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  本文刊载于《中国科学院院刊》2026年第4期“专题：气候平均状态随时间的变化与粮食安全”

  东北地区是国家粮食安全的“压舱石”。然而，气候平均状态随时间的变化对粮食生产的影响存在不确定性，亟待深入研究。过去60年，区域气温以0.034℃/a的速率非常明显升高，远高于全球中等水准（0.0074℃/a）。热量资源改善推动了玉米、水稻等高需热作物大幅向北扩张，促进了适种范围扩大、种植结构调整和区域粮食生产功能提升。然而，温度上升增强了蒸散需求，叠加种植规模扩张，导致近20年农业灌溉用水量增长19.8%，区域农业水资源供需矛盾突出。农业灾害谱系已由传统的低温冷害演变为干旱主导、洪涝频发、病虫害风险增加的复合特征。为此，应强化水利联网以优化水土资源时空匹配；依据水资源承载力科学调整种植结构；推广精准节水技术并研发高水分利用效率的优良品种；建立全域极端气候监测预警与防控网络；做好秸秆科学还田，加强病虫草害防控，系统提升东北黑土地的抗灾能力。

  联合国政府间气候平均状态随时间的变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告（AR6）指出，气候平均状态随时间的变化对全球粮食生产带来显著负面影响，通过极端天气（干旱、洪涝、复合事件）、土壤退化、水资源短缺、病虫害增加等途径降低作物增产潜力，改变种植区分布，增加粮食安全风险。气候平均状态随时间的变化不但增加极端气候事件的频率、强度和空间范围，而且也会改变农业系统中的生物物理过程。研究表明，气候平均状态随时间的变化约可解释全球作物产量年际波动的1/3。其中，极端天气事件对产量冲击尤为显著，1964—2007年的极端干旱和热浪导致作物产量平均下降9%—10%。农业干旱主要是通过降水不足、土壤水分耗竭和水文干旱（表现为水库和地下水储量的长期下降）将气候胁迫传递给作物。其影响不仅取决于温度和降水引起的水分-热胁迫（直接影响作物生长、光合作用和蒸腾效率），还取决于大气中二氧化碳（CO₂）浓度的上升和作物物候的变化。气温升高会加速作物生长发育，缩短生育期，增加潜在蒸散量，从而加剧作物需水量。相反，较高的大气CO₂浓度能刺激光合作用（CO₂施肥效应），并通过部分关闭气孔和减少蒸腾损失来提高作物水分利用效率（WUE），继而抵消轻度水分亏缺对作物生产的不利影响。极端涝渍则通过增加作物淹水、倒伏风险，土壤冲刷和养分流失、病虫害发生、播种和收获难度等方式，影响水稻、小麦、玉米等主要粮食作物产量，加剧全球粮食安全不确定性。因此，揭示气候平均状态随时间的变化对农业生产的影响是国际上一项复杂的科学挑战。

  东北地区是我国最大的商品粮基地，耕地面积约占全国耕地面积的22.9%，粮食商品量占全国的1/4，调出量占全国的1/3。粮食安全关乎国家发展“大局”，目前东北地区以肥沃的黑土耕地和规模化、机械化优势保障国家粮食稳产保供。但作为中高纬度的季节性寒区，东北地区对全球气候平均状态随时间的变化响应更为敏感。过去50年平均增温远高于全球平均增温幅度（0.0074℃/a）。积雪面积明显减少，融化期提前，削弱了融雪对春季土壤水的补给，增加农业对替代水源的依赖。同时，气候变暖改善了东北地区的热量资源条件。研究指出，气候变暖背景下，东北三省5—9月不同程度的低温冷害事件大幅度减少，冷害平均发生频率从20世纪70年代的60%以上，降低至20世纪90年代的20%以下。然而，快速气候变暖也改变了极端气候发生频次和模式。研究表明，过去东北地区短发期骤旱大于长发期骤旱的影响区域，且形成速度不断加快，同时春季和夏季极端强降水呈现波动上涨的趋势，未来洪涝甚至有可能取代干旱成为威胁“黑土粮仓”农业水安全的主要灾害。气候平均状态随时间的变化带来诸多的极端水文事件直接降低东北地区农业水资源持续供给安全性、增加病虫害发生风险，威胁国家粮食安全。

