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气候变暖对农业生产的影响
关键字:气候变暖,农业影响   来源: 王春乙,《气候变化通讯》2004年4月期;土壤分中心   时间: 2005-02-02  点击率: 149350
  摘 要: 20世纪80年代开始,我国政府和科技界开始关注气候变暖对我国经济发展可能影响的研究,尤其对"温室效应"导致的气温升高,CO2浓度升高对农业的影响进行了较多的研究。这里作者仅介绍了气候变暖对我国农业、水资源影响研究的结果。

     20世纪80年代开始,我国政府和科技界开始关注气候变暖对我国经济发展可能影响的研究,尤其对"温室效应"导致的气温升高,CO2浓度升高对农业的影响进行了较多的研究。这里作者仅介绍了气候变暖对我国农业、水资源影响研究的结果。

1.气候变暖对农业的影响

11 CO2浓度增加对作物生长的影响

大气中CO2浓度增加可以提高光合作用速率和水分利用率,有助于作物生长,小麦、水稻、大麦、豆类等C3作物产量显著增加,但对玉米、高梁、小米和甘蔗等C4作物助长效果不明显。现有研究指出,在二氧化碳浓度倍增,可使C3作物生长且产量增加10%50%C4作物生长且产量的增加在10%以下(Kimball, 1983;王春乙等,1997)。然而,二氧化碳浓度增加对植物生长的助长作用(也称"施肥效应"),受植物呼吸作用、土壤养分和水分供应、固氮作用、植物生长阶段、作物质量等因素变化的制约,这些因素的变化很可能抵消二氧化碳增加的助长作用。

1 2气候变暖对农业气候条件和种植制度的影响

气候变暖使我国年平均气温上升,从而导致积温增加、生长期延长,且种植成片北移。当年平均温度增加1时,大于或等于10积温的持续日数全国平均可延长约15天。全国作物种植区将北移,如冬小麦的安全种植北界将由目前的长城一线北移到沈阳-张家口-包头-乌鲁木齐一线。气候变暖还将使我国作物种植制度发生较大的变化。据计算,到2050年,气候变暖将使大部分目前两熟制地区被不同组合的三熟制取代,三熟制的北界将北移500km之多,从长江流域移至黄河流域;而两熟制地区将北移至目前一熟制地区的中部,一熟制地区的面积将减少23.1%

1 3气候变暖对作物品种布局的影响

华北目前推广的冬小麦品种(强冬性),因冬季无法经历足够的寒冷期以满足春化作用对低温的要求,将不得不被其他类型的冬小麦品种(如半冬性)所取代。比较耐高温的水稻品种将在南方占主导地位,而且还将逐渐向北方稻区发展。东北地区玉米的早熟品种逐渐被中、晚熟品种取代。
可见如果不考虑水分的影响,那么在未来热量资源较为丰富的情况下,若仍维持目前的品种和生产状况,不但不能充分利用这种丰富的热量资源,而且还会导致不同程度的减产。

1 4气候变暖对作物产量的影响

气候变暖对我国农作物产量的影响,有些地区是正效应,在另一些地区是负效应。我们利用三种大气环流模式预测的气候情景(王馥棠等,2003),计算了我国主要作物水稻、小麦和玉米产量的可能变化。表1给出的是三种大气环流模式预测的气候情景下,水稻产量的可能变化,在不考虑水分的影响下,早稻、晚稻、单季稻均呈现不同幅度的减产,其中早稻减幅较小,晚稻和单季稻减产幅度较大。另从空间分布看,单季稻由北向南减产幅度逐渐增加,在华北中北部产量下降最大(约为17%),黄河中下游和西北地区产量下降较少(10%15%),江淮地区和四川盆地产量下降最少(6%10%之间);早稻则是长江以南的南方稻区中部产量下降最少(在2%以下),而其周边地区特别是西部地区,产量下降较多(一般在2%5%,部分在6%以上);南方稻区长江以南地区的西北部,晚稻产量下降较多(10%15%),其东南部产量下降较少(7%10%)。

1 三种大气环流模式预测的气候情景下,水稻产量的可能变化


 

2是三种大气环流模式预测的气候情景下,我国小麦产量的变化。由表中可见,气候变暖对春小麦产量的影响大于冬小麦;对灌溉小麦的影响小于雨养小麦,也就是说灌溉能减小气候变化对小麦产量的不利影响。但是对水资源比较缺乏的北方麦区而言,灌溉并不是解决问题的根本途径,适当改变种植方式,选育抗旱、耐高温的品种等也许是更为合理有效的对策。

