世界地球日 | 极端高温和强降水轮番袭击：危机四伏的现代农业

6月下旬的一天【编者注：本文原发表于“澎湃思想市场”，2019-10-21，故文中的时间无特别注明，均是指2019年】，川滇交界的河谷地带，几个头戴五福冠、身着长衫的男子手摇法器，口中念念有词。云南宁蒗县永宁的几位东巴正在“神山”举行求雨仪式，当地摩梭人信奉东巴教，相信“万物有灵”，认为自然中的事物受不同的自然神掌管，祭祀自然神求雨便是东巴文化中的一项传统习俗。

永宁地区的部分古村落保留着传统的东巴文化，东巴是可以与“神”对话的智者，管理着村落的家庭和公共事务。但是，永宁地区今年遭遇严重旱情，有些作物因干旱死苗，村民不得不补种。持续干旱少雨的天气令东巴们一时失去了对策，不得已只好聚集到神山祈求雨水降临。

仪式完毕，东巴们沿颠簸崎岖山路返回途中，大雨竟然瓢泼而至。

从丽江市出发，穿过著名景区玉龙雪山，经过三四个小时的翻山越岭，便抵达金沙江。金沙江流域的干热河谷里传统村落不胜其数。今年的春夏时节最为难熬，据气象局数据，整个云南省的雨季较常年推迟了29天。进入5月后，丽江全市范围都处于高温晴热天气，低海拔河谷地区最高气温均超过了35摄氏度，部分地区最高气温甚至达到40摄氏度以上。永宁所在的宁蒗县大部分地区遭遇的则是特别严重气象干旱，太阳熨烤着沿岸的村庄和庄稼，让本就干热的河谷地带的农业生产难以为继。

在云南还有很多像永宁这样的地区，

典型的旱作农业区严重依赖夏季自然降水。

十多年前的永宁，水稻是主要作物。但近些年来，由于村里年轻人纷纷放弃种地外出务工，加上气候和有限的灌溉条件，水稻耕作在永宁渐渐被荒废了。而今年，永宁部分村民种上了烤烟，这是当地政府精准扶贫计划中的扶持项目。在宁蒗县，烤烟是帮助农户实现脱贫的重要经济作物，全县今年种植3.1万亩烤烟，可为一户家庭带来3.5万元左右的收入。但烤烟是旱作作物，不同于水稻，烟苗移栽之后是至为关键的生长时期，水分需求很大。

5-6月份正是移栽烤烟苗的时间，可眼下的高温和雨水的匮乏却让刚栽种下去的烟苗面临“大烤”。对农户来说，本来一直盼着几亩烟田可以充盈一整年的经济收入，但现在却和烟苗一起陷入焦灼的境地。

干旱还不是村民和烟苗面临的惟一困境。8月份，迟到的汛期终于露面，但来势过于汹汹，且集中在滇东北北部、滇西北东部、滇中、滇西南等地，令刚刚忍受了高温炙烤的烟田和果树又有了涝灾甚至冰雹的风险。

最糟糕的莫过于金沙江河谷在强降水季节所显露出的生态脆弱性。在反常的天气里，泥石流、滑坡塌方、落石很常见，道路损毁造成的物资运输困难亦是“家常便饭”。烤烟加工设备运进村里，收获的烤烟运出村外，在雨季遇到的阻碍都比往常要大的多。宁蒗县永宁当地一位村民说：“旱起来旱死，涝起来涝死！前段时间那么旱，现在只要一下雨就下大雨，这么下去什么东西都种不好！”

“气候变化”进行时

旱时更旱，涝时更涝

一个高温干旱的夏天会给城市居民带来偶尔的体感不适，带给农民的却往往是非常具体的焦虑：减产，甚至绝收，前半年的努力流失，后半年的希望落空。尽管只是局部、个体的观察和感受，但永宁老百姓这句“旱起来旱死，涝起来涝死”无意中契合了近些年中国气候的总体变化趋势。

