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篇1

關(guān)鍵詞：氣候變化；糧食安全；應(yīng)對策略

中圖分類號：F12 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-291X（2014）13-0054-02

氣候變化已經(jīng)吸引了國際以及各國的關(guān)注，它不僅是一個科學(xué)命題，需要站在國家利益、全球化的高度來應(yīng)對，隨著人類活動對自然的影響越來越廣泛，氣候變化的預(yù)測也具有很大的不確定性。氣候變化的影響是全方位、多尺度、多層次的，負(fù)面和正面影響并存的。

一

氣候變化（climate change）是指能夠識別（如采用統(tǒng)計檢驗）的氣候狀態(tài)的變化，即平均值變化和/或各種特性的變率，并持續(xù)較長的時間，一般可達(dá)幾十年或更長時間[1]。全球氣候變化已經(jīng)是不容爭辯的事實，只是氣候系統(tǒng)和氣候要素變化的原因、幅度和區(qū)域分布迥異，且未來氣候變化預(yù)測還存在太多的不確定性。氣候變化影響了糧食的安全。所謂糧食安全，是指“保證任何人在任何地方都能夠得到為了生存和健康所需要的足夠糧食”。（聯(lián)合國糧農(nóng)組織）中國的一些學(xué)者結(jié)合中國國情，根據(jù)FAO的定義，對糧食安全概念作了進(jìn)一步闡釋。例如，郭書田認(rèn)為：“中國糧食安全應(yīng)該包括五方面內(nèi)容，即糧食自給率、糧食庫存率、農(nóng)民收入、生態(tài)環(huán)境、食物安全等。”[2]翟虎渠認(rèn)為：“現(xiàn)代糧食安全的概念應(yīng)包括數(shù)量安全、質(zhì)量安全和生態(tài)安全。”[3]從以上對糧食安全的定義可以看出，無論國際或者中國學(xué)者怎樣定義糧食安全，其中有一點是相通的，那就是都要確保有足夠的糧食。充足的糧食儲存量是國家安全的先決條件，離開這個條件談國家安全，那國家安全就好比是空中樓閣。

二

“王者以民人為天，而民人以食為天。”（《史記?酈生陸賈列傳》）民以食為天的觀念如此源遠(yuǎn)流長，反映了中國幾千年文明史和農(nóng)業(yè)關(guān)系至為密切。糧食是國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，是關(guān)系到國計民生的戰(zhàn)略物資。目前，全球氣候的變化對中國的糧食安全有如下的影響：

第一，氣候變化影響中國糧食的充足供應(yīng)。糧食的充足供應(yīng)，指在數(shù)量上和市場上有糧可食，包括糧食生產(chǎn)、糧食儲備以及外來糧食援助等。全球氣候體系的異常導(dǎo)致中國在降水、氣溫、自然災(zāi)害爆發(fā)頻率和分布、水資源利用、病蟲害發(fā)生機(jī)制等方面出現(xiàn)反常，最終沖擊中國糧食的生產(chǎn)和供應(yīng)。

溫度對糧食單產(chǎn)的影響。在中國，升溫對東北農(nóng)業(yè)區(qū)來說是有利的，因為升溫可以延長作物生長季節(jié)，而且減少低溫冷害的威脅，是其有利的方面；另一方面，氣候變暖會導(dǎo)致積溫增加，從而使作物的生長期延長。但增溫也有不利的一面，氣候變暖，特別是冬季溫度升高，將有利于害蟲和病原體安全越冬，使來年的蟲病源基數(shù)增大，加重危害程度。

氣溫升高對水分有效性也將產(chǎn)生影響。氣溫升高使蒸發(fā)量增加，導(dǎo)致了作物灌溉用水量大幅度增加。即使是良好的灌溉條件，也只能一定程度地緩和蒸發(fā)量增大引起的干旱，并不能完全補(bǔ)償增溫帶來的減產(chǎn)效應(yīng)。另一方面，土壤水分條件通過影響土壤的透氣性而影響土壤固有有機(jī)碳的礦化分解和外源有機(jī)碳的降解，進(jìn)而影響土壤有機(jī)碳含量。若土壤水分充足，那么土壤空隙度就大，就促進(jìn)了有機(jī)碳的礦化分解[4]，增加土壤肥力。但蒸發(fā)量變大會使得土壤水分不足，影響有機(jī)碳的礦化分解從而影響糧食單產(chǎn)量。

而在氣溫升高而降水量不增加的情況下，又將會出現(xiàn)中國農(nóng)牧交錯帶向南擴(kuò)展。首先，東北與內(nèi)蒙古接壤地區(qū)農(nóng)牧交錯帶的界限將南移70千米左右。其次，華北北部農(nóng)牧交錯帶的界限將南移150千米左右。再次，西北部農(nóng)牧交錯帶界限將南移20千米左右[5]。農(nóng)牧交錯帶的南移使得草原面積有所增加，但同時也加大了荒漠化的可能，導(dǎo)致中國糧食安全問題進(jìn)一步加重。

第二，氣候變化影響中國糧食市場價格的可持續(xù)性和穩(wěn)定性。氣候變暖后，土壤有機(jī)質(zhì)的微生物分解將加快，這需要施用更多的肥料以滿足作物生長的需要，而施肥量的增加意味著生產(chǎn)成本的增加。同時，氣候變暖可能會加劇病蟲害的流行和雜草蔓延，因此不得不增加農(nóng)藥和除草劑的施用量，而這將增大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。糧食市場價格波動，實際上是通過生產(chǎn)投入要素變動來實現(xiàn)的。所以當(dāng)生產(chǎn)成本發(fā)生變化時，市場對之進(jìn)行反應(yīng)的可能途徑就是調(diào)整價格和增加市場供求量。而農(nóng)民生產(chǎn)積極性受挫以及氣候變化引起的自然災(zāi)害加重導(dǎo)致的糧食減產(chǎn)，使得糧食市場供不應(yīng)求，糧價就會上漲。糧價上漲一方面對糧食增產(chǎn)起到刺激和促進(jìn)作用[6]；另一方面糧價上漲又會影響中國居民的生活水平，甚至引起通貨膨脹，往往會發(fā)生經(jīng)濟(jì)社會的震動，1993 年和 2003 年就是兩次典型案例。

三

氣候變化已經(jīng)對中國農(nóng)業(yè)發(fā)展和糧食安全造成巨大挑戰(zhàn)，要解決這一問題，需要積極開展氣候變化應(yīng)對策略的研究，進(jìn)行遠(yuǎn)期的規(guī)劃和防御，發(fā)揮優(yōu)勢避免劣勢，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展和糧食安全。

第一，應(yīng)對氣候變化的糧食安全科研政策對策。綜合運用氣候?qū)W、農(nóng)學(xué)、遺傳育種學(xué)、災(zāi)害學(xué)、生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)學(xué)等多門學(xué)科理論方法，以氣候變化與糧食安全之間的相互作用為切入點，以農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)為重點研究區(qū)域，研究并揭示氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的影響機(jī)理與適應(yīng)機(jī)制，為農(nóng)業(yè)應(yīng)對氣候變化理清科學(xué)思緒[7]。

第二，應(yīng)對氣候變化的糧食安全技術(shù)選擇。采取有效得當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)對氣候變化（如優(yōu)質(zhì)農(nóng)作物品種選育及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)、轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)、重大病蟲草害預(yù)測預(yù)報及防御技術(shù)、高效低毒新型化學(xué)農(nóng)藥及生物農(nóng)藥的創(chuàng)制技術(shù)、高效低污染新型化肥農(nóng)膜技術(shù)的研究與開發(fā)），不僅可以有效降低氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所帶來的破壞程度，而且在一定程度上也可以有效利用氣候變暖所帶來的有利農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件。

第三，應(yīng)對氣候變化的糧食安全政策措施。國家制定相應(yīng)政策，從制度上保障農(nóng)業(yè)科技推廣的正常運行。各地也要因地制宜，選擇不同的推廣模式或多種模式，實行自上而下的管理模式[8]。其次，要出臺一些惠農(nóng)政策，實行不同作物差別農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼政策，保護(hù)農(nóng)民的種糧積極性。再次，為確保國家糧食安全，應(yīng)該“藏糧于國”和“藏糧于民”相結(jié)合。最后，要改變消費觀念，做到節(jié)約和珍惜糧食。

總之，氣候變化對糧食生產(chǎn)的影響和作用復(fù)雜多樣，并且未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不僅受到播種面積、技術(shù)貢獻(xiàn)程度等的影響，更系于氣候變化的影響。所以，摸清氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的全方位、多層次的影響是正確應(yīng)對氣候變化的前提。及早研究、及時正確應(yīng)對氣候變化，可緩解、適應(yīng)氣候變化產(chǎn)生的不利影響，也是國家制定應(yīng)對氣候變化政策和行動、保持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定發(fā)展、確保國家糧食安全的迫切需要。

參考文獻(xiàn)：

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[5] 張啟慧，馬慶一，劉曉雨.簡議氣候變化對中國農(nóng)業(yè)的影響[J].農(nóng)村實用科技信息，2012，（5）.

[6] 蔣乃華.價格因素對中國糧食生產(chǎn)影響的實證分析[J].中國農(nóng)村觀察，1998，（5）.

篇2

統(tǒng)計模型是利用回歸分析、周期分析、主成分分析、判別分析和方差分析中一種或多種的組合對特定區(qū)域特定品種的產(chǎn)量數(shù)據(jù)和氣候數(shù)據(jù)之間構(gòu)建的非動態(tài)經(jīng)驗或統(tǒng)計方程，由此來估算作物生產(chǎn)力或預(yù)測未來氣候變化對作物產(chǎn)量的影響。由于受科學(xué)技術(shù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的不完善等，統(tǒng)計模型主要應(yīng)用于氣候變化和作物產(chǎn)量研究的初期階段，不需要對糧食生產(chǎn)與環(huán)境變量之間復(fù)雜物理機(jī)理的透徹理解，缺乏植物生態(tài)學(xué)方面的內(nèi)在機(jī)制和過程理論基礎(chǔ)，一般用于區(qū)域潛在產(chǎn)量的評價。因此模型精度相對較低，尤其是在研究區(qū)范圍的大小和空間位置發(fā)生變化時，將帶來的誤差更大。雖然在機(jī)理過程的表達(dá)上有很大的局限性，但研究區(qū)耕作、田間管理、土壤、地形、水文、氣象等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不完善或難以獲取時，該類模型在氣候變化對農(nóng)業(yè)影響評價中起到重要作用。王效瑞E”】、陸魁東”。等利用線性相關(guān)模型研究了安徽、湖南等地年平均氣溫、0~C，10cI=積溫和地理因子(經(jīng)度、緯度和高程)的關(guān)系以及積溫和無霜期與年平均氣溫之間的函數(shù)關(guān)系，探討了未來氣候變化(未來升溫IoC，2~C和降水~10，~20的假設(shè)情景下)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、種植制度和農(nóng)田蒸散量的量化研究，探討了作物產(chǎn)量的波動趨勢。

2基于過程模型的氣候變化影響模擬

采用作物生長模型是另一種氣候變化對作物生產(chǎn)可能產(chǎn)生影響的主要評估方法。過程模型是通過深入探究植物的生長過程機(jī)理和能量的內(nèi)在轉(zhuǎn)換機(jī)制，對植物體及土壤水分散失的過程以及太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能形成產(chǎn)量的過程進(jìn)行模擬。過程模型除考慮溫度和降水對作物產(chǎn)量形成的影響外，還考慮太陽輻射、蒸騰作用、CO濃度、土壤質(zhì)地和持水量、濕度、風(fēng)速、田間管理以及碳和氮的動態(tài)變化等諸多環(huán)境因子，來揭示作物和環(huán)境之間的相互作用機(jī)制，進(jìn)而模擬作物的生長、發(fā)育和產(chǎn)量的形成過程。因此，模型的生態(tài)學(xué)機(jī)制清楚，結(jié)果也較準(zhǔn)確，但模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所需參數(shù)較多。通常，用過程模型進(jìn)行影響和預(yù)測研究比統(tǒng)計模型的基礎(chǔ)更扎實，但其對模型的檢驗或模擬未來的影響所需輸入的資料要求較高n。目前過程模型一般用于較小的空間尺度上，忽略了環(huán)境參數(shù)的空間多變性，有待向更大范圍或區(qū)域拓展。由于不同的研究目的，世界上許多國家研發(fā)了多種類型的作物模型，到目前為止，已經(jīng)提出了至少有100種不同的過程模型口，覆蓋作物種類包括谷類、豆類、根莖類、塊莖類以及特殊作物如蔬菜、棉花和水果等，其中針對小麥、玉米和水稻的模擬模型較多。這類模型有WOFOST，DNDC，CERES系列，EPIC，VIP以及中國MPESMt。”，COTGR0w等。過程模型最初主要應(yīng)用于作物生長、發(fā)育和產(chǎn)量形成過程的數(shù)學(xué)表達(dá)和定量預(yù)測，但隨著對作物生理生態(tài)機(jī)理研究的深入，計算機(jī)技術(shù)和系統(tǒng)科學(xué)的不斷發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的方方面面，成為農(nóng)業(yè)研究最有力的技術(shù)工具。特別是在1990年和1992年IPCC第一次氣候變化科學(xué)評估報告及其補(bǔ)充報告的分別問世以來，基于作物生長模型的氣候變化對作物產(chǎn)量形成、生長發(fā)育的影響評價以及對氣候變化的適應(yīng)性研究等方面都得到了迅速發(fā)展。

