鄒學校，蔡立湘，彭新德，朱校奇

（湖南省農業(yè)科學院，湖南 長沙 410125）

全世界無數(shù)的獨立研究機構多方觀測和研究結果表明：全球陸地、大氣、海洋以及極地都顯示出氣候變暖的趨勢。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）在其2007年的評估報告中表示，自20世紀中期以來，大部分已經觀測到的全球平均氣溫的升高，很可能是人為產生的溫室氣體濃度增加所致[1]。

全球氣候變化受影響最大的是農業(yè)。溫度升高將延長農作物生長期，減少霜凍，二氧化碳的“肥料效應”會增強光合作用，對農作物等蔬菜生產有利。但土壤蒸發(fā)量上升，洪澇災害增多和海水侵蝕等也將造成農業(yè)減產。我國是世界上最大的蔬菜生產國，全球氣候變暖，總體上對我國的蔬菜生產發(fā)展利大于弊。特別是對我國葉菜類蔬菜種類的布局和生產、供應和消費等將產生積極的影響。我國日益豐富的蔬菜生產實際，是我國蔬菜學科建設與發(fā)展的基礎。

1 蔬菜科學技術的概念

蔬菜學是以生物學為理論基礎，研究蔬菜作物生長發(fā)育和遺傳規(guī)律的一門學科，也是研究蔬菜種質資源、遺傳育種、栽培、病蟲害防治及采后處理、貯藏、加工等應用技術與原理的綜合性專業(yè)學科。

在我國蔬菜學作為一門實驗科學誕生于上世紀初，但直到改革開放之后，主要由于國內消費的發(fā)展，才極大地促進了蔬菜科學技術的普及和發(fā)展；特別是改革開放以來近30 a的實踐，蔬菜育種、栽培、貯運、加工及蔬菜消費保障技術的不斷進步，蔬菜設施栽培技術不斷完善，又對我國蔬菜產業(yè)的發(fā)展起到了巨大的推動作用[2]。

2 全球氣候變暖對蔬菜生產的影響

全球氣候變化對我國蔬菜生產產生的影響是多方面的。有積極作用的是，由于生產季節(jié)熱量、雨量的分布發(fā)生變化，蔬菜適宜的種植區(qū)將擴大，如西北目前不適宜大規(guī)模生產蔬菜的傳統(tǒng)干旱區(qū)，將有條件發(fā)展生產，使蔬菜生產季節(jié)延長，適栽的蔬菜品種增加。同時，原用于蔬菜儲運的成本將大幅度下降。綜合各方面的因素估算，全國蔬菜生產成本將下降15%～20%。

全球氣候變化對我國蔬菜生產不利的影響更大、更深遠。如蔬菜的區(qū)域宏觀布局；區(qū)域內的品種搭配；土地的連作、輪作、套種，土著品種的收集、整理、利用；蔬菜生產、加工、貯運、消費以及相應的政策扶持等，都將產生一系列的深遠影響。

有人對我國1951～2003年氣候資料分析，我國氣溫呈明顯上升趨勢，特別是20世紀80年代中期以來，升溫速度顯著加快，全國各地區(qū)近20 a來溫度都是逐漸升高的，1998～2003年的6 a中有5 a是1951年以來最暖的年份，其中北方地區(qū)增暖趨勢非常顯著，華北、東北及西北地區(qū)增溫幅度達到0.4～0.8℃/10 a。與北方不同，我國南方各省區(qū)增暖趨勢沒有北方明顯。

經過建立農業(yè)生產與氣溫、農業(yè)投入關系的數(shù)學模型和測算，華北地區(qū)溫度的主效作用大于投入的主效，說明溫度變化對蔬菜等農作物生產的影響比投入變化的大。同時，溫度與投入對產量的影響均達到0.01的顯著水平，但影響趨勢不同，負值表現(xiàn)為隨著溫度的升高，對總產量的增加有極大的抑制作用，而投入對產量的影響是一條開口向下的拋物線，即在早期產量隨著投入的增加有很大的提高，但到后期，雖然投入繼續(xù)加大，但產量增加變緩，甚至有所下降。

東北地區(qū)溫度的主效大于投入的主效，且溫度對蔬菜等農作物總產量的正效應達到0.01的顯著水平，表明溫度變化對產量的影響比投入變化的大。與華北地區(qū)不同的是，東北地區(qū)溫度的升高對總產量起到明顯促進作用。投入對產量的影響達到0.05的顯著水平，表現(xiàn)為開口向下的拋物線，即早期的投入增加提高了總產量，到后期投入增加，總產量的增加放緩，甚至還有所下降。

