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站在杜民超的苹果园里,不仔细看很难发现,他种植的果树上方都“穿”着一层“薄纱”,这是今年6月,他才换的新防雹网,上面有细密的小孔,可以兜住一些个头不大的冰雹。为此,杜民超每一亩园子的种植成本要多花7000元。

但他不得不这么做,因为一场冰雹砸下来,轻则影响果实外观品质,重则击落和打烂果实,造成大面积减产甚至绝收,果树至少需要两年以上才能逐渐恢复。“即使是一次轻微的冰雹,也会使每公斤冰糖心苹果少卖三块,一亩地大约损失七八千,如果是三四百亩,直接损失就能达到百万元。”杜民超无奈道。杜民超是苹果大户,在新疆阿克苏地区红旗坡农场经营着600亩果园。

西北地区土地资源丰富,光热资源充足,是中国重要的粮棉和特色林果基地,阿克苏苹果、库尔勒香梨、哈密瓜与酿酒葡萄等不仅销往全国,还源源不断地运往海外。

作为全球对气候变化最敏感的区域之一,20世纪80年代以来,西北的暖湿化转型对当地农业产生着深刻影响:一方面,深受水资源制约的西北,随着水热条件转好,农作物的种植带在扩大和北移,生产期延长、产量和品质都有提升;另一方面,不断加剧的极端天气也在日益困扰着西北农业。气候变化下的西北农业,在经历着什么?

“吐鲁番的葡萄哈密的瓜,阿克苏的苹果人人夸”。7月末,热烈的阳光照耀着红旗坡农场,这里出产着全国独一无二的阿克苏冰糖心苹果。

备受追捧的新疆“水果皇后”就长在天山脚下,长年吸收着无污染的冰川雪水,切开苹果,会看到果核周围糖分堆积的地方呈透明状,在阳光下像一片花瓣。新疆是中国最主要的苹果产区之一。据中国苹果产业协会统计,2023年,新疆苹果种植面积108.3万亩、产量125.3万吨,其中阿克苏地区、喀什地区和伊犁地区为新疆苹果的三大产区,阿克苏地区苹果种植面积最大,共计47.8万亩。

阿克苏地区光照充足、热量丰富、气温日较差大,有利于苹果的糖分积累。冰糖心苹果的糖度可达17~21度,比普通苹果高20%左右。苹果大户杜民超在巡视着他的600亩苹果园和18000棵果树。他是阿克苏地区丰庆园果品农民专业合作社理事长,2000年从河南来到新疆,开始在红旗坡种苹果。那时,阿克苏的苹果种植历史只有不到20年,此后,该地区苹果种植的面积急速扩张。2014年时,只有21.2万亩土地上种植有苹果,4年之后,就扩大了一倍。现在,阿克苏已经成为世界上最适合苹果生长的地区之一。

新疆维吾尔自治区农业气象台正高级工程师吉春容对《中国新闻周刊》分析说,红旗坡原本是一片不毛之地,不适合苹果种植,但随着人类开发绿洲,附近的柯柯牙绿化工程改善了局地小气候,同时,受气候变化影响,区域水热条件转好,为种植苹果提供了条件。

种植带的扩大和北移,是西北暖湿化对农业生产带来的主要影响之一。吉春容长期监测新疆棉花生长情况,她对《中国新闻周刊》指出,天山北坡中西部、准噶尔盆地西南缘的低海拔冲积平原地带,是北疆主要棉区。受暖湿化影响,宜棉区分布的平均海拔上限已升至约560米的地带,且面积不断增大。20世纪60年代,宜棉区仅占北疆地区总面积的7.8%,90年代增大到14.9%,到21世纪20年代,宜棉区占比已达到21.0%。全球气候变化背景下,棉花适宜种植区将向高纬度、高海拔方向扩展。

棉花是喜温喜光作物,热量条件是棉花生长的最主要因子,热量好,生长发育的时间长,产量就高。新疆棉区主要分布在南疆的阿克苏、喀什、巴州一带,以及北疆的天山北坡绿洲地区,从昌吉州、石河子到塔城。

以北疆为例,吉春容发现,西北暖湿化之下,在1991~2020年,北疆各棉区的年、生长季以及生长季各月平均气温均显著升高。此外,北疆生长季日照时数也呈现显著增多的趋势,4~7月尤甚。“生长季接受太阳光照的时间增加了,有助于棉花光合作用产物的积累,使棉铃增大、产量提升,品质也有所改善。”她解释说。这些增加的热量累积给棉花的整个生长期带来显著变化:物候期提前、无霜期延长,全生育期以每10年增加4.3~5.8天的幅度在延长,最终带来产量提升。