  东北地区近几十年气候平均状态随时间的变化已超出自然波动范围。葛全胜等基于历史文献、树轮、冰芯及石笋等多源代用指标重建根据结果得出，过去2000年中国冷暖交替升（降）温速率多在1.0℃/100a—1.5℃/100a之间，20世纪暖期温暖程度未超过隋唐或宋元暖期。相比之下，东北地区1961—2021年升温速率达3.4℃/100 a，明显高于过去2000年任何百年尺度自然变率。这一加速变暖特征与工业革命以来全球人为强迫主导的增温趋势一致，表明东北地区近期气候平均状态随时间的变化已进入以人的因素为主导的加速阶段。

  东北地区热量资源生产潜力明显提升，气温呈持续升高趋势。1961—2021年，区域平均气温介于–6℃—11℃之间，过去60年间升温速率约为0.034℃/a，明显高于全国同期中等水准。从年代际变化特征看，1991—2000年的年平均气温较1961—1970年的上升1.4℃，且此后持续维持在较高水准。进入21世纪后，高温年份出现频率显著增加，年平均气温超过3℃的年份显著增多（图1a）。气温变化呈现显著空间分异，约46.1%的地区气温增速超过区域平均值，其中增速高于0.04℃/a的地区占18.9%，主要分布于黑龙江省北部及内蒙古自治区东部（图2a）。

  （a）1961—2021年东北地区年平均气温的变化；（b）1961—2021年东北地区年降水量的变化；（c）1961—2018年东北地区年日照时长的变化；（d）1979—2014年东北地区年最大积雪深度的变化

  （a）1961—2021年东北地区年平均气温变化空间变化率；（b）1961—2021年东北地区年降水量变化空间变化率；（c）1961—2018年东北地区年日照时长变化空间变化率；（d）1979—2014年东北地区年最大积雪深度变化空间变化率

  东北地区降水虽总体呈增加趋势，但年际波动剧烈且时空分布不均，加剧了农业生产用水保障的难度。1961—2021年，东北地区多年平均降水量为532.99 mm，变异系数为11%。在过去60年间，区域年降水量在波动中呈增加趋势，线世纪以来，降水年际差异极为显著，最丰与最枯年份差值超过240 mm，这种剧烈波动格局加剧了区域旱涝灾害风险。空间分布上，降水量总体呈现由东南向西北递减的格局：吉林省东部、辽宁省东部及黑龙江省中东部多数地区超过600 mm，其中吉林省东南部和辽宁省东部局地可达800 mm以上；而年降水量低于500 mm的区域主要集中于西部地区（图2b）。

  东北地区光能资源整体衰减，日照时数持续减少，制约农业的光合生产潜力。1961—2018年，日照时数以–2.65 h/a的速率显著下降，约94.7%的地区日照呈减少趋势（图1c）。年际波动较为显著，日照时数最高值出现在1967年（2770 h），最低值出现在2003年（2405 h）。空间上，黑龙江省南部及吉林省大部日照时数大幅度减少，局部降幅可达8 h/a；西部部分地区呈增加趋势（图2c）。

  东北地区积雪深度在时空演变上呈现区域差异和阶段性特征。1979—2020年，区域年均积雪深度为2.70 cm，整体呈下降趋势，近10年较1979—1988年减少29.48%，积雪稳定期以3.0 d/10 a的速率缩短。1979—2014年最大积雪深度总体处于波动状态，2008年处于最低值，1979—2008年呈现波动下降趋势，2008年之后显著上升。内蒙古自治区东北部—大兴安岭西麓，以及黑龙江省北部—小兴安岭地区积雪深度减小最明显，而黑龙江省东南部和吉林省西部地区则表现为增加趋势（图2d）。积雪深度下降与气候变暖背景下积雪期缩短、春季融雪提前紧密关联，为农业生产（尤其是黑土区春播水分补给）带来一定的不确定性，但局部增加区仍可维持冬季土壤保温作用。

