《气候变暖研究分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《气候变暖研究分析（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、气候变暖背景下的土壤水肥管理 应对技术,沈阿林 博士 研究员 河南省农科院植物营养与资源环境研究所,气候变暖趋势与食物挑战 全球气候变暖带来的困扰 气候变暖对粮食生产影响 气候变暖对水资源的影响 气候变暖影响土壤及肥效 气候变暖的土壤应变技术 土壤管理需要深化的研究,美国地球政策研究所创始人、所长莱斯特.R.布朗Who will feed Chinese? (1994) Out growing the earth (2004),气温不断上升时代的食物安全挑战 谷物生产下降的三大因素：耕地减少（非农转移、荒漠化）；蓄水层亏耗（灌溉用水资源减少）；谷物价格疲软（种粮积极性受挫）。1950年的900
2、0万吨谷物产量，增加到1998年的3.92亿吨。其中1978-1984年的6年间增产1亿吨-20世纪最杰出的成就。 1998年后谷物生产下降，至2004年降至3.45亿吨。减少量相当于加拿大一年的谷物生产总量。主要原因是耕地减少了14%（9000万顷降至7700万顷）。 2005年后连续四年丰收，但气候多变引起的农业灾害带来了食物生产与稳定供给困难。,一、全球气候变暖大趋势,上个世纪地球的平均温度升高了0.74C。 1995-2006的12年中，有11 年名列1850 年以来最暖年份。 气象监测表明，近50年来我国年平均气温升高以北方为主，东北北部、内蒙古及西部部分地区已经上升了2以上。 19
3、75 年以后, 全球平均气温以每10 年以0.2的速率加速升高, 我国北方地区增暖趋势非常显著。 气象专家根据气候模式预测，未来100 年全球还将升温1.45.8，增暖的速率将比过去100 年更快。,一、全球气候变暖大趋势,全球变暖导致：高山冰川收缩，永冻土融化，河冰与湖冰提前崩裂，中高纬度生长季节变长，降水形式与洋流发生变化，以及部分地区的热浪、风暴、洪水和干旱频率与强度日益增大。 海平面的上升威胁到沿海地区的居民和主要经济中心，一些小岛国可能因此而消失。,中国未来30 年气候变化趋势,中国大陆冬季温度呈现出不断上升趋势,华北地区将会是中国大陆增温最显著、增温幅度最大的地区,到2030 年,
4、增温幅度将会达到2.5 ；西南地区南部的增温幅度最小,甚至会出现局部降温。 20012030 年,中国夏季东部地区降水将出现北多南少的分布形态 ,华北地区降水会明显增加,而南方地区的降水将会减少。,我国黄淮海地区的气候变化,近百年中国降水变化有明显的年际震荡，整体趋势变化不明显，但华北变干趋势显著，尤其是黄河、海河、淮河流域平均降水量从1956年到2000 年约下降了50120mm，导致春旱发生的频率增加，制约着作物需水关键期的生长发育。 占全年降水的比例较大的夏季降水量明显减少，当前的黄淮海地区的气候主要呈现暖干的趋势。气温偏高，地面蒸发损失加大；同时受到人类活动的影响，水资源补给量明显减少
5、。,二、全球气候变暖带来五大困扰,1. 生态：海平面上升，降水重新分布，改变世界气候格局；气候变暖影响和破坏了生物链、食物链，带来严重自然恶果。干旱、洪水等。环境极端事件增加。气温变高、水分减少使土壤侵蚀和沙化加重；海平面上升使部分耕地无法继续耕种；北方草地质量下降使生物多样性减少、农牧带向农区转移使耕地减少。 2. 政治：限制二氧化碳的排放量，将对世界各国产生制约性影响。发展中国家的温室气体排放不断增加，减排集中在发展中国家。气候问题成为国际性政治问题。 3. 气候：全球气候变暖使大陆地区，尤其是中高纬度地区降水增加，非洲等一些地区降水减少。有些地区极端天气气候事件（厄尔尼诺、干旱、洪涝、雷
6、暴、冰雹、风暴、高温天气和沙尘暴等）出现的频率与强度增加。,二、全球气候变暖带来五大困扰,4. 海洋：海洋中蒸发的水蒸气量大幅度提高，加剧变暖现象。海洋中的浮游生物群落使海洋向大气层中释放过量二氧化碳。 5.疾病：气候变暖直接导致部分地区夏天出现超高温（雅典前几日出现47 ），心脏病及引发各种呼吸系统疾病。气候变暖导致臭氧浓度增加，低空中的臭氧是非常危险的污染物，破坏人的肺部组织，引发哮喘或其他肺病。气候变暖还会造成某些传染性疾病传播。,三、气候变暖对农业生产的影响,大气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
7、梁、小米和甘蔗等C4作物助长效果不明显。研究表明，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）。 生长不利因素并存：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。,三、气候变暖农业生产的影响,农业气候条件变化：气候变暖使我国年平均气温上升，导致积温增加、生长期延长，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
8、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。 作物种植制度变化：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%。,三、气候变暖农业生产的影响,作物品种布局受影响：华北目前推广的多数为冬性冬小麦品种，因冬季无法经历足够的寒冷期难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（如半冬性或弱春性）所取代。比较耐高温的水稻品种将在南方占主导地位，并将逐渐向北方稻区发展。
9、东北地区玉米的早熟品种逐渐被中、晚熟品种取代。 如果不考虑水分的影响，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，不但不能充分利用丰富的热量资源，还会导致不同程度的减产。,三、气候变暖农业生产的影响,作物产量受影响：王馥棠等（2003）利用三种大气环流模式预测气候情景计算了我国主要作物水稻、小麦和玉米产量的可能变化。 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。 从区域看，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（1015%），江淮地区和四川盆地产量下