同时,发育期延长后,也有助于栽种品种范围的扩大。吉春容说,以前只能种植早熟品种,现在也可以种植成熟期更长的中晚熟品种。“随着气候变暖,各棉区适宜品种也在发生转变,未来,部分区域可以考虑引进中晚熟品种以适应气候变化。”她建议。

与棉花类似,西北暖湿化影响下,新疆苹果、葡萄和香梨等水果的种植面积也在变化,但变化有区域差异性。新疆农业气象台2018年的一项研究表明,1997年后,北疆的苹果适宜种植区略有扩大,除伊犁河谷外,塔额盆地、北疆沿天 山低山丘陵等冬季逆温带也少量出现苹果的适宜种植区。但同时,南疆苹果适宜区大幅压缩,主要分布区压缩到了阿克苏地区中西部、和田地区北部、喀什地区东北部的范围内。这是因为原先热量条件适宜苹果生长的南疆南部地区,气候变暖使夏季气温升高,超出苹果生长发育的适宜温度范围,导致适宜种植区缩小;北疆则受气候变暖之利,部分地区苹果越冬冻害的风险降低,由次适宜区变成了适宜区。

这揭示出气候变化对农业种植布局影响的复杂性。吉春容建议称,不能仅依据气候适宜性来调整种植区,实际农业生产布局的调整,还要综合考虑区域的水资源、土壤情况和栽培管理技术等。“尤其水资源是一个最重要的制约因素,有些区域调整以后,栽培管理措施却不成熟,这时只要发生极端天气事件,对农业的影响就是毁灭性的。”

她说,20世纪90年代以来,新疆棉花种植业迅猛发展的同时,部分棉区也出现因忽视气候条件的适宜性而盲目扩大种植规模,或种植区域不合理,导致棉花产量低而不稳、霜前花比例低、品质下降的现象,严重影响了棉花生产的经济效益。

今年5月28日,在沙雅、库车和乌什一带,下过一场范围很广、强度很大的冰雹,冰雹直径达到2~3厘米,有杏子大小,使该地区十几万亩的棉花绝收。“冰雹把棉花直接打成光杆,叶片被打烂。”阿克苏地区农技中心推广站站长戴路对《中国新闻周刊》形容。

冰雹灾害一般发生于4~9月,近年来,受暖湿化影响,西北地区的冰雹期却在延长。阿克苏地区气象局副局长罗继对《中国新闻周刊》解释说,冰雹最早出现的日期在提前,以往4月下旬~5月初,冰雹才开始增多,但现在,最早从3月就开始下雹;同时,冰雹结束日期却在推后。“十多年前,我们的防雹队基本在8月底就从乡镇撤出,但2009年的9月5号出现了一次严重雹灾,造成全市8.6万亩农作物受灾,经济损失约1.3亿元。此后,地区防雹力量的撤离就推迟到了9月底,目前又进一步延迟到10月15日。”

冰雹是一种典型的强对流天气,气温升高是激发其活动时间延长的主要因素之一。罗继分析说,西北增暖增湿后,每年3月和10月,地面温度比过去要高,地表受太阳辐射加热,大气就像“锅里在烧水”,温度越高,锅底“火”越大,大气上升运动越剧烈,对流性“气泡”越多,更易形成冰雹。罗继发现,近十年来,阿克苏地区的冰雹次数、强度都呈增强趋势,主要表现为春秋两季增多。2009~2020年间,年均发生冰雹次数为17.6次,2019年,春季、秋季和年冰雹次数均居历史首位,在过去很少发生雹灾的秋天,这一年就下了7次冰雹。

戴路说,冰雹期拉得越长、冰雹下来得越晚,对棉花的产量影响越大。4月棉花出苗期遭遇冰雹,受损后还可以考虑重新播种,但在9月快吐絮时如果下了一场冰雹,“今年就彻底什么都没有了”。保险公司对雹灾赔付的原则也依照时间前后,冰雹下来得越早,赔付比例越低,如果发生在8月底,可以全部赔付,因为越到后期,农户的经济受损也越大。

过去,由于冰雹是局地对流天气,防雹弹的效果很好,对农业只能产生小范围影响。但近几年,新疆农业气象台副台长李新建注意到,新疆冰雹的致灾范围在扩大,以前主要集中在阿克苏等地,最近,喀什、巴州也开始有严重冰雹。他对《中国新闻周刊》分析,一方面是因为棉花、苹果等作物种植带扩大,受灾面积也随之增加;另一方面,随着社会经济发展,新疆多地建设了机场,受航空管制影响,打雹作业经常不被批准。罗继说,阿克苏机场就在红旗坡,这几年上空飞过的飞机越来越多,还开通了支线航空,他统计了阿克苏地区过去三年防雹作业申请的批复率:还不到50%。