2．1氣候變化對作物產(chǎn)量影響的模擬

模擬作物生長過程和產(chǎn)量是作物生長模型最基本的功能之一。利用作物生長模型進(jìn)行氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響研究，始于20世紀(jì)90年代初，經(jīng)過近20年大量的研究工作[22，模型精度得到不斷提高，已經(jīng)在很多國家和地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，成為定量評價氣候變化對作物產(chǎn)量影響的主要研究方法。這些研究多以大氣環(huán)流模型GCM。’或區(qū)域氣候模型RCM口剮等氣候模式輸出的氣候變化情景以及未來增溫(如1℃～4oC)、降水(O％，士10％，4-20％等)和CO：濃度倍增的統(tǒng)一假設(shè)口陽作為作物模型的輸入來評估未來不同氣候變化情景下的作物產(chǎn)量可能的波動趨勢，其結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性主要取決于作物模型和氣候模式的準(zhǔn)確性和以及兩者的連接過程。在國內(nèi)，中國學(xué)者針對華北平原、東北、寧夏、重慶等地區(qū)以及全國范圍內(nèi)開展了大量的氣候變化影響評估研究，但由于所采用的氣候模式和作物生長模型的不同以及這些模型的不確定性，所得出的結(jié)論仍存在差異。熊偉等p叫在其研究中，根據(jù)中國社會發(fā)展的規(guī)劃，將氣候模型、水資源模型、未來社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展情景與作物模型相連接，綜合評價了未來中國三大糧食(小麥、玉米、水稻)產(chǎn)量波動狀況。研究表明，未來氣候變化(2011—2030年和2031—205O年)對中國三大糧食總產(chǎn)量具有積極作用，而與其同時考慮未來水資源變化和土地利用因素，三大糧食作物總產(chǎn)量增加幅度明顯降低，甚至在不考慮CO肥效作用下，總產(chǎn)量將明顯降低于BS(1960—1990年)水平。近年來，在氣候變化對作物影響評價的模擬研究中不僅考慮了溫、水、光、CO：濃度等變化，還引入了氣候變率弛、災(zāi)害性天氣指標(biāo)和蒸騰作用u等多項環(huán)境因子，模擬了水稻、小麥、玉米、大豆、棉花、花生和馬鈴薯等多種作物類型的未來氣候變化背景下的產(chǎn)量波動。使用的模型主要是EPIC、CERES系列模型、wOFOST等模型。過去的研究表明，氣候變化對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響因供試品種、區(qū)域和環(huán)境因素的不同而不同，在一些地區(qū)可能增加產(chǎn)量，在另一些地區(qū)可能降低產(chǎn)量，且作物產(chǎn)量波動幅度較大。雖然大氣CO濃度的增加，可加強(qiáng)光合作用，降低氣孔導(dǎo)度，增加水分利用率，從而提高作物產(chǎn)量，但溫度增高而出現(xiàn)的生長期縮短和極端氣候事件的頻繁發(fā)生可能使作物產(chǎn)量下降，導(dǎo)致總體上氣候變化引起的產(chǎn)量下降趨勢更為明顯。總之，盡管區(qū)域氣候變化的前景尚不確定，增溫導(dǎo)致蒸發(fā)、風(fēng)蝕、干旱的加強(qiáng)和臺風(fēng)頻率的加大，使農(nóng)業(yè)總產(chǎn)量至少損失5％。

2．2氣候變化對作物生長發(fā)育影響的模擬

一個地區(qū)的作物生長發(fā)育與產(chǎn)量的形成過程是當(dāng)?shù)氐臍夂颉⑼寥婪柿Φ茸匀画h(huán)境和耕作，施肥，灌水等一系列栽培措施共同作用的結(jié)果，其中氣候條件的影響非常顯著。尤其是氣候變暖，通過改變熱量條件，縮短作物生長發(fā)育期天數(shù)，使主要發(fā)育期提前，使光合作用時間縮短，進(jìn)而直接影響農(nóng)業(yè)產(chǎn)量、生產(chǎn)布局和結(jié)構(gòu)。氣候變化對作物生育期產(chǎn)生的影響，國內(nèi)學(xué)者也進(jìn)行了大量的研究。金之慶等[25-27]使用CERES系列作物生長模型與3個通用大氣環(huán)流模型(GFDL、GISS、UI~O)在模擬CO：濃度倍增條件下，氣候變化對中國玉米、水稻、冬小麥等作物生育期的影響，認(rèn)為不同CO濃度倍增條件下，3種作物的平均模擬生育期較之BASELINE以不同程度地縮短，尤其對大幅度增溫反應(yīng)敏感的東北中早熟或早熟玉米品種(現(xiàn)行主要品種)更為突出。對于目前氣溫偏高，現(xiàn)行品種對高溫有較好適應(yīng)性的黃淮海夏玉米區(qū)，增溫造成的生育期縮短程度較輕。生育期的縮短將減少作物光合作用積累干物質(zhì)的時間，從而直接影響產(chǎn)量的提高。2000年之后，熊偉【30】、楊勤等分別對基于站點尺度的作物生長模型進(jìn)行區(qū)域升尺度校準(zhǔn)和驗證，并與以IPCC修訂的A2和B2兩種排放情景作為外部驅(qū)動的區(qū)域氣候模型PRECIS相耦合，從區(qū)域尺度評價了氣候變化對中國農(nóng)業(yè)生長發(fā)育過程和產(chǎn)量的影響，探討了未來作物高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)風(fēng)險。這些對提高復(fù)種指數(shù)、改進(jìn)和培育新品種、調(diào)整品種布局和播種日期等多種適應(yīng)性對策的研究具有實際意義。

2．3氣候變化影響的區(qū)域尺度模擬

氣候變化對農(nóng)業(yè)影響模擬過程中，基于站點尺度或均質(zhì)小尺度(限于1hm2以下)的作物模型和大尺度(200km以上)的大氣環(huán)流模型(GCM)相結(jié)合是存在的最大問題。前人就這一問題做了大量的研究，目前一般有2種解決方法，即作物模型的升尺度和大氣環(huán)流模型的降尺度連接[29】。20世紀(jì)90年代，金之慶等采用CERES系列和GCMS耦合方法，評價了氣候變化對中國糧食生產(chǎn)的影響，但這些研究主要注重于作物模型的站點尺度應(yīng)用和分辨率較低的GCMS的應(yīng)用上，后來隨著地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)的日益成熟和廣泛應(yīng)用，將原來基于小尺度的作物模型升尺度推廣到區(qū)域尺度上，以反映產(chǎn)量的時空變化趨勢。作物模型的升尺度一般對氣象、土壤、田間管理等作物模型主要輸入?yún)?shù)和作物遺傳參數(shù)進(jìn)行區(qū)域校準(zhǔn)，實現(xiàn)作物模型的區(qū)域運行。目前，氣象和土壤數(shù)據(jù)在一定的空間尺度上基本可滿足作物模型區(qū)域應(yīng)用的要求，但田間管理多種多樣且經(jīng)常變化，在區(qū)域模擬中一般利用假定的或最優(yōu)的設(shè)置進(jìn)行模擬】。對于作物遺傳參數(shù)的區(qū)域升尺度，江敏等口1從作物品種類型區(qū)、縣級尺度、省級尺度和代表性品種單點調(diào)試等不同角度進(jìn)行研究，得出基于稻區(qū)尺度的區(qū)域校準(zhǔn)效果較好，較之其他3種方法更適于氣候變化影響評價研究的結(jié)論。但所選空間尺度適宜度非常重要，尺度的過大或過小都將導(dǎo)致較大偏差。由于大氣環(huán)流模型(GCM)模擬輸出的水平分辨率和時間分辨率都較低(一般為月值)，難于模擬出作物模型所需要的較細(xì)致的逐日區(qū)域氣候情景。因此，隨著區(qū)域氣候模式的發(fā)展，近幾年，基于PRECIS、RegCM3等區(qū)域氣候模型和區(qū)域作物模型的相耦合的氣候變化評價研究被廣泛開展，提高作物模型的區(qū)域評價效率和空間分辨率。楊勤[341、熊偉[15,28,30,36]等將PRECIS和區(qū)域作物模型相結(jié)合，分別以25kmx25km和50kmx50km的網(wǎng)格為評價單元，對寧夏及全國范圍內(nèi)進(jìn)行了區(qū)域模擬，在一定程度上提高了模擬效率，更好地反映了氣候變化對中國糧食生產(chǎn)影響的時間和空間變化趨勢，并進(jìn)一步推動了作物模型在區(qū)域尺度上的應(yīng)用。

2．4氣候變化對作物影響的其他方面的模擬

有高一致性和充分證據(jù)表明，若沿用當(dāng)前的氣候變化減緩政策和相關(guān)的可持續(xù)發(fā)展做法，未來幾十年全球溫室氣體排放量將繼續(xù)增長，并由于與各種氣候過程和反饋相關(guān)的時間尺度，即使溫室氣體濃度實現(xiàn)穩(wěn)定，人為變暖仍會持續(xù)若干世紀(jì)，因此適應(yīng)氣候變化在很大程度上成為現(xiàn)實而緊迫的問題p。因此，除了上述主要影響模擬研究以外，在農(nóng)作物對氣候變化的適應(yīng)性、氣候變化背景下農(nóng)業(yè)用水量等方面的研究也是迫切需要。孫芳等p’耦合SUBSTOR模型和Hadley中心區(qū)域氣候模型(PRECIS)，在模擬B2排放情景下的未來氣候變化對寧夏馬鈴薯生產(chǎn)影響的基礎(chǔ)上，提出了通過改變播種日期和馬鈴薯品種特性來提高作物對氣候變化適應(yīng)和應(yīng)對能力的方案。其研究表明，如果播期提前5～20天，未來馬鈴薯的產(chǎn)量將增加，但播期提前超過lO天后，播期提前帶來的增產(chǎn)效應(yīng)開始減小。如果將播期推遲5～10天，馬鈴薯產(chǎn)量將明顯減少。另外，如果改種對溫度敏感性弱的新品種，即喜溫耐熱的品種，可以延長馬鈴薯的生育期，進(jìn)一步提高馬鈴薯產(chǎn)量。由于溫度升高而導(dǎo)致的生長期縮短，成熟期提前等現(xiàn)象，農(nóng)作物對氣候變化的適應(yīng)性研究，是通過提高復(fù)種指數(shù)、引進(jìn)新品種、加強(qiáng)排灌設(shè)施建設(shè)和適當(dāng)調(diào)整播種日期等方面的措施，來提高在氣候變化背景下的農(nóng)作物高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)風(fēng)險。研究表明，氣溫的增高、降水量和CO：濃度的變化通過間接或直接的途徑來影響作物的水分利用率。大氣CO濃度的提高不僅加強(qiáng)光合速率，提高產(chǎn)量，而且還隨著作物長期處于高濃度的CO環(huán)境，氣孔導(dǎo)度降低，蒸散量減少，從而提高冠層水分利用率，減緩干旱不利影響。這種效應(yīng)對小麥等C，作物更為明顯。

3展望

總體來看，國內(nèi)對模型模擬法評價氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響研究已經(jīng)有一定程度上的開展和應(yīng)用，但存在很多不足。隨著國內(nèi)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的完善和共享，將會進(jìn)一步深入對模型參數(shù)本地化、氣候變化對作物產(chǎn)量影響方面的研究。

(1)由于目前對作物生理生態(tài)過程的認(rèn)識不夠透徹，所構(gòu)建的作物生長模型還不是完全的作物生長機(jī)理模型，仍然存在很多經(jīng)驗表達(dá)式，且大多數(shù)作物模型是在正常氣候條件下構(gòu)建的，對一些極端氣候事件和GCM所模擬的未來高溫和高CO：濃度條件下能否做出相應(yīng)的反應(yīng)和模擬精度上都存在很大的不確定性。另外，雖然諸多作物生長模型充分考慮了干旱脅迫、水分利用、養(yǎng)分吸收、輻射利用率和田間管理等多種因素，但突發(fā)性的極端天氣事件對模型模擬精度影響的研究尚很少。因此，有必要進(jìn)一步加強(qiáng)實驗室模擬或FACE(FreeAirCO2Enrichment)等田間觀測實驗，獲取許多重要數(shù)據(jù)，實現(xiàn)模型參數(shù)的優(yōu)化和本地化，為研究氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的影響及其機(jī)理提供重要基礎(chǔ)。

