文章源自《中國科學(xué)院院刊》2026年第4期，專題：氣候變化與糧食安全

過去百年來，全球氣候系統(tǒng)呈現(xiàn)顯著增溫趨勢。2001—2020年，全球陸地平均溫度相比1850—1900年上升了0.99℃，且陸地增溫幅度（1.59℃）顯著高于海洋（0.88℃）。中國是全球氣候變暖的敏感區(qū)之一，其增溫速率高于全球同期平均水平。1961—2024年，中國近地表平均氣溫以0.31℃ /10 a的速率增加，較全球同期高出0.16℃/10 a。氣候變暖顯著加劇了極端天氣事件的發(fā)生頻率和強(qiáng)度。2000—2019年，中國共發(fā)生氣象災(zāi)害事件577起，數(shù)量居全球首位。1984—2018年，中國因干旱造成的農(nóng)業(yè)受災(zāi)面積累計(jì)達(dá)到2.67×10^8 hm^2，總受災(zāi)人口約4億人，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約為3641.5億元。氣候變化正深刻影響國家糧食穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)格局，農(nóng)業(yè)系統(tǒng)適應(yīng)氣候變化已成為亟須破解的關(guān)鍵問題。

華北平原是我國最重要的糧食生產(chǎn)核心區(qū)之一，范圍橫跨京、津、冀、魯、豫、皖、蘇7個(gè)省份（直轄市），小麥和玉米產(chǎn)量分別約占全國總產(chǎn)量的70%和40%。

長期高強(qiáng)度農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和集約化灌溉導(dǎo)致地下水超采問題突出，在京津冀平原形成了巨大的復(fù)合型地下水漏斗，引發(fā)河道斷流、地面沉降、生態(tài)退化等一系列問題；而黃淮海平原地區(qū)也因灌溉發(fā)展，地下水位下降迅速，成為水利部門地下水超采治理的重點(diǎn)監(jiān)測對象。2014年以來，盡管華北平原通過南水北調(diào)、季節(jié)性休耕和農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革等綜合施策，使局部地下水位出現(xiàn)階段性回升，但區(qū)域“缺水”的資源性約束并未發(fā)生根本性逆轉(zhuǎn)。

更為嚴(yán)峻的是，在全球氣候變化背景下，華北平原氣候演變呈現(xiàn)出高頻次、強(qiáng)波動(dòng)的極端化特征，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正面臨從單一“資源性缺水”向“復(fù)合型氣候?yàn)?zāi)害”轉(zhuǎn)變的深度挑戰(zhàn)。

氣候極端性明顯增強(qiáng)，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成持續(xù)沖擊。2017年及隨后多次發(fā)生的春夏之交的強(qiáng)寒流與降雪，對進(jìn)入開花授粉期的果樹及返青期的小麥造成了嚴(yán)重的凍害；2024年夏季異常高溫疊加階段性干旱，河南、河北南部及山東部分地區(qū)玉米出苗困難，隨后緊跟的旱澇急轉(zhuǎn)過程進(jìn)一步加劇抗災(zāi)壓力；2025年秋季持續(xù)連陰雨導(dǎo)致農(nóng)田過濕，不僅機(jī)械化采收受阻，更令冬小麥無法適時(shí)播種，擾亂了周年耕作體系。這些新現(xiàn)象表明，華北平原農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不僅要應(yīng)對長期水資源枯竭的隱性風(fēng)險(xiǎn)，更需直面高溫干旱、極端低溫與多雨漬澇交織的多重影響。糧食穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)與極端氣候波動(dòng)之間的矛盾日益尖銳，傳統(tǒng)的防災(zāi)減災(zāi)體系亟須升級。因此，有必要重新審視氣候演變的新規(guī)律，針對性地提出從品種改良、周年耕作制度優(yōu)化到智慧氣象防御的系統(tǒng)性應(yīng)對策略，以保障區(qū)域農(nóng)業(yè)的長期韌性。

1 華北平原氣候變化的新特征

受氣候變化和人類活動(dòng)的共同影響，華北平原過去幾十年增溫顯著，速率約為0.29℃/10 a；年降水量在374—965 mm之間，2021年以來，華北平原進(jìn)入濕潤期，年降水量在600 mm以上波動(dòng)（圖1）。溫度和降水的改變使華北平原的氣候不確定性增大，可歸結(jié)為以下3類氣候變化新特征。

“暖干化”向“暖濕化”轉(zhuǎn)型的階段性特征。

過去幾十年，華北平原一直以“暖干化”為主要標(biāo)簽，但近年來，表現(xiàn)出顯著的不穩(wěn)定“暖濕化”傾向（圖1）。干旱、高溫和暴雨等極端事件發(fā)生頻次顯著增加，降水極端性凸顯。雖然年降水量在統(tǒng)計(jì)上略有增加，但降水時(shí)空結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本性變化，體現(xiàn)為“階段性干旱-突發(fā)性強(qiáng)降水”并存的特點(diǎn)。2021—2025年，夏秋季特大暴雨和持續(xù)性強(qiáng)降水等事件頻發(fā)，甚至出現(xiàn)罕見的旱澇急轉(zhuǎn)現(xiàn)象，華北平原逐漸表現(xiàn)出典型的暖區(qū)暴雨特征。另一方面，高溫高濕天氣頻率增加，也使局地性暴雨增多。傳統(tǒng)上，華北平原高溫災(zāi)害主要以“干熱風(fēng)”為主，但近年來6—7月頻繁出現(xiàn)最低氣溫顯著偏高的“熱帶夜”現(xiàn)象。這種高溫高濕的環(huán)境條件顯著增加作物夜間呼吸消耗，降低干物質(zhì)積累效率，對作物產(chǎn)量形成新的隱性脅迫。

