全球气候今时易，麦田守望须同行

出品：科普中国

作者：陈可鑫（中国科学院大气物理研究所 北京陶诗言气象发展基金会）

监制：中国科普博览

粮食，是人类走向文明的物质基础。粮食安全最朴素的定义，就是任何人在任何时候都能够买得起又买得到足够的用以维持生存和健康所必须的食品。

纵观中华五千多年根植于农耕文明的历史长河，粮食是固国安邦之根柢，正所谓：国之大本，食足为先。放眼当下经济全球化的时代背景，保障粮食安全已不仅仅局限于提高粮食产量，国际农业贸易也是众多国家和地区维持粮食供给的重要手段。

但全球粮食安全始终面临着诸多威胁：人口增长、气候变化、战争频发、国际市场动荡……

就让我们以三大谷物之一的小麦为例，深刻了解气候变暖背景下，保障粮食安全这一复杂而又艰巨的课题。

人生于天地，与草木共生——小麦“驯化”下的人类社会

在所有农作物中，小麦是人类最早种植的粮食作物。但历史学家认为，并不是人类驯化了小麦，而是小麦驯化了人类。一万多年前，对小麦的种植让人类社会结构从渔猎采集向定居生活转变。悠悠万载，四时更替，劳作不休，人类社会的命脉早已深深地根植于土地之中。

壁画中描绘的是古埃及人民耕种的场景（图片来源：Egy king）

现今，小麦已是人类饮食结构中碳水化合物的重要来源，为全球约35%的人口提供了20%的蛋白质和卡路里。小麦是起源于温带的喜凉作物，对水分和热量的要求较低，种植面积在所有农作物中最为广泛。全球小麦产量最高的国家大多为中高纬度具有温带气候的国家，如中国、俄罗斯、美国、法国、加拿大、德国等。但在一些亚热带气候地区，只要当地气候的水热条件能够满足小麦生长的要求，也能拥有大面积的小麦耕地，比如印度的德干高原。

2000-2020年全球小麦产量各国占比情况（图片来源：联合国粮食及农业组织数据库Faostat）

由于世界人口分布不均，不同地区气候条件、生产力水平存在差异，一些国家的小麦产量多有富余，而不少国家却难以自给自足，需要通过国际间的粮食贸易才能让本国人民吃饱饭。所以作为世界性重要的谷物作物，小麦不仅种植面积最大，国际贸易额也位居粮食作物之榜首。

全球小麦供应链，在一定程度上反映出了不同国家、地区间气候条件、农业生产水平的差异。

天时不顺则仓禀不盈——气候变暖对粮食安全的影响

自工业革命以来，人类在过去短短一百多年里排放的大量二氧化碳使全球平均温度显著升高。自1970年以来，全球表面平均温度上升速度之快是过去两千多年所未有的。这样异常的温度变化，正在逐渐打破经过几十亿年漫长演化而达到稳定的地球生态系统，将对全球粮食安全造成影响。

全球平均地球表面温度相较于20世纪平均温度的变化（图片来源：美国国家海洋和大气管理局NOAA）

一些乐观者认为，气候变暖也许并不是坏事。因为温度的升高可以让原本不适合耕种的高纬度地区能够种植农作物，扩大粮食耕种面积，从而提升粮食产量。这样的论调并不是无稽之谈。过去60多年来，我国整体降水和气温都在上升，原本位于南方的双季稻可种植区的北界向北扩张了近300公里。东北黑龙江的八五六农场，在改革开放之初曾是麦浪滚滚，如今已是稻浪滔滔，而我国冬小麦的种植北界更是由长城沿线向北扩张了100-200公里。

气候变暖导致我国种植带北移，黑龙江八五六农场主要耕种粮食由小麦变成水稻图片来源：（中新网 黑龙江网）

但站在一个更宏观的时空角度上，我们就会明白这些繁荣景象只是短暂而局部的。例如我国西北地区气候干旱，坐落着我国最大的沙漠——塔克拉玛干沙漠，进入21世纪以来，塔克拉玛干沙漠却出现了许多湖泊。西北地区出现“变暖变湿”的现象，使得我国种植区“北移西扩”，并非是由于当地气候真的变得湿润了，其中很大一部分原因是全球平均温度升高青藏高原高山冰雪融雪量增加，导致下游河流净流量增大。但政府间气候报告专门委员会（IPCC）在2019年发布的《气候变化中的海洋与冰冻圈特别报告》指出，气候变化驱动的冰川融化会导致地表径流在初期增加，但随着冰川水储存的耗尽，水供应将不断缩减，甚至完全丧失。由此可见，只有客观理性得看待一时的繁荣，同时采取有效的措施积极应对，才能做到趋利避害，合理利用资源。