  气候变化对东北农业生产的影响并非单一气候要素主导，而是温度、水分、光照及积雪等多要素共同作用的结果。近几十年来东北地区增温趋势明显，有利于提升有效积温、延长无霜期，推动部分作物种植界限北移；与此同时，年降水和生长季有效降雨总体增加，也为农业生产提供了相对有利的水分条件。这种“增温—增水”的协同变化，在一定时期内有助于改善热量与水分条件，提升农业气候资源适宜性。但另一方面，气候要素之间也存在很明显的拮抗和风险放大效应。随气温升高，潜在蒸散需求增加，若降水时空分布不均或阶段性偏少，易加剧春旱、伏旱及阶段性水资源短缺；而在局地强降水增多背景下，又可能通过渍涝、洪涝等形式转化为农业灾害。此外，日照变化、春季低温及积雪变化还会通过影响土壤墒情、春播进程和作物光合效率，对农业生产形成复合影响。因此，东北农业生产对气候平均状态随时间的变化的响应，本质上表现为温—水—光等多要素耦合作用下的综合效应，既包含热量资源改善带来的发展机遇，也伴随着水资源约束和灾害风险导致的粮食生产的不稳定性。

  1961—2021年间，东北地区气候持续变暖，区域农业热量资源条件显著改善，大多数表现在有效积温的显著增加及生长季的整体延长。长期观测资料表明，0℃等温线在东北地区呈稳定北移趋势，≥10℃活动积温带同步向高纬度推进，反映出区域热量条件发生了系统性增强。东北黑土区≥10℃年积温在20世纪90年代前后出现非常明显阶段性跃升，1961—1990年间平均积温为2393℃·d，1991—2021年增至2606℃·d（图3a），增幅达213.8℃·d，年均增速约为5.9℃·d/a（图3b）。积温的持续增加通过加快作物生长进程、缩短关键生育期对低温的暴露时间，并提高灌浆期热量供给水平，从生理层面降低了高需热作物的生长风险。尤其在冷害敏感阶段（拔节—孕穗、抽穗—开花期），背景气候的升温可促使作物提前完成关键生育期，从而明显降低遭遇霜冻或持续低温事件的概率，增强作物生育过程的气候安全性。

  （a）东北地区≥10℃年平均积温；（b）东北地区≥10℃积温变化量空间分布

  在此背景下，东北地区原本处于玉米、水稻等作物热量临界带的区域逐步跨越适生阈值，为高需热作物向北、向东扩展提供了稳定的气候基础。2001—2020年间，东北地区玉米—大豆过渡带整体呈显著北移趋势，其中2000—2010年最大偏移距离约为129.1 km，2010—2020年逐步扩大至283.8 km ，表明过渡带北移幅度在近10余年明显加快。同期统计结果为，玉米播种面积由2001年的945.7×104 hm2快速扩大至2020年的1808.1×104 hm2，新增种植区主要集中于积温增幅较大的松嫩平原中北部及东部地区。与玉米相近，水稻种植规模亦在热量条件改善的背景下持续扩张，播种面积由2001年的289.6×104 hm2稳步增加至2020年的522.9×104 hm2。

  相比之下，大豆播种面积在东北地区呈现出“北扩南缩”的空间调整特征。伴随积温持续增加，大豆养殖边界亦呈现显著北移态势。黑龙江省大豆养殖带近30年（1991—2020年）较1961—1990年平均北移约30 km，最北端已扩展至大兴安岭地区塔河县南部（此前该区域主要种植小麦等耐冷作物）；内蒙古自治区东部大豆种植带北移幅度更大，达101 km，最北端抵达呼伦贝尔市鄂伦春自治旗（原小麦、马铃薯主产区，现大豆主导），2022年该旗大豆种植培养面积达26.5×104 hm2，占全旗耕地面积的83%。与此同时，热量条件改善推动品种结构优化：生育期较长的中晚熟乃至晚熟品种向北扩展。在黑龙江省北安市，晚熟品种（生育期116—118 d）占比已达80%，单产较早熟品种（105 d）提升50%—90%；嫩江市等地区也从早熟/中熟品种转为中晚熟品种，亩产提高至160 kg左右；内蒙古自治区扎兰屯市、鄂伦春自治旗等地同样从早熟品种转为中熟/晚熟品种，亩产至少提高25 kg。品种熟期延长与积温带北移高度同步，不仅扩大了适种面积，更通过延长灌浆期、提高生物量积累释放了单产潜力，进一步强化了东北地区大豆生产的气候优势。

