“针对气候变化对未来区域农业生产影响的科学预测，有助于国家制订农业管理和适应气候变化的相关政策。”日前，中国科学院地理科学与资源研究所研究员陶福禄对《科学时报》记者作上述表示。

　　陶福禄介绍，他们最近创建了一个新的、适用于大尺度的、包含气候变化对作物影响的关键过程机制的作物模型（MCWLA）和一个气候变化对区域农业生产影响的超集合概率预测系统。这在气候变化影响评价和预测领域是一个重要的发展，是解决困扰当前气候变化影响预测研究领域的前沿科学问题，即不确定问题的重要方法。利用该系统开展的超集合概率预测，同时考虑生物物理过程、温室气体排放情景和全球气候模型的不确定性。

　　陶福禄等的研究发现，20世纪80年代以来，气候变化已经显著影响了我国区域农业水资源和农业生产。研究表明：1951～2000年间，我国华北和东北平原农业旱灾频率和程度显著增加。据农业气象站的观测资料研究表明：1981～2000年间，气候变化已经显著影响了一些地区主要作物的物候期和产量。区域分布上，温度升高趋势增加了我国东北水稻及华北和东北的大豆生产，然而区域气候变化导致辽宁、天津、山西、甘肃、陕西、安徽和江苏等省市玉米显著减产，辽宁、湖北和湖南等省小麦减产。

　　陶福禄说：“因为这些已观测到的影响，未来气候变化对农业生产的可能影响受到极大关注。已有相当多的研究应用全球或区域气候模式输出的未来气候情景来驱动作物模型，进而分析气候变化对未来农业生产的可能影响。”但目前气候变化研究面临着相当大的不确定性。就气候变化影响研究而言，不确定性主要来源于温室气体的排放情景、全球气候模型以及作物影响评价模型。对于温室气体的排放情景和气候变化情景的不确定性问题，目前主要通过采用多个排放情景和多个气候变化情景，或利用多模型集合预测的气候情景来解决。也有一些科学家正努力尝试发展气候变化情景的概率信息。

　　作物模型的不确定性来源于几个方面。首先目前国内外主要采用的作物模型大多都是基于站点尺度的。最初的目的是用于农业管理，这些模型大多比较偏重于对品种和农业管理措施如灌溉和施肥等影响的模拟，相应的参数比较多。而目前关于气候变化对农业生产影响的问题主要在区域尺度上。因此，当这些模型被应用于区域气候变化影响的模拟时，一些模型参数和管理措施等不得不进行一些假设，这就产生了不确定性。

　　另外，目前大量的环境控制试验（如自由大气二氧化碳富集试验）表明，气候变化对农作物影响的主要机理是：生长季节平均温度升高加速作物的生长速度，缩短作物的生长期和灌浆期，从而降低作物产量。作物开花期短时间极端高温能增加花粉的不育率和生存力，从而显著降低产量。大气二氧化碳浓度升高能增加光合作用速率，降低气孔导度，提高水分利用效率。气孔内外的水汽压差也显著影响作物的水分利用。

　　陶福禄表示，目前的一些作物模型没有充分考虑这样一些试验观测的作物对气候变化的反应，当用于气候变化影响研究时，气候变化对作物生长潜在的负影响不能得到充分反映，这就增加了在区域和全球尺度上预测的不确定性。

　　陶福禄认为他们创建的新模型和超集合概率预测系统，能适用于不同的地区和不同的作物。他们采用该系统，利用10个未来气候情景考虑温室气体排放和全球气候模型的不确定性、60套作物模型参数来考虑生物物理过程参数的不确定性，对我国华北平原未来的玉米生产进行了一个超集合概率预测。结果表明，在河南省（山东省），在2011～2040年，2041～2070年和2071～2100年间，与1961～1990年相比，玉米产量将分别降低9.7%（9.1%）、15.7%（19.0%）和24.7%（25.5%）。因此，未来华北平原玉米产量可能降低而年间变化性增大。他们也模拟了未来玉米产量、生长期和水分胁迫的时空变化格局。研究表明，该地区玉米产量下降的主要原因，是生长期缩短和水分胁迫的加剧。未来新品种的发展，如培育抗高温、耐干旱、作物生长发育期长的品种，是农业生产适应气候变化的一个重要措施。

　　从他们另外一项新的概率预测研究来看，全球升温并不必然导致作物减产。比如当全球温度平均增加1℃、2℃和3℃时，若不考虑二氧化碳的肥效作用，我国的水稻产量将降低不同的幅度；若考虑二氧化碳的肥效作用，我国的水稻产量的变化范围为略有增产或者有一定减产。