溫度和投入變化對華東地區(qū)的蔬菜等農作物產量影響不顯著，這可能與播種面積的持續(xù)減少對總產量的影響有關。

中南地區(qū)溫度的增加對蔬菜等農作物產量沒有顯著的抑制作用。

西南地區(qū)溫度與投入變化對蔬菜等農作物產量的影響達到0.05的顯著水平，且溫度的主效大于投入的主效，溫度的升高對總產量增加產生很大的抑制作用，投入增加對總產量有促進作用。

西北地區(qū)溫度與投入對蔬菜等農作物產量的影響達到0.05的顯著水平，但趨勢不同，溫度的主效大于投入的主效，表現(xiàn)為隨著溫度的上升，產量的增加受到抑制，隨著投入的加大，產量由開始的顯著增加，到后來增加變緩，甚至有所下降[3]。

氣候變暖使冬油菜及十字花科蔬菜的播種期推遲了7～13 d，停止生長期也相應推遲，返青后的生育期提前了8～12 d，全生育期縮短17～32 d，是農作物中全生育期縮短比較明顯的。馬鈴薯生產，如果地溫提高2.2～2.5℃,出苗期將提前13 d，全生長期會適當延長[4]。

氣候變暖已經使西北地區(qū)農作物種植面積和種植格局發(fā)生了較大改變。馬鈴薯適宜種植區(qū)上限海拔高度也平均提高了100～200 m，馬鈴薯的適宜種植范圍也有所擴大，尤其是甘肅隴中地區(qū)的種植面積擴大迅速。冬油菜及十字花科蔬菜的種植帶向北擴展了約100 km，種植區(qū)海拔高度提高了約100～200 m，種植面積擴大了大約1倍。

由于氣候變暖,多熟制種植帶向北推移，種植海拔高度提高了200～300 m；復種指數(shù)明顯提高，復種面積擴大了4～5倍。西北地區(qū)蔬菜等農作物品種熟性總體上正在由早熟型向偏晚熟型發(fā)展。

西北地區(qū)冬油菜及十字花科蔬菜的產量與冬季平均氣溫密切相關。一般，每升高1℃，生物學產量將增加172 kg/hm2[5]。氣溫升高會使馬鈴薯等塊根類蔬菜減產。馬鈴薯產量與塊莖膨大期（7月份）的平均氣溫和分枝-開花期（6～7月份）的降水相關密切。一般，如果降水不變時,馬鈴薯等塊根類蔬菜產量會隨溫度升高而降低；若氣溫升高，降水量也變化時，產量與降水呈正相關，隴東南影響最大，隴東次之，隴中較小[6-9]。

總之，20世紀末與20世紀80年代相比,環(huán)境溫度升高，使綠洲灌溉區(qū)農作物的生物學產量提高了10%～20%，特別是冬油菜及十字花科蔬菜、馬鈴薯等塊莖類蔬菜等的種植面積擴大，其生物學總產量可增加30%左右。

氣候變化對蔬菜等農作物病蟲害的發(fā)生和流行均有比較明顯的影響。由于氣溫升高，特別是冬季溫度增加使目前大多數(shù)農作物，尤其是蔬菜的病蟲害發(fā)生及危害呈逐年加重的趨勢[10]。

3 全球氣候變化對蔬菜品種多樣性的影響

生物多樣性和氣候變化之間的聯(lián)系是雙向的。氣候變化是生物多樣性喪失的一個重要驅動力。

Myers估計，在過去的兩億年中，大約每27 a就有一種高等植物滅絕。Wilson等估計，隨著人類活動的增加，現(xiàn)在物種的滅絕速率是自然的1000倍。中國的生物多樣性居世界第8位，北半球的第一位。同時，中國又是生物多樣性受到最嚴重威脅的國家之一。在《瀕危野生動植物種國際貿易公約（CITES）》列出的640個世界性瀕危物種中，中國占156種，約為其總數(shù)的1/4。目前，全世界絕大多數(shù)的糧食供應，僅僅來源于100個物種的農作物，而自人類有農業(yè)以來（約12000 a前）曾種植過幾千個物種及更多的品種（或亞種）。美國農業(yè)部1903年列出的商品蔬菜品種中，目前已有96%滅絕。

高、低溫及高低溫變溫的幅度，是蔬菜栽培過程中比較常見的兩種逆境因子，溫度變化過大會對蔬菜生產產生嚴重影響，有時可能造成失收，是蔬菜冬春和夏秋之交供應淡季形成的主要原因[11]。

高溫脅迫對蔬菜的危害主要是高溫下水分失調、原生質膠體結構破壞、導致蛋白質失活和降解。若及時采取相應的栽培措施，改善植株體內的水分狀態(tài)，提高細胞含水量特別是膠體束縛水的含量，將有助于增強植株對高溫的耐受能力和抗性[12]。

蔬菜作物對于高溫脅迫的響應并非是完全被動的，其體內會發(fā)生相應的適應反應來降低脅迫造成的危害，以維持基本的代謝過程，甚至通過開啟某些基因的表達來緩解高溫的傷害。

