气候变化对农业和粮食生产影响的研究进展与发展方向

蔡武宁

摘    要：在目前农业生产中，粮食生产属于非常关键的农业生产组成部分。农业和粮食的生产过程具有特殊性，根源在于粮食作物的种植生长环境主要为自然环境，因此决定了粮食种植生产效益会受到当地气候变化的影响。具体针对农业和粮食生产的过程而言，应明确气候变化引发的粮食种植综合效益影响，结合领域研究进展判断技术发展趋向，供相关工作人员参考。

关键词：气候变化;农业和粮食生产;影响;研究进展;发展方向

文章编号： 1005-2690（2021）09-0137-02       中国图书分类号： F326.11       文献标志码： A

农业生产与粮食生产效益取决于多层面因素，其中自然气候因素占据主要地位。当前很多农业种植区粮食生产过程仍主要依靠自然光照条件、温度条件与降水条件作为基本保障，外界气候环境一旦出现改变，粮食作物赖以生存的土壤环境以及空间温度条件就会产生波动，进而影响发育期及成熟期粮食作物生长状况。由此判断得出，农业粮食生产与外部气候之间联系密切，粮食种植技术人员必须要准确掌握气候变化产生的影响效果。

1   气候变化对农业和粮食生产具体影响的表现形式

1.1   农业和粮食生产资源投入受到影响

粮食生产以及其他农业生产领域如果遇到自然气候明显改变的影响，那么粮食种植区域的原有土壤条件就会出现有机质流失的情况，农业技术人员对种植区域土壤全面补充营养元素[1]。某些作物种植土壤由于存在明显降低土壤肥力的状况，因此粮食种植户必须投入更多的粮食生产资源用于购买有机农药与化肥，导致粮食种植环节中防控作物虫害与病害资源成本提高。

近年来，干旱气候威胁到很多粮食生产种植区作物的正常发育，其中较显著的粮食种植影响是造成种植土壤缺乏灌溉水源。在此情况下，种植户针对粮食种植区要致力于农田灌溉基础设施的完善改进，准确控制农田灌溉水量，依靠先进农田灌溉基础设施设备来维持粮食作物的正常发育生长速度[2]。除此以外，各地粮食种植户针对逐步退化的种植土壤肥力条件也要进行全面改善与优化，通过引进自动化的灌溉喷淋机械设施系统，节约作物灌溉水源，优化配置现有的农作物灌溉与施肥资源。

1.2   粮食作物产量与种植经济效益受到影响

粮食作物产量目前仍主要取决于外部的自然气候条件，因此在恶劣自然气候以及自然灾害下，粮食作物就会呈现面积较大的减产现象，损害了粮食种植户的预期经济效益[3]。由此可见，粮食种植预期经济利润会遭到农业灾害气候的影响，充分展现了外部气候条件以及粮食种植产能的关联性。粮食作物产量以及作物种植效益不仅会受到突发灾害气候影响，同时会受到长期性的气候条件影响。目前在气候转暖的整体趋势与背景下，各类型的粮食作物发育生长期都在逐步缩短，土壤内的微生物也会表现得较活跃，客观上加速了有机质的分解，降低了种植土壤肥力。

例如对小麦种植以及玉米种植的重要农业生产领域来讲，农业技术人员必须准确监测水稻结实阶段的外部自然气候改变情况，尤其是针对自然气候温度的实时改变状况给予准确的监测。因结实期的水稻作物遭遇外界自然环境变化，气温会迅速升高，水稻结实速度会明显放缓。此外，小麦作物以及其他种类的粮食作物都会受到环境温度升高以及灌溉水源短缺造成的影响[4]。

1.3   作物生长所需化肥与农药投放比例受到影响

农作物维持良好生长趋势的关键因素是合理控制投放农药以及作物施肥总量，决定了外部气候改变以及作物生长发育速度之间存在紧密的联系。外界气候转暖趋势会加重作物虫灾，导致粮食种植区表现为虫灾泛滥，粮食种植户被迫施用更多的化学药剂用来杀灭害虫。

由于受到杀虫药剂施加比例提高的影响，土壤生态环境以及灌溉水源质量都会下降，同时會引发自然生态链条失衡。农业技术人员在当前亟待探索生物防控粮食作物虫害的全新技术措施，有效维持粮食种植产区的生态链条平衡。

例如对越冬繁殖的某些粮食害虫种类而言，越冬繁殖害虫能抵抗一定程度上的外界寒冷气候。粮食种植产区由于冬季气候转暖，冬季温度不足以达到消灭害虫虫卵的效果，从而引发大量田间害虫越冬产卵的情况。近些年很多小麦主产区以及水稻主产区频繁表现出虫灾蔓延的现象，根源在于粮食作物害虫大量越冬繁殖。气候转暖还可能造成粮食作物在整个生长期的呼吸作用被抑制，导致氮吸收量降低。