IPCC《气候变化中的海洋与冰冻圈特别报告》（图片来源：政府间气候报告委员会IPCC）

由于环环相扣的生物链条彼此连接，相互依赖，气候变暖正在以各种各样的形式，在一定程度上危害到全球粮食安全。温度升高、种植带的北移同时使得全国农业发生病虫害的面积向北扩张；更温暖的土壤会释放出更多的重金属而被植物所吸收，危害粮食质量安全；气候带的北移加之耕地的扩张，会进一步破坏地区生态环境的稳定……

并且气候变暖下频繁发生的极端天气事件正在一次次打破记录，突破极限。老农常言：“防风防雨如防盗”，但异常性天气的不可预见性越来越大，农业生产的韧性一次又一次地面临着更大的冲击和压力。我们刚经历了近十年来全球范围最广的高温干旱事件，北半球的多个国家同时遭受迫近记录甚至破纪录的热旱灾害。欧洲多个小麦出口国，在高温和干旱的同时席卷之下，水电资源紧张，麦田绝收，主要粮食收成面临“腰折”的困境。而作为全球最大的小麦出口国的美国，由于从春季开始就受到了极端干旱的影响，不少地区春小麦产量骤减，国内小麦价格显著上涨。

2022年7月13日全球大范围地区遭受极端高温天气影响（图片来源：联合国粮食及农业组织数据库Faostat）

不少统计和预测研究均已明确指出，未来气候变暖带来的局部农产品收益无法弥补其对整体农业生产的不利影响。并且最新研究表明，早期一些作物模型更是低估了气候变化对粮食产量的不利影响，这说明将会有比预期更多的人口的粮食安全受到气候变化的威胁。

不患寡而患不均——国际贸易竞争或加剧气候变化对全球粮食安全的威胁

我国仅拥有全世界百分之7%的耕地，却养活了全世界21%的人口。能够创造这样的“世界奇迹”，离不开我国人民的辛勤劳作、农业科技的稳定发展和国家对农业改革的大力支持。在这些因素之外，能让中国人民从“吃得饱”迈向“吃得好”的历史性转变，还得益于我国在贸易全球化的背景下，充分利用了国际市场资源，通过适度的粮食进出口来改善我国粮食的结构性矛盾。

2010-2022年中国玉米、小麦和大豆的进口量显著增大（图片来演：Yukiko Nozaki, 2021）

以小麦为例，中国不仅是世界上最大的小麦生产国和消费国，也是小麦的国际贸易大国。早期，我国小麦生产以解决人民温饱问题为主，将亩产量作为首要的衡量指标。但随着人民生活水平的提升，人们对于优质小麦的需求逐年增大。在这样的需求转变下，我国普通小麦产量过剩，而优质小麦产量存在缺口。

江苏南通，一位农民正在麦田上喷洒杀虫剂（图片来源：环球时报Global Times）

在国际农贸市场中，美国凭借先进而普及的农业机械化水平和高额的农业补助，大量出口低价优质小麦。考虑我国农业用地紧张，人工成本较高的情况，从美国进口小麦即能满足国内市场的需求又降低了国家粮食开销。同时，为了避免“谷贱伤农”的情况出现，我国仍然大量征收农民种植的普通小麦，并向周边韩国、菲律宾、越南等国家出售饲料用陈麦。这样不仅满足了这些国家对饲料用粮的需求，也保护了我国农民的实际利益。

2021年我国小麦进口情况（图片来源：中华粮网）

虽然国际贸易有益于我国解决粮食结构性矛盾的问题，但我们也得意识到市场是把双刃剑的本质，国际粮食市场出现的波动将通过贸易关系影响到各个国家的粮食安全。未来随着气候发生变化，全球粮食安全将面临更高的风险和挑战。近日，发表在学术期刊《On Earth》上，来自中国科学院大气物理研究所张天一研究团队的最新研究成果表明，在全球平均温度升高2℃的情况下，小麦产量分布的变化加之国际贸易市场的竞争，将扩大全球小麦的供需矛盾。面对这一挑战，该研究强调了提升各国的粮食自给能力是保障粮食安全的关键，受到国内外主流科技、新闻媒体的广泛关注。