圖1 1951—2024年華北平原年降水（a）和平均溫度（b）變化

氣溫演變的非對稱性。

氣溫升高在季節(jié)和晝夜分布上呈現(xiàn)出顯著的“非對稱性”。一方面，冬季增溫速率高于夏季（圖2），導(dǎo)致小麥越冬期縮短、返青期提前，暖冬與倒春寒并存；與此同時(shí)，極地渦旋穩(wěn)定性下降，導(dǎo)致春季發(fā)生劇烈降溫的概率上升，“暖冬誘發(fā)冷害”成為華北平原小麥生產(chǎn)面臨的新常態(tài)。另一方面，夏季高溫過程持續(xù)時(shí)間顯著延長。監(jiān)測結(jié)果顯示，近年來區(qū)域高溫事件不僅強(qiáng)度增加，而且起始時(shí)間提前、結(jié)束時(shí)間推遲，嚴(yán)重威脅冬小麥后期灌漿過程和夏玉米播種出苗。

圖2 1951—2024年華北平原春季（a）、夏季（b）、秋季（c）、冬季（d）平均溫度變化

地表水文過程與大氣耦合的新動(dòng)態(tài)。

盡管華北平原近年來降水呈增加趨勢，但氣溫升高導(dǎo)致的蒸散需求同步增強(qiáng)，使得土壤墑情改善并不顯著。大氣含水能力增強(qiáng)使有效降水率下降，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對地下水的依賴程度仍處于高位。同時(shí)，華北平原受臺風(fēng)外圍環(huán)流影響的頻率增加，以往臺風(fēng)多在黃淮地區(qū)衰減消失，近年頻繁深入內(nèi)陸，在太行山-伏牛山等山脈阻擋和地形抬升的作用下，極易形成山前平原地帶的短歷時(shí)的強(qiáng)降水事件。

綜上所述，華北平原正由以往相對“確定性”的氣候風(fēng)險(xiǎn)，轉(zhuǎn)向“不確定性顯著增強(qiáng)的復(fù)合風(fēng)險(xiǎn)”階段。

20世紀(jì)末，華北平原農(nóng)業(yè)面臨的主要矛盾是水資源供需失衡；而進(jìn)入21世紀(jì)20年代，矛盾演變?yōu)椤昂禎臣鞭D(zhuǎn)”與“溫濕耦合”并存的多重壓力。華北平原已進(jìn)入一個(gè)極端天氣事件趨于常態(tài)化的新時(shí)期（圖3），農(nóng)業(yè)適應(yīng)策略亟須從單一災(zāi)害防御轉(zhuǎn)向應(yīng)對復(fù)雜不確定性風(fēng)險(xiǎn)的系統(tǒng)管理，建立具有高韌性的氣候智慧型農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。

圖3 1951—2024年華北平原干旱（a）、熱浪（b）和暴雨（c）事件頻率統(tǒng)計(jì)

2 華北平原農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)

華北平原氣候變化的新特征使氣候-農(nóng)業(yè)的相互作用變得愈發(fā)不確定，導(dǎo)致干旱、澇漬、熱浪和霜凍等極端天氣氣候事件增多，影響到作物生長、土壤水分和病蟲害動(dòng)態(tài)監(jiān)測等，進(jìn)而影響區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

2.1 增溫加劇作物濕熱脅迫與水資源壓力

氣候“暖干化”向“暖濕化”過渡給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來風(fēng)險(xiǎn)。

氣候變化通過改變作物物候和生境影響光合、呼吸和蒸騰作用，進(jìn)而影響干物質(zhì)累積和產(chǎn)量形成。研究發(fā)現(xiàn)，全球地表平均溫度每上升1℃，全球產(chǎn)量每年可下降5.5×10^14 kCal。過去幾十年，華北平原以“暖干化”為主要特征，近幾年向“暖濕化”方向發(fā)展。增溫加快作物物候進(jìn)程，影響灌漿歷時(shí)和產(chǎn)量形成。暖濕化不僅加大了作物生育期內(nèi)高溫?zé)崂孙L(fēng)險(xiǎn)，而且影響果實(shí)和種子形成，從而降低產(chǎn)量，也容易造成濕熱脅迫，降低干物質(zhì)積累效率。值得關(guān)注的是，暖濕化背景下春秋季頻繁出現(xiàn)階段性低溫伴隨持續(xù)寡照現(xiàn)象，延緩籽粒灌漿速率并推遲作物成熟，甚至影響越冬作物播種。

