尤其是气候变化如超越了某些临界点，气候系统将无法回到原来的稳定状态，产生不可逆的严重后果。研究指出，当前升温水平已使地球上15个气候临界点被激活9个 [9]。这些气候临界点的跨越会产生一系列正反馈过程，进一步加剧其他气候临界点的到达速率。
图8全球气候临界点，已激活的临界点分别是北极海冰减小、格陵兰冰盖加速流失、北方针叶林火灾和虫害频发、永冻土不停消融、大西洋经向翻转环流不断减弱、亚马逊雨林频繁性干旱、暖水珊瑚大规模死亡、西南极冰盖加速流失、东南极威尔克斯盆地加速流失|图源[10]
由于不同地区的农业生产系统，无论是种植制度、作物布局、品种结构，还是耕作、栽培方式与配套的农机、水利、植保等服务系统，都是长期适应原有相对稳定气候条件下形成的固有范式，很难在较短时间内适应气候环境的巨大变化，尤其是能适应新气候环境的作物品种需要很多年才能培育出来。
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气候变化的 “蝴蝶效应”
由于地处环太平洋和北半球中纬度两大灾害带交汇部和东亚季风气候区，中国历来是世界上农业灾害比较严重和多发的地区。随着全球增温，极端事件的发生频率比过去成倍甚至数倍增加，使得农业灾害的损失总体上趋于加重。
东北西部、华北大部、黄土高原和西南地区气候暖干化，降水减少加上农业与生态系统耗水量增加，干旱缺水是粮食生产的首要制约因素。南方大部地区气候暖湿化使洪涝灾害有加重趋势，但由于副热带高压增强和西扩又使得伏旱也在加重。近年来由于气候带北扩，北方夏季洪涝也有所加重，新疆更是融雪性洪水频发。
台风登陆我国次数没有增加，但强度明显增大。例如，历史上台风影响东北大约十年一遇，但2019-2021年发生6次，2022年7月上旬台风暹芭在华南登陆后向北偏东移动，减弱为低压仍给辽宁和吉林带来大暴雨和局地洪涝。虽然农业生产上的低温灾害总体减轻，但作物发育提前和气温波动加大使得春霜冻危害反而加大。作物孕穗开花和灌浆期的高温热害也比过去明显加重。
表1全球变暖程度与十年一遇极端事件的增加倍数|数据来源[12]
除气象灾害外，与气候变化关系密切的农业生物灾害也在不断加重。不同生物物种对于气候环境变化的适应能力有很大差异。有害生物如害虫和病菌，由于生命周期短、繁殖速度快，更容易通过发生遗传变异来适应新的气候环境。而农作物和有害生物的天敌的生命周期要长得多，遗传变异的发生明显滞后于有害生物，对气候环境的适应能力要差得多。
如欧洲斑姬鹟以捕食毛虫为生，随着气候变暖，斑姬鹟提前产卵和孵化，毛虫也提前发育。但鸟类是以体温孵化，由于体温恒定孵化速度并未加快。而毛虫卵的孵化随气温升高而明显加快。等幼雏孵化出壳，毛虫的高峰期已过，缺乏食物已使欧洲斑姬鹟的种群数量减少了90%，濒临灭绝 [11]。
随着气候变暖，植物病虫害的越冬基数增加，春季发生提前，全年繁殖世代增多，危害期延长，分布范围向更高纬度与海拔扩展，也给粮食作物生产带来更大困难。如小麦赤霉病和白粉病以前在黄河流域很少发生，但近年在华北与黄淮大面积流行，产量损失巨大。二氧化碳浓度增加还使植物体和许多农产品化学成分的碳氮比增大，害虫为满足体内蛋白质需求往往要加大摄食量 [13]。
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如何适应气候变化，保障粮食安全？
减缓与适应是人类社会应对全球气候变化的两大对策。虽然温室气体的减排增汇是遏制气候变化的根本途径，但由于气候系统的巨大惯性，即使到本世纪中期能够实现碳中和，全球变暖仍将延续数十到数百年。而且，粮食生产及其产业链是人类必需的生存排放，在千方百计降低单位粮食产量能耗与排放的同时，更多需要采取适应对策。
通过调整种植结构、作物布局、品种类型和栽培管理，有可能使农业系统适应新的气候环境。如提高复种指数、改用生育期更长的品种，以利用延长了的可种植期，调整播种期和移栽期使作物生长盛期与光、温、水等气候资源的峰值期相吻合，调整作物与品种布局趋向气候有利地区等。