2   气候变化对农业和粮食生产影响的研究进展

现阶段农业技术人员针对农业粮食生产领域的自然气候变化影响因素展开全面探索，多数学者关注当前恶劣灾害气候导致的后果与影响[5]。例如在2007年，学者肖国举提出我国西部与中部区域种植的多数粮食作物受到自然气候条件逐渐变暖的影响，引发区域粮食种植总体产能明显降低的后果。

在多数粮食主产区范围内，最适宜种植粮食作物的自然环境温度应维持在23 ℃左右，并且应避免超出30 ℃或低于10 ℃的极端温度现象的存在。粮食作物发育过程中微生物数量明显影响植物发育效果，多数微生物在低于5 ℃低温土壤中死亡。某些土壤微生物本身具有较差耐热性，因此决定了种植粮食作物的土壤环境温度有适宜的范围。野外环境与气候条件下的粮食作物需要充足土壤水源，因此多数粮食作物的最佳种植土壤类型主要为黑土或腐殖土，确保土壤至少达到50%的含水量。如果种植粮食区域的土壤过于潮湿，植物的根部有可能腐烂，并且导致植物块茎出现发霉与受潮的现象。

很多根茎类的粮食作物种子主要表现为地下生长繁育的特性，但是出土萌发后的作物植株只有在接受充足自然光线照射的情况下才能正常发育，因此技术人员对室内繁殖粮食作物的空间区域应当布置光线遮挡设施。技术人员对于散射的室外自然光线应确保植物叶片吸收，有效维持植株的良好发育状态。土壤元素将直接影响粮食作物本身的生长速度，缺乏土壤营养元素的粮食作物植株会出现矮小的特征，无法达到正常的植株繁育水平。技术人员对野外种植以及室内种植的粮食作物提供土壤营养元素，确保植株体内的有益微生物汲取土壤营养。

此外在2011年，学者张明伟通过实施模拟数据研究，判断得出水稻的重要粮食作物品种可能会表现为20%左右的种植产能降低状况，根源在于水稻种植区域的环境温度达到2 ℃以上的升高幅度，并且水稻作物的田间施肥与田间灌溉资源消耗总量受到自然气候影响。很多中小型的农村粮食种植户由于欠缺机械化作物生产控制技术手段，因此造成粮食种植户无法在短期内快速调整与适应自然气候改变，导致粮食种植经济效益降低。

3   气候变化对农业和粮食生产影响的研究发展方向

当前相关研究证实，农业生产以及粮食种植生产过程都无法避免受到自然环境与气候的影响。具体在种植粮食作物以及从事其他领域的农业生产时，农业技术人员必须密切重视自然环境的改变，确保准确监测与控制农药化肥的投入总量。近年来，灾害性与极端性气候正在明显影响作物种植生产过程，很多粮食作物在极端气候灾害的影响下表现为减产甚至绝收的情况，不利于维护与保障农业粮食安全。

自然气候环境在根本上决定粮食作物的生长繁育速度，因此雨雪、大风以及霜冻天气环境将会导致粮食种植产量的降低，不利于提高粮食种植经济效益。为实现准确控制粮食作物种植环境因素的目标，则实施人为干预调节。在未来相关研究与实践中，技术人员重点针对空间模拟（GIS）气候监测技术手段、分析与检测粮食作物样本的技术手段以及遥感监测手段准确预测农业灾害气候风险，通过实施精确的农业灾害等级预测与控制技术措施，进而归纳得出粮食生产的人工智能监测手段运用实践要点。

在此基础上，农业种植领域的技术人员应结合人工智能平台控制自然气候影响，将灾害气候造成的粮食减产安全隐患问题控制到最低限度内，依靠先进的农业种植模式确保粮食作物的产能稳定。例如通过实施人工地膜种植及温室栽培措施，确保粮食作物维持在相对稳定的产量增长范围。

4   结束语

经过分析可见，农业与粮食生产实践过程不可避免地会受到自然气候影响。通常情况下，粮食作物产量、农业生产资源投入、粮食作物生长期、施加化肥农药的数量比例都取决于环境气候变化。

未來在研究发展与创新实践中，技术人员针对粮食生产以及环境气候因素的关联性应展开深入探索，并且合理运用人工智能手段来调节控制粮食生产全过程，旨在消除灾害自然气候造成的粮食生产安全隐患。

参考文献：

[ 1 ] 覃志豪，唐华俊，李文娟，等.气候变化对农业和粮食生产影响的研究进展与发展方向[J].中国农业资源与区划，2019，34（5）：1-7.

[ 2 ] 杨封科，何宝林，高世铭.气候变化对甘肃省粮食生产的影响研究进展[J].应用生态学报，2019，26（3）：930-938.

[ 3 ] 王文旭，曹银贵，苏锐清，等.我国耕地变化驱动力研究进展：驱动因子与驱动机理[J].中国农业资源与区划，2020，41（7）：21-30.

[ 4 ] 姜帅，居辉，刘勤.CO2浓度升高对作物生理影响研究进展[J].中国农学通报，2018，2（18）：11-15.

[ 5 ] 檀艳静，张佳华，姚凤梅，等.中国作物低温冷害监测与模拟预报研究进展[J].生态学杂志，2018，32（7）：1920-1927.