全球氣候變暖與我國氣溫的變動

全球氣候變暖與我國氣溫的變動

自100世紀以來，以世界變遷為主要特征，世界氣候和環(huán)境發(fā)生了重大變化：水資源不足、生態(tài)系統(tǒng)退化、土壤侵蝕加劇、生物多樣性降低、臭氧層破壞、全球化學(xué)成分變化等。由于全球變化的幅度已經(jīng)超出了地球本身自然變動的范圍,對人類的生存和社會經(jīng)濟的發(fā)展構(gòu)成了嚴重威脅。目前,氣候變化問題已成為全球環(huán)境與實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的主要問題之一,引起了世界各國政府和公眾的廣泛關(guān)注。氣候變化直接影響農(nóng)業(yè)濕地作物產(chǎn)量,使水稻產(chǎn)量減少;二氧化碳濃度的增加既有利于作物生長,又會抑制利于作物生長的其他因素;紫外線增多直接使作物產(chǎn)量降低、蛋白質(zhì)和脂肪減少;氣候變暖會影響我國的農(nóng)業(yè)氣候條件和種植制度、作物品種的布局、產(chǎn)量、施肥水平;氣候變暖將使江河水量、水資源的供需狀況、旱澇災(zāi)害出現(xiàn)的頻率、水質(zhì)等發(fā)生變化,從而影響農(nóng)業(yè)。1中國氣候變化的發(fā)展和未來趨勢1.1平均氣溫變化在全球氣候變暖的背景下,我國氣溫變化也呈上升的趨勢。我國氣溫變化趨勢基本與北半球一致,但最冷、最暖出現(xiàn)的時期不完全相同。20世紀40~60年代的降溫,我國比北半球顯著,20世紀80年代氣溫的上升趨勢,北半球比我國強烈。近百年來,我國年平均氣溫存在兩次突變,一次是1919年表現(xiàn)為迅速增暖,一次是1952年表現(xiàn)為急劇降溫。1980~1998年間我國年平均氣溫上升趨勢高達0.52℃/10年,顯著高于同期全球溫度0.19℃/10年的上升趨勢。1998年是近一個多世紀以來我國最暖的一年,氣溫距平達1.38℃。1.2—我國氣候變暖具有顯著的地域特征近40年來我國年平均氣溫以0.04℃/10年的速度上升,其中東北、華北、華南和西北區(qū)的年平均氣溫增速是正的,最大增溫區(qū)在東北,高達0.192℃/10年,其次是華北,為0.104℃/10年。長江中上游、中下游及西南區(qū)均為負增速,最大降溫在長江中上游區(qū),達到-0.141℃/10年。冬季,除西南區(qū)外,其它6個區(qū)均為正增速,最大增溫在東北和華北,增速分別為0.467℃/10年和0.462℃/10年。夏季則相反,除華南區(qū)外,其它6個區(qū)均為負增長,最大降溫在長江中上游區(qū),增速為-0.297℃/10年。1.3溫室效應(yīng)和增溫能力我國的氣候變化,除個別地區(qū)外,未來每10年會增加0.3~0.5℃,甚至更多。在2010年以后,溫室效應(yīng)可能逐步占據(jù)主導(dǎo)地位,到2030年全球平均氣溫可能比1961~1990年平均氣溫上升0.6℃以上,東亞地區(qū)的增溫可能比全球平均稍強。盡管國內(nèi)不同學(xué)者對升溫幅度的估算差異較大,但對升溫趨勢的模擬是一致的。因此,氣候變暖的原因及可能后果必須引起人們的高度重視。1.4降水量有增加近40年來我國降水量以12.69mm/10年的速度減少,降水量20世紀80年代平均較20世紀50年代平均少34mm。除西北地區(qū)年降水量略有增加,其它6個區(qū)的降水量都在減少,華北區(qū)最為嚴重,其次是西南區(qū)、長江中下游區(qū)和東北區(qū),其變化速度分別為-24.28mm/10年、-15.10mm/10年、-14.38mm/10年和-13.94mm/10年。目前國內(nèi)多數(shù)研究表明:未來降水略有增加但增幅不大,其中,沿海地區(qū)降水量可能會增多,北半球副熱帶北部及溫帶南部降水可能減少。