研究显示,全球气温每升高一摄氏度,小麦减产的幅度大约为6%。“粮食面临着多种因素的挑战,而气候变化是其中之一。”在日前举行的“第二届国际小麦大会”上,德国慕尼黑工业大学教授Senthold Asseng在发言中表示。

反常的夏季 艰难的小麦

　　2022年8月,印度农业部发布小麦产量预估报告。报告显示,2022年印度收获了1.0684亿吨小麦,高于之前预估的1.064亿吨,但是低于2月份估计的1.11亿吨。

　　高温和干旱显然影响了印度小麦的产量,进而推高了小麦价格,自四月以来,小麦消费通胀率一直保持在9%以上,七月份飙升至11.7%。同时七月份的小麦批发价格上涨幅度达到13.6%。

　　高温和干旱的影响远不止印度,据美国农业部发布的《世界农业生产报告》显示,欧盟2022/2023年度小麦产量预估1.321亿吨,环比下降1%,同比下降4%,低于五年平均水平。

　　同样来自美国农业部的数据显示,美国小麦预计减产幅度达到8%,其中,冬小麦单产相比去年下降了4.6%,春小麦则受干旱影响,播种面积大幅减少,只有预订面积的一半左右。

　　在高温袭击的同时,另外一些地方,却在遭遇淫雨和涝渍的威胁,在美国北达科他州,暴风雪在四月降临,随后冰雪消融后引发洪水,一直到5月下旬,春小麦播种的末期,美国春小麦的播种面积仅占计划播种面积的49%。而在北达科他州,同一时间,春小麦播种面积仅完成了预计的27%。

　　2021年,中国北方的秋汛,导致1.1亿亩冬小麦晚播。2022年的暖春降低了晚播的影响,但在中国南部,长江中上游的冬麦区,如湖北、江苏的一些地方,连续的降雨让大量麦田浸泡在5厘米深的水中。

　　在全球,三分之一的人以小麦为主粮,但剧烈的气候变化,正在让小麦生产的不确定性变得更强。“气候变化,正影响着全球10%的人口。”Senthold Asseng说。

高温影响下,小麦一定减产吗

　　怎样判断极端气候对小麦生产造成的影响,正成为全球小麦领域的科学家们日渐重要的课题。

　　Senthold Asseng介绍,他们用一种新的模型去模拟小麦生产的变化,“实验发现,温度的变化对小麦的成熟度影响非常大。我们对全球30个不同地点、30年来的数据进行模拟,结果显示,全球气温每升高一摄氏度,小麦产量就会降低6%左右。这一数据并不是恒定的,在热带和亚热带,温度变化的影响更大,且不确定性更小。”

　　全球气候变化,最显著的特点是温室效应带来的全球变暖,中国农业大学资源与环境学院教授赵闯介绍,“融合长期观测的历史数据显示,相比工业革命前,全球平均气温上升了1.2摄氏度。升温,主要是人类活动向大气中排放的温室气体所致。”

　　气温的上升,在生态系统中产生了连锁效应。以全球小麦为例,不考虑其他因素,温度每升高1摄氏度,可造成6%左右的减产,但与此同时,其他因素也在影响小麦的产量,包括人为采取的措施。在中国,2021年秋汛之后,庞大而完善的农技推广、植保体系,就随之而动,同时,全国农业科研工作者深入田间地头,现场指导减灾保粮技术,再加上暖春的影响,保障了小麦的生产。

　　根据联合国粮农组织的预测,2022年,全球小麦减产幅度为1%。“从具体的层面看,全球升温不一定造成所有地方都减产,”赵闯说,“比如在中国的南方和北方,升温的影响就不同。在西北春小麦生产区,升温带来了显著的负面效应,而在水分充足、温度却相对较低的华北南部,如安徽、江苏等地,升温则带来了增产效应。”