中国气象局今年4月份发布《中国气候变化蓝皮书（2019）》，汇总分析了自1961年有完整气象观测记录以来的数据，指出在过去的30年间，尤其是从1980年代末期开始，全国范围内的温度、降水、极端天气，都发生了明显的改变。

首先是整个气候系统持续变暖，其中中国一带变暖的程度尤为严重。1901-2018年间，中国地表年平均气温上升了1.24℃；进入1951-2018年，升温增速显著，速率为每10年0.24℃，明显高于同期全球平均水平。近20年被该报告称为中国20世纪初以来的“最暖时期”。

然后是降水。一方面中国地区整体降水量呈微弱增加的趋势，尤其2012年以来降水持续偏多；但另一方面降水日数显著减少（平均每10年减少2天），年累计暴雨日数增加（平均每10年增加3.8%）。不同地区的降水变化差异很大：青藏地区显著增多，西北部分地区有增加的趋向，而西南地区总体呈减少趋势。

此外极端天气事件的时空分布和发生强度也产生了深刻的变化，极端高温事件和极端强降水事件在20世纪90年代中期之后明显增多，冰冻圈消融加速，气候风险水平呈上升。这一系列趋势在另一份名叫《农业应对气候变化蓝皮书（2016）》的报告（《农业应对气候变化蓝皮书：中国农业气象灾害及其灾损评估报告》，社会科学文献出版社，2017）中被通俗地总结为“暖时更暖、旱时更旱、涝时更涝”。

中国农业大学资源与环境学院杨晓光教授是农业气象学领域的资深学者。她在接受思想市场专访时表示，在气候变化与农业生产的议题上，人们首先需要正确理解的是， “气候变化”的定义范围本身，既包含温度升高、二氧化碳浓度增加，也包括极端天气气候事件发生频率的加快。

一般科学界的共识是，气候系统周期震荡和人类活动可以产生叠加的效果。但当个别季节的区域值发生变化——比如不同地方的人们感知到某个夏季超常的高温现象——其产生原因和机制究竟是什么？是自然造就还是与人类活动有关？这需要专业领域根据不同情况进行严格的归因研究。

已观测到的气候变化毋庸置疑，并已经开始严重影响农业生产领域。极端高温、干旱、洪涝及病虫灾害发生频率增高、面积扩大，从更大的时间尺度上看，就连维持了半个多世纪的中国“南涝北旱”格局在过去几十年间也在悄悄改变。

根据气候科学家长期跟踪监测数值显示，升温的事实导致热量资源增加，致使北方地区的平均气温、平均最高/最低气温整体出现升高的趋势，同时降水量的整体数值也体现出弱上升的趋势（全国降水平均增幅为2%-5%，北方降水可能增加5%-15%）。仅从自然界降水量变化这一项指标来说，有专家形容中国”南涝北旱”的格局正在慢慢向“北涝南旱”进行周期性转变。

只是中国地理地貌复杂多样，地区差异极大。对于北方而言，不是所有地方都更暖、降水更多。部分西北地区——主要是新疆、甘肃、青海等地，在降水量变化值上呈现所谓“暖湿化”趋向；而主要冬小麦产区和玉米产区，包括华北和西南地区，却呈现出明确的“暖干化”特征。

“暖湿化”趋向：是福还是祸？

光、热、水等气候资源的长期变化，势必会对现有的农业种植制度产生影响。杨晓光教授和她的同事们早在2010年开展的一组研究发现，在过去的30多年间，气温上升导致中国农作物多熟制（是指一年之内在同一地块上种植不同的作物，并至少可以收获两次或以上）可能种植的北界向北、向西移动，使得很多原先一年一熟的种植地区具备了一年两熟的热量条件。（《全球气候变暖对中国种植制度可能影响I.气候变暖对中国种植制度北界和粮食产量可能影响的分析》*杨晓光，刘志娟，陈阜。中国农业科学，2010年。）这就是农业上所谓的种植北界的“北移西扩”现象。