大陸地區(qū)由于氣溫升高,降水減少,干旱進一步加劇。2氣候變化對中國農(nóng)業(yè)和生態(tài)的影響2.1種植制度變動的趨勢氣候變暖,生長季延長,對我國種植制度影響重大。在技術(shù)進步的共同作用下,1986~1995年的10年間,全國耕地復(fù)種指數(shù)增加了9.5%,東北地區(qū)耕地復(fù)種指數(shù)達102%。伴隨著冬麥北移的成功,北方地區(qū)種植制度將發(fā)生進一步變化。假設(shè)到2030年全球二氧化碳濃度倍增和我國平均氣溫上升1℃的情況下,預(yù)計三熟制的北界將從目前的長江流域移至黃河流域,二熟制北界從秦淮地區(qū)北移至內(nèi)蒙和東北的南部。到2050年,我國一熟制區(qū)的面積將由現(xiàn)在的62.3%縮小到39.2%,三熟制區(qū)的面積將由目前的13.5%擴大到35.9%,二熟制區(qū)的面積基本不變。筆者認為,我國未來的種植制度會因升溫而有變動,但結(jié)果在很大程度上取決于水分狀況,因為許多地區(qū)水熱變化并不同步。在熱量條件有保證的情況下,年降水量小于600mm,只能一年一熟或兩年三熟;年降水量大于800mm,方可稻麥兩熟。因此,要想利用氣候變暖的契機提高復(fù)種指數(shù),必須大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè),在雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)地區(qū)開展旱地農(nóng)田種植體系的研究。2.2農(nóng)業(yè)氣候特征我國20世紀80年代光溫生產(chǎn)潛力有明顯增長的趨勢,北方增幅大于南方。盡管整個黃土高原20世紀80年代年平均氣溫升高,但影響玉米生長期內(nèi)的溫度并沒有增高,反而有所下降,以致20世紀80年代玉米光溫生產(chǎn)潛力較20世紀60、70年代減小。由于降水變化的影響,除陜西省外,其它省區(qū)20世紀80年代氣候生產(chǎn)潛力均高于20世紀60、70年代。以安徽省為例,20世紀80年代安徽省各地農(nóng)業(yè)氣候生產(chǎn)潛力較20世紀40年代準氣候平均值減小。國內(nèi)學(xué)者楊恒山等對近45年氣候變化對哲盟作物生產(chǎn)潛力的影響進行了研究,并對玉米、水稻、大豆、高粱4種主要作物生產(chǎn)潛力不同的變化進行了對比分析。氣候變化對作物生產(chǎn)潛力的影響具有明顯的地域性,各地應(yīng)充分認識自然資源的變化,趨利避害,提高作物的現(xiàn)實生產(chǎn)力。未來氣候變化對作物生產(chǎn)潛力的估算,大多是在模擬二氧化碳濃度倍增的前提下進行的。陶戰(zhàn)等認為我國種植業(yè)生產(chǎn)潛力將因氣候變化而下降5%左右;李玉娥等認為我國北方冬麥區(qū)小麥和玉米的生產(chǎn)潛力都將不同程度地提高;張厚宣模擬計算我國南方稻區(qū)在自動灌水和雨育兩種種植方式下,在現(xiàn)有品種不變的前提下,雙季稻和單季稻氣候生產(chǎn)潛力普遍下降;金之慶等在考慮氣候條件變化并考慮二氧化碳的直接作用,得出北方冬小麥產(chǎn)量將顯著增加,而南方麥區(qū)的減產(chǎn)幅度亦趨向緩和,有的甚至增產(chǎn);二氧化碳濃度的增加減少了玉米葉片的蒸騰量,提高了水分利用率,從而增強了玉米的適應(yīng)能力,提高了生產(chǎn)力;鄭有飛等在考慮光、溫、水、二氧化碳影響的基礎(chǔ)上,并考慮太陽紫外線的負面影響,得出南京地區(qū)冬小麥生產(chǎn)潛力下降20%的結(jié)論。