農(nóng)業(yè)用水需求增加，但水資源供給不足，地下水長期超采。

為彌補(bǔ)地表水不足，華北平原長期超采地下水造成了巨大歷史虧空。數(shù)據(jù)顯示，華北平原地下水超采累計(jì)虧空量高達(dá)18×10^10 m^3，超采面積達(dá)18×10^4 km^2，是世界最大的地下水“漏斗區(qū)”之一，部分區(qū)域深層地下水水頭累計(jì)下降超過100 m，造成區(qū)域嚴(yán)重缺水的狀況。近幾十年，來隨著種植強(qiáng)度增加及氣候變暖，華北平原農(nóng)業(yè)用水需求增加，水資源安全壓力激增，高效用水技術(shù)的節(jié)水效益難以根本扭轉(zhuǎn)缺水的態(tài)勢。

2.2 極端氣候事件給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來巨大風(fēng)險(xiǎn)

極端氣候事件發(fā)生頻率和強(qiáng)度的雙增加劇了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候風(fēng)險(xiǎn)。研究表明，近幾十年來，隨著華北平原干旱、極端高溫和強(qiáng)降水事件發(fā)生頻次均呈顯著上升趨勢，且持續(xù)時(shí)間增加，年際波動(dòng)性也變得更大。

水分異常制約華北平原農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

干旱頻率和持續(xù)時(shí)間的增加導(dǎo)致土壤水分虧缺和作物水分脅迫程度加劇，顯著抑制作物生長和產(chǎn)量形成。與此同時(shí)，極端降水和洪澇事件也呈增多趨勢。短時(shí)強(qiáng)降雨易引發(fā)農(nóng)田漬澇、土壤侵蝕和排水系統(tǒng)失效，直接破壞作物根系環(huán)境，造成減產(chǎn)。此外，連陰雨天氣頻率增加。持續(xù)高濕環(huán)境不利于作物成熟和機(jī)械化收獲，顯著增加糧食霉變和品質(zhì)下降的風(fēng)險(xiǎn)。值得注意的是，近年來華北平原“旱澇急轉(zhuǎn)”現(xiàn)象日益突出。短期內(nèi)干旱與暴雨交替出現(xiàn)，使作物難以適應(yīng)快速變化的水熱環(huán)境，進(jìn)一步放大極端天氣事件的負(fù)面影響。由于西太平洋副熱帶高壓位置北移及東亞夏季風(fēng)增強(qiáng)，我國主降水帶呈北移趨勢，導(dǎo)致強(qiáng)降水極端性及持續(xù)性增強(qiáng)，加大了農(nóng)業(yè)遭受暴雨和洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)。

溫度異常也對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

觀測數(shù)據(jù)顯示，自20世紀(jì)末以來，華北平原熱浪和春季低溫頻發(fā)，熱浪的次數(shù)和強(qiáng)度顯著增加。高溫?zé)岷Σ粌H加速作物發(fā)育、縮短灌漿期，還通過增強(qiáng)蒸散發(fā)加劇水分消耗，顯著降低作物產(chǎn)量和品質(zhì)。春季低溫（倒春寒）多發(fā)生在作物播種或返青階段，導(dǎo)致出苗率下降和生育期推遲，造成減產(chǎn)甚至絕收。

氣候變暖還通過提高害蟲越冬存活率和繁殖速率，顯著加劇了病蟲害風(fēng)險(xiǎn)。

研究表明，氣溫每升高1℃，部分農(nóng)業(yè)害蟲可增加1—2個(gè)世代，從而放大極端天氣事件對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綜合影響。同時(shí)，極端氣候事件還影響病蟲害的發(fā)作時(shí)間和疾病的熱點(diǎn)，對農(nóng)作物構(gòu)成嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)。

華北平原農(nóng)業(yè)氣候風(fēng)險(xiǎn)已逐漸由單一災(zāi)種主導(dǎo)，轉(zhuǎn)向高溫、干旱、洪澇、病蟲害等多因子耦合的復(fù)合型災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)格局。這種復(fù)雜風(fēng)險(xiǎn)不僅放大了單一極端事件的減產(chǎn)效應(yīng)，還顯著增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的年際波動(dòng)性和不穩(wěn)定性，對區(qū)域糧食穩(wěn)產(chǎn)和農(nóng)民生計(jì)安全構(gòu)成挑戰(zhàn)。

2.3 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害研究與應(yīng)對的科技支撐短板

農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害是造成作物減產(chǎn)的關(guān)鍵因素，提高災(zāi)害應(yīng)對能力是糧食穩(wěn)產(chǎn)的剛性需求。當(dāng)前，對農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害致災(zāi)機(jī)理的認(rèn)識尚且不足，氣候變化與人類活動(dòng)交織增強(qiáng)了災(zāi)害預(yù)測的復(fù)雜性和難度，限制了農(nóng)業(yè)應(yīng)對氣候變化災(zāi)害的決策和管理。

農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害機(jī)理及其對農(nóng)業(yè)系統(tǒng)影響的理解仍顯不足，氣候變化新特征進(jìn)一步提高了破解致災(zāi)機(jī)理的難度。