  总体而言，东北地区作物种植结构的时空演变与农业热量资源的空间梯度高度一致。伴随积温持续增加，区域粮食生产格局逐步由以耐冷作物为主的结构向以高产、高需热作物为主的结构转变。农业热量资源约束的减弱为作物结构优化和单产潜力释放提供了重要气候基础，也使东北地区粮食生产功能在国家粮食安全格局中的重要性进一步强化。

  在气候持续变暖的背景下，东北地区农业热量资源整体改善，但春季极端低温事件仍对农业生产构成显著不利影响。水稻、玉米和大豆在早期生育阶段对低温敏感，低温易造成出苗不齐、分蘖受抑或落花落荚增加，进而影响有效穗数和结荚数；生育中后期低温可抑制授粉及穗部发育，增加空秕粒比例或降低玉米结实率。低温冷害总体减弱，但仍具有突发性强、破坏力集中的特点。受全球变暖影响，低温冷害在全区域呈显著减弱趋势，发生频率由20世纪70年代的60%以上降至目前的20%以下，但其致灾特征转为“偶发性强、瞬时破坏力大”。受纬度与热量条件约束，黑龙江省低温冷害风险仍居三省之首，相关损失占比约6.2%。多数年份冷冻灾造成的农作物受灾面积在（10—50）×104 hm2以下，但在个别年份出现显著峰值，最大受灾面积超过140×104 hm2。例如，2002年东北地区发生显著春季低温过程，其中黑龙江省冷冻灾受灾面积达到103×104 hm2，在区域总受灾面积中占据主导地位，明显高于同期辽宁省和吉林省（图4）。2010年和2018年亦出现局地强、范围集中的冷害事件。

  综合来看，气候变暖对东北地区农业生产的影响具有非常明显的“双重性”特征。一方面，持续升温显著改善了农业热量资源条件，推动≥10℃积温带北移和生长季延长，为玉米、水稻和部分中晚熟大豆品种向高纬度扩展创造了有利条件，促进了种植结构优化、适种边界拓展和部分地区单产潜力释放。另一方面，气温变化并未线性转化为稳产增产收益，极端低温事件仍具有突发性和高致灾性，尤其在黑龙江省及高纬度热量临界区，冷害风险仍是制约农业稳定生产的主要的因素；同时，极端高温和热浪事件会直接干扰作物开花授粉、灌浆结实等关键生育过程，并通过增强蒸散需求、加剧阶段性干旱和作物水分亏缺，进一步削弱增温带来的热量收益。

  因此，东北农业生产对气温变化的净响应并非单纯“利大于弊”或“弊大于利”，而是表现为：在热量受限地区和冷凉年份，升温效应总体偏正；而在高耗水作物扩张区、春季温度波动较大区域及极端事件频发年份，增温收益则可能被冷害残存风险、高温热害和水分约束部分抵消。总体上，气温变化提升了东北粮食生产潜力上限，但并未消除其稳产风险。

  东北地区是我国粮食生产的核心区域，农业系统对水资源供给稳定性高度敏感。近20年来，在气候变暖背景下，区域水资源系统整体表现出由偏枯向相对丰水转变的阶段性特征，这一变化受天气特征情况改善驱动，体现为水资源量的实际增长。2000—2020年东北地区年降水显著上升，增速约为8.54 mm/a，农业生长季有效降雨同步增加，年均增幅为2.57 mm/a（图5）。其中，三江平原有效降雨增幅最为突出，达到了5.2 mm/a，为区域水资源补给提供了较为有利的气候背景。统计分析表明，2001—2020年东北黑土区水资源总量在（1267—2929）×108 m3之间年际波动，平均约为1972×108 m3；同期区域水资源总量、地表水资源量和地下水资源量多年平均值分别为1911×108 m3、1609×108 m3和624×108 m3，总体呈小幅上涨的趋势。但受降水增量、蒸散需求及地表产汇流条件差异影响，水资源增加的幅度在区域内呈现出不均衡特征，黑龙江省水资源总量年均增加31.35×108 m3，明显高于吉林省（7.97×108 m3/a）、辽宁省（1.13×108 m3/a）和内蒙古自治区东四盟（6.39×108 m3/a）。