盡管這些結(jié)論有一定的不確定性,但提示未來氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響既是機遇又是挑戰(zhàn),關(guān)鍵是如何應(yīng)對。2.3氣候突變,影響土地沙漠化的發(fā)生我國地處東亞季風(fēng)區(qū),是世界上氣象災(zāi)害最為頻繁的國家之一。近年來,溫室效應(yīng)有進一步加劇氣候變暖和氣象災(zāi)害的趨勢。近30年來,我國氣溫和降水變化具有明顯的不穩(wěn)定性,從而對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成影響。未來氣候變化不能改變農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害頻繁發(fā)生的事實,但可能會改變原有農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的格局。氣候變暖,低溫冷害將有所減輕,但由于增溫主要是在冬春季節(jié),所以東北及其它地區(qū)夏季低溫冷害仍不可掉以輕心。如在氣候變暖較為顯著的20世紀80年代,1985、1989年東北均發(fā)生了全區(qū)性的夏季低溫冷害,東北三省糧食減產(chǎn)幅度均在10%~27%。氣候變暖,無霜凍期將隨溫度升高而延長,但霜凍是一種時間尺度很短的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害,具體年份的發(fā)生可以與時間尺度很長的氣候變化趨勢相反。事實上,隨著生育期長的高產(chǎn)品種的使用,作物本身抗凍性的降低,盡管低溫強度有所減弱,但霜凍的危害程度有可能加劇。1995年吉林省中部地區(qū)9月14日就有較重的初霜凍,農(nóng)業(yè)受害明顯,1999年松遼平原9月21日初霜凍,較歷年初霜凍早1周,幾乎全部的大田作物受害致死。氣候變暖,冬麥區(qū)凍害大幅度減輕。北方冬麥區(qū)在20世紀50、60年代和70年代初,幾乎年年都有不同程度的凍害發(fā)生。20世紀80年代以來,由于冬季溫度升高明顯,凍害次數(shù)減少,強度減輕,尤以20世紀80年代中期至今,還未發(fā)生大面積的凍害。與低溫危害減輕相反,高溫危害將加劇。一方面溫度升高,作物生育期縮短,產(chǎn)量降低,另一方面,各種作用都將不同程度地受到高溫?zé)岷Φ挠绊?尤以長江中下游的水稻和北方小麥為甚。從近40年我國降水量的變化來看,降水量呈減小的趨勢,但這并不意味著我國洪澇災(zāi)害的危害有所減輕。降水受季風(fēng)進退影響大、降水集中、降水變率大是我國降水的基本特征,在這樣的背景下,氣候變暖導(dǎo)致冰川雪山融化,不僅會使沿海、沿江被圍墾的農(nóng)田受淹,而且增加了洪澇災(zāi)害的隱患。近年來,我國洪澇災(zāi)害嚴重,1991年江淮地區(qū)持續(xù)性特大洪澇災(zāi)害造成的經(jīng)濟損失為1200億元,1994年全國洪澇災(zāi)害損失是1500億元,而1998年全國特大洪澇災(zāi)害損失超過2000億元。未來氣候變化將進一步加劇我國的干旱。我國內(nèi)陸地區(qū)降水量減少或微量增加是我國未來降水變化的可能,但溫度升高,蒸發(fā)、蒸騰加大,無疑將加劇干旱。我國干旱、半干旱地區(qū)的農(nóng)牧過渡帶也將有所擴大。農(nóng)牧過渡帶向東南推移不僅減少了種植面積,而且使可能引起沙漠化的危險地區(qū)也隨之向東南方向推進。人類對土地資源的過度利用和干旱是造成沙漠化的直接原因。在這雙重因素的作用下,我國沙漠化土地面積在20世紀60、70年代平均每年增加約1560km2?？梢?氣候干旱和沙漠化已是一個極需引起重視并采取措施加以防范的重大環(huán)境問題。