气候变化对农业的影响范例6篇

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气候变化对农业的影响

气候变化对农业的影响范文1

关键词气候变化农业生产;粮食安全;影响

中图分类号S162.5+3文献标识码A文章编号 1007-5739(2011)11-0302-01

全球气候变化主要表现在二氧化碳浓度的升高以及温室效应引起的全球气候变暖,这对农业产生阶段影响。无论是从微观作物生理研究,还是从宏观粮食产量方面,国内外的学者都进行了大量的研究。研究对象主要是粮食作物(水稻、小麦、玉米)以及经济作物;研究区域覆盖了主要的农作物生产基地;研究内容包括农业气候的脆弱性研究、粮食安全、粮食产量等。现对全球气候变化背景下农业气候变化对粮食产生影响的研究进展以及研究成果进行综述。

1气候变化对农作物的影响

气候变化对农作物的影响因区域不同而有所不同。在二氧化碳倍增的情况下,我国北部地区降水增加的可能性比较大,而西北地区并没有因温度升高而变干燥,这有利于西北粮食产量的增加[1]。而周文魁[2]的研究结果表明,在未来二氧化碳倍增条件下,我国主要的花生种植区均表现为不同程度的减产。长江中下游地区在综合考虑气候变化和二氧化碳浓度增加条件下,农作物单季稻、冬小麦、大豆产量等增加,而双季稻区水稻的减产幅度虽有所缓和,但减产趋势不变[3]。陈超等[4]在研究黄淮海平原冬小麦的生产时指出:在二氧化碳倍增的情况下,气候变率的增大会降低小麦的稳产性。未来全国玉米主产区的雨养和灌溉玉米的稳产风险及低产出现的概率将会增大,总产量的年际波动更剧烈[5]。

未来我国农业的可持续发展,由于气候变化,将主要面临以下问题:一是农业生产布局和结构的变动。全球气候变暖一方面将使我国主要作物品种的布局发生变化;另一方面将较大地改变我国作物种植制度。二是增加农业生产的不稳定性,作物产量产生大的波动。在我国一些地区,作物生产和产量受到气候变化的正效应影响,而在另一些地区主要是极端气候事件频率的变化对产量产生的负效应的影响。三是改变农业的生产条件,增加农业成本和投资。气候变化将导致施肥量改变,人们需增加农药和除草剂的施用量。

2气候变化对粮食安全的影响

气候变化导致病虫害危害加剧、粮食产量的不稳定以及质量的降低,从而严重影响粮食安全。有学者利用模型对我国地面温度和降水率在二氧化碳浓度增加1倍时的变化情况进行了模拟[5],其结果表明:一是西北地区夏季增温最明显,为3~5 ℃,华东、华中、华南与西南地区增温较小,为2~3 ℃;二是东北地区冬季变暖最明显,为4~6 ℃,西南和华南地区增温较小,为2~4 ℃;三是我国中部和北部地区夏季土壤温度增高;四是华北地区冬季降水有可能减少,东北地区夏季降水可能增加。气候变化导致温度带北移,我国东北多年冻土将退至北纬52°以北,将会引起土壤、植被、植物品种分布等的变化和演替,华中及西北干旱区、东南沿海的泥炭地、沼泽会萎缩,西部大部分多年高原岛状冻土将会融化,其他地区沼泽地则会有所发展。由于气候变暖,导致土壤水分蒸发量增加和土壤水分减少,土壤水分减幅达214%~219%。在中纬度地区,由于温度高,蒸发量大,虽然雨量有所增加,但雨季也提前,积雪提前融化,造成夏季干旱加剧。我国北方沙漠化趋势会进一步增加,干旱和半干旱情况将更为严重。在二氧化碳倍增的背景下,气候变化不仅进一步加剧我国北方干旱沙漠化,而且预计会导致热带风暴的频率和强度有所增加,8月海水温度升高,增加了洪涝等极端天气事件的发生[6]。因此,粮食生产的不稳定性在增加。气候变暖与病虫害发生有密切关系,暖冬有利于病虫安全越冬,这使翌年病虫危害提前发生;热量增加促使病虫繁殖加快,危害期延长。温度升高使作物的生育期缩短,有机物的积累减少,从而使农作物的质量下降[7]。

3气候变化对农业影响的研究

3.1农业气候变化脆弱性研究

脆弱性研究一般是通过寻找特定的研究群体或单元(无耕地的农民、农业等),识别研究单元承受多种胁迫造成的负面结果的风险程度,以确定一系列减缓或适应胁迫的措施。农业气候变化脆弱性评估方法主要是定量评估方法,可以归纳为3类,即模型模拟研究、设定指标评价研究和统计函数分析。模型模拟研究是进行农业气候变化脆弱性最常用的方法之一,特别是在定量研究中,主要以作物产量作为最终衡量标准来确定农业系统的气候变化脆弱性程度。主要有计量经济模型、复合模型模拟、综合模型。设定指标评价研究是一种利用指示农业系统状况及其敏感性、适应能力等方面的指标来衡量脆弱性的方法[8]。