近幾十年氣候變暖及其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響研究取得了顯著進(jìn)展，但對農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害致災(zāi)機(jī)理的認(rèn)識仍不夠系統(tǒng)。農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的發(fā)生與發(fā)展往往伴隨非線性響應(yīng)和多因素耦合作用，氣候因子間的協(xié)同或疊加效應(yīng)（如高溫-干旱復(fù)合事件）進(jìn)一步增加對災(zāi)害機(jī)理識別的難度。農(nóng)業(yè)系統(tǒng)本身具有適應(yīng)性與調(diào)節(jié)能力，如品種更替、播期調(diào)整和灌溉管理等，這種多尺度、多階段、多因素交織的響應(yīng)特征直接制約了農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)模擬與評估的準(zhǔn)確度。

農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)能力不足，且氣象預(yù)報(bào)與農(nóng)業(yè)響應(yīng)之間脫節(jié)。

近年來，華北平原建設(shè)了較為密集的自動(dòng)氣象站監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，但是部分地區(qū)仍存在覆蓋不足、數(shù)據(jù)連續(xù)性差等問題；同時(shí)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)整合、質(zhì)量控制、風(fēng)險(xiǎn)識別等方面的能力仍顯薄弱。強(qiáng)對流暴雨、短時(shí)高溫?zé)崂说韧话l(fā)性極端天氣事件，對其發(fā)生強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間及空間落區(qū)的精細(xì)化預(yù)測仍存在明顯短板。缺乏氣象預(yù)報(bào)、作物生長模擬與農(nóng)業(yè)管理決策的動(dòng)態(tài)聯(lián)動(dòng)機(jī)制，天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的耦合程度較低，氣象預(yù)報(bào)信息難以及時(shí)轉(zhuǎn)化為科學(xué)的農(nóng)事指導(dǎo)方案。

農(nóng)業(yè)應(yīng)對氣候?yàn)?zāi)害的整體科技支撐仍顯薄弱。

研究成果向生產(chǎn)實(shí)踐的轉(zhuǎn)化不足，新技術(shù)與新模式的推廣應(yīng)用受限。農(nóng)戶層面，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高度依賴經(jīng)驗(yàn)判斷，對氣候風(fēng)險(xiǎn)的科學(xué)認(rèn)知和主動(dòng)適應(yīng)能力不足，防災(zāi)減災(zāi)措施多以被動(dòng)應(yīng)對為主。我國農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)覆蓋面持續(xù)擴(kuò)大，但在保障深度、賠付效率和風(fēng)險(xiǎn)匹配等方面仍存在明顯短板?，F(xiàn)有農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)產(chǎn)品保障水平普遍偏低，賠付金額與實(shí)際損失差距較大，難以有效彌補(bǔ)農(nóng)戶真實(shí)損失，尤其對小規(guī)模和脆弱農(nóng)戶的保障能力有限，農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)體系尚未發(fā)揮核心作用。

綜上所述，華北平原氣候變暖和極端氣候事件頻發(fā)加劇了農(nóng)業(yè)減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，然而目前對農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的成災(zāi)機(jī)理認(rèn)識不足且災(zāi)害應(yīng)對能力尚比較薄弱，未來需要加強(qiáng)對農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害尤其是復(fù)合型災(zāi)害致災(zāi)機(jī)理的認(rèn)識，建立健全的災(zāi)害預(yù)測與預(yù)警保障體系，切實(shí)提高災(zāi)害應(yīng)對能力，保障糧食安全。

3 華北平原農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)對氣候風(fēng)險(xiǎn)的策略與建議

發(fā)展氣候智慧型農(nóng)業(yè)、持續(xù)增強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)對長期氣候變化與農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的適應(yīng)性和彈性始終是黨中央高度重視的問題。

2022年中央一號文件明確要求“加強(qiáng)中長期氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響研究”；2023年中央一號文件提出“強(qiáng)化農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)能力建設(shè)、加強(qiáng)旱澇災(zāi)害防御體系建設(shè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)防災(zāi)救災(zāi)保障”；2024年中央一號文件再次強(qiáng)調(diào)“加強(qiáng)氣象災(zāi)害短期預(yù)警和中長期趨勢研判，健全農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)長效機(jī)制”?！秶疫m應(yīng)氣候變化戰(zhàn)略2035》指出“到2035年，氣候風(fēng)險(xiǎn)管理和防范體系基本成熟，適應(yīng)氣候變化技術(shù)體系和標(biāo)準(zhǔn)體系更加完善”，同時(shí)高度強(qiáng)調(diào)“大力發(fā)展氣候智慧型農(nóng)業(yè)，強(qiáng)化農(nóng)業(yè)適應(yīng)氣候變化技術(shù)創(chuàng)新，在農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)建立適應(yīng)氣候變化技術(shù)示范基地”。在糧食穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的長期愿景和剛性需求下，亟須探尋農(nóng)業(yè)生產(chǎn)減緩氣候變化風(fēng)險(xiǎn)的路徑，建立、健全氣候適應(yīng)性的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理模式，推動(dòng)氣候智慧型農(nóng)業(yè)發(fā)展。