与局地冰雹相比,在更大范围内对西北农业产生致命影响的,是温度、降水在年内的波动性与不稳定性。从天山西部到河西走廊东部,多地农户对暖湿化最明显的感知是:极端高温在增加,低温冻害也在加剧,同时,旱涝急转频现。

中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室主任陈亚宁对《中国新闻周刊》指出,西北地区在变暖的过程中,干热风的频率、强度都在加大。过去50年的变化显示,夏季日最高气温25℃的天数在增多,热浪次数和热浪最长持续天数也显著增多。另据兰州区域气候中心等机构编写的《西北区域气候变化评估报告:2020决策者摘要》,1961~2017年,西北地区极端高温事件以每10年7.2站次的频率在增加,同期,西北地区极端降水和暴雨分别以每10年增加0.9站次和1.8站次的幅度变化,20世纪90年代以来增加尤为显著。

戴路说,对棉花生长来说,积温很重要,但更重要的是生长期内气温的分布情况。近十年来,虽然总的感觉是变热了,但极端高温天气也在增加,过去35℃以上的日数一般年内不超过10天,今年还没到8月时,就已接近20天。根据阿克苏地区气象局的记录,2023年7月13~21日,地区出现连续高温天气,阿瓦提、沙雅、库车等区域最高气温一度达到42.1~43.4℃。

“变暖的好处是积温增加,但高于上限温度以后,积温不但用不上,反而对棉花的授粉很不利,也造成棉花蕾铃大范围脱落。2015年7月中旬到8月上旬,极端高温天持续了20天左右,平均一亩地有50公斤以上的损失。”戴路说。

他还注意到,近五年内,高温叠加干旱的情况更为常见,极端高温原本就抑制了作物生长,造成棉花的生理性紊乱,“像人中暑一样”。田间温度升高后,蒸发量加大,对灌溉用水的需求量就增加。而棉花主要种植区集中在阿克苏地区南部靠近沙漠一带,这里热量条件充足、有足够的土地,但气候条件干旱,水资源很有限,“原本八天灌一次水就够了,持续高温后,六七天就要浇一次,当水供不上的时候,就很容易出现农业干旱。”

今年,阿克苏先后经历了严重的春季霜冻和夏季极端高温。当地气象局提供的数据显示,4月上中旬和5月1~7日,都出现了寒潮天气,阿克苏大部形成低温灾害。5月6~7日,乌什、拜城、库车出现历史最晚终霜。

吉春容解释,4~5月,正是棉花出苗的关键生长阶段,春季霜冻会影响棉苗生长及后期开花、结铃和吐絮。今年晚霜在北疆、阿克苏和巴州棉区等地都很严重,最异常的是,5月还出现了霜冻,很多地区的棉花重新播种。“这是很极端的现象。”她说。另外,春季同样是多数果树的开花期,如果此时遭遇霜冻,会影响开花和坐果,最终可能造成产量锐减。

冬季的低温冻害也是对新疆农业的巨大威胁。冬天的气温,是苹果、香梨、桃、杏和核桃等果树越冬的重要条件,温度太低,尤其是持续性的低温,会让果树冻死。“如果温度低于零下20℃,就会对苹果树越冬带来很大的影响。”杨俊杰对《中国新闻周刊》解释。

杨俊杰是温宿县林业技术推广服务中心高级工程师。他告诉《中国新闻周刊》,去年12月,温宿县连续25天气温只有零下22℃,造成很多树整株冻死,部分核桃园几乎毁园。今年开春以后,杨俊杰扒开受冻的果园土地,发现浅表的根系全部发黑冻死,土地之上的几百亩果树,整个春天一直没有发芽。“冻害之后,果树需要时间恢复,其负面影响会绵延七八年,使产量持续下降。”杨俊杰说。

吉春容分析说,从气温角度来看,今年非常反常,前期特别冷,热量条件跟不上,棉花物候期推迟,后期又面临持续高温。“现在最担心今年的棉花吐絮会存在问题,8月本来是裂铃吐絮期,但很多棉区还处在前一个生长阶段,喜低温,对应的气候条件和棉花的整个生长期形成错位。”她指出。

地处河西走廊中部的张掖市高台县,暖湿化给当地带来的最直观变化是降水的分布更加不均,旱涝急转现象突出,对粮食作物带来很多不利影响。高台县气象局副局长张文光对《中国新闻周刊》分析说,每年7月到8月中旬,高台县气温基本在30℃以上,经常遭遇持续高温,因此农户会根据对高温天气的预报预警,增加小麦、玉米的灌溉用水,以防果实灌浆不及时,造成减产。但如果8月突然出现暴雨,此时正是小麦的成熟期,原本“喝饱了”的小麦反而更容易因根系腐烂而减产。

