中国农业科学|西北农林科技大学王东教授团队揭示气候变暖驱动气候分界线时空迁移及其粮食产量效应

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。

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。

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。

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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。