气候变暖对农作物产量的影响研究方法和结果综述

教材研究：教材中生态学中的温室效应等知识中，认为温室效应对全球的农作物产量的作用下降，解释也不是很清楚。这几天，学习了许多文章，其实，这个原因及其解释还真是很复杂，不能一概而论，所以，出题时还需要考虑这方面的知识，现摘录相关的研究方法和结果综述。

小麦、水稻、玉米和大豆是全球四大主要粮食作物，约占人类食物热量来源的64%。因此，准确量化气候变暖对这些农作物产量的影响及其空间格局尤为必要。

目前，由于研究标准、研究方法和研究尺度等方面的差异，全球气候变暖对农作物产量的影响仍然存在很大的不确定性。

一、研究方法介绍

全球气候变化针对农业方面的研究主要集在模型模拟影响和观测试验等二个方面。

模型模拟可以分为动态数值模拟（农业评价模式相嵌套和气候模式）和统计分析（建立回归模型）。

气候变化对农业影响的模拟研究方面，经常需要同时分析处理多种因子变量和相应的数据来研究气候变化影响作物生长和产量的复杂性，研究气候变化对作物影响模拟的主要方法有2种，即动态数值模拟方法和经验统计分析，这些方法均得以逐步发展。

在观测试验方面，研究大气成分变化对农作物形态结构、生理生态及化学组成等方面的影响，其又可分为2种方法，即温室或人工气候室试验和田间试验。气候变化对农业影响的观测试验研究方面，国外开展的研究多采用环境控制试验和田间试验2种方法，其中环境控制试验通过人为控制二氧化碳浓度来研究其对作物的影响，一般在野外设立封闭或顶部开放温室中进行。

二、发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志（2017年8月15日）

研究团队通过整合全球范围内已发表的、基于不同尺度和方法的研究结果，系统地评估了全球变暖对小麦、水稻、玉米和大豆产量的影响。研究结果表明，各研究方法均认为全球变暖将造成全球主要农作物减产。在不考虑降水变化、二氧化碳施肥效应和适应性管理措施的前提下，全球平均温度上升1℃将造成全球小麦、水稻、玉米和大豆分别减产6.0%、3.2%、7.4%和3.1%。在国家和站点尺度上，气候变暖普遍导致作物减产；但是，变暖影响随作物类型和地理格局表现出一定的异质性，在部分地区暖化可能致使作物增产。

三、发表在英国《自然·气候变化》杂志（2016年4月14日）

研究认为，尽管整体性变暖会使部分农作物减产，但在全球某些地区，大气中二氧化碳浓度升高会减轻这一影响，此外可能有更复杂的因素同时发挥作用。

大气

中二氧化碳浓度已从工业革命前的280ppm（1ppm为百万分之一）达到如今的约400ppm。自上世纪80年代以来，大量相关实验表明，大气二氧化碳浓度升高可以增强农作物光合作用，从而增加其单位产量。然而，此前这类实验都是在实验室环境下开展的，未考虑其他自然环境因素，比如升温带来的病虫害等，因此二氧化碳浓度升高有助于增产的结论也备受质疑。

在新研究中，一个国际研究小组利用从另一项大范围现场实验中获得的农作物模型和数据，重点分析了升温、二氧化碳浓度升高及降雨量等环境因素对玉米、大豆、小麦和大米4种农作物用水和产量的合并影响。

结果显示，虽然全球升温和水资源短缺使农作物减产，但考虑到二氧化碳浓度增加会减少农作物对水分的需求，到2080年，上述4种农作物用水效率都将提高。研究预测，如果将所有因素考虑在内，到2080年，在依靠降雨灌溉区域（主要包括北美、欧洲等），小麦平均产量将提高10%；在人工灌溉区域(主要包括中国、印度等)，小麦将平均减产4%。而玉米几乎在所有种植区域的产量都将下降，平均下降约8%。研究没有对大豆和大米的产量变化作出结论。

针对这项研究，前美国农业部研究员布鲁斯·金博尔认为，要评价气候变化对农业的整体影响，还需要“来自更多地区、更多农作物的更多数据”。他认为，二氧化碳浓度超过某个临界值后将不再有益于农作物生长，而温度持续升高对农作物的破坏会越来越严重。