(2)目前開展的很多氣候變化影響研究都采用了一個大氣環(huán)流模型和多種大氣環(huán)流模型來建立未來氣候情景或?qū)ξ磥碓鰷?如l℃～4℃)、降水(0％，士l0％，士2O％，一40％等)和CO濃度倍增給出統(tǒng)一構(gòu)想，來評價未來氣候情景下的作物產(chǎn)量波動。但未來增溫、降水和CO濃度變幅的統(tǒng)一構(gòu)想法忽略了氣候變化的時間和空間尺度上的多變性，難以滿足于全國或全球范圍的影響評價需求。由于缺乏對全球氣候系統(tǒng)動力學(xué)過程的詳細(xì)認(rèn)識和未來溫室氣體排放量的不確定，目前大氣環(huán)流模型中仍然存在諸多不確定性因素，尤其在區(qū)域降水量的模擬上存在顯著差異，很難判斷哪一種大氣環(huán)流模型更能準(zhǔn)確地模擬未來氣候變化。此外，昔日的研究多采用1xCO和2xCO：的情景下，探討CO：濃度作物產(chǎn)量的影響，但實際上C02等溫室氣體濃度的增長是連續(xù)的，從而導(dǎo)致研究結(jié)果也帶有一定的不確定性。

篇3

關(guān)鍵詞：氣候變化 氣象災(zāi)害 對農(nóng)業(yè) 影響 對策

前言：由于氣候變暖后作物發(fā)育期提前，使春季霜凍的危害加大，內(nèi)蒙古草原區(qū)春旱加劇，生產(chǎn)力下降。氣象災(zāi)害造成的農(nóng)牧業(yè)損失加大。如果不采取適應(yīng)措施，到2030年，我國種植業(yè)生產(chǎn)能力在總體上可能會下降5%～10%，其中小麥、水稻和玉米三大作物均以下降為主。2050年后受到的沖擊會更大，主要作物產(chǎn)量和品質(zhì)將進(jìn)一步下降，病蟲害加重，肥料和水分的有效性降低，農(nóng)業(yè)使用的化肥和灌溉水量將增加，生產(chǎn)成本將提高。

一、氣象災(zāi)害對農(nóng)業(yè)的影響

1、干旱：當(dāng)植物發(fā)生水分虧缺，葉片就會出現(xiàn)萎蔫。萎蔫可分為暫時萎蔫與永久萎蔫兩種。萎蔫特別是永久萎蔫會使植物受到一系列傷害：（1）光合作用降低，呼吸作用加強(qiáng)；（2）有機(jī)物的運輸減慢，積累減少；（3）有機(jī)物質(zhì)合成與分解的正常比例遭到破壞；（4）原生質(zhì)脫水、衰老，遭到破壞，最終使得植物死亡。

2、洪澇：（1）生長減慢，植株較弱：根系吸收水分和養(yǎng)分需要能量，土壤水分過多使根系周圍缺氧，只能進(jìn)行無氧呼吸，能量轉(zhuǎn)換效率降低，不能提供足夠的能量供給根系吸收水肥的需要。（2）葉片發(fā)黃，莖稈變紅：玉米的氮素營養(yǎng)主要來源于溶解在水中的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮及有機(jī)質(zhì)中的有機(jī)氮，當(dāng)受澇時，一部分被流失，另一部分會經(jīng)反硝化作用而還原為氣態(tài)氮而跑到大氣中去。（3）根系發(fā)黑、腐爛：在受澇土壤中，由于缺乏氧氣，嫌氣性微生物活動加強(qiáng)，有機(jī)質(zhì)發(fā)酵分解，大量積累二氧化碳，會使根系細(xì)胞受害。同時土壤氧化還原電勢下降，有害的還原物質(zhì)硫化氫、氧化亞鐵等大量出現(xiàn)，都會使根系受害。

3、臺風(fēng)：臺風(fēng)攜帶的風(fēng)雨會對大部分的農(nóng)作物產(chǎn)生影響，10級以上大風(fēng)就可使果樹、農(nóng)作物等大面積倒伏，并且?guī)淼谋┯陼屚寥浪诌_(dá)到飽和，土壤空氣缺乏使得作物根部呼吸作用受阻導(dǎo)致作物出現(xiàn)生長不良，枯萎甚至死亡。

4、沙塵暴：輕者可使大量牲畜患呼吸道及腸胃疾病，嚴(yán)重時將導(dǎo)致大量“春乏”牧畜死亡。所到之處使農(nóng)作物和牧草根系外露，刮走種子和幼苗，覆蓋在植物葉面上厚厚的沙塵，影響正常的光合作用，造成當(dāng)年農(nóng)牧業(yè)減產(chǎn)。

5、寒潮：寒潮來臨帶來強(qiáng)降溫及霜凍，對越冬農(nóng)作物很不利；低溫凍害可能凍死農(nóng)作物，導(dǎo)致來年農(nóng)業(yè)減產(chǎn)；大風(fēng)、凍雨會損壞樹木，影響來年水果產(chǎn)量；暴雪覆蓋率草地、壓塌了圈棚，使牛羊等因缺乏草料及受凍大批死亡，導(dǎo)致畜牧業(yè)下降。

6、雪災(zāi)：雪災(zāi)對新鮮蔬菜的生產(chǎn)，在有些地方甚至是“毀滅性”的，降雪積壓造成了菜棚倒塌。

二、適應(yīng)氣候變化對農(nóng)業(yè)影響的適應(yīng)對策

1、不斷應(yīng)變能力和抗災(zāi)水平。

北方干旱、半干旱地區(qū)降水不穩(wěn)定，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響。這些地區(qū)應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)田基本建設(shè)，以改土治水為中心，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，建設(shè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)農(nóng)田，提高應(yīng)變能力和抗災(zāi)水平。

2、選育抗逆品種，采用穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)技術(shù)。

通過未來氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響，要分析農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的新格局，改善布局作物品種，有計劃地培育抗逆品種，采用防災(zāi)抗災(zāi)、穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的技術(shù)措施，預(yù)防病蟲害。

3、發(fā)展生物技術(shù)等前沿學(xué)科。

面臨21世紀(jì)人口、資源、環(huán)境、食物以及氣候的襲擊，要加強(qiáng)生物固氮、光合作用、設(shè)施農(nóng)業(yè)（如溫室大棚）、生物技術(shù)、抗御逆境和精確農(nóng)業(yè)等方面的研究，從而強(qiáng)化人類適應(yīng)氣候變化及對農(nóng)業(yè)影響的能力。

4、科學(xué)地調(diào)整種植制度，適應(yīng)氣候變暖。

在北方，要充分利用大氣中二氧化碳濃度上升，氣候變暖，生長期延長的現(xiàn)象，科學(xué)地調(diào)整種植制度，適應(yīng)氣候變暖，大力發(fā)展東北糧食產(chǎn)業(yè)。

5、加強(qiáng)農(nóng)業(yè)災(zāi)害性天氣的預(yù)警與響應(yīng)能力建設(shè)。

加強(qiáng)氣候災(zāi)害預(yù)警與響應(yīng)能力建設(shè)，完善氣象綜合檢測和應(yīng)急服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)，把氣象、遙感和計算機(jī)通信等先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，建立國家級和升級的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣象保障系統(tǒng)。還要加強(qiáng)人工影響天氣能力和應(yīng)急反應(yīng)能力的建設(shè)，提前做好防范工作，最大限度的減少極端氣象對農(nóng)業(yè)的影響。

篇4

1．1產(chǎn)業(yè)水平低，應(yīng)對能力弱

我國農(nóng)業(yè)經(jīng)營中存在農(nóng)戶小規(guī)模經(jīng)營與大市場之間的矛盾，且農(nóng)村專業(yè)合作經(jīng)濟(jì)組織不健全和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平低等問題，這些都嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和農(nóng)產(chǎn)品競爭力的提高。同時，我國農(nóng)產(chǎn)品種類不夠豐富，低質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品被大量生產(chǎn)和積壓，而優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)能不足，不能滿足消費者對高質(zhì)量農(nóng)產(chǎn)品日益增長的需要，造成國外高附加值農(nóng)產(chǎn)品的大量涌入，形成發(fā)展高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的投入不足，發(fā)展空間越來越小，應(yīng)對市場和氣象災(zāi)害風(fēng)險的能力下降。

1．2教育程度低，應(yīng)對水平差

近年來，我國農(nóng)村人口受教育的程度比以前大大提高，但與發(fā)展高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品，應(yīng)對氣候變化風(fēng)險等時展的新需求尚有距離。日本農(nóng)業(yè)人口平均受教育程度為11.7年，我國只有6.54年。在西歐，如:德國農(nóng)業(yè)勞動力中有54%接受過至少3年的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，而我國幾乎是空白，所以，很多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者不具備應(yīng)對氣候變化的基本常識。

1．3人均土地少，應(yīng)對栽培難

我國人均占有耕地量少，隨著人口增加，人均耕地越來越少，農(nóng)田復(fù)種指數(shù)高，大區(qū)域改變種植方式和種植結(jié)構(gòu)較為困難，因此通過改變種植模式應(yīng)對氣候變化的難度較大，由此造成農(nóng)作物栽培易受氣候變化影響。

1．4氣象災(zāi)害多，應(yīng)對成本高

在全球氣候變化的背景下，我國氣溫不斷升高，極端天氣氣候事件有不斷增多的趨勢，使農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)業(yè)生態(tài)資源之間的矛盾更加突出，如:土地荒漠化危害范圍加大，土壤肥力下降，農(nóng)業(yè)灌溉的需水量增加等，從而增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)對氣候變化的成本。

1．5成果應(yīng)用慢，應(yīng)對科技少

目前，我國農(nóng)業(yè)整體科研水平與發(fā)達(dá)國家相比尚有距離，加之農(nóng)業(yè)科技成果推廣應(yīng)用的政策、資金、人員等與農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步不同步，造成農(nóng)業(yè)科研成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的能力弱，制約了通過農(nóng)業(yè)科技應(yīng)對氣候變化的能力。

1．6政策不健全，應(yīng)對困難多

氣候變化問題已經(jīng)引起各國政府的高度重視，我國政府更是從長遠(yuǎn)發(fā)展的角度，積極參與成因分析、應(yīng)對機(jī)制建立，編制了中國應(yīng)對氣候變化的國家方案，但有關(guān)具體行業(yè)的應(yīng)對策略，國內(nèi)外只有相關(guān)研究報告和建議，尚沒有完備的政策法規(guī)支持，給應(yīng)對氣候變化工作增加了難度。

2氣候變化概況

氣候是指一個地方多年的天氣平均狀況，一個地方的氣候具有一定的特征，《聯(lián)合國氣候變化框架公約》(UNFCCC)第一款中，將“氣候變化(climatechange)”定義為:“經(jīng)過相當(dāng)一段時間的觀察，在自然氣候變化之外由人類活動直接或間接地改變?nèi)虼髿饨M成所導(dǎo)致的氣候改變。”國內(nèi)如林學(xué)椿等一些氣象學(xué)者研究近40年我國氣候趨勢曾得出結(jié)論:我國平均氣溫以0.04℃•10a－1的傾向率上升，降水量以－12.66mm•10a－1的速度減少［5］。

2．1氣溫

《2010年全球氣候報告》指出全球變暖仍是世界氣候變化的主要趨勢。納利斯援引報告統(tǒng)計數(shù)據(jù)報道2001年至2010年是人類自1850年起使用儀器測量溫度以來最熱的10年。2010年的1月至10月，全球平均氣溫較往年同期升高了0.55℃以上(數(shù)據(jù)來自聯(lián)合國網(wǎng)站新聞中心)，僅次于1998年和2005年。這種變暖趨勢將在全球范圍內(nèi)廣泛蔓延，許多國家和地區(qū)都在2010年經(jīng)歷了熱浪、洪水和旱災(zāi)等自然災(zāi)害，而未來由極端天氣引發(fā)的災(zāi)害的發(fā)生頻率和強(qiáng)度將隨著全球氣溫的持續(xù)升高而不斷增加。

2．2降水

全球降水在中高緯度和熱帶地區(qū)增加，在副熱帶地區(qū)減少。全球平均氣溫增加很可能導(dǎo)致降水和大氣水分的變化，這是因為在全球變暖的條件下，水循環(huán)更為活躍，并且整個大氣容納水的能力增強(qiáng)。有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，降水具有百年尺度的增加趨勢［6］。

2．3農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害

我國氣象災(zāi)害主要有:干旱、洪澇、連陰雨、夏季低溫、暴雨、臺風(fēng)、寒潮、沙塵暴、高溫等。因氣象災(zāi)害，我國每年農(nóng)田受災(zāi)面積達(dá)0.467億hm2以上，受災(zāi)農(nóng)作物占農(nóng)作物面積20%～35%，造成糧食損失200億kg。

