气候变化对农业的影响及应对

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1、气候变化对农业的影响及应对杨虎成包头师范学院摘 要：农业是气候变化最敏感脆弱的领域之一，直接受制于气候变化与气象要素。 未来气候变化与气象要 素时空性与振荡性的加剧，需对农业生产系统全方位影响做因地制宜、因时制宜全方位多层次应对。气候 变化带来很多影响，需积极开展农业生产系统性减缓、适应应对策略和农业技术研究，全面理清农业应对 气候变化的科学思绪和国家农业扶持政策。综合运用多学科理论方法，开展气候变化对农业生产影响机理 和应对机制的系统构成和集成研究，更科学更合理地指导气候变化下的农业生产与积极有效应对，为农业 可持续发展和粮食安全献策。关键词： 气候变化；农业；影响；应对引言气候变化备受国际

2、、各国关注 1 ，它不仅是一个科学命题，需以国家利益、全球化的 高度应对 2 ，还是自然气候演化与人类活动的综合合成，是人类活动与气候环境相互作用 的非自然过程， 具有很大的不确定性。 气候变化的不确定性， 引起水热资源要素的时空分布 格局变化、 土壤有机质和土壤肥力变化、 农作物品种适应性和多样性及其抗逆性改变， 加剧 局部地区的灾害要素形成，因此，对世界粮食生产、 种植制度、 生产结构和区域布局将产生 了深远影响。 研究气候变化对农业生产的影响过程， 摸清气候变化对农业的影响程度和应对 机制，可以为农业减缓、适应气候变化做出积极正确应对。1 气候变化观测气候变化是人为与自然的综合， 其相互

3、作用存在未知的不确定性。 以温度上升、 气候变 暖为主要特征的全球气候变化， 对当今世界经济、 生态和社会系统产生了重大影响， 并通过 农业生产及其相关产业威胁着国家和全球粮食安全， 已成为当下全球环境变化关注的热点问 题。农业生产直接关系人类生存发展与社会稳定， 气候变暖、 气候要素的扰动性与振荡性加 剧、极端气候事件增多以及海平面上升等显著气候变化特征， 将对农业生产系统产生深远影 响。1.1 平均温度明显上升全球温度普遍升高，北半球较高纬度地区温度升幅较大。根据全球地表温度的器测资料（自1850年以来），最近100年（19062005年）的温度线性趋势为 0.74C,北极温 度升高的速率

4、几乎是全球平均速率的 2 倍。陆地区域的变暖速率比海洋快，自 1961 年以来 的观测表明， 全球海洋平均温度升高已延伸到至少 3000 m 的深度， 海洋已经并正在吸收气 候系统增加热量的 80%以上。对探空和卫星观测资料所作的最新分析表明，对流层中下层 温度的升高速率与地表温度记录类似。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 C,全球将继续变暖，增暖的速率将比过去100年更快。温度的升高，已对与积雪、冰和冻土相关的自然系统、水文系统、 陆地生物系统、 海洋和淡水生物系统产生强烈 的影响，且对部分人工管理系统和人类系统的影响增加 1,6。1.2 降水的区域性与季节性

5、不均衡 温度的升高，加快了地表水的蒸发，导致水循环加剧，暴雨出现频率增加，且这种大 降水量的降水方式未能高效利用，水资源承载力降低6。另外，近些年来各地降水量和蒸发量的时空分布发生显著变化， 降水的区域性、 不均衡性愈发明显突出， 降水的月相、 季节、 年际变化振荡加剧， 扰乱了局部区域农业用水供需平衡， 水资源短缺及其承载力将成为一个 严峻的问题 3。1.3 极端气候灾害增多趋强全球气候变暖的总趋势，引起大气环流特征及要素的变化，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，导致众多小概率、 高影响度极端气候灾害的频繁发生与强度加剧 （ 20 世

6、纪 90 年代，全球极端气候灾害比年代 高出 5 倍以上），如干旱、洪涝、低温暴雪、飓风、热昼、热夜和热浪等，这些极端气候灾 害对农业生产系统的不利影响往往大于气候平均变率所带来的影响， 未来农业生产的全球可 持续发展将面临巨大威胁 5 。1.4 冰川消融，海平面上升，海水入侵 海平面上升与温度上升的趋势一致性 1 。温度的普遍上升造成内陆地区冰川退缩、 雪线抬升、 南极冰川逐步融化、 冰架面临坍塌、北极冰帽持续消融、北冰洋漂浮成年冰块不 断融化使大量固态水融入大海，海水的受热膨胀会引起海平面上升，海平面上升会带来众 多不利影响和问题， 如沿海地区洪水泛滥与环境灾害破坏、海岸线侵蚀、海水入侵内