农业气候脆弱性研究的主要方法[9],根据评价单元和目标的差异、数据的可利用性以及社会经济情景差异进行研究。脆弱性的研究方法主要包括以下几种:一是实地调查法,当可用资料缺乏时,直接咨询和田间调查相结合的方法是评价农业气候变化脆弱性的最好方法。二是产量分析法。这是一种最直接的方法。三是相似分析法。该方法可分为2种,即空间相似法和时间相似法。前者用来在未来气候变化条件下,预测哪些地区的气候特征与目前某些地区的气候特征相似,从而预先采取一定的适应措施;后者主要是采用(下转第304页)

(上接第302页)

模型进行相似模拟,其得到的数据可以弥补时间序列数据的不足。

3.2气候变化对农业影响的研究

目前,全球气候变化针对农业方面的研究主要集在模型模拟影响和观测试验等2个方面。模型模拟可以分为动态数值模拟(农业评价模式相嵌套和气候模式)和统计分析(建立回归模型)。气候变化对农业影响的模拟研究方面,经常需要同时分析处理多种因子变量和相应的数据来研究气候变化影响作物生长和产量的复杂性,研究气候变化对作物影响模拟的主要方法有2种,即动态数值模拟方法和经验统计分析,这些方法均得以逐步发展。在观测试验方面,研究大气成分变化对农作物形态结构、生理生态及化学组成等方面的影响,其又可分为2种方法,即温室或人工气候室试验和田间试验。气候变化对农业影响的观测试验研究方面,国外开展的研究多采用环境控制试验和田间试验2种方法[10],其中环境控制试验通过人为控制二氧化碳浓度来研究其对作物的影响,一般在野外设立封闭或顶部开放温室中进行。

4结语

国内外在全球变化对粮食的影响研究方面都做了很多研究工作,目的在于研究其对生态系统影响及其响应,并寻找策略,以最大限度地减少气候变化带来的不利影响,从而保证粮食安全;通过预测未来气候可能变化,评估气候变化对农业生态系统的影响,以减少气候变化对农业和粮食造成的影响。这是一项任重而道远的工作,需要不断地努力。

5参考文献

[1] 韩永翔,董安祥,王卫东.气候变暖对中国西北主要农作物的影响[J].干旱地区农业研究,2004(10):39-42.

[2] 周文魁.气候变暖背景下长三角地区农业应对策略研究[J].江南论坛,2009(6):15-17.

[3] 石春林,金之庆,葛道阔.气候变化对长江中下游平原粮食生产的阶段性影响和适应性对策[J].江苏农业学报,2001(17):1-6.

[4] 陈超,金之庆,郑有飞,等.CO2倍增时气候及其变率变化对黄淮海平原冬小麦生产的影响[J].江苏农业学报,2004(4):7-12.

[5] 熊伟,杨婕,林而达,等.未来不同气候变化情况下我国玉米产量的初步预测[J].地球科学进展,2008(10):1092-1101.

[6] 王诤,郑一萍.全球变化对中国粮食安全的影响分析[J].地理研究,2001(7):282-288.

[7] 刘明春,蒋菊芳,魏育国,等.气候变暖对甘肃省武威市主要病虫害发生趋势的影响[J].安徽农业科学,2009(20):9522-9525,9531.

[8] 唐为安,马世铭.全球气候变化背景下农业脆弱性评估方法研究进展[J].安徽农业科学,2010,38(25):13847-13849,13941.

气候变化对农业的影响范文2

【关键词】温度 降水 农业生产 影响 对策

一、引言

受全球气候变暖趋势影响,我国农业生产出现大幅度的波动,导致农业生产不稳定性增加。随着气候的变化,影响农业生产的农业气象灾害、水资源匮乏、作物病虫害等都有了不同程度的发展。本文利用近57年气候资料分析了南阳市气候变化特征及其对当地农业生产带来的影响,应及早采取措施以适应气候变化下的农业生产活动,旨在为农业生产防灾减灾、趋利避害提供科学依据。

二、南阳气候变化特征

1.温度变化

1.1温度年代际变化

南阳市20世纪50年代后7年、60年代、70年代、80年代、90年代年平均气温分别为14.8℃、14.9℃、14.8℃、14.6℃、15.0℃;其中50年代后7年和60年代各年际年极端最高气温均在37.0℃以上,70年代和80年代年极端最高气温在37.0℃以上的年数分别为6年、4年,90年代仅有3年出现37.0℃以上的年极端最高气温。

1.2 温度季变化

20世纪50年代后7年至80年代,春季季平均气温均为14.8℃,90年代后春季平均气温升至14.9℃;夏季平均气温50年代后7年为26.6℃,60年代为27.0℃,70-80年代有所下降,80年代降至最低值,为25.7℃,90年代较80年代开始回升,为26.1℃;以50年代为最高,60-80年代处于下降期,90年代回升;冬季平均气温50年代后7年为2.0℃,60年代上升至2.4℃,70-80年代达到2.6℃,90年代升至3.3℃。

由此可见,南阳市近45年温度变化呈上升趋势,其中温度季变化为:春季气温稳定,升高幅度较小,基本保持不变;夏、秋季气温先下降后又出现回升,回升较明显;冬季气温持续上升,且上升趋势非常明显。南阳市温度主要体现表现为冬季温度的上升。

2.降水量变化

2.1降水量年代际、年际变化

1953-2009年中,20世纪50-90年代各年代平均降水量呈下降趋势变化,70年代为最小值,70年代后降水量增加趋势;其中50-60年代各年代平均降水量多于多年平均值,70-80年代基本持平,90年代少于平均值,21世纪前10年又表现为上升趋势。