2．3．1干旱災(zāi)害

從歷年統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，1978—2009年，我國深受旱災(zāi)之害，年受災(zāi)面積(1.3～2.0)×107hm2，嚴(yán)重年份可達(dá)4.0×107hm2，最終成災(zāi)比例(成災(zāi)面積/受災(zāi)面積)達(dá)40%～60%。由于降水量顯著偏少，連續(xù)無有效降水時間長，致使黃淮、華北氣象干旱迅速發(fā)展。截至2011年2月4日，我國八省冬小麥?zhǔn)芎得娣e6.4×106hm2，占八省冬小麥種植面積的35.1%，占八省耕地面積的21.7%，受旱八省冬小麥面積和產(chǎn)量均占全國80%以上［7］。

2．3．2洪澇災(zāi)害

我國是洪澇災(zāi)害發(fā)生最頻繁的國家，自1970年以來一直呈波動上升的趨勢。近幾年來，所造成的農(nóng)作物受害面積占?xì)夂驗?zāi)害總面積的27%，年均受災(zāi)作物9.0×106hm2［8］。

2．3．3臺風(fēng)災(zāi)害

據(jù)近15年統(tǒng)計，我國每年遭臺風(fēng)危害的農(nóng)作物面積達(dá)2.9×104hm2，在太平洋和南海、年均發(fā)生臺風(fēng)約27個。

2．3．4高溫酷暑

近些年來，高溫干旱造成閩、贛、湘、浙四省的4.0×106hm2農(nóng)作物受災(zāi)，其中6.7×105hm2減產(chǎn)。

2．3．5寒潮、低溫冷凍害

東北三省1969年、1972年、1976年因低溫影響，糧食產(chǎn)量均在1.0×107t，1998年南方遭凍害，有1.0×106hm2作物受災(zāi)，1999年華南及長江下游遭凍害，有2.6×106hm2作物受災(zāi)［9］

3氣候變化對農(nóng)業(yè)影響分析

3．1氣候變化對產(chǎn)量影響

中國國土大、生態(tài)類型多，農(nóng)業(yè)極易受到氣候變化的不利影響。國際水稻研究所的試驗表明，最低溫度升高1℃，水稻的單產(chǎn)要下降10%。中國華北的試驗也表明:在夜間冠層增溫2.5℃，冬小麥生育期提前、生長期縮短，產(chǎn)量下降26.6%，所以說氣候變暖對農(nóng)業(yè)的不利影響是客觀存在的［10］。另外，對過去30年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)(源于中國統(tǒng)計年鑒)進(jìn)行分析可以看出(表1)，中國大部分地區(qū)，包括華北、西北、西南等地，溫度升高的年份糧食產(chǎn)量下降。此外，國家氣候變化專家委員會委員林而達(dá)在題為《積極應(yīng)對氣候變化確保糧食安全》的文章中闡述:東北春旱對糧食產(chǎn)量的不利影響，在2030年氣候變化的情況下可能會加大40%左右。總的來看，在未來30～50年，氣候變暖將導(dǎo)致我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨3個突出問題:糧食產(chǎn)量波動增大、農(nóng)業(yè)布局和結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化、農(nóng)業(yè)成本和投資將增加。崔靜等將氣候因素以中性的方式引入生產(chǎn)函數(shù)模型［11］來研究氣候變化對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響，假定這些因素不改變投入要素的價格，主要包括:氣溫、降水和光照，檢驗其對糧食作物產(chǎn)量的影響程度。

3．2對農(nóng)作物生長生育的影響

研究表明:當(dāng)年平均溫度增加1℃時，全國≥10℃積溫的持續(xù)日數(shù)平均可延長約15d［12］。氣候變暖對冬小麥生產(chǎn)影響較顯著，普遍表現(xiàn)為全生育期與越冬期縮短，返青期與成熟期提前［13－17］，氣候變暖背景下中國的年平均氣溫上升、活動積溫增加，從而使得霜期縮短、作物的主要發(fā)育期提前、生育期縮短。

3．3氣候變化對農(nóng)業(yè)種植制度的影響

我國農(nóng)業(yè)以多熟種植為主。種植制度涉及氣候、土壤、地貌、人口、作物、水肥及社會經(jīng)濟(jì)等多種因素，其中熱、水、光等氣候因素起著基本而重要的作用。用積溫為指標(biāo)來衡量，氣候變暖將使現(xiàn)行的熟制線北移。目前的二熟制地區(qū)將北移到目前一熟區(qū)的中部，三熟制北界將從目前的長江流域移至黃河流域，復(fù)種面積擴(kuò)大，糧食總產(chǎn)量將增加。氣候變化為我國多熟種植制度的增加提供了可能。但如果水分不增加甚至減少，溫度升高，也不能完全延長作物的生長期。我國作物的種植制度將可能發(fā)生變化。據(jù)國內(nèi)學(xué)者的相關(guān)研究，一熟種植面積由當(dāng)前的62.3%下降為39.2%，二熟種植面積由24.2%變?yōu)?4.9%，三熟種植面積由當(dāng)前的13.5%提高至35.9%(圖1)［18］。氣候變暖將使長江以北地區(qū)，特別是中緯度和高原地區(qū)的適宜生長季開始日期提早、終止日期延后，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛在的生長季有所延長。

3．4氣候變化對作物品質(zhì)的影響

白莉萍等［19］認(rèn)為CO2濃度的增高會導(dǎo)致作物的光合作用增強(qiáng)，而使根系吸收更多的礦物元素，這樣有利于提高作物產(chǎn)品的質(zhì)量。例如水果中的糖、檸檬酸、比粘度等均有所提高。但是如果植株中含碳量增加，含氮量相對降低，蛋白質(zhì)也會降低，糧食品質(zhì)有可能下降，經(jīng)濟(jì)系數(shù)也可能下降。因而為了補(bǔ)充莖葉消耗的土壤養(yǎng)分，必須施更多的肥料。同時，其他學(xué)者研究表明CO2濃度升高對品質(zhì)的影響因作物品種而異［20］。如水稻籽粒直鏈淀粉含量(決定蒸煮品質(zhì)的一個主要因素)會隨CO2濃度升高而增加，而其中對人體營養(yǎng)很重要的Fe和Zn元素則會下降。溫度和二氧化碳的濃度均增加的條件下水稻籽粒蛋白含量降低。

3．5氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本的影響

在氣候變化的大背景下，異常氣候出現(xiàn)的概率將大大增加，尤其是極端天氣現(xiàn)象會越來越多，同時區(qū)域氣候災(zāi)害、荒漠化、沙塵暴的加劇，必然會導(dǎo)致世界糧食生產(chǎn)的不穩(wěn)定，從而提高農(nóng)業(yè)成本。氣候變化尤其是氣溫升高后，土壤有機(jī)質(zhì)的微生物分解將加快，化肥釋放周期縮短，在高CO2濃度下，雖然光合作用的增強(qiáng)能夠促進(jìn)根生物量增加，在一定程度上補(bǔ)償了土壤有機(jī)質(zhì)的減少，但土壤一旦受旱，根生物量的積累和分解都將受到限制［21］。這意味著需要施用更多的肥料以滿足作物的需要(圖2)，而施肥量的增加不僅使農(nóng)民投入增加，而且揮發(fā)、分解、淋溶流失的增加對土壤和環(huán)境也十分有害。氣候變暖后，農(nóng)藥的施用量將增大。隨著氣候變暖，作物生長季延長，昆蟲在春、夏、秋三季繁衍的代數(shù)將增加，而冬溫較高也有利于幼蟲安全越冬，溫度高還為各種雜草的生長提供了優(yōu)越的條件，因此，氣候變暖將會加劇病蟲害的流行和雜草蔓延［22］。另外，氣候變暖后各種病蟲出現(xiàn)的范圍也可能擴(kuò)大并向高緯地區(qū)延伸，目前局限在熱帶的病原和寄生組織將會蔓延到亞熱帶甚至溫帶地區(qū)［23］。所有這些都意味著，氣候變暖后將不得不增加施用農(nóng)藥和除草劑，而這將增大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。此外，氣候變暖還影響了整個水循環(huán)過程，使蒸發(fā)相應(yīng)加大，改變了降水分布格局和降水量，加劇了水資源的不穩(wěn)定性和供需矛盾，使農(nóng)業(yè)灌溉成本提高，進(jìn)行土壤改良和水土保持的費用增大。據(jù)預(yù)測，未來氣候變化情景下幾大玉米種植區(qū)將會加大對肥水的投入［24］。

4農(nóng)業(yè)應(yīng)對氣候變化對策

積極應(yīng)對氣候變化是全人類共同的課題，目前，主要從減緩和適應(yīng)兩個方面入手。重點是加強(qiáng)應(yīng)對氣候變化技術(shù)研究、制訂應(yīng)對氣候變化的產(chǎn)業(yè)政策，讓全社會關(guān)注氣候變化，積極投身應(yīng)對氣候變化事業(yè)。

4．1發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)

低碳農(nóng)業(yè)［25］是低碳經(jīng)濟(jì)在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的實現(xiàn)形式，低碳農(nóng)業(yè)是為維護(hù)全球生態(tài)安全、改善全球氣候條件而在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域推廣節(jié)能減排技術(shù)、固碳技術(shù)、開發(fā)生物能源和可再生能源的農(nóng)業(yè)，是以“低能耗、低排放、低污染”為特征，具備“農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、安全保障、氣候調(diào)節(jié)、生態(tài)涵養(yǎng)、農(nóng)村金融”多元功能的新型農(nóng)業(yè)。發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)，主要包括兩個主要方面:(1)技術(shù)層面。遵循低碳農(nóng)業(yè)的節(jié)碳固碳機(jī)理，研發(fā)并推廣各種節(jié)碳固碳技術(shù)和模式。包括重建農(nóng)業(yè)濕地系統(tǒng)、減少高碳能源及化肥應(yīng)用、改良固碳型農(nóng)業(yè)品種、推廣農(nóng)業(yè)固碳技術(shù)、發(fā)展農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。(2)發(fā)展機(jī)制。建立利益聯(lián)結(jié)機(jī)制，讓低碳農(nóng)業(yè)成為農(nóng)民獲益的重要途徑。包括國際碳匯交易機(jī)制，農(nóng)民合作組織訂單機(jī)制，農(nóng)民利益共享機(jī)制等。

4．2強(qiáng)化農(nóng)田水利基礎(chǔ)

加強(qiáng)農(nóng)田水利建設(shè)是提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、加快現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)的關(guān)鍵措施之一，是應(yīng)對氣候干旱、促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和農(nóng)民增收的根本舉措。以淮河流域的山東省為例，山東省從該省水資源嚴(yán)重缺乏的實際情況出發(fā)，大力加強(qiáng)小型農(nóng)田水利建設(shè)，節(jié)約了水資源，增加了農(nóng)業(yè)產(chǎn)出效益，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增效不增水，讓有限的水資源有力地支撐了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。截止到2010年，全省重點縣共整合各類資金18.26億元，集中投入到小型農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)中，大大減少了農(nóng)田灌溉用水，不僅節(jié)約了水資源，而且減少了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對水資源的污染和農(nóng)民的水費開支，增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。2011年是“十二五”的開局之年，山東省正集中力量，繼續(xù)大力推進(jìn)小型農(nóng)田水利重點縣建設(shè)，努力提高水資源使用效率，不斷邁上節(jié)水農(nóng)業(yè)的新臺階。

4．3提高農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)水平

加強(qiáng)天氣氣候的監(jiān)測預(yù)報預(yù)警，合理利用氣候資源，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和治理;加快農(nóng)業(yè)高新技術(shù)和適用技術(shù)的推廣應(yīng)用，提高農(nóng)業(yè)氣候資源開發(fā)利用的有序性和效率，使單位土地面積的產(chǎn)出大幅度提高，根據(jù)我國不同區(qū)域地理與氣候條件的多樣性所產(chǎn)生的極其豐富的區(qū)域特色氣候資源，開發(fā)區(qū)域特色農(nóng)業(yè)，節(jié)約資源與能源，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

4．4加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整

我國農(nóng)業(yè)已由追求溫保的產(chǎn)量型向追求效益的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生態(tài)環(huán)保型轉(zhuǎn)變，由數(shù)量型農(nóng)業(yè)向數(shù)質(zhì)并舉、以質(zhì)取勝方向發(fā)展。因此，調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的指導(dǎo)思想，抓住西部大開發(fā)和惠農(nóng)政策的機(jī)遇，在繼續(xù)改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，穩(wěn)定提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力的前提下，適應(yīng)農(nóng)業(yè)發(fā)展新階段的要求，面向國內(nèi)、國際市場，依靠科技進(jìn)步，著力改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)和質(zhì)量，突出區(qū)域優(yōu)勢，大力發(fā)展高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效農(nóng)業(yè)，努力提高農(nóng)業(yè)的綜合效益，不斷增加農(nóng)民收入。

