耿 雪

(吉林省長(zhǎng)白山氣象局，吉林 延邊 133613)

1 引言

人類努力通過農(nóng)業(yè)來(lái)改變地球的生態(tài)環(huán)境，農(nóng)業(yè)用地?cái)U(kuò)張被認(rèn)為是人類對(duì)全球環(huán)境的重要影響之一[1]。盡管如此，農(nóng)業(yè)擴(kuò)張帶來(lái)的土地利用變化是維持人口增長(zhǎng)的必要條件。利用自然資源的新技術(shù)使人類能夠主宰幾乎所有的地球生態(tài)系統(tǒng)，農(nóng)業(yè)也不例外。綠色革命中的綠色為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)了各種各樣的化肥、殺蟲劑和其他合成輸入物。全球碳氮循環(huán)的改變是人類行為的例子，導(dǎo)致了放射性活性氣體的增加，如二氧化碳、一氧化二氮、甲烷等，由合成肥料驅(qū)動(dòng)的農(nóng)業(yè)增長(zhǎng)導(dǎo)致氮循環(huán)的重大變化。20世紀(jì)50年代之后，氧化亞氮的濃度急劇上升，證實(shí)了肥料的濫用[2]。此外，農(nóng)業(yè)活動(dòng)，特別是低洼水稻的種植和動(dòng)物的飼養(yǎng)是大氣中甲烷濃度增加的主要原因。實(shí)際上，農(nóng)業(yè)也要為溫室氣體排放到大氣中負(fù)責(zé)。農(nóng)業(yè)、林業(yè)和其他土地利用每年排放100～120億t二氧化碳當(dāng)量的溫室氣體[3]。盡管如此，農(nóng)業(yè)提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是無(wú)價(jià)的。食品系統(tǒng)包括所有的過程和基礎(chǔ)設(shè)施，旨在滿足社會(huì)的食品需求。它包括食物采集、捕魚；糧食的種植、收獲和儲(chǔ)存；食品的加工、包裝、運(yùn)輸、銷售和消費(fèi)；以及處理食物垃圾。到2050年，全球糧食產(chǎn)量必須增加60%，才能滿足100億人口的需求。目前約有20億人缺乏微量營(yíng)養(yǎng)素，實(shí)現(xiàn)糧食安全是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，因?yàn)樗浅?fù)雜，生態(tài)環(huán)境對(duì)糧食安全的各個(gè)方面都造成了更大的壓力[4]。此外，通過對(duì)糧食生產(chǎn)、糧食價(jià)格和可及性、消費(fèi)和利用的負(fù)面影響，生態(tài)環(huán)境對(duì)全球糧食安全產(chǎn)生了普遍影響。在糧食安全的所有方面中，糧食生產(chǎn)是最受關(guān)注的。在這種情況下，必須對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系進(jìn)行保障，以應(yīng)對(duì)迫在眉睫的生態(tài)環(huán)境危險(xiǎn)；生物資源多樣性增強(qiáng)；增強(qiáng)適應(yīng)能力和恢復(fù)力；提供特定地點(diǎn)的可持續(xù)管理實(shí)踐，如綜合作物管理、保護(hù)性農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)多樣化和景觀管理。人類出于最大化生產(chǎn)、生產(chǎn)力和利潤(rùn)的愿望，而很少考慮環(huán)境問題，對(duì)農(nóng)業(yè)的迅速改變導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)土地的退化、全球碳和氮循環(huán)的改變、土壤肥力和生物多樣性的喪失、蟲害和疾病的爆發(fā)?？沙掷m(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到一系列復(fù)雜問題的挑戰(zhàn)，包括生態(tài)環(huán)境、資源限制、生物多樣性喪失、糧食價(jià)格波動(dòng)、結(jié)構(gòu)性飲食轉(zhuǎn)變。農(nóng)業(yè)是氣候敏感部門，受生態(tài)環(huán)境和變化的影響較大，但其影響因地區(qū)、作物、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的適應(yīng)程度和恢復(fù)力而異。而發(fā)展中國(guó)家和低緯度國(guó)家由于貧困、收入不穩(wěn)定和適應(yīng)能力較差，更容易受到生態(tài)環(huán)境的影響。