  气候变暖增强蒸散需求并叠加导致种植培养面积扩张与结构调整，推动农业用水持续攀升。东北地区年平均气温以0.31℃/10 a的速率持续升高，作物蒸腾与地表蒸发需求同步增强，玉米和大豆生长季蒸散耗水量增加约2.1 mm/a，水稻蒸散耗水量亦呈1.2 mm/a的波动上涨的趋势。与此同时，热量条件改善推动作物种植向高纬度拓展，区域种植结构中水稻等高耗水作物比重持续上升，灌溉（尤其水田）种植培养面积逐步扩大。以三江平原为代表的高纬度农区，2000—2020年水稻种植培养面积北移并扩张约246.1×104 hm2（图6a），由此带来的灌溉需水量增加成为农业用水增长的主导因素；相关研究表明，虽然灌溉用水强度显著下降，但是作物面积扩张对灌溉用水量增长的贡献超过95%。在上述因素共同驱动下，东北地区农业灌溉用水量由2000年的394×108 m3增至2020年的472×108 m3（增幅19.8%），其在区域总用水中的占比由62.2%提升至72.78%。作物尺度上，2001—2020年主要作物生长季灌溉需水量明显地增加，其中水稻由183 mm增至317 mm（增幅73.6%），玉米由119 mm增至214 mm（增幅79.0%）（图6b）。

  图6 东北地区2020年主要农作物空间分布及东北三省主要作物播种面积的变化

  （a）2020年东北地区主要农作物空间分布；（b）东北三省主要农作物播种面积和农业用水强度（灌溉用水/灌溉面积）的变化；数据整理自国家统计局

  供给改善并未完全抵消需求扩张，“丰水化”背景下仍存在缺水风险。尽管东北地区水资源供给条件在近20年呈阶段性改善，但农业用水需求增长幅度明显超过供给端改善程度，供需矛盾并未得到根本缓解。农业水资源短缺指数（WSIag）总体下降，如水稻的WSIag从2001年的0.655降至2019年的0.347（图7a）。

  （a）东北地区主要作物生长季灌溉需水量和农业水资源短缺指数变化；（b）东北地区主要农作物生长季作物可用水量（水厚度）农业水资源短缺指数（WSIag，灌溉需水量/作物可用水量），取值0—1，大于0.4判断为存在较大水压力；数据整理自参考文献

  然而，“水多”并不等同于“水安全”，农业生产仍存在非常明显的阶段性水风险。2001—2020年，水稻、玉米和大豆生长季总可用水量分别为977、580和574 mm（图7b）。在种植结构调整背景下，水稻区总体水量条件相对更优，但受需水峰值集中与灌溉刚性约束的影响，水稻仍面临着较高的水压力（WSIag=0.53），水田泡田期、分蘖期和孕穗期风险最为突出，存在中等及以上水资源短缺的区域占其种植培养面积的37.1%以上，其中分蘖期最高达到40.7%。相比之下，玉米与大豆在生长初期、生育中期和成熟期水资源压力整体较小（WSIag=0.22），但快速发育期存在中等及以上水压力的区域占比分别为33.8%和25.3%。

  总体而言，尽管降水增多在某些特定的程度上改善了可用水条件，但水稻北移扩张与玉米培养种植面积增长仍推动灌溉需水持续攀升，导致农业整体需水量呈显著上升趋势。东北地区农业水资源安全问题已由传统总量约束，逐步转向区域分异与关键期失衡并存的结构性风险，不同区域、不同作物对气候变化的响应和农业气候韧性表现出明显差异。

  在气候变化与人类活动共同作用下，东北地区水资源时空格局持续调整，农业气象灾害谱系呈现显著的结构性转变：传统以低温冷害为主的灾害格局逐步弱化，演变为干旱主导、洪涝频发、低温冷害偶发的复合型特征。

