大多数气候变化对美国农业影响的分析都是基于对一种或多种世界主要粮食作物的作物模型模拟，例如小麦、大田玉米、大豆，在某些情况下还有马铃薯。对于东北地区来说，这种方法的问题在于，除了马铃薯之外，与苹果、葡萄、卷心菜和甜玉米等高价值园艺作物相比，这些作物对该地区的经济重要性相对较低。乳制品业在东北部农业经济中占主导地位（仅纽约州每年就达到 15 亿美元），但在之前的分析中并未得到很好的解决，尽管使用当时可用的气候预测对整个美国进行了评估，并对加利福尼亚州进行了更新的分析解决了该州的乳制品问题。许多先前分析的另一个缺点是没有考虑气候变化对杂草、昆虫和病虫害的潜在影响，因为假设农民将根据需要适应控制策略的适当变化。

本次评估中使用的气候预测基于 UKMO HadCM3大气-海洋大气环流模型（AOGCM）的模拟。这是最新一代的数值模型之一，将大气、海洋、海冰和陆地表面成分结合起来，以代表历史气候变化，并估计由于人类排放而导致的全球气温的长期上升。大气过程以 3.75 x 2.5° 的网格分辨率进行模拟。该模型模拟东北地区大气动力学和表面气候模式的能力已经得到评估，并预测了海霍等人提出的东北温度和降水量。我们在几个 AOGCM 选项中选择了 HadCM3 模拟的结果进行演示，因为其气候敏感性（捕捉模型模拟的全球温度随大气 CO 2浓度加倍而增加的幅度的指标）为 3.3° C ，涵盖 IPCC 范围 1.5–4.5°C 的中间部分。

HadCM3 模型对 21 世纪早期（2010-2039 年）、中期（2040-2069 年）和晚期（2070-2099 年）IPCC 排放情景 A1（较高）和 B1（较低）冬季月平均气温的气候预测为：用作跳蚤甲虫“严重指数”模型的输入。这个简单的模型通常被综合害虫管理 (IPM) 项目用来预测这种稍微越冬的昆虫的春季爆发严重程度，这种昆虫不仅会直接损害作物，而且是斯图尔特枯萎病 (Erwinia sterwartii) 的传播媒介，一种甜玉米和大田玉米（为谷物或青贮饲料种植的玉米）的经济上重要的细菌性疾病。严重程度指数的计算方法是将 12 月 + 1 月 + 2 月的月平均气温相加。指数值分类如下：

最近的变暖和预计的持续变暖将对自然和管理生态系统中的植物产生重大影响。东北地区几种植物物种春季开花日期的提前已被记录，并且利用丁香/金银花预测春季开花。春季指数模型表明，春季开花日期的提前可能会在未来几十年内持续下去。

气候变化对作物生产力的积极和消极影响可能已经在该地区发生。例如，过去 20 年来，欧洲酿酒葡萄产业在纽约州北部的快速扩张和成功可能部分归因于严冬不那么严酷以及气候变化的减少。藤蔓和根部受损的风险。相比之下，对纽约州西部苹果产量的分析发现，冬季比平均水平温暖的年份产量较低（基于从 1 月 1 日到发芽期间累积温度 >5°C 的天数），可能与温暖的冬天后，会有更多的变化。

预计东北地区的无霜期延长将有利于那些试图生产需要相对较长生长期的作物的作物，例如西瓜、西红柿、辣椒、桃子 和欧洲红葡萄品种。然而，如下所述，该地区的气候预测也表明夏季热应激、干旱以及杂草和害虫压力增加，这可能对适应温暖温度的作物以及适应历史上凉爽气候的作物产生负面影响。

许多重要的粮食作物，如大田玉米、小麦和燕麦，在夏季气温升高时往往产量较低，因为植物发育周期加快，灌浆期持续时间缩短。此外，白天和/或夜间温度超过高温阈值的频率增加会对许多作物品种的开花、坐果和/或种子生产产生负面影响。东北部的农民也许能够通过改种更长的生长季节或更耐热的品种来适应这些新的气候限制。但合适的新品种可能并不总是可用，或者市场可能不接受新品种的质量特征。

预计夏季热应激的增加将对目前主导东北部农业经济的许多适应凉爽温度的作物（特别不利。预测纽约州布法罗的产量将分别减少 -12%、-22% 和 -49%，平均变暖幅度为 +1.5°C、+2.5°C 和 +5.0°C，主要是由于夏末和秋季温暖的气温对块茎的影响。