近57年中,南阳市年降水量1953-1961年年降水量波动较小且呈下降趋势;1961-1966年年降水量波动较大,其中1963年年降水量是历年降水量的第二大值;1967-1999年除1989、1996年降水量大于1000mm外,其余年份变化平缓,基本趋于历年平均值;21世纪前10年降水量变化平稳,在2000年时降水量达到历年最大值,为1356.3mm。

2.2降水量季变化

近57年中,与历年春季平均降水量相比,南阳市春季降水量显著偏多和偏少的年份各有5年,各占10.2%,较偏多的年份有3年,占6.0%,其余44年接近历年平均值;与历年夏季平均降水量相比,降水显著偏多的年份占15.8%、偏少的年份占3.5%,较偏多的年份占22.8%,有21年接近历年均值,其中1953、1964、1999、2000年波动较大;与历年秋季平均降水量相比,1968~1982、1984~1995、2004~2009年降水波动幅度较小,其他年份变化较大,最大值与最小值可相差200~300mm;与历年冬季平均降水量43.0mm相比,1954、1979、1983、1989、1990、1999、2001年冬季降水量变化较大,其他年份波动较小,约61.4%的年份降水为20~50mm。

由以上分析可知,南阳市降水量年代际、变化呈波动下降趋势,而年际下降变化趋势则不明显;降水量季变化均趋于下降趋势,其中夏季降水量偏多、偏少年份集中,易出现旱涝灾害。

二、气候变化对南阳农业生产的影响

1.有利影响

随着南阳市冬季温度上升、夏季温度降低的温度变化趋势,使农作物遭受冻害和热害的机率减小;气候变暖,农作物生长期有效积温增多,早霜冻日推迟、晚霜冻日提前,使农作物播种期提早,延长了作物生长期,有利于产量的形成和稳定,还可提高农作物复种指数,并扩大作物种植界限。

2.不利影响

南阳市年降水量总体的减少,加剧了水资源的匮乏,波动幅度的加大使降水量在季节分配不均致使旱涝等灾害发生频繁,是影响农作物高产稳产的不利因素。

暖冬为越冬虫害及其虫卵提供了优越的温床,易造成来年大面积农作物病虫害的发生、发展;气候变暖还将导致土壤肥料分解和流失加速,农作物种植必须依靠增加肥料来满足生长需要,这些现象的加剧致使化肥、农药、除草剂用量加大,加大了农业成本投资,同时又增加了农作物化学制剂污染机会,给农业安全生产带来隐患,降低农作物绿色无公害品质。

三、适应气候变化的对策

1.加强灾害性天气预测预报预警气象工作,建立气象灾害防御机制,以应对南阳市气温升高、降水减少的气候变化下农业气象灾害的频繁加剧。

2.推广气象使用科技,提高农业气象服务,引导农民充分利用气候变暖后有效积温的增加,科学引种,扩大作物种植界限,并合理安排农事,调节作物种植制度,提高复种指数。

3.加强病虫害防治工作,根据气象信息,对病虫害进行预测预报,及时病虫害防治信息,尽可能进行统防统治。积极实施改良土壤措施,增施有机肥、磷肥、钾肥,以平衡土壤营养。

参考文献:

[1]陈宝凤,王宇翔. 南阳近45年气候变化分析[J]. 河南气象,1998年第3期

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1981―1990年全球平均气温比100年前上升了O.48摄氏度。导致全球变暖的主要原因是人类是在近一个世纪以来大量使用矿物原料(如煤、石油等),排放大量的C02等多种温室气体。由于这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透视性,而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性,也就是常说的“温室效应”,导致全球气候变暖。尽管在全球范围内努力寻求控制措施,但短期内很难控制其增长势头。CO2浓度与气温的增高对农作物产量和品质都会产生深刻影响。

一、温度升高对作物生产的影响

专家认为,温度升高对作物生产来说是一把双刃剑。温度升高可延长全年生长期,对无限生长习性或多年生作物以及热量条件不足的地区有利,而对生育期短的栽培作物来说又是不利的,因为温度高使作物的发育速度加快,生育期缩短,单产下降。温度升高,高温热害、伏旱将更加严重,目前对我国亚热带农业生产的影响已十分突出,暖温带也有程度不同的类似问题。高温胁迫的热害已经限制了作物生产,影响玉米、大豆、高梁、谷子等的种植和产量,水稻、棉花的生育也受到强烈抑制。温度升高对不同的生长季节有不同的效果,其影响程度视作物种类、地区和种植水平而异。在温室效应影响下高温热害加剧,将是影响我国农业生产的严重问题。另外,气温升高冬种面积将扩大,北方夏收和南方小春作物将增产。冬季气温升高对我国的农业意义更突出,对秋播和临冬播种的作物生育有利,小麦、油菜等作物越冬率、分蘖或分枝增加,作物生长发育较充分,有利于产量形成。我国冬种面积约占可以冬种的耕地面积的40%,还有相当大的潜力。因此冬种面积将扩大,夏收和小春作物产量将会增长,这也是利用有利的冬季弥补不利的夏季的有效措施。

