气候变化威胁着粮食安全。大量且不断增长的文献揭示了气温上升和降水模式变化对作物产量的负面影响。考虑到农业对气候变化的适应现状存在不确定性，这一问题尤为令人担忧。作为全球最大的农业经济体，中国在维护全球粮食安全方面发挥着至关重要的作用。虽然已有研究表明中国作物产量对气候因素的敏感性，但关于气候变化如何影响农业用地变化的研究仍然有限。然而，这种在广度上的调整至关重要，因为土地和作物的重新分配构成了应对气候变化对农业供应影响的重要适应途径，可以在很大程度上缓解这些影响。
本文首次对长期气候变化如何影响中国耕地总面积和种植模式进行了因果估计，收集了一个县级面板数据集，跟踪了1981年至2015年间中国2,400多个县的耕地总面积以及四大主要粮食作物的种植面积。对于每个县每年的数据，使用过去30年的平均温度和降水量来构建随时间变化的局部气候指标。对长期气候变化对农业用地影响的识别，利用了县内逐渐变化的局部气候的时间变化，在县固定效应的基础上，结合采用一套丰富的地区-年度固定效应，有效地控制了与长期气候变化无关的因素对耕地调整产生的混杂影响。
图1.气温和降水长期平均变化：1981-2015 年。
在初始气温常态低于10℃的寒冷地区，30年平均气温上升0.1℃会导致农田面积扩大约2.4%。然而，这种长期变暖效应在其他地区则转为负值。在初始气温常态介于10-20℃的温和地区，0.1℃的长期变暖会使农田总面积减少1.2%。这种负面影响在炎热地区更加明显，0.1℃的升温会导致农田面积减少1.9%。
表1.长期气候变化对农田总面积的影响。
下图展示了当地温度和降水常态随时间变化的分组估计结果。每个估计值反映了特定分组常态增加一天对农田总面积的边际影响。在面板A所展示的温度影响方面，5-10℃范围内天数的增加会扩大农田面积。具体而言，5-10℃范围内常态增加一天，农田面积扩大幅度可达2.7%。相比之下，如果生长季节包含更长时间的高温，农田面积则会缩减。特别是，35℃及以上最高温度分组常态增加一天，将导致农田面积收缩幅度达5.3%。气候变化对不同地区的总耕地面积有空间差异化的影响，这取决于该地区的初始气候条件。长期气温的上升会扩大寒冷地区的耕地面积，但会减少炎热地区的耕地面积；而长期降水量的增加则会增加干旱地区的耕地面积，但会减少湿润地区的耕地面积。
图2.长期气候变化对农田总面积的影响。
从概念上讲，如果气候变化不改变不同作物之间的比较优势，那么即使总农田面积发生了增减，作物构成也不会发生变化。表2的列(1)-(4)分别报告了长期气候变化对水稻、小麦、玉米和大豆种植面积占比的影响。在列(5)中，我们报告了气候变化对县级四种作物赫芬达尔指数（HHI）的影响。该作物HHI是通过每个县每年的水稻、小麦、玉米和大豆种植面积占比的平方之和计算得出的。对作物HHI的估计旨在捕捉气候变化对当地作物集中度的影响。气候变化预计会对不同作物产生差异化影响，因为它改变了作物之间的比较优势。以主要粮食作物（即水稻、小麦、玉米和大豆）为重点，研究表明，种植模式确实随着长期气候变化而演变。总体而言，随着气温和降水量的上升，水稻和小麦的种植面积占比下降，而玉米和大豆的占比上升。此外，这些作物结构变化的动态中存在空间异质性。
表2.长期气候变化对当地作物种植结构的影响。
本研究探讨了中国这一全球最大的农业经济体在长期气候变化影响下的农田调整情况。研究表明，气温（降水）常态的上升会在寒冷（干旱）地区扩大农田面积，但在温暖（潮湿）地区则会减少农田面积。同时，作物种植模式也随着不断变化的气候模式而发生调整。此外，预测结果表明，尽管农田调整构成了农业适应气候变化的重要途径，但在未来的气候条件下，仍然难以避免生产损失。为了维持基于主要粮食作物的总热量供应，需要实现大量的净产量增长。这一发现表明，农业创新和其他配套努力对于提高适应能力至关重要，以应对气候变化对粮食安全的威胁。
参考文献
关于我们
Young Earth Scholar (YES)是针对地球科学、管理科学和可持续发展科学等领域处于“萌芽”阶段的研究者们提供学习与宣传的非盈利平台。YES会每周定期分享团队成员所关注到的上述领域高质量前沿研究，带领大家以一分钟推文/图文/视频形式了解文章概要。YES也会不定期对主创人员发表该研究的创作心得和科研经历等话题进行采访与报道，帮助优秀青年创作者们宣传科研成果，也为广大的“地球之芽”们提供成长经验。欢迎广大“芽”们投稿支持或提出建议！
投稿请联系：
kx199523（微信）；
youngearthscholar@163.com