不只有高温干旱,还有洪涝灾害

　　高温往往和干旱相伴随,这使得应对措施更加复杂和艰难。但极端天气不只有高温干旱,还有暴雨涝渍。

　　在澳大利亚,塔斯马尼亚大学刘科博士,进行了一项关于涝渍对小麦产量影响的实验,同样的实验,在中国长江中下游地区也在进行。

　　2022年春季,澳大利亚遭遇罕见暴雨,就在三月份,暴雨和强风袭击了东部的昆士兰州、新南威尔士州等多个地区,当地小麦和油菜受损严重。

　　2022年7月,巴基斯坦遭遇罕见暴雨和洪水袭击,到9月,巴基斯坦三分之一的地区受到洪水影响。

　　“在极端气候对农业生产的影响中,干旱和高温得到的关注远大于涝渍灾害,”刘科说,“实际上,涝渍灾害在全球同样普遍,且随机性更强,成因更加复杂。”

　　涝渍灾害可能发生于全球任何农作区,不论是欧洲还是美洲,抑或是中国,都是常见的农业灾害,“涝渍灾害其实也会造成相当大的影响,尤其是它发生在小麦产量形成的关键时期。”刘科说。

　　国际气候科学家小组的一项研究显示,在未来,随着全球气温的继续上升,类似的强降雨可能会变得更多。

　　在我国长江流域,今年三四月份同样遭遇了连续强降雨,罕见的连续暴雨落在稻麦轮作区,由于田间土壤板结,地表积水下渗过慢,致使当地小麦、油菜长时间浸泡在水中。

　　“在全球,每年洪涝灾害给小麦造成的损失,远比想象的要大,”刘科说,“从田间试验的数据看,在不采取补救措施的情况下,常规的涝渍灾害,可能给小麦产量造成大约3成以上的损失。这不包括一些毁灭性的洪涝灾害打击。”

要保护小麦,根本在保护生态

　　科学家们正在考虑开发更多的技术,以应对极端气候对小麦造成的影响。

　　其中,抗旱小麦的培育无疑是最重要的途径之一。中国是小麦育种的大国,小麦品种100%自主,并且育成了多种抗旱小麦品种,如中国农业科学院育成的中麦895,具有优良的灌浆速率和耐热性,在黄淮海南部推广面积居于首位。中国农业大学农学院教授孙其信主持完成的“小麦耐热基因发掘与种质创新技术及育种利用”项目,在2021年获得国家技术发明二等奖。

　　随着分子基因组学的发展,关于小麦耐热耐旱基因的研究,也已获得突破,中国农业科学院数据显示,该院科学家们,已经筛选出110多份抗旱耐热性突出的小麦种质资源。此外,就在2022年7月,中国农业科学院作物科学研究所小麦抗逆分子育种创新研究组,发现了一种负调控机制,有助于小麦平衡干旱胁迫响应和正常的植物生长发育。

　　在应对涝渍灾害方面,刘科告诉记者,目前已经定位到小麦的相关基因,并且在实验中发现,在连续极端涝渍情况下,对照组产量损失可以降低17%-25%。这对未来育成相关的抗性品种具有重要意义。

　　更多的方法正在被科学家们开发出来,比如工厂化生产的垂直农业。Senthold Asseng在国际小麦大会上介绍,他们通过实验发现,在设施内进行工厂化生产,可能是未来应对粮食危机的途径之一。“我们计算过垂直农业的生产潜力,在普通农田中,1公顷土地每年可生产三到四吨小麦,而搬到室内生产,产量可以达到5倍,极限情况下,可以达到60倍。而垂直农业,假如在一栋楼中,种植100层,理论上产量可以达到6000倍。当然,这样的极限生产,成本极高,在当前不具备推广价值。但不可否认,当真正遇到粮食危机的时候,成本是次要的。”

　　不过,和被动地适应环境变化相比,主动维护生态环境的可持续发展,是解决极端气候危机的根本办法,2015年,《巴黎协定》规定,把全球平均升温控制在比工业革命前水平高出2摄氏度之内,并努力限制在高出1.5摄氏度。2021年,G20峰会再次达成协议,承诺采取“有意义和有效”的措施,以实现将全球升温限制在1.5摄氏度的目标。

　　“在未来,如果采取极为严格的措施,这个目标是有可能实现的,”赵闯说,“我们一方面要考虑如何应对气候变化对小麦及农业生产造成的影响,另一方面,也要真正把生态为基本的原则,真正保护好我们的生存之地。”