二、降水量的变化对作物生产的影响

关于全球变暖对全球备个地区年降水量的影响,应该这样说,全球变暖打破了以往的降水的区域分布平衡状况,使得有的地区年降水量较常年增加了,而有的地区年降水量较常年减少了,造成降水异常。粮食作物对水分的增多与减少反应不同。玉米表现为水分增加产量增加。小麦对降水量的反应表现出缺水和过多都影响产量。水稻的栽培是“以水定稻”,北方水分减少使水稻减产,降水量变化对南方晚稻生产影响极大。晚稻生育期增加水分,可以改善伏旱期的水分供应,减少产量的损失;降水量不增加或减少,由于温度升高,生育期缩短,晚稻将严重减产。甘薯、高梁、谷子在气候变暖、变干或变湿的过程中由于抗逆性较强,将起调节作用,可减少粮食产量的波动。温度、水分变化对作物生产的影响还决定于水、热匹配状况,如气候变暖与变湿相匹配且同季,农作物将增产;如气候变暖、变千,水分不仅限制变暖的效果,而且会加剧不利影响,作物将减产;如气候变暖而水分无变化,在冷凉湿润地区作物将增产,在多熟种植的温暖地区对有的作物生长季有利,有的作物生长季不利。

三、酸雨对农作物的影响

酸雨是指由空气污染而造成的酸性降水,通常认为大气降水与二氧化碳气体平衡时的酸度ph5.6为降水天然酸度,当降水的ph值低于5.6时,降水即称为酸雨。

降水为什么会变酸呢?这主要是空中云层吸收大气污染物并在雨滴内不断反应形成酸性物质的结果。酸雨中含有多种无机酸和有机酸,绝大部分是硫酸和硝酸,以硫酸为主。硫酸和硝酸是由人为排放的二氧化硫和氮氧化物转化而成的。酸雨会伤害植物的枝叶,从而影响其发育生长,直接影响农作物产量。

我国目前酸雨污染面积占国土面积30%左右,并在一些地区以惊人的速度发展。造成我国酸雨形成的主要来源是以燃煤为主能源消耗过程中排放的大量二氧化硫污染物。因此,要治理酸雨污染,首先要控制二氧化硫排放总量。

四、气候变化对病虫害的影响

自工业革命以来,大气中C02、CH4、和N02等温室气体的含量分别增加了约30%、14%~Ii5%,其结果是对气候产生正的辐射强迫,导致气候变暖。据估计,到2025年,大气中的C02含量将增加1倍,在未来的100年中,全球平均气温可能升高1.0-3.5:C。据统计,我国常年病虫害发生面积2100~2133亿hm

,是耕地面2积的2倍多,每年因病虫害造成的粮食减产幅度占同期粮食生产的 9%,气候变晖后,因病虫害造成的粮食减产幅度将进一步增加,应引起植保部门的足够重视。研究发现气候变暖对农业病虫害的潜在影响有以下几点:

(1)地理范围分布扩大,气候变暖使得分布在地区边缘的昆虫有可能向区外发展。有研究表明,目前受低温限制的种,将来有可能在高纬度地区越冬,因而增加了有害生物向两极扩散的机会。

(2)由于温度升高,害虫发育的起点时间有可能提前,一年中害虫繁殖代数也因此而增加,在新的有利环境条件下,某些害虫的虫口将呈指数增加,造成农田多次受害的几率增高。气候变暖后,在18~27°N(粘虫冬季繁殖气候带)、27~33°N(粘虫越冬气候带)、33~36°N(粘虫春季迁入气候带)及在36―39°N的冀东北、山东半岛、北京等地,粘虫发生世代均将在原来的基础上增殖1~2代。(.3)气候变暖,尤其是冬季温度增高,有利于条锈菌越冬,使菌源基数增大,春季气候条件适宜,将会促使小麦条锈病的发生、流行加重。在气候条件适宜的年份,小麦条锈病将有“南下”发展的趋势。若双季稻种植区的东部向北扩展到35~36°N之间的地区时,将使早、晚稻孕穗末期至抽穗期容易处于温度较低、雨水较多的时期,遇低温的几率加大。而低温和寒露风对穗颈稻瘟病的流行十分有利,因此,双季稻种植区北移后,易造成稻瘟病北上,有利于稻瘟病的发生和加重。

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[关键词] 农业 气象灾害 气候变化

[中图分类号] S42 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650(2017)01-0294-01

气候变化及产生的影响是多方面的,有正面与反面之分。尽管气候变化促进我国部分地区农业的发展,但气候变化,对粮食生产产生的负面影响是极大的。如,南方洪涝严重,北方干旱面积增加,局面地区洪涝、干旱加剧,因为气候变暖的原因,加速了作物提前发育,抗寒性减弱,给农业生产带来较大的不稳定性[1]。气象灾害导致气候变化,必然影响农业生产。为此,分析农业气象灾害与气候变化的关系很有必要,便于后续采取预防措施,减少气候变化对农业生产的影响。

1 气候变化总括

气候变化越大,气候状态不稳定,产生气候变化的因素是多方面的,主要是人类在各种经济活动中的人为因素。气候变化给人类带来的影响多方面的,因为气候变化原因,尽管促使部分地^粮食作物增产,而由于局部气候恶化,严重影响了国内粮食生产。气候变化主要对我国农业产生了负面影响,尤其是气候变暖产生的旱灾与涝灾,导致农业产量降低,致使农业发展不稳定。分析气候变化给农业气象灾害造成的影响,采取预防措施,减少因气候变化原因对农业气象灾害产生的影响,现实意义巨大[2]。