3.1 提升農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)報(bào)與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估能力

為提升農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估能力，需要完善農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，融合多源大數(shù)據(jù)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)分析和處理能力，提高農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的預(yù)測和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估水平，構(gòu)建“感知-模擬-預(yù)估”的全鏈條技術(shù)體系。

完善高精度農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，提升對極端天氣的預(yù)測能力。

加密建設(shè)農(nóng)田小氣候自動(dòng)觀測站與土壤墑情監(jiān)測陣列，建設(shè)作物長勢動(dòng)態(tài)采集系統(tǒng)，并融合遙感植被指數(shù)（NDVI）、土壤濕度等多源數(shù)據(jù)信息，建立覆蓋“大氣-作物-土壤”連續(xù)體的立體化監(jiān)測體系，為精準(zhǔn)預(yù)測提供高質(zhì)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。結(jié)合高分辨率數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式，同化“空天地”一體化監(jiān)測資料，提高區(qū)域強(qiáng)降水、熱浪、寒潮等極端事件的預(yù)測精度和提前量，增強(qiáng)對干旱、極端溫度、暴雨等農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的實(shí)時(shí)感知能力。

構(gòu)建“氣象預(yù)報(bào)-作物生長”耦合模型，建立預(yù)測-決策的科學(xué)支撐。

建立“氣象預(yù)報(bào)-作物生長”耦合模型，將高分辨率數(shù)值天氣預(yù)報(bào)作為作物生長模型的大氣驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)不同生育階段對氣象異常的響應(yīng)過程模擬；發(fā)展多源數(shù)據(jù)同化算法，解決遙感反演參數(shù)與作物模型初始場之間的時(shí)空尺度不匹配問題，提高耦合模型的預(yù)測精度。定量評估潛在減產(chǎn)幅度與風(fēng)險(xiǎn)概率，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害影響前瞻性預(yù)估。基于情景模擬，為優(yōu)化灌溉制度、土壤水肥管理、調(diào)整播期及品種選擇等適應(yīng)性措施提供動(dòng)態(tài)、定量的決策支撐，提升農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的預(yù)報(bào)和響應(yīng)能力。

3.2 提高農(nóng)業(yè)水資源科學(xué)管理水平

在水資源剛性約束背景下，華北平原穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候變化適應(yīng)路徑正逐步由傳統(tǒng)的“增供”模式轉(zhuǎn)向以節(jié)水增效為核心的管理模式。

發(fā)展高效用水與節(jié)水技術(shù)。

華北平原人均水資源總量不足全國平均水平的1/4，農(nóng)業(yè)用水占比超過60%。長期高強(qiáng)度灌溉使地下水位顯著下降，氣候變化進(jìn)一步加大水資源風(fēng)險(xiǎn)。華北平原需圍繞地下水壓采總量與強(qiáng)度雙控的方針，嚴(yán)格實(shí)施用水總量控制和定額管理，協(xié)同優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)和灌溉制度。借助遙感、物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測土壤墑情和作物需水，實(shí)現(xiàn)從“經(jīng)驗(yàn)灌溉”到“精準(zhǔn)調(diào)控”的轉(zhuǎn)變，大力推廣高效節(jié)水灌溉技術(shù)，構(gòu)建農(nóng)情信息和氣象預(yù)報(bào)聯(lián)動(dòng)的智能水肥管理體系，應(yīng)對極端氣候和農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)將水文過程與用水行為納入統(tǒng)一治理框架，達(dá)成節(jié)水與產(chǎn)能提升雙贏的目標(biāo)。

加強(qiáng)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)。

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)通過土地平整、田間灌排設(shè)施配套與改造、土壤改良等措施，極大地改善了農(nóng)田水利條件。以河北省為例，高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)使灌溉水有效利用系數(shù)提高10%以上，化肥、農(nóng)藥使用量下降10%以上，畝均糧食產(chǎn)能增加10%—20%。高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田不僅是節(jié)水技術(shù)的載體，也通過田、水、路、林、電的綜合治理，增強(qiáng)了農(nóng)田的抗旱減災(zāi)能力和生態(tài)穩(wěn)定性，提升了耕地整體質(zhì)量與糧食產(chǎn)能，是增強(qiáng)農(nóng)業(yè)韌性的重要抓手。因此，華北平原需要協(xié)同推進(jìn)區(qū)域水資源優(yōu)化配置與高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，構(gòu)建完善的農(nóng)田灌排體系，推廣先進(jìn)的農(nóng)業(yè)用水技術(shù)，筑牢氣候變化的防御體系。

3.3 探尋農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣候變化適應(yīng)與農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害應(yīng)對路徑

華北平原農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨長期氣候趨勢改變與極端氣候事件頻發(fā)的雙重壓力。為保障區(qū)域乃至國家糧食安全，需要探尋該地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)對長期氣候變化的適應(yīng)和風(fēng)險(xiǎn)減緩路徑，加強(qiáng)針對干旱、澇漬、熱浪、春寒等極端氣候?yàn)?zāi)害的應(yīng)對能力。