  干旱是威胁东北粮食安全的首要气象灾害。在气候变暖背景下，高温增强了作物生育期的潜在蒸散需求，加剧了土壤水分消耗，使干旱灾害由单纯的降水不足，逐步演变为“高温增强—蒸散加剧—土壤失墒—作物水分胁迫”的复合过程。水稻在孕穗—抽穗及灌浆期持续水分胁迫易导致结实率下降和千粒重减小；玉米花期前后对高温最敏感，极端高温可抑制光合作用并降低授粉受精率；大豆在生育期遭遇连续几日极端高温，易提前成熟并造成产量下降。统计表明，干旱造成的粮食损失平均占各类农业气象灾害总损失的58.7%。与1980年以前相比，干旱发生频率增加约15%、强度提升约7.8%，且重特大干旱年份在21世纪后明显集聚。1980—2022年，东北地区干旱灾受灾面积在多数年份超过200×104 hm2，在干旱偏重年份可达（600—900）×104 hm2以上，是各类气象灾害中影响范围最大、持续性最强的类型之一。空间上，干旱风险呈现“西重东轻、南重北轻”格局。辽宁省受干旱影响最为突出，干旱损失占比超过全省农业气象灾害总损失的70%，重旱事件回归周期缩短至约15年一遇。以2000年和2007年的特大干旱为例，两次事件对农业生产造成显著冲击，仅2000年辽宁省农作物受灾面积就占全省播种面积的77%。2010—2022年，整体受干旱影响的受灾面积明显减少（图8）。

  洪涝灾害仍是第二大威胁，局部地区风险维持高位。尽管1986—2015年，区域整体洪涝趋势有所缓和，但黑龙江省及吉林省东部地区致灾风险仍较高。黑龙江省作为洪涝高敏感区，洪涝损失占全省农业气象灾害总损失的33.4%，且2010年后呈现局部反弹态势。省际对比显示，黑龙江省重度洪涝风险最高（重灾频率约为每15年2次），显著高于吉林省（损失占比25.6%）和辽宁省（损失占比20.7%）。

  东北地区干旱与洪涝灾害的时空交错和区域并存现象日益突出，复合型农业气象灾害风险值得关注。空间上，干旱主要集中于西部半干旱区，如辽宁省西部、吉林省中西部、松嫩平原西部及内蒙古自治区东部，而洪涝风险相对较高的区域则主要分布于东部和中东部湿润区，如黑龙江省中东部和吉林省东部，整体上呈现出“西旱东涝”的区域分异格局。时间上，受降水年际波动加大及极端强降水事件增多影响，部分地区旱涝急转现象有所增加，尤其在松嫩平原和辽河平原过渡带表现较为突出。从致灾机制看，气候变暖背景下潜在蒸散需求增强，易导致土壤水分亏缺；与此同时，降水过程集中化又可能加剧农田积水和渍涝风险，造成区域水资源时空分配失衡。当干旱与洪涝在同一生长季前后连续出现，或在不同区域并存时，农业生产更易受到多重胁迫影响，表现为播种出苗受阻、根系活力下降、养分流失加剧以及病虫害风险上升等，从而增加作物稳产难度。总体而言，复合旱涝灾害对农业生产系统的扰动通常强于单一灾害，其风险放大效应和区域防控复杂性值得高度重视。未来气候变化背景下，东北地区洪涝风险可能进一步上升，并与干旱共同构成“黑土粮仓”农业水安全的重要威胁，急需加强复合灾害的监测预警与综合防控。

  气候变化对作物病虫害的影响涉及气候因子、寄主植物与病虫害三者间的动态相互作用。温度、降水与CO₂浓度作为核心驱动因素，通过直接调控病虫害生理过程、间接改变作物抗性，以及多因子间的协同或拮抗效应，共同影响病虫害发生动态与危害格局。东北作为我国重要的粮食生产地，种植培养面积广泛，大斑病、小斑病、锈病、灰斑病等病害，以及螟虫蛀秆、蚜虫传毒等危害在适宜温湿度条件下，对玉米等主要作物的产量及品质构成直接危害。病虫害不仅直接危害植株生长，还会引发农药使用量大幅攀升，进而带来环境污染与农产品质量安全隐患。