2 农业气象受气候变化影响

2.1 农业气象受涝渍影响

我国涝渍地区多发于东南与西北地区,涝渍范围小。东南沿海地区受全球变暖及台风的影响,是我国最严重的涝渍地区。涝渍因为季节不同,分为春季、夏季、秋季的涝渍,尤其夏季涝渍造成的危害是最大的。根据涝渍水分不同,分为洪水、涝害、渍害。洪水受大雨与暴雨影响,导致河水泛滥,毁坏农田与村舍等;涝害集中降雨,致使农田积水,损害农作物,很大程度上影响旱地农作物;渍害由于长时间雨水天气,温度低,阳光照射少,低洼地区长期排水不良,导致土地水分饱和,土壤中水分与空气不均衡,致使农作物产量降低。

2.2 农业气象受干旱影响

干旱成为我国乃至世界面临的重要问题。国内干旱地区多为西南云贵高原与黄淮海平原等,因为气候影响因素,自上世纪开始,我国降水量北方少,南方多。如,黄河流域一直是比较严重的干旱地区。比方雨少,南方雨少,导致北方与南方出现干旱与洪涝。上世纪七十年代由于黄河断流,很大程度上影响了农业生产与生态环境,从这些年比方干旱情况看,我国北方地区旱情加剧,扩大了旱情面积,华东北部地区与华北的干旱面积也在扩大,气候变化下,北方旱情出现了加重趋势。

2.3 农业气象受风雹影响

风雹在我国气象灾害中分布分散且面积广泛,强对气流而产生的一种严峻的气象灾害,出现范围小,强度大,伴随狂风及降水等。我国多发风雹灾害,气象灾害造成了沉重的经济损失,极大影响了农业生产。因为风雹影响因素,上世纪六十年代开始,农业生产受风暴影响面积大。青海地区调整了种植结构,拓宽了种植面积,致使受灾面积越来越大。09年江西因为风雹原因,导致农业受灾面积增大,造成了沉重的经济损失,受灾面积6000多亩,造成7000多万元的经济损失,最严重的一次风雹发生于09年的安徽与河南34个县,小麦倒伏面积300万亩,其余农作物受灾面积超过24000亩,造成16亿的农业经济损失。从上述可见,我国多发风雹,极大程度上危害了农业。

结束语:

我国地域广阔,各地区气候变化存有差异,对我国农业生产与发展造成不同影响。气候变化下,多次出现农业气象灾害,带来沉重的经济损失,要求相关部门高度重视,构建科学的农业气象灾害预警系统,促进农业持续健康发展。

参考文献

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1.气候变化对农业生产的影响

1.1旱灾对粮食生产的影响 近5年来,我国每年因自然灾害造成的粮食损失达5000万吨,为粮食总产的10%,其中,因旱灾造成的损失约占全部灾害损失的60%左右。如果不采取气候变化适应对策,到2030年全国粮食综合生产能力将下降5%~10%;到21世纪后半叶,水稻、小麦、玉米等主要作物的产量整体上下降13%~24%。

1.2灾害性天气频发对农业生产的影响 气候多变是一个常态。但是在人为因素的作用下,灾害性天气的发生频率正在加快,强度正在增加。气候变化增加了农业生产的不稳定性,使粮食产量波动加大。因此,在农业生产中,要把气候的本身规律和人为因素影响使灾害天气变化加大规律的认识统一到对农业生产的决策中去,也就是要把减轻气象灾害造成的损失作为农业生产中一个很重要的方面考虑。

1.3气候变暖对农业生产的影响 由于近几年来冬季气温偏高,东北地区冬季冻土期缩短,冻土层变薄,有利于病虫害的安全越冬,使越冬虫源、菌源增加,起始发育时间提前,发育速度加快,周期缩短,繁殖力增强,病虫害越冬界限向北扩展,为害范围扩大,为害时间延长,程度加重。造成越冬病虫卵死亡率降低,病虫害大面积发生。

2.采取的对策

2.1玉米提前播期 玉米是喜温作物,对土壤及外界条件的要求相对较高,在水分正常的情况下,日均气温稳定≥8℃时是玉米适宜播种期。由于气候变化导致积温增加,可减少中、早熟品种种植范围,扩大玉米晚熟品种种植范围,整体上使玉米播期提前。这不但能充分利用农业热量资源,避免热量浪费,同时也促进了玉米单位产量的提高。

2.2扩大水稻种植面积 随着气候变暖,在水稻产量形成期出现低温天气出现频率减少,低温冷害几率低,水稻适宜生长期延长8 天左右,可扩大水稻种植面积,以提高产量。

2.3调整种植结构 针对未来气候变化对农业的可能影响及未来光、温、水资源匹配状况和农业气象灾害的新变化,改进作物品种布局,采用防灾抗灾、稳产增产的技术措施及预防可能加重的农业病虫害。在调整种植结构时要深刻了解作物生长发育、产量形成和气象条件的关系,进而开展合理利用农业气候资源,防御农业气象灾害的研究。