4．5制定配套政策

中國作為一個負(fù)責(zé)任的發(fā)展中國家，對氣候變化問題給予了高度重視，成立了國家氣候變化對策協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)，并根據(jù)國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，采取了一系列與應(yīng)對氣候變化相關(guān)的政策和措施，積極應(yīng)對氣候變化給農(nóng)業(yè)帶來的影響。2009年以來，農(nóng)業(yè)部出臺了《熱帶作物種質(zhì)資源保護(hù)項目資金管理暫行辦法》、《熱帶作物病蟲害疫情監(jiān)測與防治項目資金管理暫行辦法》、《植物新品種保護(hù)項目管理暫行辦法》、《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全項目管理暫行辦法》、《超級稻新品種選育與示范項目管理辦法》等文件，這些文件的出臺為農(nóng)業(yè)應(yīng)對氣候變化提供了政策支持。

4．6加強(qiáng)科技支撐

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)既是溫室氣體的排放源，又是溫室氣體的吸收匯。研究表明［1］大氣中70%的甲烷和90%的氧化氮來源于農(nóng)業(yè)活動和土地利用方式的轉(zhuǎn)變，而在《京都協(xié)定書》中并沒有認(rèn)同土壤固碳和農(nóng)業(yè)土壤碳庫，據(jù)當(dāng)前主要研究結(jié)論，農(nóng)業(yè)甲烷主要來自水稻田和反芻動物消化排放，因此，強(qiáng)化這方面的減排技術(shù)研究，有利于農(nóng)業(yè)減排。化肥硝酸銨可在微熱情況下，產(chǎn)生氧化亞氮，氧化亞氮在大氣中的存留時間長，并可輸送到平流層，導(dǎo)致臭氧層損耗，因此充分利用生物肥料，減少化肥的使用量非常重要，要集成環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，充分利用現(xiàn)有的生態(tài)資源，開發(fā)和引進(jìn)先進(jìn)的農(nóng)作方式和養(yǎng)牧方式，積極發(fā)展低投入、低污染、低風(fēng)險的農(nóng)業(yè)，充分將固氮技術(shù)與生物防治技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步優(yōu)化大農(nóng)業(yè)匹配結(jié)構(gòu)，特別是農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)等產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，走低投入可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展之路。

5結(jié)論以及展望

篇5

關(guān)鍵詞：意大利蝗；MaxEnt模型；氣候變化；RCPs；氣候情景；地理信息系統(tǒng)；預(yù)測

全球環(huán)境變化特別是氣候變化已成為國內(nèi)外最受關(guān)注的熱點問題［1］。2014年，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第5次評估報告（AR5）指出：1951－2010年間，溫室氣體造成的全球平均地表增溫在0．5～1．3℃之間；與1986－2005年相比，預(yù)計2016－2035年全球平均地表溫度將升高0．3～0．7℃，2081－2100年將升高0．3～4．8℃［2］。1951－2008年新疆南疆地區(qū)氣候呈較明顯的變暖變濕趨勢［3］。而北疆在1960－2011年氣溫以0．35℃／10年的速度顯著增加；冬季和秋季降水引起年均降水量的顯著增加，空間上阿爾泰山南坡和天山北坡顯著增加，準(zhǔn)噶爾盆地西部未發(fā)現(xiàn)增加［4］。目前，預(yù)測氣候變化對物種的分布范圍及格局的影響已成為生物地理學(xué)和全球變化生物學(xué)研究的熱點和重點領(lǐng)域［56］。而氣候變化已成為病蟲害發(fā)生的主要驅(qū)動力之一［78］。近年來，在氣候變暖背景下，中國病蟲害呈發(fā)生面積逐年增長、暴發(fā)種類逐年增加、災(zāi)害損失逐年擴(kuò)大的趨勢，而未來氣候持續(xù)變暖將導(dǎo)致這種情況進(jìn)一步加重［9］。意大利蝗犆犪犾犾犻狆狋犪犿狌狊犻狋犪犾犻犮狌狊（L．）屬直翅目Orthoptera，蝗總科Acridoidea，斑腿蝗科Catantopidae，星翅蝗屬犆犪犾犾犻狆狋犪犿狌狊AudinetServille。在我國主要分布于新疆北部海拔800～2300m的荒漠、半荒漠草地［10］。作為新疆草原主要優(yōu)勢蝗蟲之一，每年給新疆畜牧業(yè)經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重?fù)p失［1112］。在全球氣候變暖背景下，意大利蝗新疆適生區(qū)近53年氣候總體呈暖濕趨勢，氣候格局的顯著變化，會導(dǎo)致蝗蟲地理分布格局及災(zāi)變規(guī)律的重大改變［12］。那么未來氣候變化下意大利蝗在新疆潛在適生區(qū)分布會發(fā)生怎樣的變化？其適生區(qū)形成的主要環(huán)境氣候因子是否會改變？基于此科學(xué)問題，本研究采用新疆實地調(diào)查的意大利蝗GPS數(shù)據(jù)，運用MaxEnt模型和ArcGIS軟件，預(yù)測了當(dāng)前氣候條件（1950－2000年）和BCC＿CSM1．1（BeijingClimateCenter＿ClimateSystemModelversion1．1）未來氣候模式下RCP2．6、RCP4．5和RCP8．5三種氣候情景在2021－2040年（2030s）、2041－2060年（2050s）和2061－2080年（2070s）意大利蝗新疆潛在適生區(qū)分布，分析了影響意大利蝗潛在分布的主要環(huán)境因子，嘗試完善意大利蝗在新疆發(fā)生的災(zāi)變理論，以期為其重點適生區(qū)域及蔓延趨勢進(jìn)行針對性防控提供參考。

1材料與方法

1．1意大利蝗分布數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)2014－2015年新疆畜牧廳治蝗滅鼠指揮部對各地州意大利蝗發(fā)生點進(jìn)行野外GPS采樣，收集到的990個分布點按最大熵軟件要求進(jìn)行存儲，按照物種名、經(jīng)度、緯度的格式保存為．csv文件。中國矢量地圖比例尺為1∶400萬，從國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)（http：∥nfgis．nsdi．gov．cn／）下載，用ArcGIS10．0裁剪出新疆矢量邊界。

1．2生物氣候數(shù)據(jù)在WorldClim（http：∥www．worldclim．org／）下載的當(dāng)前氣候（1950－2000）生物氣候數(shù)據(jù)和降水?dāng)?shù)據(jù)；未來生物氣候數(shù)據(jù)在CCAF（ClimateChange，AgricultureandFoodSecurity）網(wǎng)站http：∥www．ccafsclimate．org中下載，空間分辨率都為30seconds（表1）。IPCCAR5采用了4個典型濃度路徑（representativeconcentrationpathways，RCPs）排放情景，這些情景以相對于1750年的2100年近似總輻射強(qiáng)迫來表示。本研究采用RCP2．6、RCP4．5和RCP8．5情景進(jìn)行未來預(yù)測。在RCP2．6情景下輻射強(qiáng)迫值為2．6W／m2，是極低強(qiáng)迫水平的減緩情景；在RCP4．5情景下為4．5W／m2，是中等穩(wěn)定化情景；在RCP8．5情景下是8．5W／m2，為溫室氣體排放非常高的情景。對RCP2．6情景，輻射強(qiáng)迫先達(dá)到峰值，然后下降；對RCP4．5情景，輻射強(qiáng)迫在2100年前達(dá)到了穩(wěn)定；對于RCP8．5情景，到2100年輻射強(qiáng)迫還沒有達(dá)到峰值。RCPs情景進(jìn)一步考慮了應(yīng)對氣候變化的各種策略對未來溫室氣體排放的影響，更科學(xué)地描述了未來氣候變化預(yù)估結(jié)果［13］。

1．3軟件與方法MaxEnt軟件下載于網(wǎng)站http：∥www．cs．princeton．edu／，ArcGIS10．0軟件由美國ESRI公司開發(fā)。將意大利蝗的分布數(shù)據(jù)和生物氣候數(shù)據(jù)導(dǎo)入MaxEnt模型中，選擇75％的分布點作為訓(xùn)練樣本，25％的分布點作為驗證樣本。選取刀切法（Jackknife）分析各環(huán)境變量對潛在分布影響的重要性。運用刀切法（Jackknife）檢測生物氣候變量對于分布增益的貢獻(xiàn)，即單獨用每一變量建立模型（深藍(lán)色條帶），然后環(huán)境變量被輪流逐一剔除，并用剩余的變量參與運算模型（淺藍(lán)色條帶），同時還會生成一個所有變量都參與運行的結(jié)果（紅色條帶），以確定各變量對預(yù)測模型的重要性［14］。分布結(jié)果取運行10次的平均值以減小MaxEnt模型運行時的誤差。MaxEnt模型運算出新疆意大利蝗分布區(qū)，通過ArcGIS10．0中SpatialAnalyst模塊的Reclassify對意大利蝗各等級的潛在分布區(qū)進(jìn)行重新賦值，將研究區(qū)意大利蝗的生境分為5個等級，分別為非適生區(qū)（0，0．06］、邊緣適生區(qū)（0．06，0．16］、低度適生區(qū)（0．16，0．29］、中度適生區(qū)（0．29，0．40］和高度適生區(qū)（0．40，1．00］。

1．4精度驗證在建立模型過程中，通過Jackknife中的AUC評價指標(biāo)對模型的效果和各個環(huán)境特征變量的重要性進(jìn)行檢測，來驗證模型的準(zhǔn)確度［15］。AUC為模型自帶的受試者工作特征（receiveroperatorcharacteristic，ROC）曲線下的面積（areaundercurve，AUC），不同的值代表不同的重要性級別：0．5～0．6，不及格（fail）；0．6～0．7，較差（poor）；0．7～0．8，一般（fair）；0．8～0．9，良好（good）；0．9～1．0，優(yōu)秀（excellent）［1617］。

2結(jié)果與分析

2．1犕犪狓犈狀狋模型預(yù)測結(jié)果檢驗當(dāng)前和未來不同氣候模式下19個生物氣候變量的10次MaxEnt模型運行的ROC曲線檢驗結(jié)果：訓(xùn)練集（trainingdata）AUC的10次均值都在0．926～0．927間波動，驗證集（testdata）AUC值在0．903～0．927間波動，表明預(yù)測結(jié)果都為優(yōu)秀水平。

2．2當(dāng)前氣候模式和未來氣候情景下意大利蝗在新疆潛在分布區(qū)預(yù)測將MaxEnt模型運行的結(jié)果導(dǎo)入ArcGIS中，執(zhí)行重分類，并利用空間分析疊加顯示模塊，得出當(dāng)前氣候情景和未來氣候情景下意大利蝗在新疆的空間分布圖（圖1、2）。從圖1和圖2可看出：空間分布上，未來（2030s、2050s、2070s）不同氣候情景（RCP2．6、RCP4．5、RCP8．5）下意大利蝗的分布格局與當(dāng)前氣候條件下相比基本保持不變。即意大利蝗適生區(qū)主要在北疆地區(qū)及天山一帶，其中高度適生區(qū)和中度適生區(qū)主要分布在：伊犁州、博州中部，塔城地區(qū)的西北部，阿勒泰地區(qū)的西北部和東南部，昌吉州南部，烏魯木齊的達(dá)坂城區(qū)和烏魯木齊縣，哈密地區(qū)中部，吐魯番地區(qū)和阿克蘇地區(qū)北部。低度和邊緣適生區(qū)主要集中在阿勒泰地區(qū)中部和昌吉州北部，以及南疆克州中部和東北部。空間分布變化上，在天山和阿爾泰山地區(qū)，未來意大利蝗中、高度適生區(qū)范圍將向更高海拔區(qū)域蔓延，在北疆阿勒泰地區(qū)高度適生區(qū)明顯增加（圖1、2）。ArcGIS空間分析統(tǒng)計各氣候情景下意大利蝗的各級適宜生境占新疆總面積比例（表2）。根據(jù)預(yù)測結(jié)果（與當(dāng)前條件相比）：RCP2．6、RCP4．5和RCP8．5三種氣候情景下到2030s（2021－2040年），新疆意大利蝗適宜生境將分別增加2．23％、1．54％和2．20％，到2050s（2041－2060年），三種氣候情景下分別增加2．89％、1．87％和5．30％，至2070s（2061－2080年），分別增加6．53％、1．79％和3．98％。高度適生區(qū)增加的比重更高：較1950－2000年（current），在RCP2．6情景下意大利蝗新疆高度適生區(qū)面積比重在2030s、2050s、2070s分別增加3．74％、4．08％、7．66％；在RCP8．5情景下，分別增加2．28％、4．76％、6．15％。這兩種氣候情景下都表現(xiàn)為從2000年到2030s、2050s、2070s逐漸增加的趨勢。在RCP4．5氣候情景下，意大利蝗新疆高度適生區(qū)面積比例隨時間增長分別增加3．58％、1．95％、2．83％，表現(xiàn)為2030s＞2080s＞2050s＞1950－2000年（current）的變化趨勢。在全球變暖

