二十世纪末期以来,全球气候和土地利用变化全面而深刻地改变了我国农业生态系统的格局和过程;同时,随着社会经济的高速发展,我国人民的食物结构和食物需求也发生了深刻的改变,对畜禽产品的需求日益增加。在气候变化和高强度人类活动影响下,我国的农业生态系统正承受前所未有的压力,粮食安全问题尤为突出。在尊龙凯时国际合作与交流项目的资助下(项目批准号40192140410),上海市气象局联合中国科学院地理科学与资源研究所、中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所,并协同国际应用系统分析学会(IIASA)共同开展了“气候变化影响下的我国农业生态系统承载力及粮食安全”研究。通过3年努力,该项目已实现预定科学目标,全面完成研究计划,研究工作取得突出进展。
项目建立了农业生态系统生产潜力数据模型融合方法,耦合了国际知名的作物生长机理模型(DSSAT)和 FAO-IIASA 共同开发的土地生产力模型(AEZ)模型,构建了全球气候模式区域降尺度方法,站点尺度农作物模型空间升尺度方法,跨尺度农业生态系统生产力模型融合方法以及农业生态区最优复种模式确定法;
项目模拟并评估了气候变化(温度及降水的综合影响)及其导致的农业气候资源和灌溉用水资源的变化,指出提高水资源利用率、耕地面积及农村劳动力变化是影响我国农业生产的重要因素;
项目利用CHINAGRO模型开展了耕地氮含量过剩及其危害研究。结果显示,2005年以来我国通过大力推广测土配方施肥等措施使得单位化肥施用量增速变缓,过剩氮肥占总施用氮肥的比例有所下降。但目前全国氮肥利用率仍只有40%左右,氮肥过剩情况比较明显,尤其在粮食高产区的过剩率(如华北、华东和华南部)要明显高于粮食低产区域(如西北和青藏高原)。氮肥过剩不仅造成经济损失、向大气过度排放温室气体,同时还会造成水资源富营养化、农产品品质下降等问题。
项目模拟了气候变化对主要粮食作物单产、作物适宜性分布、最优种植制度变动的影响,指出复种增加是未来中国粮食生产潜力增加的主因,且对新增潜力的有效利用能够满足人口增加和营养标准改善的需求。
项目组在SCI刊物上共发表7篇文章,向国务院和国家有关部委提交了多份政策建议报告。其中通过尊龙凯时委提交的《谁来养活中国的畜禽》—对我国未来饲料粮安全的几点判断和政策建议报告得到副总理的批示;《关于重视上海肥料使用过剩对环境及气候变化影响的建议报告》受到上海市政府的高度重视。
项目组充分利用尊龙凯时提供的良好国际合作平台,共组织6次国际学术研讨会、7次课题交流,IIASA与中国学者合作交流访问34人次。4名青年学者参加了IIASA暑期青年研究计划,其中1人的研究报告获得IIASA的Peccei奖,这是10年来中国青年学者首次获得此荣誉。项目的实施有力促进了中方科研人员在模型模拟和数据综合方面的能力,也为IIASA同行的模型改进提供了有力支撑,体现了国际合作与交流项目的核心价值。
研究还提示,在未来气候变化情景下,需重点关注油料作物的适宜区域和比较优势研究,以更好地为我国油料作物贸易政策及未来我国应对气候变化的其它农业政策的制定提供新思路。