2020年，我國(guó)氣溫偏高，降水偏多，氣候年景偏差。全國(guó)平均降水量695 mm。2020年春季，北方地區(qū)沙塵天氣過程(7次)比常年同期偏少10次。2020年，我國(guó)主要糧食作物生長(zhǎng)期間氣候條件總體較為適宜，利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；全國(guó)年降水資源總量為65926.5億m3，比常年偏多6163.3億m3。當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期，鞏固拓展疫情防控和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展成果，更好統(tǒng)籌發(fā)展和安全，扎實(shí)做好“六穩(wěn)”工作，全面落實(shí)“六?！比蝿?wù)非常艱巨。這樣的情況下，氣象災(zāi)害的影響更具有復(fù)雜性、放大性、全局性。本文綜合農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系和相互作用，包括農(nóng)業(yè)的影響和溫室氣體排放。為結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、彈性增長(zhǎng)途徑、環(huán)境管理、利益相關(guān)者整合以及將農(nóng)業(yè)增長(zhǎng)與可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)相結(jié)合的戰(zhàn)略提供了一個(gè)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，也為實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)提供了日益增長(zhǎng)的需求。為了最大限度地發(fā)揮減緩和適應(yīng)生態(tài)環(huán)境之間存在的協(xié)同作用，并在生態(tài)環(huán)境和其他多重壓力的情況下實(shí)現(xiàn)全球糧食安全，糧農(nóng)組織提出了一種稱為智慧農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)的方法來(lái)改造農(nóng)業(yè)，該方法因其固有的積極潛力和建立一個(gè)包括氣候智能型食品系統(tǒng)、氣候智能型農(nóng)場(chǎng)和氣候智能型土壤在內(nèi)的智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的目標(biāo)。

2 氣象服務(wù)對(duì)智慧農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀

人類對(duì)土地的利用已經(jīng)改變了地球表面。土地利用的變化是開發(fā)自然資源以滿足人類的需要，而這種變化經(jīng)常破壞環(huán)境條件，其表現(xiàn)為大氣成分的變化、全球碳和氮循環(huán)、生態(tài)危機(jī)和災(zāi)難。然而，土地利用方式對(duì)于人類服務(wù)至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈兲峁┝耸澄铩暳?、住所和淡水等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。在土地利用變化和糧食生產(chǎn)方面，農(nóng)業(yè)幾乎占據(jù)了40%的土地表面[5]。農(nóng)作物土地面積的增加加上技術(shù)的發(fā)展使得全球農(nóng)業(yè)能夠增加糧食產(chǎn)量。農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展受到土壤安全、水安全、生態(tài)環(huán)境、糧食與營(yíng)養(yǎng)安全、能源安全、農(nóng)業(yè)生物多樣性喪失等環(huán)境問題的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)具有全球性、復(fù)雜性和關(guān)聯(lián)性等共同特點(diǎn)。此外，通過減少糧食生產(chǎn)、糧食不安全、糧食危機(jī)和糧食騷亂，可以觀察到生態(tài)環(huán)境對(duì)農(nóng)業(yè)部門的普遍影響。

天氣記錄的可用性是進(jìn)行生態(tài)環(huán)境分析的必要條件。然而，在發(fā)達(dá)國(guó)家天氣資料有幾百年的歷史，而在欠發(fā)達(dá)國(guó)家天氣資料只有幾十年的歷史。然而，花粉分析、樹木年輪、海洋沉積物等替代性指標(biāo)使過去的氣候得以重建。自20世紀(jì)50年代以來(lái)，許多觀測(cè)到的變化在幾十年到幾千年的時(shí)間里都前所未有[6]。生態(tài)環(huán)境是指氣候的平均狀態(tài)或其變量在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)的變化。生態(tài)環(huán)境包括氣溫上升、降水量和降水頻率的變化、海平面上升，以及極端天氣事件的增多。相反，氣候變率是指氣候及其成分在季節(jié)、月或周期上的突然、不連續(xù)的變化，而不表現(xiàn)出任何特定的時(shí)間變化趨勢(shì)。自然和人為過程改變了全球能源預(yù)算，并推動(dòng)了生態(tài)環(huán)境。驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)度被量化為輻射強(qiáng)迫，輻射強(qiáng)迫是指驅(qū)動(dòng)所引起的能量通量的變化，在對(duì)流層頂或大氣頂部計(jì)算。1750年以來(lái)大氣中CO2濃度的增加對(duì)總輻射強(qiáng)迫的貢獻(xiàn)最大。全球地表溫度是全球氣候最常見的指標(biāo)[7]。全球變暖導(dǎo)致積雪和海冰減少，海平面上升，對(duì)生物圈造成更明顯的影響。生態(tài)環(huán)境和變異性顯著影響著生物圈的所有組成部分。全球平均溫室氣體濃度發(fā)現(xiàn)自工業(yè)化開始以來(lái)呈上升趨勢(shì)，溫室氣體的增加是地表溫度升高的主要原因，揭示了全球陸地和海洋平均聯(lián)合表面溫度異常，海平面上升是氣候變暖的一個(gè)明顯標(biāo)志。

3 生態(tài)環(huán)境保護(hù)策略與智慧農(nóng)業(yè)的相互關(guān)系

近年來(lái)，影響我國(guó)的臺(tái)風(fēng)情況較為異常，特別是去年盛夏7月無(wú)臺(tái)風(fēng)生成，半個(gè)月內(nèi)相繼有3個(gè)臺(tái)風(fēng)對(duì)我國(guó)東北地區(qū)造成嚴(yán)重影響，加強(qiáng)對(duì)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑、影響范圍、風(fēng)雨強(qiáng)度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)，及時(shí)發(fā)布臺(tái)風(fēng)預(yù)警信息，為各級(jí)政府及社會(huì)公眾科學(xué)有效防御臺(tái)風(fēng)提供保障。要著力提升自主臺(tái)風(fēng)數(shù)值預(yù)報(bào)模式能力，推進(jìn)風(fēng)云氣象衛(wèi)星在臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)及災(zāi)害預(yù)評(píng)估領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，進(jìn)一步提高臺(tái)風(fēng)及其風(fēng)雨影響預(yù)報(bào)的精細(xì)化、定量化水平。