2．3意大利蝗潛在分布區(qū)環(huán)境因子分析刀切法得出單獨使用某個環(huán)境變量建立模型時，年降水量（Bio12）、最干月降水量（Bio14）、最干季降水量（Bio17）和最冷季降水量（Bio19）分別對意大利蝗潛在地理分布影響最大，極端降水和水熱條件對意大利蝗的潛在分布發(fā)揮重要作用。在干旱與半干旱區(qū)新疆，降水量對意大利蝗的適生區(qū)分布起到主要作用，為分析意大利蝗潛在分布概率與主要環(huán)境因子的關(guān)系，將12個月的降水?dāng)?shù)據(jù)導(dǎo)入MaxEnt模型中進(jìn)行建模，得出4月、10月、3月和11月降水量對意大利蝗在新疆潛在分布影響最大（圖3）。同時得出意大利蝗存在概率對這4個變量的響應(yīng)曲線（圖4）。3、4、10、11月份降水量分別達(dá)到11～22mm、18～37mm、16～35mm和大于11mm時意大利蝗存在的概率大于50％。圖3犕犪狓犈狀狋刀切法測試月降水環(huán)境變量的重要性犉犻犵．

3討論

氣候變暖促使植物分布向高海拔和高緯度地區(qū)遷移的現(xiàn)象已在全球范圍被觀測證實［1821］。有研究得出氣候變暖導(dǎo)致昆蟲向兩極和高海拔地區(qū)擴(kuò)展：即受低溫限制的昆蟲增加了向兩極和高海拔擴(kuò)散的機(jī)會［2223］，本研究也認(rèn)為隨著未來新疆氣候變暖變濕，意大利蝗將會沿著氣候環(huán)境相似的高海拔地域上移和高緯度區(qū)域北移定殖，這是昆蟲對氣候變化的響應(yīng)和適應(yīng)。意大利蝗適生區(qū)變化與不同情景溫室氣體排放的濃度變化并未表現(xiàn)出一致性；但各情景下高度適生區(qū)隨時間推移逐漸增加表明溫室氣體的排放是引起變化的主導(dǎo)原因。MaxEnt模型顯示的適生分布區(qū)格局，反映了昆蟲在基礎(chǔ)生態(tài)位和實際生態(tài)位中對空間需求的內(nèi)在生物學(xué)特性［24］。意大利蝗各發(fā)育階段的死亡率由高到低分別為41．02％（卵）、32．00％（1齡蝗蝻）、18．18％（產(chǎn)卵前期）、8．33％（2齡蝗蝻）、5．71％（5齡蝗蝻）、5．67％（3齡蝗蝻）、3．35％（4齡蝗蝻）［25］可知意大利蝗自然種群的死亡集中于卵期、1齡蝗蝻期，而新疆每年10、11月及次年3、4月降水量對意大利蝗在新疆潛在分布影響最大，因其直接影響土壤相對含水量和土壤溫度，從而決定意大利蝗卵的存活量；也說明這些時段是意大利蝗卵發(fā)育和存活的重要時期。秋季至翌年春季土壤的溫濕度變化對蝗卵的越冬、孵化出土以及蝗蝻生長將產(chǎn)生重要影響［26］。在自然條件下，意大利蝗卵的吸水集中于翌年3月底，卵體含水量迅速從60％左右增加至75％以上；4月蝗卵繼續(xù)發(fā)育，土壤相對含水量在5％～55％時，卵孵化率隨土壤相對含水量的增加而升高；春季土壤相對含水量直接決定意大利蝗卵的存活量，所以預(yù)測意大利蝗發(fā)生量以檢測土壤相對含水量為主［25］。本研究得出新疆3－4月降水量作為影響土壤溫濕度的重要因子，分別達(dá)到11～22mm、18～37mm時意大利蝗適生區(qū)存在的概率將大于50％。陳素華等也得出若春季溫度適宜，則降水就成為關(guān)鍵，內(nèi)蒙古草地春季降水過少，既不利于蝗蟲的破土出殼，又不利于蝗蝻取食，而在適宜溫度范圍內(nèi)每旬有3～10mm的降水，則蝗卵發(fā)育最快，出土成蟲率最高［26］。圖4意大利蝗存在概率的主要環(huán)境變量響應(yīng)曲線犉犻犵．

同樣，新疆意大利蝗在10月蝗卵處于越冬胚胎發(fā)育階段，到11月進(jìn)入滯育階段。在新疆，11月已進(jìn)入霜凍期，開始降雪。降雪量越多，形成冬雪保護(hù)層越利于蝗卵過冬，雪水也利于越冬卵的水分保持和土壤松軟［27］。本研究也認(rèn)為11月降雪量高于11mm后意大利蝗適生區(qū)發(fā)生概率大于50％，且不斷增加。大氣二氧化碳濃度升高、溫度上升、降雨分布不均、災(zāi)害性天氣出現(xiàn)頻次增加等全球氣候變化將不但會影響單種生物，還會影響原有的植物－害蟲－天敵間內(nèi)在聯(lián)系和各營養(yǎng)層間的固有平衡格局，最終導(dǎo)致一些害蟲暴發(fā)成災(zāi)，一些昆蟲種群數(shù)量下降甚至物種滅絕［27］。意大利蝗在新疆潛在適生區(qū)的變化若能分析氣溫、降水、土壤溫濕度、太陽輻射等因子相互耦合作用的同時，考慮包括寄主植物、天敵和種間關(guān)系、土壤、地形、人工防治等多種因素、不同蟲齡對環(huán)境因子變化的響應(yīng)和承受力等，預(yù)測精度可進(jìn)一步提高。

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篇6

關(guān)鍵字：森林；土壤；有機(jī)碳

中圖分類號： S285 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

碳循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)，能量流動，信息傳遞等生態(tài)過程的基礎(chǔ)。大氣 CO2 濃度和氣溫升高將對陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量和循環(huán)產(chǎn)生深刻影響，如影響植物光合作用產(chǎn)物積累、運輸與分配，改變凋落物產(chǎn)量等，而后者的變化又可以通過影響大氣中溫室氣體濃度來加速或減緩全球氣候變化的進(jìn)程。近年來，CO2等溫室氣體排放及其與全球氣候變化的關(guān)系已引起國際社會的廣泛關(guān)注，人們針對不同的生態(tài)系統(tǒng)開展了大量的研究。研究結(jié)果表明自1850 年以來，大氣CO2濃度升高了近100 umolmol－1， 地球表面溫度升高了0. 76℃。全球變暖以及人類生存環(huán)境的惡化已被越來越多的人所關(guān)注。

近年來，不同的學(xué)者就不同地區(qū)的土壤碳密度與碳儲量、土壤碳庫的在不同生態(tài)系統(tǒng)的分布特點以及土壤碳過程及其穩(wěn)定性開展了研究。但是由于森林生態(tài)系統(tǒng)的多樣性、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及森林對干擾和變化環(huán)境響應(yīng)的時空動態(tài)變化，至今對森林土壤碳庫的儲量和動態(tài)的科學(xué)估算，以及土壤關(guān)鍵碳過程及其穩(wěn)定性維持機(jī)制的認(rèn)識還不是很多。尤其是對土壤碳的管理鮮有報道。由于人們對森林的經(jīng)營活動不可避免的影響到森林生態(tài)系統(tǒng)的碳過程，因此在全球氣候變化的背景下，應(yīng)該將碳管理的理念貫徹于森林生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)營活動中。

1 土壤有機(jī)碳庫研究概況

19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，人們對土壤有機(jī)碳的研究主要集中在土壤有機(jī)質(zhì)中含碳有機(jī)物的種類，數(shù)量及其與土壤性質(zhì)與肥力之間的關(guān)系等方面。20世紀(jì)50年代，F(xiàn)rancis Hole在兩個森林生態(tài)系統(tǒng)和一個草地生態(tài)系統(tǒng)中設(shè)立DIRT 實驗研究土壤碳輸入來源和速率。20世紀(jì)70~80年代由于森林的大面積采伐與破壞，人們開始關(guān)注森林采伐，以及土地利用方式改變所引起的土壤碳流失。20世紀(jì)90年代關(guān)于土壤有機(jī)碳的研究已經(jīng)就不同尺度的土壤碳庫估算，土壤碳庫分布特征，土壤碳的影響因素和轉(zhuǎn)化過程與土壤碳庫動態(tài)及歷史演變等方面進(jìn)行了大量探索。近年來，由于全球氣候變化引起的N沉降以及大氣CO2濃度升高對不同生態(tài)系統(tǒng)土壤碳的影響見于報道。這表明研究者已經(jīng)開始關(guān)注全球氣候變化與土壤碳庫的關(guān)系。森林是全球陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，約85%的陸地生物量聚集在森林生態(tài)系統(tǒng)中。森林對維持全球碳平衡起著非常重要的作用，但是關(guān)于森林生態(tài)系統(tǒng)土壤碳循環(huán)的研究卻依然相對較少。

2 土壤有機(jī)碳庫在全球碳循環(huán)中的作用

2.1 土壤有機(jī)碳庫的庫-源轉(zhuǎn)換

陸地碳循環(huán)是全球碳循環(huán)中最重要的環(huán)節(jié)，對大氣CO2濃度變化的影響僅次于海洋。據(jù)估算世界范圍內(nèi)約有1500 Pg有機(jī)碳儲存在1 m深度的土壤中，土壤碳儲量相當(dāng)于大氣碳庫的 3. 3倍和植物碳庫的 4. 5倍。全球森林土壤有機(jī)碳儲量為 402～787 G t，占全球陸地土壤中碳儲量的25 %～50 %，森林對維持全球碳平衡起著非常重要的作用 ，成為生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究的重點和熱點。孔玉華等人[11]對科爾沁沙地與遼河平原交界處的森林和草原的過渡帶上，不同利用方式下草地土壤碳積累及匯源功能轉(zhuǎn)換特征的研究表明，在不同的土地利用方式及一定的環(huán)境條件下，土壤碳在時空上表現(xiàn)出源與庫的轉(zhuǎn)換過程。據(jù)估計，年土壤呼吸所涉及的碳達(dá)68-77Gt，土壤碳庫的變化動態(tài)將影響大氣中CO2的濃度，加劇或減緩溫室效應(yīng)進(jìn)而影響全球氣候變化，同時對生態(tài)系統(tǒng)的分布、組成、結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生深刻影響。由于土壤有機(jī)碳對生態(tài)過程以及土壤碳庫對大氣成分與氣候變化的反饋作用的重要性，了解土壤有機(jī)碳的分布規(guī)律及影響因素對了解陸地生態(tài)系統(tǒng)碳動態(tài)至關(guān)重要。對全球氣候變化的預(yù)測與應(yīng)對必須基于對土壤有機(jī)碳的分布狀況以及影響土壤有機(jī)碳輸入與輸出的各種因素的深入研究。

2.2 土壤有機(jī)碳的肥力特征

土壤有機(jī)碳在很大程度上反映了土壤有機(jī)質(zhì)的含量。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的重要組成，也是土壤質(zhì)量評價和土地可持續(xù)利用管理的重要指標(biāo)。許多研究表明土壤有機(jī)質(zhì)含量在在一定范圍內(nèi)不同程度上決定著各類土壤的肥力高低，增加土壤有機(jī)質(zhì)，可以使土壤為植物的生長提供更多的養(yǎng)分，改善植物生長的土壤環(huán)境，促進(jìn)植物的生長。肖靚等認(rèn)為土壤有機(jī)質(zhì)可以作為土壤營養(yǎng)狀況的主要判斷指標(biāo)，周國模等則將其作為評價退化生態(tài)系統(tǒng)中的恢復(fù)效果的指標(biāo)。土壤中移動快、穩(wěn)定性差、易氧化和礦化的那部分碳稱為活性碳，它對植物養(yǎng)分供應(yīng)有最直接作用，可以靈敏反映不同經(jīng)營措施對土壤碳庫和潛在生產(chǎn)力的影響，指示土壤有機(jī)質(zhì)的早期變化。

3 森林土壤碳儲量以及土壤有機(jī)碳庫的分布規(guī)律

歐美等主要國家在20世紀(jì)90年代初完成了國家水平的土壤碳庫估計和全球土壤碳庫總值估計，Post，Eswaran，Batjes等人基于植被單元或土壤分類單元的全球土壤碳儲量研究表明，在1m深度的土壤中土壤有機(jī)碳庫為15001600 Pg，Batjes認(rèn)為如果將估算深度延伸至2m全球土壤有機(jī)碳庫估計量將增加60%。David等人估計美國的森林碳儲量為36.7Pg，其中50%儲存在森林土壤中。Kurz通過長期的定位研究認(rèn)為1920~1989年間加拿大的森林每年固定的碳為0.2Gt。Alexeyev對俄羅斯森林生態(tài)系統(tǒng)土壤碳儲量的估算為74Pg。