红蜘蛛,又称玉米叶螨,是一种体型不到1毫米的微小生物,喜欢在高温的天气里繁殖,温度越高,繁殖越快,高温干旱时危害最重。今年入夏后,全国多地都能看到这种害虫的爆发态势。在张掖市甘州区的制种玉米田里,顺利越冬的红蜘蛛们悄悄聚集在玉米叶片的背后,刺吸着叶片的汁液,使其逐渐出现斑点、变白、干枯。

张掖被称为中国玉米制种的“黄金基地”,制出来的种颗粒饱满、发芽率高,世界排名前十的玉米制种公司中,有五家在张掖设有基地。玉米种业是当地的主导产业,玉米制种面积达110万亩。张扬是甘州区某种业公司经理,他对《中国新闻周刊》说,受气候变暖影响,近几年甘州红蜘蛛的病害率大约增加15%左右,造成所在公司制种玉米产量下降了五分之一。

张掖市农业科学研究院在2021年的一项研究中发现,2005年张掖市制种玉米棉铃虫发生面积只有24.5万亩,15年后,面积已扩大至89.43万亩,制种玉米被害率、蛀穗率均大幅度上升,病虫害种类也从上世纪80年代的18种升到了目前的73种。

天气极端性增强的同时,气候变暖对农业的另一个危害是病虫害加剧。李新建对《中国新闻周刊》解释说,在新疆,随着经济发展,过去斑块状的绿洲逐渐连成片,也为害虫的跨区传播提供了条件。另外,吉春容还发现,病虫害的发生也越来越无规律可寻。她建议,应该加强动态监测、及时采取防治措施,并积极改良作物品种以增加其抗病抗虫性。

李新建建议,首先要加强对极端天气的监测、预报和预警能力。他说,新疆地域辽阔,“三山夹两盆”的地形特点,使区域内海拔高差能达到五六千米,南北气候差异很大,一些地区只能做到“一县一(监测)站”,且同一个县内作物多元,农业气象监测力量非常不足。“还有一点值得注意,新疆以绿洲农业为主,绿洲和沙漠间气象要素的变化非常剧烈,尤其是沙漠边的农田,更缺乏监测。”

因此,加强农业气象自动观测站的建设,是新疆对气候变化响应下一步的目标。李新建介绍说,到2025年前,新疆计划共增设100个左右农业气象自动观测站。他说,以前气象方面对农业的监测主要靠人工,大约只能覆盖一半的县,新建的站点以自动观测站为主,先填补空缺,“设在一个站都没有的县”。

“现在提出要把观测站建在农田里,对每种当地的代表性作物都能覆盖到,而且,地面站只是农业气象监测体系的一部分,未来,还要把地面监测和无人机、卫星遥感监测结合起来。”李新建说。

在吉春容看来,及时、准确的监测是农业气象灾害风险管理中的重要一环,但不是全部。她说,结合农业气象预报,可以划定灾害风险区域等级,不同等级对应着不同的灾损预估率,也就是未来可能出现的受灾损失,农户在评估后可以提前采取针对性措施,以减少损失。“如果气象预报3月21号有霜冻,农户可以通过滴灌技术,控制棉花的出苗时间避免灾害,比如选择让棉花在3月10日提前出苗,再加上植物生长调节剂,或许可以扛过霜冻;或者选择在霜冻后再出苗。”

但这里的核心困难在于“算账”。吉春容说,一方面,预报本身存在一定的不确定性,农户对此有疑虑;另一方面,在灾害未来之前,农户需要在成本与潜在收益间权衡。她强调,未来随着极端天气的不确定性加剧,必须要推广农作物风险管理的观念,在种植生产全过程中,完善对不同生育阶段、不同类型气象灾害的风险管理对策,以降低损失程度及其造成的不利影响。“就像慢病管理一样,农作物也要进行健康管理。”

甘肃省气象局总工程师、中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室主任张强对《中国新闻周刊》指出,要科学应对气候暖湿化对农业带来的“机遇和挑战”,一方面要顺应暖湿化气候趋势,及时进行新的精细化农业气候区划,主动调整农业产业布局,优化农业产业结构,提高农业产量和品质;另一方面,要树立多灾种并防意识,针对气候极端化加剧趋势,加紧加强综合减灾防灾能力建设,加强预警预报和田间管理。“尤其要结合未来的气候预测,及时调整品种和区域布局,不要有种植惯性。”