2.4选择抗逆性品种 应加强气候变化对农业生产影响的研究,加强对农业生产的投入,有计划地培育和选育抗逆品种。近年来,农业生产在作物和品种布局上发生了较大的变化,但这种变化使自然灾害“受体”改变,使灾害风险,旱涝灾害、冻害等发生后造成的损失加大,原因就是很多作物品种的高产性状上去了,抗逆性下来了。东北地区玉米从中早熟发展到中晚熟,到晚熟,其受秋季低温影响的风险逐步加大。因此,在选择品种时,不能单一追求高产,还要注重提高作物单产、改善品质,还要考虑作物的抗逆性。

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1.1产业水平低,应对能力弱

我国农业经营中存在农户小规模经营与大市场之间的矛盾,且农村专业合作经济组织不健全和农业产业化水平低等问题,这些都严重制约了农业产业结构优化和农产品竞争力的提高。同时,我国农产品种类不够丰富,低质农产品被大量生产和积压,而优质农产品产能不足,不能满足消费者对高质量农产品日益增长的需要,造成国外高附加值农产品的大量涌入,形成发展高产优质农产品的投入不足,发展空间越来越小,应对市场和气象灾害风险的能力下降。

1.2教育程度低,应对水平差

近年来,我国农村人口受教育的程度比以前大大提高,但与发展高产优质农产品,应对气候变化风险等时展的新需求尚有距离。日本农业人口平均受教育程度为11.7年,我国只有6.54年。在西欧,如:德国农业劳动力中有54%接受过至少3年的专业技术培训,而我国几乎是空白,所以,很多农业生产者不具备应对气候变化的基本常识。

1.3人均土地少,应对栽培难

我国人均占有耕地量少,随着人口增加,人均耕地越来越少,农田复种指数高,大区域改变种植方式和种植结构较为困难,因此通过改变种植模式应对气候变化的难度较大,由此造成农作物栽培易受气候变化影响。

1.4气象灾害多,应对成本高

在全球气候变化的背景下,我国气温不断升高,极端天气气候事件有不断增多的趋势,使农业生态环境进一步恶化,使农业生产与农业生态资源之间的矛盾更加突出,如:土地荒漠化危害范围加大,土壤肥力下降,农业灌溉的需水量增加等,从而增加了农业生产应对气候变化的成本。

1.5成果应用慢,应对科技少

目前,我国农业整体科研水平与发达国家相比尚有距离,加之农业科技成果推广应用的政策、资金、人员等与农业科技进步不同步,造成农业科研成果转化为现实生产力的能力弱,制约了通过农业科技应对气候变化的能力。

1.6政策不健全,应对困难多

气候变化问题已经引起各国政府的高度重视,我国政府更是从长远发展的角度,积极参与成因分析、应对机制建立,编制了中国应对气候变化的国家方案,但有关具体行业的应对策略,国内外只有相关研究报告和建议,尚没有完备的政策法规支持,给应对气候变化工作增加了难度。

2气候变化概况

气候是指一个地方多年的天气平均状况,一个地方的气候具有一定的特征,《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)第一款中,将“气候变化(climatechange)”定义为:“经过相当一段时间的观察,在自然气候变化之外由人类活动直接或间接地改变全球大气组成所导致的气候改变。”国内如林学椿等一些气象学者研究近40年我国气候趋势曾得出结论:我国平均气温以0.04℃•10a-1的倾向率上升,降水量以-12.66mm•10a-1的速度减少[5]。

2.1气温

《2010年全球气候报告》指出全球变暖仍是世界气候变化的主要趋势。纳利斯援引报告统计数据报道2001年至2010年是人类自1850年起使用仪器测量温度以来最热的10年。2010年的1月至10月,全球平均气温较往年同期升高了0.55℃以上(数据来自联合国网站新闻中心),仅次于1998年和2005年。这种变暖趋势将在全球范围内广泛蔓延,许多国家和地区都在2010年经历了热浪、洪水和旱灾等自然灾害,而未来由极端天气引发的灾害的发生频率和强度将随着全球气温的持续升高而不断增加。

2.2降水

全球降水在中高纬度和热带地区增加,在副热带地区减少。全球平均气温增加很可能导致降水和大气水分的变化,这是因为在全球变暖的条件下,水循环更为活跃,并且整个大气容纳水的能力增强。有科学家发现,降水具有百年尺度的增加趋势[6]。

2.3农业气象灾害

我国气象灾害主要有:干旱、洪涝、连阴雨、夏季低温、暴雨、台风、寒潮、沙尘暴、高温等。因气象灾害,我国每年农田受灾面积达0.467亿hm2以上,受灾农作物占农作物面积20%~35%,造成粮食损失200亿kg。

2.3.1干旱灾害

从历年统计数据可知,1978—2009年,我国深受旱灾之害,年受灾面积(1.3~2.0)×107hm2,严重年份可达4.0×107hm2,最终成灾比例(成灾面积/受灾面积)达40%~60%。由于降水量显著偏少,连续无有效降水时间长,致使黄淮、华北气象干旱迅速发展。截至2011年2月4日,我国八省冬小麦受旱面积6.4×106hm2,占八省冬小麦种植面积的35.1%,占八省耕地面积的21.7%,受旱八省冬小麦面积和产量均占全国80%以上[7]。

2.3.2洪涝灾害

我国是洪涝灾害发生最频繁的国家,自1970年以来一直呈波动上升的趋势。近几年来,所造成的农作物受害面积占气候灾害总面积的27%,年均受灾作物9.0×106hm2[8]。

