0 引言

降水和气温是气候的两大基本要素，同时也是影响粮食生产的关键要素和限制性因子。气候异常导致的水分失衡和气温异常都会不同程度地影响粮食作物生长发育，进而影响粮食产量，诱发粮食危机。因此，气候变化及其引发的旱灾、涝灾等自然灾害受到学界的极大关注。王绍武等利用近500年的旱涝史料，分析了我国旱涝分布的特点。陈玉琼对华北地区崇祯大旱期间的降水量变化及其对社会经济和政治的影响进行了探讨。朱亚芬的研究表明，1470年以来旱涝变化存在明显的阶段性和区域性，华北地区是北方最严重的干旱区。张德二探讨了最近1000年来中国东部各区域的干湿变化特征。张德二等、郝志新等复原了清代光绪年间丁戊奇荒的动态过程，并对灾害发生的气候背景进行了分析。孟万忠等从霜、雪、低温灾害的角度对华北地区近600年来的气候变化进行了探讨。方修琦等的研究表明，气候的冷暖与粮食的丰歉存在显著的正相关，与饥荒、社会动荡呈明显的负相关。

已有研究并未将粮食安全作为极端干旱事件研究的核心进行分析和考量，对因粮食短缺引发的粮价异动、瘟疫、饥荒、社会动荡等系列问题之间的相互关系也缺乏深入的探讨。因此，本研究以粮价异动为出发点，揭示粮食供给与需求之间的关系，复原1637—1643年极端干旱事件中粮食随时间和灾情发展的演变过程，揭示极端干旱事件对粮食生产的影响及其响应机理，为未来人类应对全球变化影响下的粮食安全提供历史借鉴，为评估极端干旱事件给社会经济系统带来的可能影响提供典型案例和情景。

1 研究区域、数据来源和研究方法

1.1研究区概况

研究范围是以明代行政单元为基础的华北地区，包括北直隶（今北京、天津、河北大部、河南和山东的小部分）、山西、山东、河南、陕西等。以万历十年（1582年）明时期全图和自然资源部标准地图服务官网审图号为GS（2020）4634号的中国地图为底图，绘制完成明代华北地区示意图（图1）。该地区是明王朝的政治、经济、军事和文化核心区，为京师和九边重镇腹地，军民人口众多。自然地理单元包括黄土高原东部、华北平原大部和山东丘陵；流域单元包括海河流域和黄河中下游流域。地理位置介于32°N～42°N，106°E～122°E，冬、夏季风交替影响显著，属于半湿润半干旱大陆季风气候区，是一个气候敏感脆弱区。由于降水和气温变率大，增加了粮食生产的不稳定性，农业生态系统极其脆弱。粮食作物品种相对单一，以小麦和杂粮等为主，“小麦居半，而黍、稷、稻、梁仅居半”。

1.2数据来源

数据来源于天工开物，明史，明实录，农政全书，日知录，中国三千年气象记录总集，中国气象灾害大典：山西卷，中国气象灾害大典：河北卷，中国气象灾害大典：天津卷，中国气象灾害大典：北京卷，中国气象灾害大典：山东卷，中国气象灾害大典：陕西卷，中国气象灾害大典：河南卷，中国气象数据网中国地面气候标准月值数据集（1981—2010年）。

1.3研究方法

1.3.1粮价通胀指数。明代金、银和铜钱的比价与粮食密切相关，货币与粮食兑换比率不是固定不变的。货币以铜钱（文）、粮食以斗为基准单位，换算粮价单位为文/斗（表1）。从1375年到1413年短短的38年，官定粮价从100文/斗上涨到250文/斗，上涨了1.5倍。可见货币的发行量远远高于粮食的供给量，粮食通胀在慢慢积累之中。

粮食价格的起伏波动能够直接反映出粮食供给与需求之间的变化，是粮食安全的晴雨表。因此，本研究通过粮价通胀指数反映1637—1643年华北地区粮食价格的异常变动情况，深刻地揭示极端干旱事件与人类社会经济系统之间的相互作用规律。以100文/斗为价格基数，实际粮食价格与其比值作为粮食价格通胀指数。

