■盡管氣候變暖可能降低傳統(tǒng)小麥產(chǎn)區(qū)的單產(chǎn)，但它也會(huì)顯著擴(kuò)大適宜種植區(qū)的范圍。這種空間再分布可能會(huì)重塑全球糧食生產(chǎn)格局，甚至帶來總產(chǎn)量的凈增長。

■氣候變暖讓小麥生產(chǎn)格局發(fā)生“地理轉(zhuǎn)移”，既帶來了新的發(fā)展機(jī)遇，也提出了生態(tài)與氣候風(fēng)險(xiǎn)的雙重挑戰(zhàn)。

本期嘉賓：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院教授趙闖

采訪人：本報(bào)記者　劉倩　

全球人口持續(xù)增長，糧食需求不斷攀升，農(nóng)業(yè)系統(tǒng)正面臨巨大的增產(chǎn)壓力。作為全球最重要的糧食作物之一，小麥提供著約20%的全球熱量攝入，在保障糧食安全方面發(fā)揮著重要作用。然而，氣候變化正深刻重塑小麥的生產(chǎn)格局，改變?nèi)蚋氐倪m宜性分布區(qū)。

當(dāng)前多數(shù)研究主要聚焦氣溫升高對小麥單產(chǎn)的影響，且默認(rèn)種植范圍保持不變。這種簡化設(shè)定忽略了氣候變暖可能引發(fā)的土地利用格局變化，進(jìn)而可能低估區(qū)域糧食生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)與適應(yīng)潛力。因此，需在分析中同步納入氣候變暖背景下小麥種植區(qū)域與單產(chǎn)的動(dòng)態(tài)變化，以更精準(zhǔn)評估未來小麥生產(chǎn)格局及糧食安全風(fēng)險(xiǎn)。

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院教授趙闖研究團(tuán)隊(duì)通過構(gòu)建一個(gè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，綜合考慮氣候、土壤、地形、人類活動(dòng)等因素，用于評估氣候變化背景下全球小麥種植格局的未來演變。在集成多源環(huán)境數(shù)據(jù)，并篩選最優(yōu)模型進(jìn)行預(yù)測后，團(tuán)隊(duì)的最新研究揭示了氣候變化驅(qū)動(dòng)的種植區(qū)域動(dòng)態(tài)，進(jìn)一步結(jié)合　ISIMIP3b（國際影響模型比較項(xiàng)目的第三階段數(shù)據(jù)集）發(fā)布的10個(gè)作物模型的全球網(wǎng)格模擬單產(chǎn)結(jié)果進(jìn)行綜合評估，從而系統(tǒng)地刻畫了氣候變化對全球糧食生產(chǎn)格局的重塑過程。

基于經(jīng)過驗(yàn)證的隨機(jī)森林模型，研究團(tuán)隊(duì)針對三種氣候情景（SSP1-2.6、

SSP3-7.0、SSP5-8.5，即未來預(yù)估情景下的預(yù)估試驗(yàn)）預(yù)測未來小麥種植區(qū)空間分布變化。研究結(jié)果表明，到21世紀(jì)末，在高排放情景（SSP5-8.5）下，春小麥和冬小麥的種植北界將整體向高緯度（極地）方向顯著推進(jìn)，推進(jìn)距離分別約為524千米和509千米。具體到美國、歐洲和中國北方等小麥主要產(chǎn)區(qū)，種植北界的遷移距離可達(dá)400千米至650千米；而南半球地區(qū)，如南美和澳大利亞的遷移幅度相對較小，約為200千米。在中排放情景（SSP3-7.0）下，小麥種植北界平均推進(jìn)約300千米。

在低排放情景（SSP1-2.6）下，遷移幅度約為130千米，且主要發(fā)生在北歐及高緯度地區(qū)?！叭驓鉁孛可?℃，小麥種植北界可向北推進(jìn)約100千米至121千米，約1個(gè)緯度。”趙闖表示。

基于　RF-RBF模型平均結(jié)果，在固定　CO2濃度、僅考慮溫度變化影響的情況下，當(dāng)升溫2℃時(shí)，全球春小麥和冬小麥的適宜種植面積預(yù)計(jì)分別增加15.7%和14.1%，其中現(xiàn)有種植區(qū)分別擴(kuò)大約5.3%和9.4%。

盡管種植區(qū)整體呈現(xiàn)出擴(kuò)張態(tài)勢，但多作物模型全球網(wǎng)格模擬結(jié)果表明，現(xiàn)有種植區(qū)域單產(chǎn)普遍下降。在不考慮　CO2施肥效應(yīng)的情況下，升溫2℃和4℃分別導(dǎo)致全球春小麥減產(chǎn)15.5%和30.9%，冬小麥減產(chǎn)12.6%和23.9%。

研究團(tuán)隊(duì)將氣候變化下的種植面積變化與產(chǎn)量模擬結(jié)果相結(jié)合后發(fā)現(xiàn)，全球小麥總產(chǎn)量的凈效應(yīng)在不同區(qū)域呈現(xiàn)出顯著差異。

相較于1991年—2020年參考期，在當(dāng)前種植區(qū)內(nèi)，到2100年春小麥和冬小麥產(chǎn)量預(yù)計(jì)分別下降約5.0%和18.0%；但若考慮新增適宜種植區(qū)的擴(kuò)展，全球小麥總產(chǎn)量則有望分別增加0.9%和11.2%。

“隨著氣溫上升，小麥種植區(qū)將整體向高緯度地區(qū)移動(dòng)。”趙闖進(jìn)一步解釋，北歐、加拿大和俄羅斯等中高緯度地區(qū)的種植潛力顯著提升，而中低緯度地區(qū)如華北平原、印度則可能因高溫和干旱壓力增加而出現(xiàn)減產(chǎn)。

研究團(tuán)隊(duì)指出，種植區(qū)的北擴(kuò)雖然為糧食生產(chǎn)帶來了新的空間，但也可能占用部分森林、草地等生態(tài)區(qū)域，從而造成碳排放增加和生態(tài)退化。同時(shí)，新拓展地區(qū)的氣候更寒冷，可能面臨低溫凍害等新風(fēng)險(xiǎn)，需要通過培育抗寒品種和調(diào)整種植制度來降低損失。

面對這些挑戰(zhàn)，需制定差異化適應(yīng)性應(yīng)對戰(zhàn)略，如高緯度地區(qū)的國家在規(guī)劃墾荒時(shí)需要注重生態(tài)保護(hù)，減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)則應(yīng)加大對節(jié)水灌溉和耐熱品種的研發(fā)投入。在技術(shù)層面，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先開發(fā)抗逆基因育種和智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)，以降低生產(chǎn)的不確定性。

“氣候變暖對農(nóng)業(yè)的影響不能被簡化為‘減產(chǎn)威脅’，其也是推動(dòng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)重構(gòu)的重要驅(qū)動(dòng)力。”趙闖強(qiáng)調(diào)，能否實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量增長與生態(tài)可持續(xù)的雙贏，取決于能否從現(xiàn)有的擴(kuò)張模式，轉(zhuǎn)向基于系統(tǒng)思維的適應(yīng)性治理。

未來，研究將進(jìn)一步融合自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)，在動(dòng)態(tài)模型中更充分納入人力、資本與政策變量，為構(gòu)建更具韌性的全球糧食系統(tǒng)提供支撐。