農(nóng)業(yè)正處于十字路口，不斷增長(zhǎng)的糧食需求、不斷下降的土壤肥力、對(duì)土地、水等農(nóng)業(yè)投入的競(jìng)爭(zhēng)性使用，包括生態(tài)環(huán)境在內(nèi)的全球變化對(duì)農(nóng)業(yè)實(shí)踐、增長(zhǎng)和發(fā)展的綠色化的需求帶來(lái)了越來(lái)越大的壓力。農(nóng)業(yè)增長(zhǎng)的綠色化要求在農(nóng)業(yè)規(guī)劃、研究和開發(fā)、糧食系統(tǒng)創(chuàng)新、減少生物和非生物風(fēng)險(xiǎn)、災(zāi)害管理和氣候管理等方面進(jìn)行范式轉(zhuǎn)變。實(shí)際上，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)需要有彈性的發(fā)展途徑，以增加全球糧食生產(chǎn)，減少農(nóng)業(yè)活動(dòng)產(chǎn)生的溫室氣體排放，并使農(nóng)業(yè)適應(yīng)生態(tài)環(huán)境和變化。由于對(duì)饑餓和營(yíng)養(yǎng)不良的日益關(guān)注，生態(tài)環(huán)境和極端天氣事件對(duì)農(nóng)業(yè)糧食系統(tǒng)具有潛在威脅。由于農(nóng)業(yè)投入的邊際生產(chǎn)率下降，糧農(nóng)組織和世界銀行提出了智慧農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)的概念。智慧農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)(CSA)被恰當(dāng)?shù)囟x為一種可持續(xù)地提高生產(chǎn)力、恢復(fù)力、減少/消除溫室氣體和促進(jìn)實(shí)現(xiàn)國(guó)家糧食安全和發(fā)展目標(biāo)的農(nóng)業(yè)方法[8]。CSA的目標(biāo)側(cè)重于糧食安全和減貧；維持和增加自然和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)功能的生產(chǎn)力和恢復(fù)力。CSA可以最大限度地減少生態(tài)環(huán)境對(duì)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的威脅，該方法旨在提高農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的彈性、農(nóng)民的適應(yīng)能力和資源利用效率。適應(yīng)被定義為一種決策過程和一系列行動(dòng)，以保持應(yīng)對(duì)未來(lái)社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)變化或擾動(dòng)的能力，而不經(jīng)歷功能、結(jié)構(gòu)身份的重大變化，同時(shí)保持發(fā)展的選擇。生態(tài)環(huán)境與糧食生產(chǎn)之間存在的關(guān)系在很大程度上取決于哪些國(guó)家、何時(shí)以及如何采取適應(yīng)戰(zhàn)略和行動(dòng)。多層次的適應(yīng)策略主要包括農(nóng)藝適應(yīng)減少負(fù)面影響。例如，旨在建立農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)復(fù)原力的變革政策和積極主動(dòng)的管理做法，將大大增強(qiáng)利益攸關(guān)方以及邊緣和小農(nóng)戶的權(quán)能，并確保他們免受生態(tài)環(huán)境的影響。智慧農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)為實(shí)現(xiàn)以減貧、糧食安全、環(huán)境衛(wèi)生為重點(diǎn)的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)提供了途徑?？沙掷m(xù)發(fā)展目標(biāo)作為千年發(fā)展目標(biāo)的后續(xù)行動(dòng)被納入發(fā)展議程?？沙掷m(xù)發(fā)展目標(biāo)是具有全球影響力的相互關(guān)聯(lián)的目標(biāo)，它們直接解決了可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)和障礙，如貧困、糧食和營(yíng)養(yǎng)安全、環(huán)境退化、健康和教育?？沙掷m(xù)發(fā)展應(yīng)采取措施消除饑餓，并通過可持續(xù)農(nóng)業(yè)和改善營(yíng)養(yǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)糧食安全，而可持續(xù)發(fā)展旨在應(yīng)對(duì)生態(tài)環(huán)境及其影響。

4 結(jié)語(yǔ)

農(nóng)業(yè)是溫室氣體的主要排放源之一，必須納入許多緩和生態(tài)環(huán)境的變革政策。但作為生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)提供商，農(nóng)業(yè)應(yīng)努力實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高端化，實(shí)現(xiàn)全球糧食安全。因此，為了實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和減少溫室氣體排放，智慧農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)方法應(yīng)運(yùn)而生。從本質(zhì)上講，生態(tài)環(huán)境緩解和適應(yīng)措施是各國(guó)特有的，它也有足夠的回旋余地來(lái)考慮各種權(quán)衡因素。此外，農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、完整性和恢復(fù)力是人類生存的必要條件。