由于积温增加，单位面积周年的产量在理论上可能增加。现有研究结果表明，如果原先一年一熟的地区变为一年两熟或者一年两熟地区变为一年三熟，（全国）小麦玉米水稻的产量可能增加3%。另外水稻、玉米等作物的可能种植北界也发生北移，明显的改变比如东北黑龙江。在气候变暖的大背景下，原先积温较少的黑龙江北部地区，水稻种植区域明显北移。

这似乎可以看作是气候变化带给中国农业的一个潜在的机遇。然而出于相同的原因——温度和降水在中国空间区域上差异—过去几十年平均数值上显示出的暖干化或暖湿化趋向对北方农业的影响无法一概而论，更难测定它具体能为中国农业带来多大贡献。

不同地区的旱涝情况可能分别造成完全不同的影响；不同种类的作物对气候变化也会有不同的反应——有的可能增产，有的反而会减产。尤其对于西北地区一些极度干旱的地带来说，所谓降水增加绝非万能灵药：有些地方本来就年降水量极少，数据显示的降水增加值很可能不会对农业生产带来任何实质性影响。同时作物生长还要考虑温度、光照、蒸发量等各项综合因素，需要长期跟踪调研。

另一方面，如果站在更大的环境角度去考虑：近些年青藏高原雪线上升，融雪增加，青海湖水位持续回升——这一系列全球升温造成的影响，对农业种植或其他植被带来貌似有利的生长条件，却可能是非常短期的“饮鸩止渴”。

由联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）在今年9月25日发布的《气候变化和海洋和冰冻圈》报告中也提到，气候变化驱动的冰川融化会导致水径流在初期激增，暂时增加供水（在亚洲、欧洲阿尔卑斯山和阿拉斯加，人们已经观察到水流年径流量的增加）。但这种高峰水效应是短暂的，随着冰川水储存耗尽，水供应将缩减，可能直至完全丧失。这一可以预见的地球环境危机在何种程度上会超过“暖湿化”理论上带给农业的好处，需要得到更多学界和公众的关注。

灌溉危机：人类与自然叠加影响

事实上，仅根据气象数据中自然界降水量变化的角度对特定地区“干”、”湿”特征进行定性——这方法本身存在着明显的缺陷；它既没有考虑陆地水分收支的情况，也没有考察人类活动（比如人类用水）可能带来的影响。有学者用由 GRACE 卫星数据计算得出的陆地水储量（TWS），将大气降水、地表的蒸发、径流和地下水，还有人类用水的影响等多种要素进行综合分析，得出的结论是尽管西北特定地区降水量有弱上升趋势，但中国北方大部分地区——尤其东部（包括华北平原），依然处于干旱化时段，甚至在近些年有加剧的趋势。（《关于我国北方干旱化及其转折性变化》马柱国, 符淙斌, 杨庆, 等，《大气科学》2018年7月。）

这样的观测结果与农业领域的相关研究是一致的。根据《农业应对气候变化蓝皮书》所示，1961年-2010年，全国农业干旱灾害整体上呈面积扩大、频率加快的趋势。特别是21世纪以后，干旱成灾率平均达56%，其中华北产粮区和西南地区的干旱风险显著增加，已经开始严重威胁农业生产。（《农业应对气候变化蓝皮书：中国农业气象灾害及其灾损评估报告》，社会科学文献出版社，2017。）

7月底的龙山水库尽管还能看到水，

但据说只有差不多三分之一的库存量。

“很多人都不知道，我们这儿不光有海鲜，水果也是一流的。我们的桃子、葡萄、苹果、樱桃，往往作为优良种质资源运往全国各地。就连新疆长的水果有时候也是这里的品种。” 王屋水库坐落在山东省龙口市境内，紧挨着蓬莱，总库容1.49亿立方米，是龙口最大的城市生活用水、工业用水水源地。库区周围散布着几座中等规模的葡萄庄园，其中一座连接了通往水库的入口。8月份的葡萄园四下静谧，只有两位不愿透露姓名的技术人员在查看水库蓄水情况。