蔬菜的抗熱育種，一般通過芽變選種、實生苗選種、雜種優(yōu)勢利用、誘變等育種途徑獲得；近年通過抗性強的砧木品種培養(yǎng)新的抗熱品種、利用細胞工程和基因工程等生物技術來培育抗熱突變體或轉基因植株，成為蔬菜育種的一個熱點。繆曼珉以抗性強的云南黑籽南瓜為砧木嫁接冬春季黃瓜，大幅度提高了夏季黃瓜產量；馬德華等通過雜交的方法，育成了適合華北地區(qū)越夏栽培的耐熱黃瓜品種。

轉耐冷基因育種，是科學家想盡快解決蔬菜耐冷問題的熱點。目前利用較多的是來自北極深海魚類的抗凍基因（AFPS）。將鰈魚科的抗凍基因轉入番茄，發(fā)現(xiàn)其具有抑制冰塊重新結晶的能力，從而使蔬菜免遭凍害。將美洲擬鰈抗凍蛋白基因AFP直接轉入番茄，得到的轉基因植株，在平均氣溫低于4.4℃的情況下生長好于對照，并且果實成熟提前。致死溫度也降低了l～2℃。

氣候變化會對蔬菜品種多樣性產生影響。一方面對土著蔬菜品種多樣性形成威脅、使生物多樣性不斷喪失；另一方面，蔬菜品種在長期的進化過程中，由于自然選擇、人為品種改良（包括轉基因育種等），形成了對氣候變化（高溫、低溫）的適應，產生了新的基因型及表現(xiàn)型，一定程度上增加了蔬菜的生物多樣性。

4 應對氣候變化蔬菜學科面臨的問題

氣候變化對蔬菜等農作物生產發(fā)展的影響非常顯著，給蔬菜學科提出的問題是非常嚴峻和迫切需要解決的問題。首先，是國家要從保障國家食物安全的角度，思考和重新部署國家的蔬菜生產、貯運、加工和消費布局。有針對性的出臺相關政策和措施，積極應對全球氣候變暖和極端性氣候事件可能給我國蔬菜生產、貯藏、運輸和消費等帶來的影響。

其次，要研究制定相應的應急方案，盡量利用氣候變化可能帶來的機遇，發(fā)展我國的蔬菜科學技術。目前，特別是要利用國際后金融危機時代給我國帶來的歷史機遇，集中優(yōu)勢力量，提高我國的自主創(chuàng)新能力；以提高我國蔬菜生產的科技水平為中心，保障國內蔬菜消費的穩(wěn)步發(fā)展；確實轉變經濟增長方式，促進我國蔬菜生產的可持續(xù)發(fā)展。

第三，要研究制定蔬菜科學技術發(fā)展目標。包括蔬菜學科的生態(tài)學目標、生物學目標等。要針對我國蔬菜生產過程中的污染問題，運用生態(tài)學的基本原理和方法，研究蔬菜生長及蔬菜安全、可持續(xù)生產環(huán)境的理論和技術。要根據現(xiàn)代消費的發(fā)展，研究蔬菜的個體和群體生理基礎，為蔬菜的鮮銷、延后或反季節(jié)生產、遠距離輸運和適于加工等專用性生產目標提供技術思路和方法。

第四，國家要出臺保障蔬菜生產和消費可持續(xù)發(fā)展的政策、法規(guī)。從當前我國蔬菜生產的實際著手，重點研究土著蔬菜品種資源及基因資源的收集、保存、利用。特別是重要戰(zhàn)略型品種資源、野生資源的嚴格保護，要及時發(fā)布和適時修改國家農作物及近緣野生植物種質資源保護名錄。加大對農作物新品種選育的公共財政支持。支持開展具有我國特色的蔬菜生產及消費保障技術體系研究；加大對具有我國地方特色的蔬菜品種的研究，經濟、適用的工程設施及科學的蔬菜低碳生產技術。出臺政策，把支持蔬菜生產和支持采用新技術結合起來。用實在的政策指導鼓勵生產者應用新技術、新成果。

要利用我國目前正在加速走出去步伐，加快與世界融和的機遇，通過大范圍的合作，促進我國的蔬菜生產、蔬菜產品、蔬菜消費服務和消費文化走向國際大市場。

5 蔬菜學科應對全球氣候變暖的對策

5.1 加強蔬菜生產布局規(guī)劃研究

蔬菜因品種類型豐富，不同氣候類型區(qū)基本上都有相適應的品種可以栽培和生產，同時，蔬菜產量的高低以及品質的優(yōu)劣也在很大程度上受到氣象條件的制約，因此使得蔬菜生產形成了相對穩(wěn)定的區(qū)域分布?，F(xiàn)有的研究表明，氣候變暖將使作物生長期的光能資源和熱量資源增加,同時，各個地區(qū)的降水量還會增加或減少。因此，應根據氣候變暖發(fā)展趨勢，適時調整蔬菜的種植結構和分布，有規(guī)劃地將有關品種種植區(qū)域北移,包括喜溫蔬菜品種種植區(qū)域北移，也包括喜冷、耐寒蔬菜品種種植區(qū)域的北移問題。同時，應根據各地氣候特點和生產實際，針對不同品種安排播期，充分考慮各季茬口安排，有效利用各地氣候資源發(fā)展蔬菜生產[13]。