此外,氣候變暖對農(nóng)作物病、蟲、草害以及土壤肥效都有不同程度的影響,一些學(xué)者就二氧化碳濃度增加對作物的直接影響也進行了模擬研究,這些都反映了我國氣候變化對農(nóng)業(yè)影響問題研究的深入和細致。3減少農(nóng)業(yè)碳排放的措施氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響巨大。為促進我國農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展,許多學(xué)者從理論上提出了適應(yīng)氣候變化的戰(zhàn)略性對策,主要:①控制和減少農(nóng)業(yè)活動中溫室氣體的排放量。如秸稈還田、秸稈養(yǎng)畜都將避免作物秸稈作為燒柴而大量釋放二氧化碳;②采取少耕法、免耕法減少過度耕作帶來土壤中碳素的釋放;③開發(fā)太陽能、水力能、風(fēng)能、沼氣等再生能源,直接減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活造成的二氧化碳排放;④通過水肥管理、微生物措施和新品種的使用減少稻田中CH4的排放。3.1適時合理耕作,調(diào)整作物品種布局將當(dāng)前勉強或不適合農(nóng)作的地區(qū)逐步調(diào)整轉(zhuǎn)變?yōu)槟翗I(yè)或林業(yè)地區(qū),或牧、林結(jié)合地區(qū)。增加土壤植被的覆蓋率,不僅有利于吸收利用大氣中的二氧化碳,也有利于防止土壤退化和沙漠化。在種植業(yè)內(nèi)部適時改革耕作制度,調(diào)整作物品種布局,以充分適應(yīng)氣候的變化。順天時,盡地力的種植不僅可以增加農(nóng)作物吸收二氧化碳的能力,還能大幅度提高作物的產(chǎn)量水平。3.2注重候變化能力的提高,培育優(yōu)良的優(yōu)良品種農(nóng)田水利建設(shè)、節(jié)水農(nóng)業(yè)體系、農(nóng)田防護林等都有利于農(nóng)業(yè)適應(yīng)氣候變化能力的提高。選育光合能力強、抗逆性強的優(yōu)良品種。這些品種不僅能經(jīng)受可能出現(xiàn)的氣候異常,而且能抗逆可能加重的蟲、病危害,同時還能充分利用二氧化碳濃度增加帶來增產(chǎn)的直接效應(yīng)。3.3減少損失的對策研究防御(或減免)氣候變化不利影響的對策措施。變被動防御為主動防御,將損失減少到最低程度。研究氣候變化背景下,作物病蟲害可能發(fā)生的趨勢,做好預(yù)測預(yù)報工作。3.4針對性研究氣候變化顯著的地域特征,加之各地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對象又有所差異,因此區(qū)域性的研究在指導(dǎo)生產(chǎn)實踐上更具針對性。這方面雖有一些研究,但多是理論探討,缺少可操作性。因此,對氣候已有顯著變化的地區(qū),特別是東北、華北來說,具體系統(tǒng)地分析氣候變化的特征和趨勢、充分利用氣候資源以及研究農(nóng)業(yè)趨利避害的途徑在理論上和實踐上都是必要的,應(yīng)是今后加強研究的一個方向。3.5氣候變化的研究。在整個環(huán)由于未來人為排放方案的多樣性、氣候模式的不確定性、氣候自然變化的難以預(yù)測性以及氣候系統(tǒng)各圈層和多種影響因子的相互作用和反饋的復(fù)雜性等,對未來氣候變化的預(yù)估包含有相當(dāng)?shù)牟淮_定性。加強科學(xué)研究,不斷地改進和提高人類對氣候系統(tǒng)及其變化的認識,解決和減少不確定性是目前和今后相當(dāng)長一段時間內(nèi)科學(xué)界的重要任務(wù)。要深入理解全球氣候系統(tǒng)中各圈層的相互作用和反饋過