7、河、地 势低洼地域的淹没与人口迁移等等， 另外海水入侵， 会打破原有地下水稳态平衡， 使灌溉地 下水水质变咸，土壤盐渍化加剧 6 。2 气候变化对农业的影响 气候变化的影响是多尺度、全方位、多层次的，正面和负面影响并存，其中负面影响 将更多地受科学界和社会的普遍关注 3 。农业对气候变化非常敏感脆弱，根据联合国人口 基金会的统计数据，全球人口在 2006 年就超过了 65 亿，预计在 2050 年左右人口达 90 亿，受全球气候变暖影响，全球农业生产都将出现大幅波动，粮食供给不稳定性将会增大； 同时，伴随饮食结构的优化和调整，对粮食需求的增长超过了粮食产量的增长速度2 ，众多变化威胁着农业及国

8、家粮食安全。2.1 气候变化对区域水热要素时空分布和土壤及其肥力变化的影响 光热水土资源是决定农业生产的基本要素。 气候变化， 无论是变暖还是变冷以及温室气 体浓度变化，都将导致光照、热量、 水分和风速等气候要素的量值和时空格局发生变化，势 必对农业生产产生全方位、多层次的影响 3 。2.2 气候变化对作物品种抗逆性和品种改良的影响区域适宜生产的作物品种与种类和当地的气候条件密切相关4 。全球气候变化带来的气象条件的变化， 一定程度上对农作物的种类、 特性和农作物多样性等产生深远影响。 日益 升高的气温将改变作物的生产季，导致对热敏感的农作物（如水稻、小麦和玉米 ）产量降低，逐渐被喜温耐热的作

9、物品种所替代。2.3 气候变化对作物种植制度、生产结构与地区布 局的影响 对于一个地区而言， 农作物种植制度和地区布局是区域农业生产活动适应自然条件的直 接结果。因此，气候变化对农作物种植制度和地区布局有较大的影响2 。气候变暖，打破了区域作物布局和品种布局， 使作物种植品种与种植制度出现不同程度的地理位移。 且由于 水分变化可能产生的不利影响， 使种植制度的变化具有较大的不确定性。 同时， 全球气候变 化背景下的大气 C02浓度变化也对作物生产体系和种植制度带来一定的影响。2.4 气候变化对农业病虫害、农业旱涝等气象灾害的影响 几乎所有大范围流行性、 爆发性、毁灭性的农作物重大病虫害的发生、

10、 发展、流行都和 气象条条件密切相关，或与气象灾害相伴发生。暖冬有利于农作物病虫害（菌）的越冬、繁 殖，造成主要农作物病虫害越冬基数增加、 越冬死亡率降低、 带来农作物病虫害危害的地理 范围扩大，发生频度和危害程度加剧。气候变暖可使粘虫越冬北界北移约3 个纬度、稻飞虱越冬北界北移约 2.53.5 个纬度，可使农作物害虫迁飞区域范围扩大，粘虫、草地螟和稻 飞虱繁殖代数增加 。气候变暖将引起生物种间关系变化，温度升高扰乱了原先自然控制下害虫 -捕食者、害虫寄生天敌等种群间的关系，害虫暂时得不到天敌的控制而迅速繁殖，就会出现害虫爆发5。此外，气候变化会影响厄尔尼诺和南方涛动 （ENSO,造成西太平洋

11、暖池 海水热力、 青藏高原上空热力、 季风环境和太平洋副热带高压异常， 带来农业旱涝等气象灾 害的频繁加剧发生3 气候变化对农业的应对气候系统本身的庞大性、 复杂性，且未来气候变化存在太多不确定性。 因此，气候变化 对农业的影响仍具有太多不确定性， 但事实表明全球农业正遭受气候变化的多面影响， 积极 开展气候变化应对策略（减缓、适应对策与技术）研究，进行远期的规划和防御，对未来农 业的可持续发展与粮食安全显得尤为重要。3.1 应对气候变化的农业科研政策对策综合集成应用气候学、农学、遗传育种学、灾害学、地学、生产经济学等多门学科理论 方法，以气候变化与农业生产系统之间的相互作用为切入点， 以农业

