全球气候变化对农业的影响

全球气候变化对农业的影响

摘要：全球大气中CO2浓度升高、气温升高及降水量的变化等是全球气候变化对农业生产和农业生态系统影响最为重要的几个生态因子，其影响主要表现在对农作物产量、生长发育、病虫害等方面。在过去的几十年，全球气候变化已对农业造成重大影响，其中不少影响是负面的或不利的。本文综述了全球气候变化的特点、趋势，对农作物生产、种植制度、病虫害的影响和应对气候变化的农业对策。

关键词：气候变化农作物温度降水病虫害

引言

近百年来，以全球变暖为主要特征，全球的气候与环境发生了重大的变化。由于气候变化加剧而引起的水资源短缺，生态系统退化，土壤侵蚀加剧，生物多样性锐减，臭氧层耗损，大气成分改变等等，对人类的生存和社会经济的发展构成了严重威胁。农业是对天气变化最为敏感的部门之一,因为气候始终是影响农业生产的重要决定因素,到目前为止,农业还没有改变靠天吃饭的局面。农业是国民经济的基础,气候变化对农业所带来的不利影响,特别是极端天气气候事件诱发的自然灾害将造成农业生产的波动、危及粮食安全、社会的稳定和经济的可持续发展。及早开展气候变化对农业影响的研究,发现可能存在的问题,提前采取适应性对策具有极其重要的战略意义。

一、气候变化的特点和趋势

气候变化是气候平均状态出现统计意义上的显著变化或者持续较长一段时间(10 年或更长时间)的变动,具体指气候平均值和离差值两者中的一个或两者同时随时间出现了统计意义上的显著变化。

1.气候变化的特点

(1)平均温度明显上升

由于大气中二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等温室气体浓度明显增加，造成地球表面温度上升全球气候变暖，进而引起全球的气候变化。自1860年有气象仪器观测记录以来，全球地表平均气温升高了0.44~0.80℃。中国近100 年来年平均气温明显增加,达到0.5 ~0.8度,比同期全球增温平均值略高。如果年平均温度上升1度,大于或等于10度积温的持续日数全国平均可延长15天左右,这对于农作物生产来讲具有重大影响。

(2)降水出现区域性与季节性不均衡

温度的提高会加快地表水的蒸发,导致水循环加剧,暴雨出现的概率增加,虽然降水量很大,却不能得到有效利用。各地的降水量和蒸发量的时空分布也会显著改变。降水既会出现区域性不均衡,

也会出现季节性不均衡,即在农作物最需要水的时候出现季节性干旱,从而给农业生产带来严重影响。过去的概念是中国西北部缺水,今后在中国南方也可能出现季节性干旱,水资源短缺将成为一个严峻的问题。

(3)极端气候现象增多趋强

极端气候现象指一些在特定地区和时间的罕见事件,极端气候现象的罕见程度一般相当于观察

到的概率密度函数小于10%,这些极端气候现象包括干旱、洪涝、低温暴雪、飓风、致命热浪等。极端天气气候事件的发生和全球变暖有关,也是气候变化的表现方面之一。在全球气候变暖的总趋势下,大气的环流特征和要素发生了改变,引发复杂的大气——海洋——陆面相互作用,大气水分循环加剧,气候变化幅度加大,不稳定因素增多,导致这些小概率、高影响天气气候事件的发生机会增加。极端气候事件对农业系统的影响往往大于气候平均变率所带来的影响。

(4)冰川消融导致海平面上升,海水入侵

在内陆地区增温造成冰川退缩导致雪线上升,在南极冰川逐步融化、冰架面临坍塌,而北极冰帽正在持续消融中,漂浮在北冰洋上的成年厚冰块不断融化,这些因素再加上海水受热膨胀将会使海平面上升。海平面上升会带来一系列问题。例如沿海地区洪水泛滥及严重破坏、侵蚀海岸线、海水入

