业生态高效立体栽培示范项目”开始实施。寻甸县气候智能型农业示范项目选点于则嘎村、鲁古村，以26.7 hm2稻田為示范基地，重点推广水稻精确定量栽培技术并采用组建农民互助小组的方式，通过一定资金扶持、开展技术培训、引导科学种植等途径，在帮助农户实现低投入高产出的同时，达到低碳排放、保护环境的目的；“西北绿洲气候智慧型农业生态高效立体栽培示范项目”选点于古城村，项目着重应对土地退化和可持续森林管理。

在畜牧业方面，世界银行将支持在青海省祁连县、甘肃省民乐县、山丹县及中牧公司山丹马场等地实施气候智慧型草原生态建设项目；2017年，内蒙古自治区巴林左旗人民政府与大自然保护协会（TNC）就共同探索气候智慧型农业项目签署合作协议，希望在内蒙古自治区建立一个适合于干旱、半干旱区的气候智慧型农牧业示范区。

3 中国气候智慧型农业实践存在的困难与问题

3.1 农业传统种养方式不利于气候智慧型农业项目推广

现阶段，农业生产仍多沿用传统方式。种植领域，在一定区域内，把作物视为具有均匀生产条件对象，采用统一的耕地、播种、灌溉、施肥、用药等农艺措施进行管理，很少能够兼顾作物不同特征而盲目投入、过量施肥用药[20]，在增加生产成本的同时，对自然生态环境承载度产生巨大压力。畜牧生产多重视短期收益回报，较少关注饲料生产加工、动物粪便处理等环节可能对生态环境带来的破坏性影响。农业传统种养方式如果不得到根本转变，将不利于气候智慧型农业项目在中国的大力推广。

3.2 农业基础建设滞后阻碍气候智慧型农业发展

在国家支农惠农措施强力推动下，农业基础设施建设不断取得新进展。但受底子薄、欠账多等因素影响，农村气象、农田水利、农业信息化等基本建设仍未得到根本好转，农业抗风险能力整体偏弱，防灾减灾水平仍然不高，发展气候智慧型农业存在诸多障碍。中国多数气象部门由于技术、设备等原因导致农村气象预报能力较差，对突发性灾害天气的防灾减灾能力薄弱[21]；农业气象服务仍未完善，缺乏农业生产所需的全面天气预报与气象监测创新，各地气象预报、监测及评估合作还很欠缺。在一些地区，农田水利设施仍沿用20世纪60年代修建的基础设施，灌溉设施水平、排洪泄涝能力远不能满足农业发展需求。另外，农业信息化建设缓慢，农村信息孤岛依然存在，与气候智慧型农业发展要求相距甚远。

3.3 农业技术进步迟缓拖延气候智慧型农业转型

农业技术进步受到投入、人才、机制等多方面因素影响，导致技术进步速度与气候智慧型农业发展不相匹配。近年来，国家“三农”投入力度不断加大，但农业科技投入强度仍然不高是不争的事实[22]，农业科技人才总量不足和结构不合理仍然并存，农业技术推广领域推广人员学历低、知识固化老化、年龄及性别结构问题等现象仍然相当普遍。同时，人才培养、招录、运用机制不灵活，运行不畅。由于长期的城乡二元结构，中国农业对优秀人才的吸引力仍旧不足。确保农业人才进得来、用得起、留得住相关体制机制仍不健全。农业投入、人才、机制等问题使得科技研发、推广和综合运用不能适应农业发展现实需求，并拖延气候智慧型农业在中国的转型升级。

4 促进中国气候智慧型农业发展的建议

4.1 改良农作方式适应气候变化影响

为保障国家粮食安全，增强农业应对气候变化影响的适应力，应改良当前农作方式，调整农业种植制度。一是选育并推广应用抗旱、抗虫、抗高温的优质种子。例如，随着气候变暖、热量资源的增加，玉米早熟品种逐渐被晚熟品种代替，冬小麦过渡型、半冬性或弱冬性品种逐渐取代强冬性品种，这些都是应对气候变暖的适应性行为，有助于农作物总产量的稳定和提高[23]。二是调整农业种植制度和农作物布局。例如，在西北干旱地区，利用丰富的光热条件，在保证粮食安全的基础上大力开展棉花、水果等特色产业，实施农业用水综合管理，控制农业垦荒规模，部分地区开展退耕还林还草。在东北地区，针对热量资源增加的有利条件，适度发展水稻种植，提早播种时间和推广使用生长周期长的作物品种。在华南地区，考虑到气候资源的变化，热带和亚热带农作物种植规模可进一步扩大。三是根据各地农业条件开展轮作、免耕、少耕等保护性农业实践，发展秸秆还田等节约型农业耕作等措施。四是其他作物与豆科进行间作生产，其中，豆科植物应选择那些具有良好土壤固氮效应的优良品种。同时，肥料施用应从粗放转入精细，提高氮肥利用率，如推广使用复合肥料、水溶肥料、缓释肥料等。

4.2 提高养殖业应对环境气候变化适应力

为增强养殖业应对环境气候变化影响的适应力和弹性，应综合考虑饲料加工、栖息地变化、废物处理、繁殖能力等影响因素。其主要措施包括：一是饲料加工上尽量使用作物残渣作为原料来源，提高饲料加工精细度，推广应用瘤胃微生物控制药物，在有效减少饲料瘤胃代谢过程中CH4排放的同时，防止微生物活动导致生成更多的CH4；二是变放养式为集中圈养式，减少饲料投放量，降低营养损失；三是推进农牧业混合发展，有效利用牲畜粪便，减少作物化肥施用，降低环境压力；四是注重牲畜遗传研究，特别是培育优良牲畜新品种，减少牲畜疾病威胁，提高畜牧业生产力。

4.3 进一步建立健全农业灾害预警防控机制

气候变化具有不确定性，极端事件频发增加农业系统的生产经营风险，为此，应进一步建立健全农业气候灾害预警防控机制。设立极端天气早期预警系统，重点关注干旱、洪涝、冰冻以及农作物病虫情等自然灾害气象信息，提高旱涝灾害、病虫害预警与防控能力。加强农村地区互联网建设，通过社交网络给农民提供农业气象信息服务，规避农业风险并提高农民专业技能。完善各地土壤检测服务，加强农业防灾减灾体系建设，推广气候指数保险，完善农业保险体系与灾后应急补救机制，努力将农业气候灾害所产生的损失降至最低，提高农户抵御的风险能力。

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