气候变暖正在深刻改变我国农业生产所依赖的水热资源格局。1月0 ℃等温线、≥10 ℃积温4 500 ℃等积温线,以及200、400和800 mm等降水量线,是划分我国气候带、热量带和干湿区的重要农业气候分界线。其空间迁移不仅关系作物适生区边界变化,也直接影响种植制度调整、农业灾害风险防控和粮食安全保障。
针对气候变暖背景下农业气候分界线“向哪里移动、移动多少、对粮食产量有何影响”等关键问题,西北农林科技大学王东教授团队系统解析了我国主要农业气候分界线在气候突变前后的时空演变特征,并进一步量化了气象因子变化对粮食单产的贡献,为优化农业布局和制定气候变化适应策略提供了科学依据。

该研究基于1961—2020年全国495个气象站点逐日气象数据,综合利用Mann-Kendall突变检验、反距离权重插值、等值线空间分析和贡献率分析等方法,重点解析1月0 ℃等温线、≥10 ℃积温4 500 ℃等积温线,以及200、400和800 mm等降水量线在气候突变前后的迁移规律,并选取典型波动区域,评估气象因子变化对粮食单产的影响。
01
明确我国关键水热因子的
气候突变时间
研究发现,1961—2020年间,我国主要水热因子均出现不同程度的突变特征。其中,1月份全国平均温度于1987年发生突变,突变后升高0.96 ℃;≥10 ℃积温于2002年发生突变,突变后升高251.19 ℃;降水量于2015年发生突变,突变后增加53.58 mm。
这一结果表明,我国农业气候资源格局已发生阶段性变化,热量资源增加和降水格局调整共同推动农业气候分界线发生空间迁移。

02
揭示温度相关农业气候分界线
整体北移特征
1月平均温度突变后,1月0 ℃等温线整体向北移动,尤其是陕西、河南、安徽、江苏和山东等东段地区波动显著,北移幅度最高达1.5个纬距。该变化意味着传统意义上的冬季冷暖分界线发生北推,相关区域的越冬作物生产环境、病虫害发生风险和种植制度适宜性均可能随之改变。
同时,≥10 ℃积温突变后,4 500 ℃等积温线也呈现明显北扩趋势。其东段在陕西、河北和山东等地北移显著,最北界由突变前的河北省中部推进至突变后贯穿京津冀地区,表明我国北方部分区域热量资源显著改善,喜温作物适种范围和多熟制发展潜力进一步扩大。


03
阐明等降水量线呈现
北移西迁的复杂波动格局
与温度相关等值线相对一致的北移趋势不同,等降水量线表现出更复杂的纬向—经向耦合波动特征。
研究发现,200 mm等降水量线在内蒙古地区向西移动约3.0个经距,降水量小于200 mm的干旱区面积占比较突变前减少3.50%;400 mm等降水量线在内蒙古地区向北移动约5.5个纬距,200—400 mm区域面积占比较突变前减少2.03%,表明部分半干旱—半湿润过渡区出现北扩西移趋势。
800 mm等降水量线整以北移为主,其中四川省中部线段北移明显,幅度约2.5个纬距;但河南南阳和安徽亳州等局部地区出现南移现象,说明气候变暖背景下降水格局并非简单一致变化,而是具有明显区域差异。



04
量化水热因子变化
对粮食单产的贡献
研究进一步选取1月0 ℃等温线、≥10 ℃积温4 500 ℃等积温线和800 mm等降水量线波动显著区域中的代表地区,分别以河南开封、山西临汾和四川阿坝藏族羌族自治州为例,分析气象因子变化对粮食单产的贡献。
结果显示,1月份平均温度、≥10 ℃积温和降水量对气象粮食单产均具有正向贡献。其中,开封市1月份平均温度对粮食单产贡献率为1.67%;临汾市≥10 ℃积温贡献率为4.32%,且突变后贡献率明显提高;阿坝藏族羌族自治州降水量贡献率最高,达到27.10%。
这说明,在农业气候分界线波动区域,水热条件改善总体上有利于粮食单产提升,但不同区域主导因子存在差异。未来应因地制宜利用新增热量资源,同时加强洪涝、病虫害和高温热害等气候风险防控。

综上,本研究表明,气候变暖驱动我国1月0 ℃等温线和≥10 ℃积温4 500 ℃等积温线突变后整体北移,且陕西省以东线段尤为明显;200和400 mm等降水量线在内蒙古地区表现出北移西迁趋势,800 mm等降水量线除河南南阳和安徽亳州等局部地区南移外,其余线段总体北移,其中四川省中部北移明显。水热条件变化总体促进了粮食单产提高,但区域差异和灾害风险不容忽视。
该研究为气候变化敏感区种植制度优化、农业气候资源再评估和粮食安全适应性布局提供了重要科学支撑。
西北农林科技大学农学院/作物抗逆与高效生产全国重点实验室王东教授为论文通讯作者,王胜楠为第一作者。
该研究得到国家重点研发计划、中央引导地方科技发展资金和陕西省重点研发计划等项目资助。
王胜楠, 高茂盛, 韩婉瑞, 冯浩伟, 林祥, 王东. 气候变暖对农业气候分界线时空变化的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(10): 2138-2153.
WANG ShengNan, GAO MaoSheng, HAN WanRui, FENG HaoWei, LIN Xiang, WANG Dong. Impacts of Climate Warming on the Spatiotemporal Dynamics of Agro-Climatic Boundaries[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(10): 2138-2153.
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西北农林科技大学农学院小麦绿色高效栽培研究团队由王东教授领衔,长期聚焦我国北方旱区水资源紧缺、土壤耕层质量薄弱、氮肥利用率偏低以及气候变化背景下农业生产适应性提升等重大需求,系统开展小麦氮素高效利用、耕层调优与水肥精准调控、产量与品质协同提升、农业气候资源利用与生产布局优化等方面研究。
团队围绕作物高产高效与绿色可持续生产,创新研发了小麦玉米“1-2-1”分层施肥耕播一体化技术与周年水肥精准智慧调控技术体系,参与创建了强筋/中筋小麦品质产量协同提升栽培技术及氮肥后移超高产栽培技术体系。相关技术入选农业农村部、陕西省和山东省农业主推技术,在北方旱区大面积推广应用,取得了显著的增产、节本增效与生态效益。
团队带头人王东教授是国家级领军人才,担任农业农村部节水农业专家指导组成员,中国计算机学会数字农业分会常务委员,陕西省小麦产业技术体系首席专家。主持国家重点研发计划、国家自然科学基金等省部级以上课题20余项;获国家科技进步二等奖2项,山东省科技进步二等奖2项;获授权国际及中国专利43件;主编专著2部;制定农业行业及省级地方标准7项;在Journal of Cleaner Production、Field Crops Research、Soil & Tillage Research、Journal of Integrative Agriculture等国际权威期刊发表论文160余篇,其中6篇入选高被引论文,总被引超过2800次。团队未来将继续依托作物抗逆与高效生产全国重点实验室等平台,聚焦气候变化适应、作物水肥高效利用和粮食安全保障等方向,深化农业气候资源演变规律与绿色高效生产技术集成研究,为我国农业高质量发展提供理论依据和技术支撑。
| 图文由作者团队提供




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