与白天最高温度相比，一些作物对夜间温度特别敏感，例如普通菜豆，当夜间温度超过 27°C 时，产量会大幅下降。即使是通常被认为能够很好地适应温暖气温和较长生长季节的作物品种（例如番茄），在关键繁殖阶段，当白天最高温度短时间内超过 32°C 时，也会降低产量和/或果实质量。对于许多高价值园艺作物来说，即使总吨位没有减少，关键生长阶段的非常短期的中度热应激也会对视觉或风味质量产生负面影响，从而降低种植者的利润 。

总而言之，我们的分析（基于简单的 <7.2°C 阈值）表明，无论排放情况如何，本世纪东北部大部分地区都将继续满足 400 小时的冷却要求。然而，具有长期寒冷要求（1000 小时或以上）的作物可能会受到负面影响，特别是在东北部南部地区和排放量较高的情况下，到 21 世纪中叶，只有不到 50% 的年份满足寒冷要求。对农作物的影响因物种和品种而异。

例如，美洲本土葡萄比品种的冷藏时间要长得多。苹果的冷藏要求范围为 400 至 1800 小时，其中 Gala 和 Red Delicious 品种处于该等级的低端，MacIntosh 和 Empire 处于该等级的高端。下一步重要的一步是对特定作物的冬季寒冷模型进行更详细的研究。

NE 的历史数据揭示了高降水事件频率增加的趋势（48 小时内>5 厘米）（Wake 2005）。预计这种趋势将持续下去，预计到本世纪中叶，高降水事件的数量将进一步增加 8%，到本世纪末将增加 12-13%。

降雨过多的经济后果之一是春季播种延迟，这会危及为早季生产高价值园艺作物如甜瓜 、甜玉米和番茄付出溢价的农民的利润。生长季节期间的田间洪水会导致与缺氧相关的作物损失，增加根部疾病的易感性，增加土壤压实（由于在潮湿的土壤上使用重型农用设备），并导致更多的径流和养分和农用化学品渗入地面和土壤。

二氧化碳除了是一种温室气体外，还可以直接影响地球上的植物生命，因为植物在光合作用过程中吸收CO 2以产生生长所需的糖分。在 B1 和 A1fi 情景下，到 2100 年，大气 CO 2预计将从目前约 380 ppm 的水平分别增加到 550 和 970 ppm。CO 2增加对植物生长的刺激通常遵循渐进曲线，对于大多数物种而言，该曲线在约 600-800 ppm 以上开始饱和，因此在两种排放情景下，潜在的“CO 2施肥效应”将随着时间的推移而减弱。

温度和降水是控制植物分布的关键非生物变量，因此会影响杂草的地理分布，进而影响其生长、繁殖和竞争能力。目前，在不使用除草剂的情况下，南方地区玉米（22% vs. 35%）和大豆（22% vs. 64%）估计作物损失比北方大得多。这可能与南方一些非常具有攻击性的杂草的出现有关，其在北部各州的存在受到冬季低温的限制。或者，随着全球变暖，预计夏季夜间相对于白天温度的增加可能会相对于杂草物种以及随后的竞争效应。种子出苗对温度的不同反应也可能影响物种建立和随后的杂草/作物竞争。

值得关注的一个潜在威胁是葛根的向北扩张，目前葛根在美国东南部侵扰了超过 100 万公顷的土地 Sasek 和 Strain利用气候预测来说明葛根的纬度分布如何受到冬季低温，可能会随着气候变化而向北移动。对东北部的气候预测表明，随着气温低于-20°C的天数减少，本世纪葛根的适宜栖息地将向北扩展至该地区。排放情景在本世纪中叶开始出现分歧，在较高排放情景下，东北地区的较大部分适合葛根。虽然温度并不是限制葛根向该地区扩散的唯一因素，但考虑到该物种的攻击性、再生能力和最近的迁徙模式，持续向北扩张似乎几乎是不可避免的。

农场是一个复杂的生态系统，除了植物物种外，还由大量地上和地下动物、昆虫和微生物物种组成。这些物种中的每一个都将以独特的方式应对气候变化。对于养分再循环、抑制土壤传播疾病和其他过程很重要的有益土壤微生物种群可能对气候变化和 CO 2 介导的植被化学成分影响高度敏感，但我们对广大土壤生物群的潜在影响仍然知之甚少。主要关注的是气候变化如何影响有利于农作物的物种之间的同步性，例如春季开花的时间和昆虫传粉媒介的到来，以及农作物昆虫或病虫害的“天敌”的存在和活动。