技术人员解释，要不是之前从黄河调了差不多1千万立方的水进库，以及7月中旬一场急雨带来的大概70毫米雨量，王屋水库的情况会比现在严重得多。“现在这样也就三分之一库存量。正常情况下水位可以满到那边。”女技术员转过身，指着高处至少300米开外的葡萄庄园主体建筑。“这几年夏天都很旱，今年实在太旱，再这样下去感觉我们龙口的果业和农业都没啥前途。”

8月初的胶东半岛满眼绿色葱茏，初来此地的外人第一眼看过去，很难相信这里正在经历大旱。官方数据显示，截至6月底烟台全市1112座小型水库中有588座低于死水位运行，404座小型水库已基本干涸。不仅是烟台，整个山东都在夏天经受旱情的考验。截至6月底，山东全省平均降水量104.3毫米，较常年偏少44%。农田干旱总面积约为106.7万公顷，中旱以上面积15.1万平方公里、重旱以上面积8.7万平方公里，均为近30年以来历史同期最多。

平山水库

和王屋水库比起来，位于蓬莱市内的平山水库命运要糟糕得多。这是蓬莱市一座中型水库，从坝上看过去，整个库底长满了野草，全面干涸，没有任何调水补充。农民甚至开始划分地块，种些零碎东西：小麦、花生、大葱……

丘山水库

丘山水库虽然还能看见水，但库容量接近“死库容”。那是“保底”的救命水，按规定不能随便用于灌溉。大面积龟裂的河床裸露在空气中，上面散落着巨大的空蚌壳。当地老农家养的牛慢悠悠啃着河床上的苇草。

从理论上讲，农业的旱灾（令作物减产或绝收）与气象意义上的干旱不一定同步：丰富的地下水资源、蓄水状况良好的土壤及健康的作物根系都可以避免干旱灾害的爆发。但在地下水超采严重的华北大平原，农业发展和水资源之间原本就存在着张力。干旱加剧的气候条件则进一步加深了其中的矛盾。

“半年都没怎么下雨了。”蓬莱魏家庄的老姜今年50多岁。在他印象中，从没经历过这么旱的夏天。村里的井早已无水，他只好和5户邻居在田边联合打井抗旱。简单的水泵和钻井器械提上来一桶又一桶湿泥沙——已经打到差不多地下100多米的深度，还没有出水。老姜家里有5亩果园，不到300棵果树。他说村里现在对于打井的要求是，每三个小时抽一次水，每次只允许抽40分钟——按照当地的农业经验，这40分钟的水大概只够浇五六棵树。

村民打井

平地的村庄需要打井；丘陵中缺水的山村打井条件有限，因而滋生了另一项临时“产业”——从临近水库运输卖水的生意眼下极为火爆，山间小道的卖水车几乎要引发交通堵塞。

栖霞村民张鑫的13亩果园坐落在半山腰上，眼下急需买水救树。“现在这水是不够的，主要为了保树，后面还得等雨，没雨这果子长不大。”作为经济作物，苹果虽然有比小麦、玉米之类的粮食作物有更高的利润空间，但考虑一棵果树从幼苗到成材至少需要3-4年，树一旦死去，果农就血本无归。张鑫面带焦虑地给我们算了一笔账：眼下这个情况，全部果园浇一遍需要5天，花费至少在5000元以上，只能维持10天左右。

7、8月正是玉米生长的时节。但在栖霞，沿途所见的玉米田成片枯萎，而其他零星的作物如花生和大葱本来还算耐旱，如今也有气无力地倒伏在地里。

随处可见打井机

这一带的农业绝大多数采用传统“大水漫灌”方式，即通过人工开渠，令水沿着沟或苗床边沿流入农田。在用水资源日益紧缺的今天，这种粗放的农业灌溉方式开始显示出巨大的缺陷：用水效率太低。加上地质条件差异所导致的水分渗透不均，极易造成水资源的进一步浪费。

