1、 气候变暖对农业生产的影响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
2、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
3、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
4、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（
5、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%）。表 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
6、品种等也许是更为合理有效的对策。 表 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 67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。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
7、，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
8、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
9、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
10、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。气候变化威胁中国粮食安全
11、2006 年 11 月开始的粮食涨价不仅引起老百姓和经济学家的紧张，就连中国粮食行业协会相关负责人接受媒体采访时也不得不首先澄清，目前的粮价上涨不是由粮食紧缺引起的市场波动，粮油价格只是恢复性上涨，国家粮食储备量在安全范围以内。如果说，今年的粮食价格上涨只是由市场引起的波动，那么明年以至在今后更长的时间里，中国就没有粮食安全问题了吗？中国气象局国家气候中心副主任罗勇研究员告诉记者，“气候变化对中国粮食生产的影响最为直接，气候变暖对粮食生产的影响究竟是利大还是弊大一直是研究的热点问题，这关系到有着十多亿人口大国的粮食安全问题，气候变化会对我国农业和粮食生产带来额外的压力。”气候变化：小麦水稻玉米
12、均以减产为主罗勇介绍，气候变化对农作物的影响表现为温度与降水变化的综合作用，气候变暖和降水量的变化将会对作物生长、产量、病虫害以及农业生产潜力、种植布局等产生重要的影响。国家气候中心和国内其他研究单位的有关研究表明，气候变暖后，由于作物生长加快，生长期普遍缩短，将减少物质积累和籽粒产量。气候变暖将影响气候资源的时空分布，相应的种植制度也将发生改变，在二氧化碳浓度加倍的条件下，一熟制地区的面积将减少 23.1%，两熟制地区将北移至目前一熟制地区的中部，而三熟制由当前的 13.5%提高到 35.9%。气候变暖后，中国主要作物品种的布局也将发生变化。模拟结果表明，在现有的种植制度、种植品种和生产水平
13、不变的前提下，到 20302050 年间，由于气候变化和极端气候事件会使粮食生产潜力降低约 10%，其中小麦、水稻和玉米三大作物均以减产为主。气候变化对粮食生产存在三大影响“气候变化对中国粮食生产的影响是最为直接的，且具有两面性。”国家气候中心有关专家表示，气候变化对我国粮食生产的影响主要表现在三个方面。首先，由于未来气候变率可能会增加，将导致粮食生产的不稳定性加剧，作物产量波动加大，这将是困扰农业发展的重要因素。试验研究表明，气候变化对粮食产量的影响取决于诸多因素，包括作物品种及培育、土壤性质、病虫害、二氧化碳对植物的直接影响，以及气温、二氧化碳浓度和作物适应能力等因子之间彼此的相互作用。由
14、于气候变化影响存在区域差异性，气候变化对我国粮食生产和产量的影响，在一些地区是正效应，在另一些地区是负效应。气候变化将导致我国大部分地区主要农作物产量下降。生长于北纬 631的水稻结实期在温度上升 12时产量将下降 10%20%；纬度越高，影响越严重。其次，粮食生产结构与布局将因气候变化而发生重大调整，种植制度、作物种类和品种布局等都会发生重大变化。气候变化对我国农业影响的研究表明，年平均温度增加 1C 时，大于 10C 积温的持续日数全国平均可延长 15 天左右，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。华北目前推广的冬小麦品种，因冬季无法经历足够的寒冷期而不能
15、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。最后，粮食生产条件改变，粮食成本和投资大幅度增加。气候变暖后，土壤有机质的微生物分解将加快，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增加，在一定程度上补偿了土壤有机质的减少，但土壤一旦受旱，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粮食作物的需要，施肥量的增加意味着投入的增加。此外，气候变暖后，农药的施用量将增大。随着气候变暖，作物生长季延长，昆虫在春、夏、秋三季繁衍
16、的代数将增加，而冬温较高也有利于幼虫安全越冬。温度高还为各种杂草的生长提供了优越条件。因此，气候变暖可能会加剧病虫害的流行和杂草蔓延。另外，气候变暖后各种病虫出现的范围也可能向高纬地区延伸，目前局限在热带的病原和寄生组织将会蔓延到亚热带甚至温带地区。所有这些都意味着，气候变暖后可能不得不增加施用农药和除草剂，而这将增大粮食生产成本。科技界缺乏综合定量分析数据和适应性对策罗勇表示，气候变化对粮食生产的不利影响使食物安全受到国际社会的普遍关注。联合国粮农组织和气象组织以及有关国际农业和全球变化研究组织启动了全球环境变化与食物系统(GECAFS)研究计划。该计划的主题是评估不同地区食物生产系统对环境