5.2 培育抗逆性強的蔬菜新品種

氣候變暖將導致蔬菜生長環(huán)境的一系列和綜合性的變化，而且極端性天氣出現(xiàn)的頻率將增加，因而對蔬菜生長產生綜合性影響，選育優(yōu)良品種是最根本的適應性對策之一[14]。應充分挖掘我國豐富的蔬菜品種資源，加強生物技術與常規(guī)技術的融合，通過單倍體培養(yǎng)技術、原生質融合技術、DNA重組技術以及雜種優(yōu)勢利用等，提高蔬菜育種的目的性和育種效率，培育出抗逆性強、高產優(yōu)質的蔬菜新品種。未來蔬菜品種抗逆性的目標要求，一是要耐高溫、耐干旱、抗病蟲害，以應對氣候變暖和干旱的影響。氣候變暖對蔬菜病蟲草害發(fā)生與危害將產生重要影響。已有的研究表明，暖冬造成主要農作物病蟲越冬基數(shù)增加、越冬死亡率降低、次年病蟲發(fā)生加重、全國大部地區(qū)病蟲發(fā)生期提前、危害加重，使農作物害蟲遷入期提前、危害期延長[15]。二是要耐鹽堿，以滿足海平面升高而使部分地區(qū)鹽堿加重時發(fā)展蔬菜生產的要求，同時，土壤次生鹽漬化已成為影響蔬菜設施生產發(fā)展的主要問題之一[16]，對設施栽培品種特性也提出了同樣的要求。

5.3 發(fā)展蔬菜工程學理論和技術體系

蔬菜工程學是近幾年才發(fā)展起來的一門新興學科。特別是設施栽培技術的廣泛應用，促進了蔬菜生產地膜、遮陽網、膜，蔬菜設施材料及保暖、降溫技術的發(fā)展。要立足我國的實際，繼續(xù)推廣行之有效的地膜覆蓋、薄膜小拱棚育苗栽培，以及遮陽網、容器育苗等技術。同時，要進一步開展集成技術研究，從不同地區(qū)適宜的設施選型與現(xiàn)有設施的改造升級，到設施栽培關鍵技術及標準化技術體系的研究與應用，以及設施專用品種的選育等主要技術環(huán)節(jié)，聯(lián)合有關高校、科研單位、設施制造企業(yè)進行攻關，逐步建立起有中國特色的蔬菜工程學理論與技術體系。重點要針對我國現(xiàn)有的設施專用品種質量和品質與國外品種差距較大的狀況，加大設施栽培專用品種選育力度，盡快扭轉設施栽培品種需大量從國外進口的尷尬局面[17]。

要制定相應的政策措施，鼓勵有實力的企業(yè)，特別是科技性企業(yè)加速與國際蔬菜市場的接軌。近期應以我國周邊國家的合作為主，通過合作，積累經驗，再逐步擴展。

5.4 大力發(fā)展蔬菜物流、加工和綜合利用技術

目前，我國已經初步形成了以各類農產品批發(fā)市場為中心，以城鄉(xiāng)農貿市場為基礎，以直銷配送和連鎖超市為補充，以產區(qū)、銷區(qū)、集散地市場相結合的農產品市場體系。但我國的蔬菜流通還處在時間長、消耗大、效率低、效益差的低層次上。蔬菜在物流環(huán)節(jié)上的損失率在25%～30%之間，而發(fā)達國家的蔬菜損失率則控制在5%以下[18]。要在加強市場體系建設，扶持蔬菜運銷大戶發(fā)展的基礎上，重點發(fā)展蔬菜第三方物流，為蔬菜供應方或需求方提供包括蔬菜物流計劃、控制、執(zhí)行等不同層次的、高質量的個性化蔬菜物流綜合服務。

其次，要立足全球視野，大力發(fā)展我國的蔬菜貯藏加工技術。在做好蔬菜產前、產中、產后服務的基礎上，抓好冷藏保鮮、加工、包裝等蔬菜產后技術的研究與應用。重點加強高溫瞬時殺菌、無菌包裝、膜分離等蔬菜制汁加工技術，超微粉碎等蔬菜制粉加工技術研究以及蔬菜功能成分提取技術與下游產品研發(fā)等。

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