1.3.2“无透雨”日与5—9月降水量。农业气象学中采用“无透雨”持续时段的长度来表示农业缺水和干旱的程度。张德二等指出，依据史料中“不雨”和“始雨”日期的记载来估计“无透雨”的持续时间，以此来反映干旱的程度和对农业生产的影响是可行的。

华北地区最早的农业是旱地农业，降水量的变化对土壤墒情和粮食生产造成直接影响。依据华北地区降水量的时空变化，可将土壤墒情分为3个阶段：第1阶段失墒（3—5月），第2阶段增墒（6—9月），第3阶段严重失墒（10月至次年2月）。其中，5—9月是华北地区土壤保墒、增墒和粮食作物生长的关键时期，是重要的水分补给期，土壤墒情直接关系到粮食产量的高低。因此，本研究采用持续“无透雨”日和5—9月降水量变化来综合分析气候变化对华北地区土壤墒情及粮食生产的影响。

2 结果与讨论

2.1农业干旱程度的推断

2.1.1连续无透雨日数的估算。根据历史文献记载的“不雨”和“始雨”日期，结合粮食作物受灾情况记录，对1637—1643年华北地区连续发生无透雨日数超过150d的情况进行统计（表2）。

干旱最严重的1640年，连续无透雨日数超过200d的地方遍布华北各地，跨年度的持续无透雨日数甚至长达360d以上。旱情最严重的山西运城，最长达1650d以上。将1637—1643年无透雨日数记录与1876—1878年的丁戊奇荒和1928—1930年的重大干旱事件进行比较分析。1877年无透雨时段的记载“自春徂冬二百余日无雨”“光绪四年三月十一日辛酉大雨，自去年四月至此始见雨”；1928—1930年无透雨时段的记载主要有“自春徂秋滴雨未沾”“晋南自春徂秋无雨”和1929年河南“洛阳自春徂夏数月不雨”等。这些记录未及表2所示持续时间之长，地域分布之广。因此，仅从无透雨的持续时段长度来看，1637—1643年极端干旱事件的严重程度可能超过历史上其他最严重的同类事件，导致土壤处于严重失墒状态，农业旱情极端严重。华北各地发生的旱灾很多都持续4年以上，其中，4年连旱的有济南、临沂，5年连旱的有大同、西安、延安，7年连旱的有北京、天津、唐山、沧州、太原、汉中、安康，8年连旱的有保定、石家庄、邯郸、长治、洛阳、郑州、德州、菏泽，旱情最严重的临汾甚至达到9年连旱。

2.1.2地表径流枯竭的记录。华北地区的水分（降水量、蒸发量和径流量）变化直接影响土壤墒情和粮食生产，而黄河流域年降水量的81.6%被蒸发，仅有18.4%成为径流，年蒸发量是年径流量的4.4倍。可见，利用地表径流进行水利灌溉，是粮食生长阶段最重要的水分补给来源，是粮食生产安全的关键环节。

1637—1643年华北多地出现了黄河清以及众多河流、湖泊、井、泉干涸的情况。其中，汾河、沁河、漳河、大运河、白洋淀、伍姓湖等较大河流与湖泊枯竭，黄河干流甚至发生可徒步而行的情形（表3）。地表径流枯竭是这次极端干旱事件中降水稀少、旱情严重和粮食生产遭遇严重危机的重要佐证。地表水体的枯竭，表明华北地区的水循环出现了严重的失衡问题，农田不仅缺少雨水滋润，更缺失水利灌溉，导致土壤墒情进一步恶化，农业旱情加剧，最终的结果是粮食歉收，甚至绝收。