在西欧和其他地区进行的研究已经记录了由于气候变化导致的春季到来和/或昆虫物种地理范围的变化。温度是影响昆虫生态学、流行病学和分布的最重要因素，而植物病原体对湿度、降雨量以及温度高度敏感。潮湿的夏季往往有利于许多叶面病原体的生长。预计东北部中短期干旱将会增加往往会减少叶子湿润的持续时间，并减少某些形式的病原体对叶子的攻击。预计东北地区湿度和强降雨事件频率的总体增加将倾向于有利于某些叶和根病原体的生长。然而，预计该地区将出现更频繁的干旱期，当干旱发生时，许多潜在病原体的压力和传播可能会减少。

在高 CO 2条件下生长的植物叶子经常观察到较高的碳氮比，这可能需要增加昆虫摄食以满足氮（蛋白质）需求。然而，在高CO 2生长的植物上，昆虫发育减慢可以延长易受寄生蜂攻击的昆虫生命阶段。最近，汉密尔顿等人。在一项野外 CO 2富集研究中发现，在高 CO 2气氛下生长的早季大豆受到昆虫的损害增加了 57%，这可能是由于在这种情况下测量到高 CO 2 叶子中单糖的增加。“升高”的 CO 2水平约为 550 ppm，大约是 A1fi 和 B1 情景下预计到本世纪中后期分别出现的水平。

气候变化将通过影响动物夏季热应激的强度和频率，对这些行业产生更直接的影响。奶牛的热应激会对产奶量和出生率产生长期影响（数周至数月）。奶牛喜欢凉爽的环境，最大产奶量的最佳温度为 4.5–23.8°C。湿度也是一个重要因素。例如，热应激可能在温度低至 23.8°C、相对湿度 >65% 时发生，或在温度 26.7°C、相对湿度 >30% 时发生。

大多数气候变化对农业影响的评估都对农民的适应持乐观态度。这些适应措施通常不会产生成本，但重要的是要认识到，即使是长期具有经济效益的适应措施，在短期内也不是没有成本或风险的。如果气候变化随着气候变化而增加，农民的脆弱性和与适应相关的风险将会更大的结论是，大多数适应将是被动的而不是预期的，因为未来适应的风险和收益是不确定的，而当前适应措施的成本相对明确。

可用资本无疑将影响有关气候变化适应的决策。与拥有更多资本和更有能力在地理和时间上分散风险的大型企业农场相比，缺乏资本用于适应战略投资的小型家庭农场将受到更多限制，因此在不确定的气候下更容易受到影响。此外，正如门德尔松指出的那样，土地所有者将主要根据他/她自己的成本和收益来做出适应决策，这可能会导致错误的决策和从社会角度来看的低效适应但不是土地所有者，或者当土地所有者没有支付真正的适应成本时。

随着气候变化改变生长季节长度、季节性高温和低温以及影响农作物和牲畜的其他因素，东北部农业经济的一些部门将扩大，而另一些部门将下降或消失。主要的作物-杂草-害虫复合体将与我们今天所拥有的有所不同。一般而言，由于气候变化中入侵的更大成功、CO 2增加对许多杂草物种的显著有益影响以及昆虫和病害虫冬季存活率的提高，杂草、昆虫和疾病压力可能会增加。其结果将增加环境中的除草剂和杀虫剂负荷。

该地区农业的可持续性需要农民、政府机构和其他机构做出战略调整，而这并非没有成本或风险。如果我们遵循更高的排放路径，适应就必须更早进行，而且会更加复杂和昂贵。在较低排放途径下，气候变化的潜在受益者可能包括目前生产或转向可能受益于气候变化和高CO 2 作物的农民、正确猜测气候和市场趋势的农民，以及拥有足够资金及时采取行动的农民和企业。实施适应措施，或多区域生产选择。

东北部地区最容易受到气候变化影响的群体包括资本和资源很少的小型家庭农场，用于投资适应战略，以及在采取适应措施的类型和/或时间安排方面做出错误决定的群体。适应气候变化将给该地区脆弱且具有重要经济意义的乳制品行业带来额外压力。