侵内河、沿海湿地及岛屿洪水泛滥,一些地势较低沿海城市及村落可能面临淹没的危险。海水入侵还会使灌溉地下水水质变咸,土壤盐渍化,灌溉机井报废,农田减产。

2.气候变化的趋势

根据气候模式预测，未来100年全球还将升温14~5.8℃，这一增温值将是20世纪内增温值（0.6℃左右）的2~10倍，可能是近一万年中增温最显著的速率。21世纪全球平均降水将会增加，北半球中高危地区降水也将继续增加，北半球血钙和海冰范围将进一步缩小。一些极端天气与气候事件（如高温、强降水、热带气旋等）发生的频率会增加。许多地区的干旱将加剧，海平面将加速上升，全球平均海平面到2100年时将比1990年上升0.09~0.88m，冰川继续后退。

未来100年中国气候将继续明显变暖，以东半年、北方最为明显。到2100年将可能增加11~17%，但地区差异较大，其中西北、东北和华南可能增加10~25%，渤海沿岸和长江口地区可能会变干。北方降水日数增加，南方大于日数增加，局地尺度降水事件可能增加。

二、气候变化对农业生产的影响

1.气候变化对农作物生产的影响

(1)温度变化对农作物的影响

一些作物的生长发育对温度很敏感,每一种作物都有适合生长的温度区间,温度过低或过高都不利于作物的生长。平均温度上升会导致生育期缩短与早熟,有效分蘖减少,穗重下降、产量降低。以水稻为例,平均气温每升高1 度,生育期日数平均缩短7 ~8 天,在温度为24 ~27 度的南部地区,平均气温每升高1 度,生育期缩短14 ~15 天;在温度低于24 度的北部和高原部地区,生育期缩短4 ~10 天。在当前的品种条件下,生育期缩短使有效分蘖减少,导致总干重和穗重下降、产量降低,双季稻早稻平均减产约为16% ~ 17% 左右,晚稻平均减产约为14% ~ 15%。对冬小麦来说,平均气温每升高1 度,目前品种的冬小麦生育日数平均缩短17 天左右,减产幅度大约为10% ~ 12%。对玉米来说,平均气温每升高1 度,生育期缩短7 天左右，产量平均下降5% ~6%。

(2)降水量变化对农作物的影响

农作物对降水存在类似倒U 型曲线的敏感性关系。当降水严重不足时,农作物对水分的需求得不到满足,会出现干旱症状,从而影响作物的正常生长;当降水量增加到一定范围内,加上温度及光照的配合,作物得以茁壮成长;当出现连续大雨、降水量超过一定范围时,又会对作物产生不利的影响。在开花期出现阴雨会影响作物授粉,造成落花落果;长期阴雨还会诱发病害;降水量过多会造成农田渍害,严重时作物会被淹死。

2.气候变化对种植制度的影响

CO2 倍增时温度升高，增加了各地的热量资源，使各地的潜在生长季有所延长，无疑对多熟种植有利，从而使当前多熟种植的北界向北推移。根据FAO的报告(1997)，在温带，温度每升高1.0℃将使气候带移动 200～300km。CO2 浓度倍增后，当前我国的一年一熟制大约可向北推移200~300km ，一年二熟制和一年三熟制的北界也将向北推移 500 km左右。麦、稻两熟区、双季稻种植区和一年三熟制的水稻产区，只要水分条件能满足生育期的需要，种植北界均可向北推移。这种变化有可能使一年二熟、一年三熟种植的面积扩大。

3.气候变化对病虫害的影响

据统计，我国常年病虫害发生面积 2100～2133 亿km²，是耕地面积的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 %，气候变暖后，因病虫害造成的粮食减产幅度将进一步增加。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。病虫越冬状况受温度影响将更加明显，冬季变暖，容易越冬，虫源和病源增大；害虫的休眠越冬期缩短，世代增多。按照气候变化的数值模拟结果，气候变暖的幅度将随纬度增加，这将导致南北温差减小，使夏季风于当前相对加强，秋季副热带高压减弱东撤的速度将相对缓慢。在大气环流改变之后，粘虫等迁飞