山东位于华北大平原的东部。自上世纪60年代以来，这片由黄河、海河、淮河携带大量泥沙沉积形成的低平地势凭借其自古蕴含的地下水资源，渐渐发育出成熟的集约化农业体系，成为中国最重要的 “粮仓”，承担着全国半数以上小麦、玉米和花生产量的重任。也正是这同一片土地还承载着数座人口稠密的超大城市、无数城镇、发展迅猛的工业，以及随之而来的巨量消费需求。

在工业用水及人均用水量不断攀升的情况下，经济社会中各生产部门对水资源造成竞争性汲取，渐渐超出华北平原地表及地下供水量的自然承载力，令其面临着严重的水资源紧缺。华北地区地下水超采严重，形成世界上最大的“漏斗区”——这早已不是新闻。根据今年最新的数据统计，目前华北地下水超采累计亏空已达1800亿立方米左右，这给当地主要靠汲取地下水进行灌溉的农业造成更大的用水压力。

今年夏天饱受旱情困扰的

栖霞果农们不得不靠买水来保树

人类活动影响不断加剧的今天，土地利用方式不当、地下水和地表水的超采、工业和第三产业等用水增加及城市群的快速扩张，都会对干旱化产生重要影响。尽管气象数据上有观测到华北地区降水量自2001年以来有微弱增加的趋势，但陆地储水量却持续减少，说明干旱仍在加剧。同时洪涝、冰雹等极端灾害性天气的发生频次增高，降低了降水的有效性，令华北“粮仓”进一步暴露在气候变化导致的脆弱性当中。

“气候归因科学”：进展和短板

被这些年的高温干旱折腾怕了的栖霞果农们指着远处山脊上连成一排的风力发电机说：“我们寻思是不是这些东西在作怪。自从安装了它们，就一年比一年旱。”

风力发电设备背上了制造干旱的“锅”，这尚无科学依据的猜测，隐约透露出村民们敏感而焦虑心态：城市居民往往止于埋怨眼下某一场高温或暴雨，过后即忘；农民却在更大的时间尺度上感受到了天气条件的变化，同时试图寻找原因。

科学界也在积极搜寻气候变化的肇因。随着近年来“气候归因”科学（Attribution of climate change）的发展，科学家们目前已经可以通过多种成熟的气候模型及归因方法进行分析，对短期极端天气事件（尤其是极端温度）做严谨而可靠的评估——而在2004 年以前，大多数的归因研究还针对的是某一气候变量（比如降水或温度）长期变化与人类活动的关系。

气候归因研究和单纯的气候变化监测不同。它需要证明的是：监测到的变化不太可能完全出于气候系统内部，而应该与人类活动的影响有直接关系。拿最近的例子来说，今年8月，由多家国际专业机构合作、联合执行的“世界天气归因项目”（World Weather Attribution， WWA）利用大量气候模拟模型对过去两个月横扫欧洲大陆的夏季高温现象进行归因研究，得出的结论是人类活动导致的温室气体排放令英国7月份的高温纪录发生概率提高了20倍；同时令法国和荷兰的罕见高温发生概率提高了100倍。

类似的最新研究还有今年5月发布于日本气象学会 SOLA 期刊的一篇论文。科学家在收集分析了55年的气象数据并用模型进行模拟研究后得出结论：如果没有人类活动的影响，2018年夏季在日本爆发的极端高温天气根本不会发生。

今年9月份，IPCC发布的《气候变化与土地》报告第一次将气候变化与人类脚下的土地联系起来，并勾勒出气候与农业生产之间复杂的因果关系：一方面，气候变化改变了农业的气象资源，影响作物产量和种植制度，威胁着粮食安全、农村地区的发展及农民的生计；另一方面，农业生产（包括种植业和养殖业）本身就是一项显著的人类活动，也是温室气体排放的主要来源之一。

土地状况的变化可以对数百里公里外的气温和降雨产生影响；不当的土地使用和管理方式——如为应对粮食减产而进行的耕地扩张，挤占了林业用地空间，造成土地退化，进一步加剧全球变暖，形成恶性循环。