2.2降水量变化与粮食受灾情况

降水是粮食作物生产的主要制约因子，结合粮食作物的受灾情况，估算1637—1643年华北地区年降水量和5—9月雨季的降水量。以1981—2010年华北地区的年降水量平均值和5—9月降水量平均值为基准，计算出距平值（表4）。表4显示，所有距平值均为负值，较常年平均值从减少30%左右累加到最高减少50%以上。通过对年降水量距平值、5—9月的降水量距平值和无透雨日的变化特征综合分析，发现当连续发生无透雨日数超过150d、年降水量与5—9月降水量的距平值均≤－30%时，华北地区水分异常短缺，土壤严重失墒，造成粮食减产、歉收，甚至绝收。因此，降水量距平值≤－30%是华北地区粮食生产安全的临界阈值。

2.3危害粮食生产的伴生灾害

2.3.1霜冻、低温、雪灾。1637—1643年的极端干旱事件以旱灾为主线，霜冻、低温、大雪、蝗灾、鼠灾、饥荒、瘟疫等伴生灾害叠加在一起，形成灾害链。华北地区春、秋两季多发霜冻、低温、雪灾，对粮食作物整个生长周期都危害极大，3种灾害同时相伴或相继发生，进一步加重了粮食的歉收，甚至绝收。如山西平阳诸县，春陨霜杀禾、伤麦豆；陕西户县，霜杀秋禾；山东冠县，秋八月陨霜杀荞与菽，麦豆皆枯；河南尉氏，三月陨霜杀麦及桑。

2.3.2蝗灾与鼠灾。联合国粮农组织公布的数据显示，1km2的蝗虫群在一天内的进食量与3.5万人相近，蝗虫所到之处寸草不生，粮食绝收。危害华北地区主要是东亚飞蝗，北京、天津、河北、陕西、山西、山东、河南均有分布，其中河北、山东、河南是核心区，为蝗虫灾害的重灾区。东亚飞蝗的繁殖季节与粮食作物的生长季节具有时空一致性，对粮食作物危害极大。禾苗是蝗虫危害的主要对象，“蝗虫布满，食禾有声；蝗食禾如扫；飞蝗蔽日，食苗及穗。大蝗，食禾殆尽；蝗蝻遍野，食谷。全省大蝗，声如风雨，啮衣毁器，所至草木皆空；秋，蝗蝻害禾稼。畿内大蝗，食苗殆尽”。

联合国粮农组织的统计数据表明，全世界农业因鼠害造成的损失相当于世界全部作物产值的20%左右。1637—1643年的极端干旱事件导致食物资源短缺，老鼠成群结队迁徙，给沿途的粮食作物带来灭顶之灾。“山东高唐，有鼠千百成群，食禾立尽。河南西华，冬十月，鼠过，猫见则走而避之。陕西凤翔，大鼠成群，食牛，入人家食婴儿，见骨”。

大旱、霜冻、低温、雪灾与蝗灾、鼠灾形成的灾害链将华北地区的整个生态系统推向崩溃的边缘，粮食危机不断加深，饥荒随之而来。

2.3.3饥荒与瘟疫。粮食歉收、绝收，导致食物和水资源短缺，饥荒开始漫延，多地甚至发生“人相食”的惨剧。生存的危机使得人们饥不择食，树皮、草根、草子、白土、蝗虫、老鼠等都成为果腹的东西。“蝗蝻遍山野，涌入庐舍，……饥民设釜炊之，以食枵腹”“河南西华，冬十月，时方大饥，穷民皆以鼠为粮；许昌硕鼠数十成群，人间有食之者”。由于老鼠携带细菌、病毒迁徙，饥民逃荒且以老鼠为食，为鼠疫的流行和泛滥提供了传播的源头和路径，形成了“鼠→人→人”的传播链条，使疫情传播的范围、危害的区域和程度进一步扩大与加剧。1637—1643年华北地区的鼠疫尤以山西、河北等地最为严重。“河北全境，大疫，患大头瘟，死者枕藉；定州、隆尧等地，春秋大疫，死亡甚重。山西大同瘟疫大作，十室九病，全省大疫；太原、潞安等多地，大疫，人死大半，有举家毙绝者，吊送者绝迹”。