2.3.3台风灾害

据近15年统计,我国每年遭台风危害的农作物面积达2.9×104hm2,在太平洋和南海、年均发生台风约27个。

2.3.4高温酷暑

近些年来,高温干旱造成闽、赣、湘、浙四省的4.0×106hm2农作物受灾,其中6.7×105hm2减产。

2.3.5寒潮、低温冷冻害

东北三省1969年、1972年、1976年因低温影响,粮食产量均在1.0×107t,1998年南方遭冻害,有1.0×106hm2作物受灾,1999年华南及长江下游遭冻害,有2.6×106hm2作物受灾[9]

3气候变化对农业影响分析

3.1气候变化对产量影响

中国国土大、生态类型多,农业极易受到气候变化的不利影响。国际水稻研究所的试验表明,最低温度升高1℃,水稻的单产要下降10%。中国华北的试验也表明:在夜间冠层增温2.5℃,冬小麦生育期提前、生长期缩短,产量下降26.6%,所以说气候变暖对农业的不利影响是客观存在的[10]。另外,对过去30年的统计数据(源于中国统计年鉴)进行分析可以看出(表1),中国大部分地区,包括华北、西北、西南等地,温度升高的年份粮食产量下降。此外,国家气候变化专家委员会委员林而达在题为《积极应对气候变化确保粮食安全》的文章中阐述:东北春旱对粮食产量的不利影响,在2030年气候变化的情况下可能会加大40%左右。总的来看,在未来30~50年,气候变暖将导致我国农业生产面临3个突出问题:粮食产量波动增大、农业布局和结构将发生变化、农业成本和投资将增加。崔静等将气候因素以中性的方式引入生产函数模型[11]来研究气候变化对农作物产量的影响,假定这些因素不改变投入要素的价格,主要包括:气温、降水和光照,检验其对粮食作物产量的影响程度。

3.2对农作物生长生育的影响

研究表明:当年平均温度增加1℃时,全国≥10℃积温的持续日数平均可延长约15d[12]。气候变暖对冬小麦生产影响较显著,普遍表现为全生育期与越冬期缩短,返青期与成熟期提前[13-17],气候变暖背景下中国的年平均气温上升、活动积温增加,从而使得霜期缩短、作物的主要发育期提前、生育期缩短。

3.3气候变化对农业种植制度的影响

我国农业以多熟种植为主。种植制度涉及气候、土壤、地貌、人口、作物、水肥及社会经济等多种因素,其中热、水、光等气候因素起着基本而重要的作用。用积温为指标来衡量,气候变暖将使现行的熟制线北移。目前的二熟制地区将北移到目前一熟区的中部,三熟制北界将从目前的长江流域移至黄河流域,复种面积扩大,粮食总产量将增加。气候变化为我国多熟种植制度的增加提供了可能。但如果水分不增加甚至减少,温度升高,也不能完全延长作物的生长期。我国作物的种植制度将可能发生变化。据国内学者的相关研究,一熟种植面积由当前的62.3%下降为39.2%,二熟种植面积由24.2%变为24.9%,三熟种植面积由当前的13.5%提高至35.9%(图1)[18]。气候变暖将使长江以北地区,特别是中纬度和高原地区的适宜生长季开始日期提早、终止日期延后,农业生产潜在的生长季有所延长。

3.4气候变化对作物品质的影响

白莉萍等[19]认为CO2浓度的增高会导致作物的光合作用增强,而使根系吸收更多的矿物元素,这样有利于提高作物产品的质量。例如水果中的糖、柠檬酸、比粘度等均有所提高。但是如果植株中含碳量增加,含氮量相对降低,蛋白质也会降低,粮食品质有可能下降,经济系数也可能下降。因而为了补充茎叶消耗的土壤养分,必须施更多的肥料。同时,其他学者研究表明CO2浓度升高对品质的影响因作物品种而异[20]。如水稻籽粒直链淀粉含量(决定蒸煮品质的一个主要因素)会随CO2浓度升高而增加,而其中对人体营养很重要的Fe和Zn元素则会下降。温度和二氧化碳的浓度均增加的条件下水稻籽粒蛋白含量降低。

3.5气候变化对农业生产成本的影响

在气候变化的大背景下,异常气候出现的概率将大大增加,尤其是极端天气现象会越来越多,同时区域气候灾害、荒漠化、沙尘暴的加剧,必然会导致世界粮食生产的不稳定,从而提高农业成本。气候变化尤其是气温升高后,土壤有机质的微生物分解将加快,化肥释放周期缩短,在高CO2浓度下,虽然光合作用的增强能够促进根生物量增加,在一定程度上补偿了土壤有机质的减少,但土壤一旦受旱,根生物量的积累和分解都将受到限制[21]。这意味着需要施用更多的肥料以满足作物的需要(图2),而施肥量的增加不仅使农民投入增加,而且挥发、分解、淋溶流失的增加对土壤和环境也十分有害。气候变暖后,农药的施用量将增大。随着气候变暖,作物生长季延长,昆虫在春、夏、秋三季繁衍的代数将增加,而冬温较高也有利于幼虫安全越冬,温度高还为各种杂草的生长提供了优越的条件,因此,气候变暖将会加剧病虫害的流行和杂草蔓延[22]。另外,气候变暖后各种病虫出现的范围也可能扩大并向高纬地区延伸,目前局限在热带的病原和寄生组织将会蔓延到亚热带甚至温带地区[23]。所有这些都意味着,气候变暖后将不得不增加施用农药和除草剂,而这将增大农业生产成本。此外,气候变暖还影响了整个水循环过程,使蒸发相应加大,改变了降水分布格局和降水量,加剧了水资源的不稳定性和供需矛盾,使农业灌溉成本提高,进行土壤改良和水土保持的费用增大。据预测,未来气候变化情景下几大玉米种植区将会加大对肥水的投入[24]。