由于同时关系到生计和粮食供应，从农业角度出发去设计气候变化减缓与适应方案，就要把气候变化的科学、粮食安全和人类社会发展的议题同时纳入考虑范畴。然而自2015年《巴黎协定》签署国同意把全球平均气温较工业化前水平升高控制在1.5℃以来，国家政府层面更有雄心的减排目标仍未出炉，国际间气候融资和气候合作进度缓慢。

发达国家和发展中国家的决策层热衷于在国际会议上陷入漫长的谈判，为每一次减排份额、融资、能源寡头的转型与补偿争执不休；农业作为相对较为弱势的产业，在气候政治中缺乏博弈的筹码，无法优先嵌入各国气候变化的政策蓝图。同时，由于农业在空间分布、作物种类等方面存在着高度的复杂性，难以制定、施用统一标准化的解决方案，现有的技术手段也还不足以支持具体细致的转型方案，来适应和减缓气候变化。

而作为整个粮食系统最末端也是最弱势的一环，作为个体的农民在这个议题里更容易陷入被动乃至被遗忘。虽然能够感受到天气的异常，但无论是永宁的村民还是烟台的果农都对“气候变化”的概念表示陌生。在如何调整农业生产方式、保持可持续发展方面，食物的生产者显然还未做好充分准备。他们难以获取第一手资源和信息，远远落在科学家和决策者们的步伐之后。

艰难的适应

调整农业对气候变化的适应性同时要充分考虑当地居民的生计和生活——这个问题在中国显得格外突出。中国小农户数量占到农业经营主体98%以上，小农户经营耕地面积占总耕地面积70%。“大国小农”的现实为农业与气候变化议题在科学和经济的考量之外添加了“人”和 “发展”的因素。

比如我国冬小麦产区需要大量地下水进行灌溉，而夏玉米目前主要靠自然降水。但不能为了减缓气候变化，解决用水危机，就立刻把缺水地区的冬小麦改成（更便宜的）夏玉米。先不论改种可能会使冬季田地完全裸露，从而可能导致更严重的风蚀和沙尘化——首先要考虑的是，当地农民如果不种小麦，将以何种替代方式来维系并发展现有的生活。

研究气候变化和极端天气气候事件对农业、农村和农民造成的影响及应对措施，应得到更多关注和投入。据杨教授介绍，目前农业气象学从以下几个角度研究农业对气候变化的适应性问题。

这些都是为了帮助农民和当地政府了解并适应现在的气候，使它朝着可持续的方向发展—这些努力方向也是目前国际上热点领域 “气候智能型农业”（climate smart agriculture, CSA）。

而另一种目前由联合国粮农组织所提倡的“全球重要农业文化遗产系统（Globally Important Agricultural Heritage Systems，GIAHS）则从不同的角度提供了可持续农业方案。这种食物体系呼吁从在地农人和传统农业智慧中寻找改变的契机，保护那些在人类工业化进程狂飙中存活下来，仍在为当地小农提供坚实生计保障的独特的生态农业耕作系统——直到今天它们仍然具有宝贵的文化、生态和农业多样性价值，同时还能保证在地农人在适应的过程中充分发挥自身能动性，对系统进行改良和更新。

还有今年刚刚结束的联合国气候峰会（纽约）上由中国牵头提出的“基于自然的解决方案”（Nature-based solutions ，NBS），强调自然系统在气候变化减缓和适应等方面的潜力，通过充分、合理地利用大自然，在增进人类福祉的同时维护和修复生态系统，改善生物多样性。具体到中国国内的农业方面，政府承诺将积极推动减少化肥使用和禽畜粪污，提升秸秆综合利用水平等等。

作为革新性的农业生产框架，不论是CSA、GIAHS还是NBS，都毫无例外地试图将农民的生计、农村和农业的发展与粮食安全共同纳入考察范围——这或许也是农业提供给气候变化议题的一个启示：既然是人类的行为对地球气候环境造成了难以逆转的升温后果，其解决方案最终要以人为核心，回到人的行为因素和需求中去，在适应中不断改进，为当前危机四伏的现代农业勾勒可持续的、值得期许的未来发展方向。

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