20 世紀(jì) 90 年代中期以來，中國學(xué)者開始關(guān)注和研究土壤碳庫及其變化問題。不同的學(xué)者從各自所掌握的土壤數(shù)據(jù)資料入手，采用不同的估算方法對中國土壤有機(jī)碳儲量做了評估。由于各種碳庫研究的資料和方法的差異，致使估計值在50~185Pg的較大范圍內(nèi)變動。在第 236 次香山會議上， 與會土壤學(xué)家討論認(rèn)為中國土壤總有機(jī)碳庫應(yīng)在70~90 Pg范圍， 提出可以將90 Pg作為中國土壤總有機(jī)碳庫的默認(rèn)值。近10a 來，中國學(xué)者對本國不同氣候帶主要森林類型的土壤碳儲量進(jìn)行的研究表明，我國各類森林的土壤碳儲量的變化范圍在44-264 t /hm2，平均為107.8 t /hm2。從熱帶至溫帶森林土壤碳儲量總體上呈增加的趨勢，不同森林類型之間土壤碳儲量 碳含量的差異主要表現(xiàn)在土壤表層。伴隨著林齡的增加，森林土壤碳含量和碳儲量呈現(xiàn)增加的趨勢；隨著海拔的增加，不同森林類型的土壤有機(jī)碳含量和碳儲量也表現(xiàn)為增加的趨勢。不同林分類型土壤有機(jī)碳存在明顯差異例如，對我國南亞熱帶 4 種主要人工林類型的研究表明：紅錐火力楠和米老排3 種闊葉人工林的表層土壤有機(jī)碳儲量比馬尾松人工林高出了11%~ 19%。

4 土壤有機(jī)碳化學(xué)結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性

土壤有機(jī)碳是由復(fù)雜多變的有機(jī)分子單體和化合物組成，土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性的差別來自于土壤不同組分間化學(xué)結(jié)構(gòu)的差異。土壤中的糖類物質(zhì)( 氧烷基碳) 多為不穩(wěn)定易分解的碳組分，而富含脂肪類物質(zhì)( 烷基碳) 或木質(zhì)素( 芳香族碳) 的土壤有機(jī)碳由于內(nèi)在的分子特性而表現(xiàn)為相對穩(wěn)定且不易分解。因此，土壤碳是否能夠穩(wěn)定的固持，最終取決于土壤碳的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)。

隨著近年來激光分解波譜，固態(tài)13C核磁共振波譜，紅外光譜和熱解質(zhì)譜測量等土壤原位和非破壞性分析技術(shù)和手段等應(yīng)用，可以在分子水平上更深入地闡明土壤碳固持的狀態(tài)和過程。采用可見/紅外光譜和傅立葉變換紅外光譜研究土壤有機(jī)質(zhì)的光譜學(xué)特性發(fā)現(xiàn)，西雙版納次生林轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z園后，胡敏酸中羧基和酚基結(jié)構(gòu)比例降低，而脂肪族 芳香族和多聚糖比例增加。利用13C核磁共振波譜分析方法研究土壤有機(jī)質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)， 與馬尾松人工林比較，南亞熱帶3 種闊葉人工林的土壤表層具有較低的烷基碳，較高的氧烷基碳和較低的烷基碳/氧烷基碳比值，說明了馬尾松人工林土壤比3種闊葉人工林土壤碳庫具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性。

5 氣候變化和森林管理對土壤碳儲量的影響

土壤有機(jī)碳具有不同的更新和周轉(zhuǎn)速率，其碳轉(zhuǎn)移方向與強(qiáng)度在不同時間尺度上決定著大氣 CO2 的濃度。因此，研究全球變化影響下森林土壤碳庫的動態(tài)變化規(guī)律，已成為當(dāng)前土壤碳的源匯效應(yīng)演化與全球變化關(guān)系的重大基礎(chǔ)科學(xué)問題。國際上正在興起嘗試采用紅外地纜等加溫設(shè)備模擬研究溫度升高或降水變化對森林土壤碳儲量及碳過程的影響。近年來， 在我國西雙版納熱帶雨林，哀牢山亞熱帶森林，東靈山溫帶森林，河南寶天曼暖溫帶天然次生林和廣西亞熱帶人工林陸續(xù)開展了土壤增溫與降水控制的長期定位實驗，以期深入揭示區(qū)域氣候變暖情景下( 包括干旱脅迫) 森林土壤有機(jī)質(zhì)的動態(tài)響應(yīng)及其調(diào)控機(jī)理。在影響森林土壤碳庫變化的諸多要素中，氮元素逐漸引起廣泛關(guān)注。大氣氮沉降的變化直接或間接影響土壤碳的輸入輸出過程，對森林土壤碳庫產(chǎn)生影響。自2003年起，模擬氮沉降對森林生態(tài)系統(tǒng)影響的野外控制實驗在我國溫帶，亞熱帶和熱帶森林也逐漸開展，研究表明，氮沉降增加顯著增加氮飽和森林土壤可浸提有機(jī)碳的含量，表明氮沉降增加可能會提高森林土壤有機(jī)碳的固持能力，土壤碳氮耦合的研究成果表明氮沉降很有可能是影響森林土壤碳儲量的主要因素之一。

森林撫育、恢復(fù)、造林、采伐等經(jīng)營措施可以直接影響森林碳庫，并且能夠通過改變凋落物數(shù)量及其化學(xué)性質(zhì)和土壤有機(jī)質(zhì)的分解影響森林土壤碳庫。森林經(jīng)營方式的轉(zhuǎn)變，即將天然林轉(zhuǎn)變?yōu)榇紊只蛉斯ち趾螅寥烙袡C(jī)碳儲量顯著降低，土壤輕組有機(jī)碳降低尤為明顯。造成森林土壤有機(jī)碳降低的主要原因是森林凋落物歸還數(shù)量及其質(zhì)量改變，以及水土流失和經(jīng)營措施對土壤的擾動引起土壤有機(jī)質(zhì)加速分解或流失等。不同采伐措施對土壤碳儲量和活性有機(jī)碳含量也有影響，一般采伐會減少土壤儲存的有機(jī)碳，特別是強(qiáng)度采伐跡地增大，雨水沖刷嚴(yán)重，加之土溫升高，加速土壤有機(jī)碳的釋放和流失; 強(qiáng)度擇伐短期內(nèi)可增加土壤活性有機(jī)碳含量，而皆伐后造林土壤活性有機(jī)碳出現(xiàn)下降趨勢。綜上分析，維持森林的高生產(chǎn)力帶來的碳輸入，并且避免由于土壤干擾等造成的碳釋放是提高土壤碳儲量和土壤持續(xù)固碳的有效森林經(jīng)營措施如何通過合理的森林經(jīng)營模式，包括造林樹種的選擇森林撫育和采伐措施等，提高人工林的生態(tài)經(jīng)濟(jì)和社會效益并且獲得最大化的固碳潛力應(yīng)該引起研究者的重視。

6 土壤呼吸時空變異及其影響因子

目前，森林土壤呼吸主要集中研究時空變異規(guī)律，即日、季節(jié)動態(tài)，及其與日、季節(jié)動態(tài)相關(guān)的溫度、水分等環(huán)境因子間的關(guān)系。土壤呼吸的季節(jié)變化主要受非生物因子溫度和水分變化的調(diào)控，而晝夜變化則可能主要受植物生理活動周期性等生物因素的影響。在我國北亞熱帶-南暖溫帶過渡區(qū)，土壤呼吸速率手土壤溫濕度的交互影響。同海拔高度上土壤呼吸的空間變化與土壤溫度呈顯著的相關(guān)性，證明土壤溫度是調(diào)控土壤呼吸在海拔高度上變化的主導(dǎo)因子。

國內(nèi)外研究廣泛關(guān)注土壤呼吸溫度敏感性 ( Q10值) 及其在區(qū)域碳循環(huán)模擬估計中的重要性，其中土壤呼吸溫度敏感性與土壤質(zhì)量的關(guān)系引起廣泛討論。研究表明，Q10值表現(xiàn)出強(qiáng)烈的季節(jié)和年變異，影響其變化的主要因子是溫度而且受土壤溫度測量深度影響較大，而土壤濕度則是其變化的潛在影響因素。Q10值具有明顯的空間異質(zhì)性，其空間分布與降水和土壤有機(jī)碳含量及穩(wěn)定性的空間異質(zhì)性有關(guān)。

關(guān)于氣候變化引起的溫度，大氣CO2濃度變化以及氮沉降等對土壤呼吸的影響的研究多采用人工模擬的方式。模擬氮沉降實驗表明在不同林分類型中N沉降對土壤呼吸速率和 Q10值的作用效果不同，可能與微生物活性及細(xì)根生物量等有關(guān)。許多森林土壤模擬增溫試驗研究發(fā)現(xiàn)，增溫后土壤呼吸速率顯著提高。但是，模擬 CO2濃度升高對森林土壤呼吸作用的影響尚未確定，在紅松和長白松林中土壤呼吸速率明顯降低，土壤表面 CO2濃度升高導(dǎo)致 CO2擴(kuò)散受阻可能是土壤呼吸受到抑制的主要原因，而在南亞熱帶人工林大氣 CO2濃度倍增和高氮沉降使土壤呼吸速率顯著提高。

參考文獻(xiàn)：

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[3] IPCC． IPCC WGI Fourth Assessment Report． Climate Change 2007: The Physical Science Basis． Switzerland，2007: 12 － 17

篇7

氣候作為人類賴以生存的自然環(huán)境的一個重要組成部分，它的任何變化都會對自然生態(tài)系統(tǒng)以及社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。全球氣候變化的影響將是全方位的、多尺度的和多層次的，既包括正面影響，同時也包括負(fù)面效應(yīng)。

但目前它的負(fù)面影響更受關(guān)注，因為不利影響可能會危及人類社會未來的生存與發(fā)展。研究表明，氣候變化會給人類帶來難以估量的損失，適應(yīng)氣候變化會花費不小的代價。

氣候變化對自然生態(tài)系統(tǒng)已造成并將繼續(xù)產(chǎn)生明顯影響

觀測表明，全球氣候變暖對全球許多地區(qū)的自然生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)產(chǎn)生了影響，如海平面升高、冰川退縮、凍土融化、河（湖）封凍期縮短、中高緯生長季節(jié)延長、動植物分布范圍向南、北極區(qū)和高海拔區(qū)延伸、某些動植物數(shù)量減少、一些植物開花期提前，等等。自然生態(tài)系統(tǒng)由于適應(yīng)能力有限，容易受到嚴(yán)重的、甚至不可恢復(fù)的破壞。正面臨這種危險的系統(tǒng)包括：冰川、珊瑚礁島、紅樹林、熱帶林、極地和高山生態(tài)系統(tǒng)、草原濕地、殘余天然草地和海岸帶生態(tài)系統(tǒng)等。隨著氣候變化頻率和幅度的增加，遭受破壞的自然生態(tài)系統(tǒng)在數(shù)目上會有所增加，其地理范圍也將增加。

自然生態(tài)系統(tǒng)按其生長環(huán)境可分成陸生與水生兩大類生態(tài)系統(tǒng)。前者又可按其植被類型分成森林、草原、荒漠等生態(tài)系統(tǒng)，也可按地形劃分高山、盆地、海岸帶等生態(tài)系統(tǒng)。后者可分成海洋和淡水兩類生態(tài)系統(tǒng)，其中淡水又分靜水（湖泊、池塘、水庫、濕地與河口灣）生態(tài)系統(tǒng)與流水（江、河、溪流）生態(tài)系統(tǒng)。下面選取冰川、湖泊、江河、海岸帶、植被（森林、草原）和農(nóng)業(yè)等對氣候變化較為敏感的生態(tài)系統(tǒng)為例，介紹全球氣候變暖對自然生態(tài)系統(tǒng)影響的觀測事實和未來可能的演變趨勢。

自然植被的地理分布與物種組成可能發(fā)生明顯變化

氣候是決定生物群落分布的主要因素，全球生物群落的分布型與全球年平均氣溫和年降水量有很好的對應(yīng)關(guān)系。自然植被分布的變化最能體現(xiàn)氣候變化的影響。距今6000年前左右的全新世大暖期的鼎盛階段，我國植被帶明顯偏北。現(xiàn)今西北地區(qū)的草原與荒漠區(qū)，在全新世曾是廣闊的溫帶森林和森林草原，各種草原動物也非常豐富。但隨著全球氣溫的波動式下降，同時受第四紀(jì)冰期氣候波動和青藏高原及其周邊山地隆升的影響，我國自然環(huán)境出現(xiàn)了明顯的區(qū)域差異，生物多樣性也隨之發(fā)生了顯著變化。