推動(dòng)氣候變化適應(yīng)技術(shù)的研發(fā)。

需要增強(qiáng)保護(hù)性耕作、綜合水分養(yǎng)分管理和播期、種植密度、種植制度調(diào)整等種植管理技術(shù)研發(fā)，降低氣候變化的負(fù)面影響。例如，評估在地下水超采區(qū)推廣“冬小麥-夏玉米-休耕”及改種單季玉米或“春玉米-冬閑”等替代種植系統(tǒng)的可行性。在田間尺度，配套栽培管理措施，通過土壤深松打破犁底層、增施有機(jī)肥和秸稈還田提高土壤質(zhì)地，提升耕地緩沖氣候風(fēng)險(xiǎn)的能力。河北省圍場縣的馬鈴薯產(chǎn)業(yè)，通過推廣“水肥一體化+全程機(jī)械化”模式，使化肥農(nóng)藥用量減少了20%，同時(shí)水資源利用率提升至85%。以高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)作為落實(shí)上述措施的“系統(tǒng)底座”，結(jié)合種植制度調(diào)整、耕作技術(shù)改進(jìn)，將有效增強(qiáng)農(nóng)田抗旱防澇與穩(wěn)產(chǎn)能力。

強(qiáng)化人工智能與大數(shù)據(jù)融合，建立分級分類的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系，完善農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)與應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制。

整合氣象、遙感、土壤和作物產(chǎn)量損失等多源數(shù)據(jù)，運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)和時(shí)序模型識別災(zāi)害與損失間的復(fù)雜非線性關(guān)系，提高對干旱、高溫、暴雨及復(fù)合災(zāi)害等極端事件的預(yù)測能力，增強(qiáng)預(yù)警系統(tǒng)的智能化水平。構(gòu)建分作物、分生育期、分區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)分級標(biāo)準(zhǔn)，形成藍(lán)、黃、橙、紅等分級預(yù)警機(jī)制，實(shí)現(xiàn)由行政區(qū)尺度向農(nóng)田網(wǎng)格尺度的精細(xì)化預(yù)警，提高預(yù)警信息的針對性與可操作性。利用數(shù)字技術(shù)提升農(nóng)業(yè)系統(tǒng)韌性，通過數(shù)字化平臺、移動(dòng)終端和鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)技推廣網(wǎng)絡(luò)，將預(yù)警信息精準(zhǔn)傳遞至農(nóng)戶和基層管理部門，建立“預(yù)警發(fā)布-農(nóng)戶響應(yīng)-災(zāi)情評估-保險(xiǎn)理賠-數(shù)據(jù)反饋”的閉環(huán)管理機(jī)制，提高預(yù)警信息的實(shí)際應(yīng)用效果和減災(zāi)增效能力。

3.4 研發(fā)抗逆穩(wěn)產(chǎn)品種、栽培技術(shù)與病蟲害防控體系

面對氣候變化帶來的干旱、熱害、極端降水等風(fēng)險(xiǎn)，通過培育抗逆穩(wěn)產(chǎn)品種、推廣現(xiàn)代栽培技術(shù)及加強(qiáng)病蟲害綠色防控等綜合性措施，有效提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的韌性與效率，保障糧食安全。

選育與推廣抗逆作物品種，建立應(yīng)對氣候脅迫的遺傳基礎(chǔ)。

基于田間實(shí)驗(yàn)篩選的“濟(jì)麥418”（JM418）、“邯麥19”（HM19）等多個(gè)抗旱型小麥品種，為應(yīng)對華北平原干旱提供了直接的品種解決方案。這些品種具有發(fā)達(dá)的深層根系結(jié)構(gòu)與高水分利用效率，可有效緩解干旱造成的穗數(shù)減少。 在抗逆穩(wěn)產(chǎn)方面，如河北省通過產(chǎn)學(xué)研合作培育的“滄麥6002”“滄麥15”等旱堿麥品種，具有極強(qiáng)的細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)能力，能通過維持細(xì)胞膜穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)離子平衡，在鹽堿地實(shí)現(xiàn)高結(jié)實(shí)率。目前，年推廣面積已超過60萬畝，成為鹽堿地區(qū)域糧食生產(chǎn)的主力軍。壩上地區(qū)栽種的抗逆谷子新品種“張雜谷25號”，在2025年降雨翻倍、光照驟減30%的極端氣候背景下，憑借其耐澇基因的表達(dá)與高效避雨授粉能力，實(shí)現(xiàn)了平均畝產(chǎn)491.3 kg的高產(chǎn)，展現(xiàn)出極強(qiáng)的氣候適應(yīng)性。上述案例表明，植物育種是提升作物產(chǎn)量潛力與逆境適應(yīng)能力的核心手段。通過育種可以提高作物干旱和高溫適應(yīng)性，增強(qiáng)病蟲害、鹽堿和洪澇的抵抗能力。華北平原需要進(jìn)一步將傳統(tǒng)和現(xiàn)代分子育種及轉(zhuǎn)基因方法結(jié)合，提升抗逆穩(wěn)產(chǎn)品種的研發(fā)，降低氣候變化風(fēng)險(xiǎn)。