4农业应对气候变化对策

积极应对气候变化是全人类共同的课题,目前,主要从减缓和适应两个方面入手。重点是加强应对气候变化技术研究、制订应对气候变化的产业政策,让全社会关注气候变化,积极投身应对气候变化事业。

4.1发展低碳农业

低碳农业[25]是低碳经济在农业发展中的实现形式,低碳农业是为维护全球生态安全、改善全球气候条件而在农业领域推广节能减排技术、固碳技术、开发生物能源和可再生能源的农业,是以“低能耗、低排放、低污染”为特征,具备“农业生产、安全保障、气候调节、生态涵养、农村金融”多元功能的新型农业。发展低碳农业,主要包括两个主要方面:(1)技术层面。遵循低碳农业的节碳固碳机理,研发并推广各种节碳固碳技术和模式。包括重建农业湿地系统、减少高碳能源及化肥应用、改良固碳型农业品种、推广农业固碳技术、发展农业循环经济。(2)发展机制。建立利益联结机制,让低碳农业成为农民获益的重要途径。包括国际碳汇交易机制,农民合作组织订单机制,农民利益共享机制等。

4.2强化农田水利基础

加强农田水利建设是提高农业综合生产能力、加快现代农业建设的关键措施之一,是应对气候干旱、促进农业增产和农民增收的根本举措。以淮河流域的山东省为例,山东省从该省水资源严重缺乏的实际情况出发,大力加强小型农田水利建设,节约了水资源,增加了农业产出效益,实现了农业增产增效不增水,让有限的水资源有力地支撑了现代农业的发展。截止到2010年,全省重点县共整合各类资金18.26亿元,集中投入到小型农田水利设施建设中,大大减少了农田灌溉用水,不仅节约了水资源,而且减少了农业生产对水资源的污染和农民的水费开支,增加了农业生产效益。2011年是“十二五”的开局之年,山东省正集中力量,继续大力推进小型农田水利重点县建设,努力提高水资源使用效率,不断迈上节水农业的新台阶。

4.3提高农业防灾减灾水平

加强天气气候的监测预报预警,合理利用气候资源,加强生态环境的保护和治理;加快农业高新技术和适用技术的推广应用,提高农业气候资源开发利用的有序性和效率,使单位土地面积的产出大幅度提高,根据我国不同区域地理与气候条件的多样性所产生的极其丰富的区域特色气候资源,开发区域特色农业,节约资源与能源,实现农业的可持续发展。

4.4加快产业结构调整

我国农业已由追求温保的产量型向追求效益的高产优质生态环保型转变,由数量型农业向数质并举、以质取胜方向发展。因此,调整农业结构的指导思想,抓住西部大开发和惠农政策的机遇,在继续改善农业生产条件,稳定提高农业综合生产能力的前提下,适应农业发展新阶段的要求,面向国内、国际市场,依靠科技进步,着力改善农产品的品质和质量,突出区域优势,大力发展高产优质高效农业,努力提高农业的综合效益,不断增加农民收入。

4.5制定配套政策

中国作为一个负责任的发展中国家,对气候变化问题给予了高度重视,成立了国家气候变化对策协调机构,并根据国家可持续发展战略的要求,采取了一系列与应对气候变化相关的政策和措施,积极应对气候变化给农业带来的影响。2009年以来,农业部出台了《热带作物种质资源保护项目资金管理暂行办法》、《热带作物病虫害疫情监测与防治项目资金管理暂行办法》、《植物新品种保护项目管理暂行办法》、《农业转基因生物安全项目管理暂行办法》、《超级稻新品种选育与示范项目管理办法》等文件,这些文件的出台为农业应对气候变化提供了政策支持。

4.6加强科技支撑

农业生产既是温室气体的排放源,又是温室气体的吸收汇。研究表明[1]大气中70%的甲烷和90%的氧化氮来源于农业活动和土地利用方式的转变,而在《京都协定书》中并没有认同土壤固碳和农业土壤碳库,据当前主要研究结论,农业甲烷主要来自水稻田和反刍动物消化排放,因此,强化这方面的减排技术研究,有利于农业减排。化肥硝酸铵可在微热情况下,产生氧化亚氮,氧化亚氮在大气中的存留时间长,并可输送到平流层,导致臭氧层损耗,因此充分利用生物肥料,减少化肥的使用量非常重要,要集成环境友好型农业技术创新,充分利用现有的生态资源,开发和引进先进的农作方式和养牧方式,积极发展低投入、低污染、低风险的农业,充分将固氮技术与生物防治技术相结合,进一步优化大农业匹配结构,特别是农业、畜牧业等产业结构,走低投入可持续农业发展之路。

5结论以及展望