  东北地区病虫害的发生与温度和降水变化密切相关。对于水稻而言，随着东北粳稻种植区北扩及部分主栽品种趋同，稻瘟病等病害风险有所抬升。已有资料显示，2005年黑龙江省稻瘟病累计发生66.7×104 hm²，全省减产稻谷64.5×104 t，单产下降5.2%，经济损失达11.6亿元；2006年发病面积进一步达到73×104 hm²，其中叶瘟58×104 hm²、穗颈瘟15×104 hm²，严重发病区穗颈瘟可达70%以上，部分田块减产50%—80%甚至绝产。此外，稻瘟病在孕穗—抽穗期若遭遇低温、多雨、寡照及高湿环境，更易流行成灾；近年全国农技推广部门趋势预报亦表明，东北主产稻区稻瘟病仍存在偏重流行风险。总体上，高湿、多雨、寡照及品种抗性不足等因素与气候变暖背景叠加，使东北稻区病害风险更具持续性和区域性。对于玉米而言，气候变暖背景下高需热作物北扩、连片种植和田间郁闭，使叶部病害与害虫复合风险上升。研究表明，玉米大斑病在20—24℃且空气湿度较高时更易发生流行，在降雨偏多、叶面持续湿润条件下病情往往加重。与此同时，升温可加快部分害虫发育进程，增加繁殖代数，并促进其分布北移或发生期提前，从而加剧玉米螟、蚜虫等对产量形成和籽粒品质的影响。从区域农业格局看，东北地区玉米种植面积大且集中连片，作物布局变化与适宜气象条件叠加，进一步放大了病虫害扩散和复合发生风险。已有研究指出，病原和害虫对主要粮食作物造成的损失在全球范围内普遍显著，东北地区作为高纬主产区，在气候平均状态随时间的变化背景下面临的相关风险亦值得重点关注。

  病虫害风险放大不仅表现为直接减产，还会通过增加田间防治频次和防控投入、提高农药依赖度，并带来霉变、毒素残留和商品品质下降等问题，间接威胁区域粮食安全与农业绿色发展。因此，在利用气候变暖带来的热量资源改善和种植北扩机遇的同时，东北地区还需同步加强病虫害监测预警、抗病抗逆品种选育，以及秸秆还田与田间管理，避免气候变暖与病虫源累积形成叠加效应。

  气候变化对东北地区农业生产的影响呈现出明显的正负效应：一方面，增温改善了热量资源条件，促进了高需热作物适种范围扩大、种植结构调整和区域粮食生产功能增强；另一方面，在气候变化背景下，极端气候事件的频率、强度和空间范围显著上升，进一步导致蒸散发增加、农业灌溉需水上升、旱涝灾害复合化和病虫害风险加剧，显著增强了农业生产系统的不稳定性和脆弱性。因而，东北地区农业适应气候变化的关键，不仅在于利用增温带来的热量红利，更在于通过优化水土资源配置、降低极端事件引发的损失和提升系统韧性，来实现粮食稳产与可持续的协同。

  在此基础上，东北地区农业适应路径应区分为两个层面：短期应着重提升灾害监测预警、应急调水、保险保障和田间防灾减灾能力，降低极端气候事件对当季生产的直接冲击；中长期则需围绕农业气候区划优化、种植结构调整、节水技术推广、抗逆品种选育和黑土地生态保护等方面，推进农业生产布局和资源配置的适应性重构。基于上述认识，本文提出如下5点建议。

  针对东北地区降水“东南多西北少”、水资源增量“黑龙江省明显高于辽宁、吉林、内蒙古”的空间差异，推进流域间调水工程与区域水利联网，重点保障松嫩平原中北部、三江平原等作物扩张区的灌溉用水，缓解辽宁省西部、内蒙古自治区东部等干旱高发区的水资源缺口。同时，修建中小型水库、塘坝等蓄水设施，预防夏季极端强降水，应对降水年际波动大的问题。针对积雪融化期提前、春季土壤水补给减弱的问题，在内蒙古自治区东北部—大兴安岭西麓等积雪深度减小区域，推广积雪覆盖保育技术（如秸秆覆盖、免耕耕作），减缓融雪速率、提升土壤保水能力。结合黑土区水土资源配置格局，优化田块布局与灌排设施配套，实现“水随作物走、土随水适配”。