構(gòu)建綠色高效的病蟲害防控體系是減少產(chǎn)量損失、保障農(nóng)產(chǎn)品安全的核心環(huán)節(jié)。

利用精準(zhǔn)的綠色防控技術(shù)取代傳統(tǒng)依賴化學(xué)農(nóng)藥的防治模式。例如，天津市針對豇豆、韭菜、芹菜“三棵菜”實(shí)施的綠色防控項(xiàng)目，通過“噴（微生物藥劑）、搖、吸”等組合技術(shù)，在示范點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了化學(xué)農(nóng)藥使用量減少50%以上，并且韭菜畝產(chǎn)增收250—500 kg，產(chǎn)品價(jià)格提升20%以上的經(jīng)濟(jì)效益。此外，氣象與農(nóng)業(yè)部門需要協(xié)同構(gòu)建災(zāi)害預(yù)警體系。例如，針對華北平原冬麥區(qū)的干熱風(fēng)災(zāi)害，可通過發(fā)布風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和指導(dǎo)落實(shí)“一噴三防”等措施，挽回產(chǎn)量損失。

3.5 完善農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)與規(guī)?；?jīng)營體系

在華北平原，完善農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)體系、推動(dòng)規(guī)模化經(jīng)營和強(qiáng)化科技支撐，已成為構(gòu)建農(nóng)業(yè)氣候韌性、保障生產(chǎn)效率和農(nóng)民收益的三大支柱。這3項(xiàng)措施從風(fēng)險(xiǎn)管理、生產(chǎn)組織和過程優(yōu)化3個(gè)維度協(xié)同發(fā)力，共同應(yīng)對日益加劇的氣候不確定性。

完善農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)體系是實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)緩沖與穩(wěn)定保障的重要工具。

農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)在提升農(nóng)業(yè)系統(tǒng)韌性方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，包括穩(wěn)定農(nóng)戶收入、緩解災(zāi)后流動(dòng)性約束，降低氣候沖擊對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策的長期負(fù)面影響。在極端干旱、洪澇、高溫等氣象災(zāi)害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響日益加劇的背景下，單純依靠擴(kuò)大參保規(guī)模已不足以顯著提升農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)抵御能力，亟須推動(dòng)保險(xiǎn)體系從“產(chǎn)品為中心”向“農(nóng)戶為中心”轉(zhuǎn)型，通過優(yōu)化保費(fèi)補(bǔ)貼結(jié)構(gòu)和保障方案設(shè)計(jì)，提高對氣候?yàn)?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的覆蓋水平。在產(chǎn)品創(chuàng)新方面，應(yīng)推動(dòng)傳統(tǒng)成本保險(xiǎn)與指數(shù)保險(xiǎn)、參數(shù)保險(xiǎn)等工具的協(xié)同發(fā)展。同時(shí)，應(yīng)大力推動(dòng)農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)與科技融合，以降水量、氣溫、土壤墑情或遙感植被指數(shù)為觸發(fā)條件的指數(shù)保險(xiǎn)，可提供精確的產(chǎn)損評估，有效降低查勘定損成本、提高賠付效率，并將投保與防災(zāi)措施（如采用耐漬品種、建設(shè)排灌設(shè)施）掛鉤，形成“風(fēng)險(xiǎn)減量”激勵(lì)的閉環(huán)，在災(zāi)后為農(nóng)戶提供及時(shí)的現(xiàn)金支持。針對小麥、玉米等主要作物關(guān)鍵生育期，設(shè)置干旱、高溫、強(qiáng)降水等氣候閾值作為觸發(fā)指標(biāo)，增強(qiáng)保險(xiǎn)產(chǎn)品對區(qū)域氣候風(fēng)險(xiǎn)特征的適應(yīng)性。同時(shí)需通過提高氣象與遙感數(shù)據(jù)精度來降低基差風(fēng)險(xiǎn)，確保保險(xiǎn)保障的有效性。在服務(wù)環(huán)節(jié)，應(yīng)用遙感、無人機(jī)、人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對受災(zāi)面積的精準(zhǔn)查勘和快速理賠，提升服務(wù)效率與透明度。此外，農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)體系的完善不應(yīng)局限于災(zāi)后補(bǔ)償功能，而應(yīng)結(jié)合氣象監(jiān)測預(yù)警、防災(zāi)減災(zāi)工程與農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣，形成“風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警-風(fēng)險(xiǎn)降低-保險(xiǎn)兜底”的綜合應(yīng)對機(jī)制，提升華北平原農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害應(yīng)對能力。