2 三种大气环流模式预测的气候情景下,小麦产量的可能变化

     3给出的是三种大气环流模式预测的气候情景下,玉米产量的可能变化。气候变暖将使春玉米平均减产2%7%,夏玉米减产5%7%;灌溉玉米减产2%6%,无灌溉玉米减产6%~7%左右。也就是说,气候变化将使我国玉米总产量平均减产3%6%,灌溉条件下减产的幅度比无灌溉的要小。总体来说,气候变化对我国玉米生产的影响是弊大于利。产量减少的主要原因是生育期缩短和生育期高温的不利影响。

3 三种大气环流模式预测的气候情景下,玉米产量的可能变化


总之,大气中二氧化碳浓度倍增时,温度升高、作物发育速度加快和生育期缩短是作物产量下降的主要原因。气候变暖对不同地区和不同种类作物的产量影响不同,我国水稻、小麦以及玉米品种多,品种间差异也很大,因此要有意识地调整农业种植制度、选育抗逆性强的品种和选择适当的生产措施等,使之适应气候变化(王馥棠,1994)。

15气候变暖对施肥量的影响

在较暖的气候条件下,土壤有机质的微生物分解将加快,长此下去将造成地力下降。在高二氧化碳浓度下,虽然光合作用的增强能够促进根生物量的增加,在一定程度上可以补偿土壤有机质的减少,但土壤一旦受旱后,根生物量的积累和分解都将受到限制。这意味着需要施用更多的肥料以满足作物的需要。
肥效对环境温度的变化十分敏感,尤其是氮肥。温度增高1,能被植物直接吸收利用的速效氮释放量将增加约4%,释放期将缩短3.6天。因此,要想保持原肥效,每次的施肥量将增加4%左右。施肥量的增加不仅使农民增加投入,而且对土壤和环境也不利。

2.气候变暖对水资源的影响

21江河流量将发生变化

气候变暖后我国七个流域的年经流量的可能变化有三种结果:一种是全国主要江河年径流量都减少;一种是北方径流量减少,南方径流量增加;一种是北方径流量增加,南方径流量减少。进一步的模拟研究表明,长江及其以南地区气候变化导致的年径流量变幅较小,为-8%8%。淮河及其以北地区气候变化导致的年径流量变幅最大,其中淮河减少15%;海滦河流域的京津唐地区减少16%;辽河增幅最大,为17%;黄河上游增幅次之,为15%;松花江增幅最小12%。径流量减幅可达降水减幅的4倍以上。

22水资源的供需状况将出现变化

我国科学家使用4种全球大气环流模式给出的结果表明,气候变化产生的缺水量小于人口增长及经济发展引起的缺水量;但中等旱年及特枯水年,气候变化产生的缺水量将大大加剧海滦河流域、京津唐地区、黄河流域及淮河流域的缺水,并对社会经济产生严重影响。现有的研究还表明,气候变暖对农业灌溉用水的影响,远远大于对工业用水和生活用水的影响,尤其是在降水趋于减少和/或蒸发的增加大于降水增加的地区(王馥棠,2003)。

23旱涝灾害出现的频率等将发生变化

全球气候变暖可能增加全球水文循环,使全球平均降水量趋于增加,但降水变率可能随着平均降水量的增加而发生变化,蒸发量也会因全球平均温度增加而增大,这可能意味着未来旱涝等灾害的出现频率会增加。

24一些地区的水质将出现变化

气候变暖后,一些地区由于蒸发量加大,河水流量趋于减少,可能会加重河流原有的污染程度,特别是在枯水季节。同时,河水温度的上升,也会促进河流里污染物沉积、废弃物分解,从而使水质下降。当然,年平均流量明显增加的河流,水质可能会有所好转。

综上所述,虽然我国的气候变暖对农业影响研究近年来取得了较快的进展,得到了一些初步结果,但与国外目前进展状况相比,仍有不小的差距,加之,气候变暖对农业影响存在很多的不确定性。如未来区域气候变化情景本身的不确定性、缺乏区域气候模式的输出结果、缺乏作物动态模型等等,所以未来的研究还有待进一步深入。

参考文献

Kimball,B A.Carbon dioxide and agricultural:an assemblage analysis of 430 prior observations.J. Agron
75779-778
王春乙,潘亚茹等。CO2浓度倍增对中国主要作物影响的试验研究。气象学报,551):8694
王馥棠。我国气候变暖对农业影响研究的进展。气象科技,224):1925
王馥棠等。气候变化对农业生态的影响。北京:气象出版社

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