当前和2℃增温气候下，全球小麦产量（a）和价格（b）相对于当前平均值的变化分布情况（图片来源：Zhang et al. 2022）

该研究表明，气候变暖将导致全球小麦产业链供需不平衡问题更加突出。由于温带气候的向北扩张以及升高的大气二氧化碳浓度在一定程度上能够促进植物的光合作用，全球小麦的平均产量或将提高约1.7%。但产量的增加多来自于中高纬度较为发达的小麦出口国和地区，而在一些位处低纬度、需要大量进口小麦的国家和地区的小麦产量却显著下降。而在国际贸易市场的一般规则下，当小麦进口国产量减少，其对小麦需求的增大将会刺激国际粮食市场上小麦价格的抬升，从而增加这些国家的粮食进口费用。张天一研究员表明：“粮食进口费用的增加将进一步阻碍小麦进口国粮食自给能力的建设，固化他们在粮食安全保障中的被动局面，这将加剧全球整体粮食安全状况的不平衡。”

当前和2℃增温气候下，全球小麦产量（c）和价格（d）相对于当前平均值的变化分布情况（图片来源：Zhang et al. 2022）

面对气候变化将加深世界农作物的分布差异,从而给发展中国家带去更大的粮食安全压力的问题，一些发展中国国家已经意识到要提高粮食自主自给能力的重要性。例如，在2021年12月，埃及国家遥感空间科学局与中国农科院农业资源与农业区划研究所签署关于中埃农业绿色发展联合实验室合作备忘录，开展面对未来气候挑战的智慧农业方面的国际合作，提升小麦的气候抗逆性。

立足人类命运共同体，携手应对粮食安全危机

当人类将第一颗小麦种子埋进土地时，所希冀就是能够填饱肚子。但一万多年过去了，饥饿却从未消失，现今世界上仍然有大量人口在忍受着饥饿的折磨。根据联合国粮食署的研究，全世界有多达8.11亿人经常饿着肚子上床睡觉，根据《2021年世界粮食安全和营养状况》报告，这占世界人口的近9.9%。老一辈中国人曾经历过的那段吃不饱饭的艰苦岁月让我们深深明白，一个国家粮食自给能力的重要性。

（图片来源：earth.org）

在面对当下气候变化对粮食安全的挑战面前，我们在端牢14亿中国人的饭碗时，更加呼吁各国之间能够加强农业技术合作，提升全球气候变化脆弱国家保障粮食安全的能力，通过平稳的粮食供应链和公平的监管系统，打造更具人文关怀的世界粮食体系，让世界不再饥饿。

参考材料：

[1] Zhang, T.* , van der Wiel, K.*, Wei, T., Screen, J., Yue, X., Zheng, B., Selten, F. ,Bintanja, R., Anderson, W., Blackport, R., Glomsrød, S., Liu, Y., Cui, X., Yang, X.*, 2022. Increased wheat price spikes and larger economic inequality with 2oC global warming, One Earth, 5, 907-916.

[2] Zhang, T.*, Li, T., Yang, X., Simelton E. 2016. Model biases in rice phenology under warmer climates. Scientific Reports, 6, 27355.

[3] Diffenbaugh, N.S., Singh, D., Mankin, J.S., Horton, D.E., Swain, D.L., Touma, D., Charland, A., Liu, Y., Haugen, M., Tsiang, M., and Rajaratnam, B. (2017). Qualifying the influence of global warming on unprecedented extreme climate events. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 114, 4881–4886.

[4] Yukiko Nozaki,2021. China’s grain imports rapidly growing-expectation for the rise of innovation triggered by soaring prices. Mitsui & Co. Global Strategic Studies Institute Monthly Report.

[5] IPCC 2019《气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》

[6] 洪凯. 世界粮食危机影响下的东南亚国家粮食安全问题及中国的对策[J]. 东南亚研究, 2008(6):6.

[7] NOAA National Centers for Environmental Information, State of the Climate: Monthly Global Climate Report for June 2022, published online July 2022, retrieved on August 28, 2022 from https://www.ncei.noaa.gov/access/monitoring/monthly-report/global/202206/supplemental/page-1.

[8] https://earth.org/global-food-security/

[9] http://sh.cma.gov.cn/sh/qxkp/qhbh/gnwdt/202201/t20220128_4478381.html

[10] https://www.weforum.org/agenda/2022/07/heat-waves-climate-change-europe-northern-hemisphere/

[11] http://www.workercn.cn/c/2022-07-16/7101658.shtml

[12] https://ricetoday.irri.org/crop-models-underestimate-climate-change-impact-on-global-rice-production/

[13] https://www.guancha.cn/internation/2021_08_09_602296.shtml

[14] https://www.scientificamerican.com/arabic/articles/news/warming-increases-wheat-price/