全球变化与农业可持续发展

冰芯记录
人类迄今所拥有的最古老的冰芯
据德新社报道，多国科学家合作，于去年冬 天从南极洲地表下3200米深处钻取了一块冰 芯形成于90万年前，是人类迄今所拥有的最 古老的冰芯。
借助新钻取的古老冰芯样品，能获得近几十 万年间全球气候变化的具体证据。
树木年轮学
在温暖湿润的年份，树木生长快，年轮宽度大； 在寒冷干旱的年份，树木生长慢，年轮宽度小。
土地利用方式的改变对区域甚至全球的生物 地球化学循环产生影响；
1.1 主要的全球变化
土地利用与土地覆盖的变化
土地利用方式和土地覆盖变化对生态系统 的结构和功能的影响：
土著种的减少和外来种的引入； 土壤碳和养分的丧失； 增加温室气体向大气排放； 对区域气候的影响； 植被生产力的变化；
生物入侵 有哪些入侵物种？
全球变化也是荒漠化发生的主要驱动因子； 荒漠化又引起气候变化和生物多样性减少；
当气温上升1.5℃时我国干旱区范围的变化
湿润区减少约 25万公顷，干旱区总面积增加约 18万公顷（慈龙俊）。
1.1 主要的全球变化
生物多样性变化
当今国际生态学的三大研究热点之一
全球气候变化、土地覆盖和土地利用变化及荒 漠化都会影响全球性生物多样性的减少和丧失； 生物多样性又影响全球气候变化及土地覆盖变 化等；
– 滨海湿地包括哪些，滨海湿地为啥可以固碳？
➢甲烷和氧化亚氮 都是极重要的温室 气体，增温潜势大， 分别是二氧化碳的 25、310倍。
甲烷 “源”
真菌是温室气体甲烷的生物来源 （Nature，2012）
N2O “源”
氧化亚氮的去除主要在平流层的光分解 。
废百度文库处理与温室气体的产生
污泥的处理过程中同样产生温室气体； 废水处理工程为持续的温室气体发生器； 我国废水处理领域甲烷排放量居世界第一，占总排放 量的21%；
太阳黑子相对数呈现增强趋势，这种趋势 与全球变暖相吻合；
九大行星的力矩效应可使地球的公转半径 和速度发生改变，从而对气候变化有重要 影响；
天文成因
► 俄罗斯天文台首席科学 家分析火星全球测量数 据显示，火星附近的南 极已连续三个夏天不再 发现二氧化碳“冰帽 子” ，这和太阳能量 的剧烈波动有关。同时， 也认为长期上升的太阳 辐射是造成地球变暖的 原因。
1.4 当代气候变化的特点
人类活动影响大 气候变化速率快 气候变化区域差异大 气候变化预测的不确定性
气候变化区域差异大
俄罗斯对气候变化的态度
气候变化区域差异大
多岛屿国家对全球变暖特别关注
菲律宾代表含泪诉“海燕” 绝食追讨气 候债务
气候变化预测的不确定性
为了减少气候变化预测的不确定性，需 要开展的科学工作：
人类活动引起大气成分的变化
土地利用方式的转变
生物多样性
➢任何物种的灭绝都会对其他物种产生严重的 影响，包括人类。
1.1 主要的全球变化
大气成分的变化
二氧化碳 甲烷 氧化亚氮 氟里昂类物质 臭氧
➢二氧化碳最主要的温室气体，对全球温 暖化贡献率达到60%
“源”
“汇”
海洋碳汇
• 深海封存 • 海洋生物固定 • 滨海湿地固碳
1.1 主要的全球变化
传统的全球变化的理解
全球变暖、气候变化、海平面上升
海平面上升
1.1 主要的全球变化
传统的全球变化的理解 最新的理解?
人口增长 土地利用和土地覆盖变化 大气成分变化 全球气候变化 荒漠化 生物多样性变化
1.1 主要的全球变化
人口增长
是最主要的驱动因子 人类的影响导致大气成分变化 土地利用变化 生物多样性丧失等
改进并增加大气和陆面观测系统； 发展水面（如海洋、湖泊）和冰面的观测
系统；
发展更完善的气候模型；
减少气候变化预测的不确定性采取的措施
周年
生态系统
生态系统系列
植物
时
生长
间
尺
土壤碳
度
氮转化
多种碳 氮气体
氮径流 损失
日 地块
协同过程
空间尺度
小流域
(1)获取小流域联网 观测数据
(2)理解碳氮气体交 换与氮流失的 协同过程
1.2 当代气候变化的证据
气象观测证据 冰芯记录 树木年轮学证据
冰芯记录
冰芯记录具有分辨率高、时间尺度长和信息多 的特点
冰芯记录
不同长度的冰芯，可以反映不同历史年代 的气候变迁，从中可以得到相应历史年代的 气温和降水资料，以及二氧化碳等大气化学 成分含量等信息。 通过测定发现，冰芯气泡中温室气体含量 从工业革命后呈现急剧升高态势，由此可推 断出人类活动对环境影响等(侯书贵)。
废水处理与温室气体的产生
废水过程中含碳有机物转化为CO2和CH4；
微生物将废水中的有机质分解，其中一部分碳素物质转化为 CH4和CO2;
含氮物质转化为NH4，NOX, N2O；
1.1 主要的全球变化
土地利用与土地覆盖的变化
20世纪以来，陆地表面改变非常显著，大量 开垦耕地；
热带地区，森林开垦为耕地，温带地区农田 转变为自然植被；
土壤碳的丧失
1.主要的全球变化
全球气候变化
全球温暖化 降水格局的改变 海平面上升 气候灾害事件 厄尔尼诺和拉尼娜现象
全球气候变化之全球变暖
降水格局发生变化
亚热带地区降雨量下降
厄尔尼诺造成秘鲁渔场鱼类大量死亡
1.主要的全球变化
荒漠化
荒漠化与人口增长导致的过度放牧、开垦等 有直接关系；
全球变化与农业可持续发展
主要内容
一.全球气候变化 二.全球变化条件下的种植业对策 三.全球变化条件下的林业对策 四.全球变化条件下的渔业对策 五.全球变化条件下的荒漠化防治
一.全球气候变化
一.全球气候变化
1.1 主要的全球变化 1.2 当代气候变化的证据 1.3 气候变化的诱因 1.4 当代气候变化的特点
树木年轮学
有关欧洲树木年轮的研究表明，温和的夏天可能 是罗马帝国兴盛的关键原因；而持续干旱、寒潮等 其他气候变化，则可能在历史动荡中起到了一定作 用； 小冰河期（宋、明末年）；
1.3 气候变化的诱因
温室气体与温室效应 天文成因
1.3 气候变化的诱因
天文成因
一些研究人员认为温暖化是由于别的原因 造成的；
(3)模型修改与效验
密云水库甲烷观测
消落带区甲烷排放最大（杨萌等，2011）。
二.全球气候变化条件下种植业对策
二.全球气候变化条件下种植业对策
2.1 温室气体的农业控制 2.2 发展能源林和能源作物生产 2.3 节水农业与雨养农业并举 2.4 多样化农业生态结构 2.5 推行生态农业 2.6 加强病虫害的防治 2.7 推广精确农业和可持续农业