10、降最少（610%）；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），西部地区产量下降较多（25%，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（1015%），其东南部产量下降较少（710%）。,三、气候变暖农业生产的影响,气候变暖对春小麦的影响大于冬小麦，对灌溉小麦的影响小于雨养小麦，灌溉能减小气候变化对小麦产量的不利影响。对水资源比较缺乏的北方麦区而言，灌溉不是解决问题的根本途径，改变种植方式，选育抗旱、耐高温的品种等更为合理有效。 气候变暖将使春玉米平均减产27%，夏玉米减产57%；灌溉玉米减产26%，无灌溉玉米减产67左右。气候变化将使我国玉米总产量平均减产3
11、6%，灌溉条件下减产的幅度比无灌溉的要小。气候变化对我国玉米生产的影响是弊大于利，减产的主要原因是生育期缩短和生育期高温的不利影响。,三、气候变暖农业生产的影响,气候变暖对施肥量的影响：气候变暖将加快土壤有机质的微生物分解，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。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。要保持原肥效，施肥量将增加4%左右。施肥量
12、的增加使农民增加投入，且对土壤和环境也不利。,气候变暖对冬小麦生长发育的影响,以华北麦区为例, 由于气候变暖, 气温升高, 冬前积温明显增多, 按过去同期播种的冬小麦会出现旺长态势-叶龄偏大、植株较高、叶蘖不同伸、分蘖空位，甚至冬性较弱的品种年前进入起身期, 穗分化提前进入二棱期, 抗寒能力降低, 不利安全越冬。 旺长麦田在春季存在三个潜在危险：极端灾害性天气会引发春季冻害, 旺苗被冻死; 小麦前期生长过旺, 遇春季气温回升较快而不及时进行调控, 后期会引起倒伏、早衰； 旺苗消耗了土壤肥力, 增加了生产成本。,气候变暖对冬小麦病虫草害的影响,随着气候变暖, 气温升高, 农作物病虫草危害总体呈加
13、重趋势。对冬小麦而言, 气温升高, 特别是冬前气温升高, 会延长苗期地下害虫如金针虫、蝼蝼等为害期, 造成田间缺苗断垄; 越冬期遇暖冬, 会使麦田虫源、菌源越冬死亡率下降, 病虫越冬基数相应增加, 若春季再遇到适宜的气候, 会加重病虫危害。,四、气候变暖对水资源的影响,旱涝频率发生变化：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，意味着未来旱涝等灾害的出现频率会增加。 区域水质出现变化：气候变暖使一些地区蒸发量加大，河水流量趋于减少，可能会加重河流原有的污染程度，特别在枯水季节。同时，河水温度的上
14、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。,四、气候变暖对水资源的影响,江河径流发生流量变化：模拟研究表明：气候变暖后长江及以南地区气候变化导致的年径流量变幅为-8%8%。淮河的年径流量减少15%；海滦河流域的京津唐地区减少16%；辽河、黄河上游、松花江的增幅分别为17%、15%和12%。这些将直接影响农业生产。,四、气候变暖对水资源的影响,水资源的供需状况的变化：中等旱年及特枯水年，气候变化产生的缺水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程度，特别是对农业经济影响重大。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。 自20世纪50年代以来
15、，湖泊均向萎缩方向发展，有的甚至干涸消亡。气候变化是导致湖泊水位下降和面积萎缩的主要原因之一。预计未来中国水资源供需矛盾将会加剧，特别是在干旱年份，华北、西北等地区的缺水状况将更为严重。,四、气候变暖对农业用水的影响,旱涝灾害：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，意味着未来旱涝等灾害的出现频率会增加。极端降水事件表现得更加明显。 华北地区近43 年来年平均干湿指数的主要演变特征是以旱为主，而且存在非常强的干旱化趋势，其旱涝变化有6472 个月的周期；华北干旱主要以夏、秋旱为主，而且多两季连
16、续干旱，自1999 年起的连续干旱是近半个世纪以来最为严重的。,四、气候变暖对农业用水的影响,我国是世界上严重缺水的国家之一。每年农业灌溉缺水300亿立方米，8亿多亩灌溉农田中约有1亿亩得不到有效灌溉。 根据国家水资源发展规划，到2030年灌溉用水供给量将基本维持零增长，农业用水矛盾将更加突出。 近年来，我国农业生产方面的自然灾害种类增多，强度加大。主要自然灾害有干旱、干热风、洪涝、台风、雹灾、低温冻害、早霜等。而干旱对农业生产影响最大。 据专家分析，每年因干旱损失粮食占各种农业自然灾害损失粮食的60%。今年小麦生产遇到百年一遇的严重干旱，全国耕地受旱面积2.24亿亩，比多年同期平均值偏多45
17、00万亩。,农田节水-农业可持续发展战略,应对全球气候变化对粮食生产的影响，今后的重点是解决农业用水供需矛盾。目前我国灌溉水平均水分生产效益为每立方米1公斤粮食，低于发达国家水平50%以上。研究表明，通过发展农田节水，灌区小麦和水稻生产具有节水360亿立方米的潜力，旱作区增加自然降水利用效率具有260亿立方米的潜力。 农业部今年起把农田节水作为推动农业可持续发展的战略性措施。总的方向是：紧紧围绕粮食增产、农民增收、农业增效，立足田间节水，遵循需水规律，结合区域特点，改革耕作制度，优化种植布局，配套田间节水设施，集成创新节水模式，普及推广节水技术，完善监测服务网络，形成蓄、保、集、节、用一体化的农田节水格局，着力提高水的生产效率。,