17、变化的脆弱性，确定哪些地区的食物安全面临环境变化的重大威胁；探索以增强食物安全为中心的农业对环境变化适应对策，尤其是适宜于特定地区自然、社会和经济状况的适应性对策；评价农业适应对策的环境和社会经济后果，分析政府、生产者和消费者行为在农业适应性管理中的作用和如何有效地实施适应性对策。我国也开展了大量有关气候变化对粮食生产的影响的研究，但集中于作物产量对气候要素变化和二氧化碳浓度升高的响应。“特别值得关注的是，目前科技界还不能提供有关气候变化对食物安全影响的综合定量分析数据以及具有针对性的和可供选择的适应性对策，同时，社会各界对全球气候变化对我国食物安全威胁的严重性还没有明确认识。”为此，罗勇建议
18、，为保障农业可持续发展和食物系统的长期安全，必须考虑气候变化对农业系统的影响和适应性对策，并为政府决策提供可靠的科学依据，应进一步加强农业系统对气候变化脆弱性和适应性的综合研究，评估气候变化背景下的粮食生产安全。气候变化对农业发展的影响气候变化对农业的总体影响，首先表现为全球变暖可使世界主要粮食带向高纬度地区扩展。据研究，年平均温度每增加 1，北半球中纬度的作物带将北移 150200 千米，垂直上移 100200 米。其次是中纬度“谷物带”的变暖及伴随的作物水分亏缺。高纬度地区增暖，目前农业受到的热量限制会减缓，但这些地区耕地面积有限，所增加的产量不足以补偿中纬度地区的减产。 气候变化使中国未
19、来农业生产面临三个突出问题：一是使农业生产的不稳定性增加，产量波动加大；二是带来农业生产布局和结构的变动；三是引起农业生产条件的改变，农业成本和投资大幅度增加。CO2 等温室气体浓度增加是气候变暖的公认原因，但是 CO2 又是植物光合作用的主要原料之一，在其它条件不变的情况下，其含量增加有利于植物生长，但是不同作物对 CO2 浓度增加的反应不一。CO2 浓度增加可以使 C3 作物光呼吸耗能减少，光合效率提高，这对小麦、水稻、豆类等作物有利，而 C4 作物则对此反应不明显。CO2 浓度增加对植物生长有明显的正效应，同时也存在潜在的不利影响。在农业实践中，这种有利影响的实现还往往受制于土壤养分和水
20、分的供应，不同作物对有限资源的竞争也使这种有利影响大打折扣。气候变化对农作物生长发育的影响，一方面气温升高使作物生长发育加快，对于有限生长习性的谷物，由于生育期缩短而减少产量；而对于无限生长习性的作物如块根作物和牧草，则有利于生长期延长，增加产量。在我国，升温明显延长气候寒冷的东北农业区生长季节，而且减少低温冷害的威胁，是其有利的方面；对亚热带的农业区；生长季节延长的同时将面临高温热害和伏旱的不利影响。另一方面气温升高对作物产量的影响很大程度上受降水变化的制约。与此同时，气温升高对水分有效性也将产生影响。CO2 浓度增加减小叶片气孔开度，有利于提高水分利用效率，但气温升高使蒸发量增加，又会减小
21、水分的有效性。如果气温升高和水分增加相匹配而且同季，农作物将增产；如果气温升高而水分减少，农作物将减产；如果气温升高而水分无变化，冷凉湿润地区作物将增产。气候变化还将影响土壤肥力，改变土壤中的有机质含量，从而改变土壤水平衡、土壤结构和土壤营养状况，大多数非灌溉耕地受到的影响将更加严重。气温升高后，中国主要作物品种的布局也将发生变化。华北推广的冬小麦品种 (强冬性)，将被其它类型的冬小麦品种 (如半冬性)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；对东北地区，玉米的早熟品种逐渐被中、晚熟品种取代，同时可以改善目前热量条件不稳定、冷害频繁发生的状况，还可以提高复种指数
22、，使农业生产更加稳定。根据历史气候资料和全球气候模式生成的未来气候变化情景，模拟和分析气候变化对中国种植制度的可能影响，结果表明，到 2050 年我国种植熟制分布将发生较大的变化，气温升高将使三熟制的北界北移 500 千米，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 20以上。在气温升高而降水量不增加的情况下，将会使我国农牧交错带向南扩展。东北与内蒙古接壤地区农牧交错带的界限将南移 70 千米左右，华北北部农牧交错带的界限将南移 150 千米左右，西北部农牧交错带界线将南移 20 千米左右。农牧交错带的南移使得草原面积有所增加，同时也加大了荒漠化的
23、可能。气候变化引起海平面上升，对沿海地区的土地利用造成了严重的威胁。海平面上升还会推动盐土向内陆地区扩展，土地因海水侵蚀造成严重的盐渍化和沼泽化，大片沿海及内陆临近区域土壤发生严重退化，水资源受海水污染，农业土地利用将大受影响。 气候变化对水资源的影响也将波及到农业生产。气候变化将导致降水更趋极端化，高纬度地区气候变得干热，沙漠化扩大，冰川雪线进一步北退和缩小，暴雨洪水经常发生，这些气候异常变化加剧了全球水资源的不均匀性，区域水环境问题更加突出，对农业可持续发展的影响是显而易见的。气温升高还会增大地表水的蒸发量，土壤有效水分将会减少，导致危害作物生长的水分胁迫加重，农业水资源短缺加剧。气候变化
24、对农业灾害的影响。在气候变化的大背景下，异常气候出现的概率将大大增加，尤其是极端天气现象的增多，势必导致世界粮食生产的不稳定，巨大损失在所难免。气候变化可能加重我国华北、西北地区土地沙化、碱化和草原退化，引起区域气候灾害、荒漠化、沙尘暴的加剧，还有可能加重北方一些地区的干旱趋势和长江流域的洪涝灾害。受高温季风气候的影响，东南沿海台风频率、强度可能增加，并将加重沿海地区的风灾和暴雨洪涝灾害。母庸置疑，气候波动，特别是气候异常对我国农业的发展会产生巨大的不利影响。在我国不稳定的气候背景下再叠加气候变化带来的水分胁迫、高温热害、暴雨洪涝、臭氧浓度增加带来的危害等负面效应；很可能加大农业生产的不稳定性。气候变暖还会导致生物带的转移，使部分物种灭绝，农业病虫害频繁发生，作物和牲畜病虫害的地理范围扩大，危害期延长，直接影响我国农业的可持续发展。