2.4粮价通胀指数与人口、社会危机

2.4.1粮价通胀指数。明代财政来源以农业田赋税为主，以税粮的方式上交，约占全部财政收入的5/6。为了维持政府和军队开支，田赋连年递增，粮饷也被折算成饷银，货币发行量与粮食供给量严重失衡。受极端干旱事件的影响，1637—1643年华北各地粮食价格持续上涨且高得离谱（1640年河南洛宁粮价为20两/斗；1643年河南新郑荞麦种6000文/斗，为明代历史最高值），年内、年际变化剧烈，出现恶性通货膨胀，给社会经济带来了灾难性的影响。

根据粮价通胀指数公式计算明代华北地区丰年和1637—1643年的粮价通胀指数（表5）。两者对比发现，1637—1643年粮价的通胀指数达到明代的峰值，最低为9.50，是丰年粮价的39.6倍；最高为26.70，是丰年粮价的111.2倍。粮价如此之高，百姓如何能够承受得起。极端干旱事件导致粮食绝收，即便手中有钱，也无粮可买，粮食价格飞涨，市场倒闭，粮食安全体系崩塌。

2.4.2人口与社会危机。1637—1643年华北地区的粮食危机引发了大饥荒和瘟疫流行，造成人口大幅度减少。曹树基估算，崇祯大旱使华北地区人口损失了2023万，几乎占华北地区总人口的1/3。由于人口锐减，农业人口流失严重，甚至出现了粮食成熟而无人收割的局面。“河北大名，夏，麦大熟，萎弃在野，无收刈者。山西临猗，夏麦虽登，无人收获。山东，夏麦大熟，萎弃在野，不尽收割。河南新郑、兰考，五月，麦虽熟，惜收获无人，四月朔，流寇破城，生民又渡河南逃，家家板荡，安问麦哉；多地麦大有，收刈无人，弃于地，楚黄流民咸来就食”。没有了农业人口，粮食生产难以为继，何谈粮食安全？

田野没有可食之物，饥饿的人群转向市场，市场也无粮可卖，“宝坻市间薪粒俱绝；汲县、辉县，人攫食于市；鸡泽市粮绝；襄汾城中罢市；新绛市绝粒米”。人们生存的基本保障没有了，“人相食”的悲剧不断上演，“至有父子、夫妇、兄弟相食者”；贩卖人口的事件同样层出不穷，“潍坊妇女南贩以万计”。治安状况日益恶化，“遍地盗起，号曰‘打粮’，肆其抢掠，讫无官法矣”。社会矛盾激化，“自崇祯元年（1628年）起，盗因荒起，荒以盗甚。此全秦兵荒尤甚之灾状也”。粮食危机进一步诱发了深层次的社会危机。

3 结论

（1）降水量异常变化是1637—1643年华北地区极端干旱事件的主因，当连续发生无透雨日数超过150d、年降水量与5—9月降水量的距平值均≤－30%时，水分异常短缺，土壤严重失墒，造成粮食减产、歉收，甚至绝收，危及粮食生产安全。因此，降水量距平值≤－30%是华北地区粮食生产安全的临界阈值。

（2）1637—1643年的极端干旱事件是历史同类事件之最，连续无透雨日数最长，地表径流枯竭记录最多，危害粮食的伴生灾害相继发生，超过了生态系统忍耐极限。霜冻、低温、大雪等灾害使粮食生长期缩短、减产歉收，蝗灾、鼠害使粮食绝产绝收，粮食供给链条断裂。

（3）1637—1643年粮价通胀指数最低为9.50，最高为26.70。由于田赋连年递增，粮饷、军饷和官俸都以银两钱钞发放，造成货币大量发行。货币发行与粮食供给失衡，通货膨胀严重，粮价飞涨，市场倒闭，粮食安全体系崩塌。饥荒、瘟疫蔓延，人口锐减，土地撂荒，饥民逃荒、抗租抗税、抢粮，盗匪横行，社会动荡，民不聊生。严重的通货膨胀成为压垮粮食安全链条的最后稻草，自然—经济—社会复合生态系统发生质变成为历史必然。

（本文原刊《地域研究与开发》2022年第1期第169-174页，文中原有注释，引用请务必参考原刊。）