  为进一步提升种植结构调整的科学性，应将现有积温—水资源承载力分析与国家农业气候区划工作相结合。2026年中央一号文件明确提出，要“开展农业气候资源普查和区划，加强气象、水文及地质灾害监测预报预警，提高应对极端天气能力”。尤其，小区域农田尺度需打破现有区域气象站“布点稀、精度低、脱离作物生长实际”的局限，建立分级适配、低成本、广覆盖的监测网络，实现小区域气候数据的全维度采集，为智慧农业的建设和精准管理提供支撑。在东北地区宏观层面，应综合考虑≥10℃积温空间分布与水资源承载力的双重约束，对农业生产空间布局进行动态优化。针对水稻北扩带来的灌溉需求增长，划定水稻适宜灌溉区，避免高纬度缺水区域盲目扩张。基于气温升高导致的生长季延长、低温冷害频次下降的特征，适当调整作物播期与熟制。但同时也应警惕春季温度变化的不稳定性，避免盲目扩种晚熟品种。

  针对农业灌溉用水量20年增长19.8%的趋势，在水稻主产区（如三江平原）推广“浅湿晒”灌溉、控灌等节水技术，降低泡田期与生育期耗水；在玉米、大豆产区，普及滴灌、喷灌等精准灌溉技术，替代传统漫灌，结合CO₂施肥效应提升作物水分利用效率（WUE）。同时，推广秸秆覆盖保护性耕作等保墒耕作技术，减少地表蒸发，缓解农业干旱压力。培育耐旱、耐涝且高水分利用效率的玉米、水稻品种，重点提升孕穗—抽穗期（水稻）、花期（玉米）的抗逆能力。选育耐低温、抗霜冻的早中熟品种，应对偶发的低温冷害；研发适配高纬度环境的大豆品种，巩固黑龙江省大豆核心产区的产量优势。

  在区域热量资源持续改善、作物种植结构向高需热作物调整的同时，极端低温的突发性风险与高温干旱的累积性胁迫并存，共同构成东北地区农业生产面临的主要气候约束。这种“双重极端约束”特征，决定了未来农业气候风险管理需在充分利用增温红利的同时，更加重视极端温度事件对产量稳定性的影响。同时，应建立覆盖干旱、洪涝、低温冷害、高温热害的全域监测网络，整合气温、降水、土壤墒情、积雪深度等数据，利用大数据技术提升骤旱、短时强降水等突发灾害的预警时效，为田间管理提供精准指导。此外，应扩大农业保险覆盖范围，将骤旱、极端洪涝等新型灾害纳入保险责任，提高理赔效率，分散农户灾害损失；建立跨区域灾害互助机制，统筹调配救灾物资与技术力量。同时，强化黑土地保护与生态屏障建设，通过退耕还林还草、坡耕地治理等措施，提升生态系统对极端气候的缓冲能力，降低水土流失与灾害放大效应。

  基于区域气候分异特征，在黑龙江省北部、内蒙古自治区东部等升温速率快、冬季低温充足的区域，主推玉米秸秆秋季粉碎深混还田模式；在吉林省、辽宁省南部等积温较高、冬季低温不足的区域，配套秸秆专用腐熟菌剂接种还田技术，加速秸秆腐熟分解，彻底破坏病虫源存活载体，从源头压低越冬病虫基数；在降水偏多、田间高湿的水稻主产区，推行秸秆腐熟后翻埋还田，避免秸秆残体加剧田间郁闭、提升冠层湿度，切断病害流行的环境诱因。此外，结合东北地区玉米—大豆过渡带北移、水稻种植北扩的种植结构演变特征，将秸秆还田与种植制度科学配套，打破连作种植导致的病虫源循环积累格局。

  姜 明中国科学院东北地理与农业生态研究所所长、研究员。主要研究领域：土壤地理、湿地生态。

  齐 鹏中国科学院东北地理与农业生态研究所副研究员。主要研究领域：水-碳-粮食-生态耦合与协同优化配置研究。

  姜明, 梁爱珍, 齐鹏. 气候平均状态随时间的变化对东北地区农业生产的影响及应对策略. 中国科学院院刊, 2026, 41(4): 656-672.

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