加強(qiáng)農(nóng)業(yè)規(guī)?；?jīng)營，釋放內(nèi)生動(dòng)力，提升效率潛能。

規(guī)?；?jīng)營是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)應(yīng)對風(fēng)險(xiǎn)、提升效率的組織基礎(chǔ)。政策層面正積極引導(dǎo)土地有序流轉(zhuǎn)，并大力培育家庭農(nóng)場、農(nóng)民合作社等新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體。財(cái)政資金對此提供了定向支持。例如，河北省對符合條件的單個(gè)家庭農(nóng)場和農(nóng)民合作社的補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)分別在5萬元左右和10萬元左右，旨在支持其改善生產(chǎn)設(shè)施、應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)。實(shí)踐表明，規(guī)?；?jīng)營主體更有意愿和能力投資于長期性、資本性的改善措施。家庭農(nóng)場在獲得項(xiàng)目支持后，引進(jìn)智慧水肥一體化系統(tǒng)，不僅使特定作物畝產(chǎn)提高，還能大量節(jié)省人工，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施肥以控制病蟲害，減少農(nóng)藥化肥使用。這種生產(chǎn)方式體現(xiàn)了規(guī)?；诩蓱?yīng)用新技術(shù)、實(shí)現(xiàn)綠色高效生產(chǎn)方面的優(yōu)勢。

提高應(yīng)對風(fēng)險(xiǎn)的科技支撐能力，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效與智慧管理。

科技支撐貫穿于風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對的全過程。在風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與監(jiān)測層面，專業(yè)機(jī)構(gòu)需持續(xù)開展研究，推動(dòng)農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警、影響評估及防控技術(shù)的提升，為農(nóng)作物應(yīng)對氣候變化提供科學(xué)依據(jù)。在生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)，智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)是提質(zhì)增效的關(guān)鍵。智慧水肥一體化系統(tǒng)能有效提升水資源利用率。此外，農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)領(lǐng)域運(yùn)用的遙感、無人機(jī)等新型調(diào)查技術(shù)，本身也是科技支撐風(fēng)險(xiǎn)管理的重要體現(xiàn)。

綜上所述，華北平原需通過完善災(zāi)害預(yù)警監(jiān)測體系、優(yōu)化氣候變化適應(yīng)技術(shù)、健全風(fēng)險(xiǎn)保障制度等方面協(xié)同發(fā)力，系統(tǒng)性提升農(nóng)業(yè)的氣候韌性。未來的方向在于進(jìn)一步深化上述幾個(gè)層面的研究，使農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防范更加精細(xì)化，同時(shí)創(chuàng)新災(zāi)害保險(xiǎn)制度，為規(guī)?；黧w提供更具針對性的“保險(xiǎn)+信貸+科技”一攬子服務(wù)，從而構(gòu)建一個(gè)更智能、更穩(wěn)健的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管理體系。

4 結(jié)語

華北平原“暖干化”向“暖濕化”轉(zhuǎn)型、氣候非對稱性增溫、極端災(zāi)害性天氣增多，以及地表水文過程與大氣耦合新動(dòng)態(tài)等氣候變化新特征，顯著增加了華北平原農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)難度和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的氣候暴露風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前，在農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害機(jī)理認(rèn)知、預(yù)測預(yù)警能力、災(zāi)害應(yīng)對能力和科技成果轉(zhuǎn)化等方面仍存在不足，制約了農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的主動(dòng)適應(yīng)能力。

針對上述挑戰(zhàn)，未來應(yīng)著重加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，揭示氣候-水文-農(nóng)業(yè)多過程耦合機(jī)制，厘清極端氣候事件對作物生長的非線性影響與致災(zāi)閾值，為精準(zhǔn)防控提供科學(xué)依據(jù)；在此基礎(chǔ)上，完善“空天地”一體化的農(nóng)業(yè)氣象預(yù)警監(jiān)測體系，推動(dòng)人工智能、數(shù)字孿生等前沿技術(shù)與作物模型深度集成，提升災(zāi)害早期識別與動(dòng)態(tài)決策支持能力。在水資源管理方面，應(yīng)統(tǒng)籌地表水與地下水聯(lián)合調(diào)控，強(qiáng)化非常規(guī)水資源利用與高效節(jié)水技術(shù)協(xié)同應(yīng)用，提升農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的水安全保障水平。同時(shí)，持續(xù)推進(jìn)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，優(yōu)化種植制度與品種布局，加快抗逆作物育種與氣候適應(yīng)性技術(shù)研發(fā)推廣，構(gòu)建穩(wěn)產(chǎn)增效的技術(shù)體系。在制度保障層面，需完善農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)體系，探索氣候指數(shù)保險(xiǎn)等創(chuàng)新工具，健全規(guī)?；?jīng)營與政策協(xié)同機(jī)制，形成風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)與長效激勵(lì)并重的政策環(huán)境。

通過多領(lǐng)域協(xié)同發(fā)力，系統(tǒng)構(gòu)建多層次、全鏈條的氣候智慧型農(nóng)業(yè)體系，全面提升華北平原農(nóng)業(yè)應(yīng)對氣候風(fēng)險(xiǎn)的適應(yīng)能力與韌性，有力支撐區(qū)域農(nóng)業(yè)的長期穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展。

沈彥俊 中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心主任，二級研究員。主要研究領(lǐng)域：農(nóng)業(yè)水文與水資源、節(jié)水農(nóng)業(yè)等。

文章源自：沈彥俊, 郭英, 張傳偉, 等. 氣候變化對華北平原農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響與應(yīng)對策略. 中國科學(xué)院院刊, 2026, 41(4): 644-655, doi: 10.3724/j.issn.1000-3045.20260308001.

責(zé)任編輯：金杭川 文彥杰