12、主产区为重点研究区域， 运用典型区域调研、野外台站试验观测、实验室分析、作物生长模型、农田生态过程模型、 遥感定量反演、GIS空间数值模拟等现代技术途径，深入开展水热、土壤要素时空格局，作 物主导品种、基因资源抗逆性、生长发育、光合效率、产品形成与品质性状等生理特征，作 物栽培管理、种植制度、 生产结构和区域布局，农业病虫害及其天敌的种类、生物学特征和 流行病暴发危害等科学问题研究， 揭示气候变化对农业生产系统的影响机理与适应机制， 为 农业应对气候变化厘清科学思绪。3.2 应对气候变化的农业技术选择采取有效得当的农业技术应对气候变化，可以有效降低气候变化所带来的破坏程度，亦 可以有效利用气候

13、变化变暖所带来的有利农业生产条件： （ 1）选育抗逆性强的农作物新品种， 改善农作物的生理特性， 增强农作物抵御自然灾害的能力； （ 2）加强农业水利基础设施建设， 完善灌溉体系， 提高抗旱排涝的能力、渠系水利用系数和水资源利用率； （3）大力发展节水 农业种植技术，推行畦灌、喷灌、滴灌和管道灌等灌溉技术，实行科学灌溉，改进抗旱技术 与措施；（4）发展作物生产管理技术， 减弱人为不适管理和操作不当带来的非必要自然损失； （5）加强农业灾害天气的预警与响应能力建设，完善气象综合监测体系，为农业生产提前 做好防范，最大限度减少气象灾害对农业的不利影响。4 结论全球气候变化是不争的事实，只是气候要素

14、和气候系统变化的幅度、原因和区域分布迥 异，且未来气候变化预测还存在太多的不确定性。 气候变化对农业生态系统和国民经济将产 生诸多影响，及早研究、及时正确应对气候变化，可缓解、适应气候变化产生的不利影响， 也是各国制定应对气候变化政策和行动、 保持农业生产稳定发展、 确保国家粮食安全的迫切 需要，同时也是发展气候变化农业领域理论方法和提升气候变化领域研究水平的迫切需要， 急待深入开展以下研究： （1）在现有气候变化对农业影响的基础上， 进一步从系统构成角度， 深入开展气候变化对农业生产系统各构成要素的影响与作用，摸清影响机理， 实现气候变化农业领域理论方法的重大突破； （ 2）气候变化导致水热

15、资源要素时空分布格局变化，深入开展此研究， 摸清其内在规律， 模拟其预测发展趋势， 是认清气候变化对农业生产影响的途径 和过程的迫切需要； （3）气候变化可能诱导作物品种、基因资源抗逆性和生长特征的改变， 加剧某些农作物品种退化过程，深入开展农作物主导品种的生理生态特征受气候变化要素， 尤其是温室气体浓度升高的影响研究， 从品种改良角度提出应对气候变化影响技术措施， 是 气候变化农业领域取得创新成果的重要方向； （ 4）气候变化对区域性水热环境条件的改变， 介导农业病虫害生物学特征的变化， 改变了农业病虫害爆发流行方式。 在现有的农业病虫害研究基础上， 深入研究气候变化介导的农业病虫害时空消长

16、动态变化规律研究， 不仅是农业 病虫害防治的需要， 也是进一步揭示气候变化对农业生产影响的迫切需要；( 5)气候变化会影响到农田土壤理化特征， 尤其是土壤有机质和土壤肥力等农业生产所需要的立地条件的变 化。在现有的土壤研究基础上， 深入研究气候变化导致的土壤肥力变化及其对农业发展的影 响，是揭示气候变化对农业影响机理的突破口。总之，气候变化和农业系统之间的相互影响和相互作用复杂多样、密切相关，且未来 农业生产不仅取决于播种面积、 技术贡献程度、人口总量、国际贸易等，更系于气候变化的 影响。摸清气候变化对农业生产系统的全方位、多层次影响是正确应对气候变化的前提。 应对气候变化是一个反复的风险管理过程， 无论是适应还是减缓， 都不能避免所有的气候变 化影响， 但适应和减缓能够互补， 并能够共同极大地降低气候变化的风险和脆弱性。