氣候變化對生物多樣性的影響，取決于氣候變化后物種相互作用的變化，以及物種遷移后與環(huán)境之間的適應(yīng)性平衡。在移動過程中，生態(tài)系統(tǒng)并不是作為一個一個單元整體遷移的，它將產(chǎn)生一個新的生態(tài)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，生物物種構(gòu)成及其優(yōu)勢物種都將會變化。這種變化的結(jié)果可能會滯后于氣候變化幾年、幾十年，甚至幾百年。植被模擬研究顯示，氣候變化時，某些物種由于不能適應(yīng)新環(huán)境而面臨滅絕的危險，也可能出現(xiàn)新的物種體系。

全球變暖將對我國植被的水平及垂直分布、面積、結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)力等產(chǎn)生很大影響。氣候變化將改變植被的組成、結(jié)構(gòu)及生物量，使森林分布格局發(fā)生變化，生物多樣性減少等等。

小冰期后期以來的變化

天山烏魯木齊河源1號冰川（地面立體攝影）

2002年3月27日，內(nèi)蒙古中部地區(qū)迎來今春第一場區(qū)域性、大范圍連續(xù)降雨，一些地區(qū)出現(xiàn)雨加雪天氣。這次降水覆蓋內(nèi)蒙古鄂爾多斯市、包頭市、呼和浩特市、烏蘭察布盟等地，并向自治區(qū)中東部錫林郭勒盟、赤峰市等地移動。內(nèi)蒙古中東部地區(qū)已連續(xù)3年大旱，給當(dāng)?shù)厝罕娚a(chǎn)生活造成巨大損失。這次降雨將遏制內(nèi)蒙古中東部地區(qū)的揚沙、沙塵暴天氣的形成，并在一定程度上緩解春旱。在內(nèi)蒙古烏蘭察布盟四子王旗曹家洼村，一群綿羊冒著雨雪趕路。

冰川、凍土和積雪可能減少

高山生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化非常敏感，冰川將隨著氣候變化而改變其規(guī)模。由于全球變暖，一些冰川出現(xiàn)了減少和退縮現(xiàn)象。如非洲乞里馬扎羅山的冰川面積在1912～2000年間減少了81%。1889年它完全由冰雪圍繞，今天只剩下15%由冰雪圍繞，且主要由季節(jié)性冰雪覆蓋。

我國烏魯木齊河源1號冰川，自小冰期后期以來，一直處于后退狀態(tài)。1962年至1980年，冰川退縮了80米；1980年至1992年，冰川又退縮了60米。據(jù)1959年開始觀測以來所積累的資料，該冰川的物質(zhì)平衡虧損20世紀(jì)60年代平均為-53毫米/年，20世紀(jì)80年代增到-346毫米/年，1990～1991年間更增至-706毫米/年。1959～1986年累積負(fù)平衡達(dá)6130000立方米，相當(dāng)于冰川減薄3.25米。在烏魯木齊河流域，1964年航測地形圖上共量算到的冰川面積為48.2平方公里，1992年再次航測冰川面積已減至40.9平方公里，減少15.1%。

據(jù)資料推算，我國西北各山系冰川面積自“小冰期”以來減少了24.7％，達(dá)7000平方公里左右。

隨著全球進(jìn)一步增暖，山地冰川將繼續(xù)后退萎縮。根據(jù)小冰期以來冰川退縮的規(guī)律和未來夏季氣溫和降水量變化的預(yù)測，估計到2050年我國西部冰川面積將減少27.2%，折合冰量約16184km3。其中，海洋性冰川減少最顯著，為52.5%，6925km3；亞極地型冰川次之，為24.4%，6631km3；極地型冰川最少，為13.8%，2629km3。三類冰川的冰川物質(zhì)平衡每年虧損值分別高達(dá)-1318毫米、-900毫米和-623毫米，冰川平衡線高度將分別上升238米、168米和138米。未來50年西部地區(qū)冰川融水總量將處于增加狀態(tài)，天山北麓與河西走廊最大融水徑流預(yù)計出現(xiàn)在21世紀(jì)初期，其年增長量為幾百萬到千萬立方米不等；柴達(dá)木及青藏高原的內(nèi)陸河流域冰川融水高峰預(yù)計出現(xiàn)在2030～2050年，年增長約20%～30%；塔里木盆地周圍高山冰川2050年前徑流增加量可達(dá)25%左右。

我國西北各山系“小冰期”冰川與現(xiàn)有冰川比較(單位：平方公里)

山系“小冰期”盛時冰川面積(平方公里)現(xiàn)有冰川面積(平方公里)面積變化(平方公里)百分比(%)

阿爾泰山449293-156-53.2

天山122489196-3052-33.2

帕米爾28822206-676-30.6

喀喇昆侖山66305925-705-11.9

昆侖山98358735-1100-12.6

祁連山32881972-1316-66.7

總計3533228328-7004-24.7

隨著全球進(jìn)一步增暖，凍土面積繼續(xù)縮小。未來50年，青藏高原多年凍土空間分布格局將發(fā)生較大變化，80%～90%的島狀凍土發(fā)生退化，季節(jié)融化深度增加，形成融化夾層和深埋藏凍土；表層凍土面積減少10%～15%，凍土下界抬升150～250m，亞穩(wěn)定及穩(wěn)定凍土溫度將升高0.5～0.7℃。

隨著全球進(jìn)一步增暖，高山季節(jié)性積雪持續(xù)時間將縮短，春季大范圍積雪提前消失，積雪量將較大幅度減少，積雪年際變率顯著增大。到2050年，冬季氣溫將升高1～2℃，隨著降雪量緩慢增加，青藏高原和新疆、內(nèi)蒙古穩(wěn)定積雪區(qū)積雪深度將分別以2.3%和0.2%的速度緩慢增加。同時，雪深年振幅將顯著增大，大雪年和枯雪年的出現(xiàn)更為頻繁。到2100年大范圍積雪將可能于3月份提前消失，春旱加劇，融雪對河川徑流的調(diào)節(jié)作用將大大減小。

氣候變化可能是導(dǎo)致湖泊水位下降和面積萎縮的主要因素之一

湖泊作為降水和有效降水的歷史和現(xiàn)代記錄，更能反映氣候變化的空間變化和區(qū)域特征。以我國青海湖為例，氣候變化可能是導(dǎo)致其水位下降和湖面萎縮的因素之一。青海湖水位在15～19世紀(jì)的近500年間盡管存在較大的升降波動，但出現(xiàn)明顯的直線式下降趨勢卻是在近百年，特別是20世紀(jì)20年代以來，僅在1908～1986年間就下降了約11米，湖面縮小了676平方公里。有實測記錄以來，1957～1986年間下降了2～3米，湖面縮小了264平方公里。

50年代至80年代我國西北主要湖泊面積變化(單位：平方公里)

湖名50年代統(tǒng)計60年代地形圖量算70年代衛(wèi)星照片量算80年代統(tǒng)計

艾比湖1070823522500

博斯騰湖996980930864

布倫托海835790770765

瑪納斯湖550590

塞里木湖454454457457

巴里坤湖1401148890

艾丁湖124230

青海湖45684304

另外，我國西北各大湖泊，除天山西段賽里木湖外，水量平衡均處于入不敷出的負(fù)平衡狀態(tài)，自20世紀(jì)50年代以來，湖泊均向萎縮方向發(fā)展，有的甚至干涸消亡。

有關(guān)研究表明，在未來氣候增暖而河川徑流量變化不大的情況下，平原湖泊由于水體蒸發(fā)加劇，入湖河流的來水量不可能增長，將會加快萎縮、含鹽量增長，并逐漸轉(zhuǎn)化為鹽湖，對湖泊水資源的開發(fā)利用不利；高山、高原湖泊中，少數(shù)依賴冰川融水補(bǔ)給的小湖（如帕米爾高原的一些湖泊），可能先因冰川融水增加而擴(kuò)大，后因冰川縮小后融水減少而縮小；地處山間盆地以降水、河川徑流或降水與冰川融水混合補(bǔ)給的大湖，其變化趨勢引人注目，如青海湖長期處于較大的負(fù)平衡狀況，湖水位呈下降趨勢。如未來溫度繼續(xù)升高，湖區(qū)水面蒸發(fā)和陸面蒸散均會有所增加，若多年平均降水量僅增加10％，仍不足以抑制湖面的繼續(xù)萎縮，僅趨勢減緩，如降水增加20％或更多，湖泊來水量會增加，湖泊會擴(kuò)大，水面上升，湖水淡化，有利于湖泊漁業(yè)和湖周地區(qū)生態(tài)與環(huán)境的改善。這樣的機(jī)遇有可能在下世紀(jì)某個時間出現(xiàn)。

海平面升高將影響海岸帶和海洋生態(tài)系統(tǒng)

1900年以來，全球變暖引起的全球海平面上升了10～20厘米。這將會嚴(yán)重影響珊瑚礁、珊瑚島、礁島、鹽沼以及紅樹林等海岸帶生態(tài)系統(tǒng)和海洋生物資源，進(jìn)而影響海岸帶環(huán)境和經(jīng)濟(jì)。

沿海主要驗潮站的實測資料顯示，我國海平面近50年呈明顯上升趨勢，上升的平均速率為每年2.6毫米，近幾年上升速率加快。據(jù)專家預(yù)測，我國未來海平面還將繼續(xù)上升。這將使許多海岸區(qū)遭受洪水泛濫的機(jī)會增大、遭受風(fēng)暴影響的程度和嚴(yán)重性加大，這將會引起海岸灘涂濕地、紅樹林和珊湖礁等生態(tài)群喪失，海岸侵蝕，海水入侵沿海地下淡水層，沿海土地鹽漬化等，從而造成海岸、河口、海灣自然生態(tài)環(huán)境的失衡，給海岸帶生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)帶來災(zāi)難。同時，也將對社會經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因為我國海岸線漫長，沿海低洼地區(qū)約占整個海岸線地區(qū)的30%。約有70%以上的大城市，一半以上的人口和近60%的國民經(jīng)濟(jì)，集中在東部經(jīng)濟(jì)帶和沿海地區(qū)。

一些極端天氣氣候事件可能增加

目前對氣候變暖后極端天氣、氣候事件可能出現(xiàn)的變化了解甚少。現(xiàn)有的研究指出，與全球變暖關(guān)系密切的一些極端事件，如厄爾尼諾、干旱、洪水、熱浪、雪崩和風(fēng)暴、沙塵暴、森林火災(zāi)等，其發(fā)生頻率和強(qiáng)度可能會增加。由這些極端事件引起的后果也會加劇。如干旱發(fā)生頻率和強(qiáng)度的增加，將加重草地土壤侵蝕，因而將增大荒漠化或沙漠化的趨勢。

綜上所述，全球變暖可能對自然生態(tài)系統(tǒng)造成的影響是全方位、多層次的，許多是不利的，甚至是不可逆的。

氣候變化對國民經(jīng)濟(jì)的影響可能以負(fù)面為主

氣候作為一種重要的自然資源，同時作為自然環(huán)境的重要組成部分，從兩個不同的方面在社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中發(fā)揮作用。氣候變化會程度不同地影響到全球各地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)的方方面面，如主要農(nóng)作物及畜牧業(yè)的生產(chǎn)、主要江河流域的水資源供給、沿海經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的發(fā)展、人類居住環(huán)境與人類健康以及能源需求等。人類社會系統(tǒng)對氣候變化的敏感性和脆弱性，隨其地理位置、時間、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和環(huán)境條件而變化。

我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)將面臨產(chǎn)量波動增大、布局與結(jié)構(gòu)調(diào)整、成本與投資增加等問題

農(nóng)業(yè)可能是對氣候變化反應(yīng)最為敏感的部門之一。氣候是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)境，更是不可缺少的主要物質(zhì)資源之一。氣候變化也對種植業(yè)、畜牧業(yè)和水產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境、布局和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。

試驗研究表明，氣候變化對作物產(chǎn)量的影響取決于諸多因素。這些因素包括：作物品種及培育、土壤性質(zhì)、病蟲害、二氧化碳對植物的直接影響，以及氣溫、二氧化碳濃度和作物適應(yīng)能力等因子之間彼此的相互作用。現(xiàn)有關(guān)于不同氣候變化情景下未來（2020年，2050年和2080年）全球三大作物（小麥、玉米和水稻）產(chǎn)量變化的研究結(jié)果表明，大部分發(fā)展中國家的作物產(chǎn)量將減少，北半球發(fā)達(dá)國家的產(chǎn)量將增加。由于氣候變化影響存在的這種區(qū)域差異性，發(fā)展中國家所面臨的問題將更為嚴(yán)峻。以亞洲為例，目前亞洲地區(qū)谷物進(jìn)口量隨著人口的增加，已從1961年的2000多萬噸，增長到1998年的8000多萬噸。在未來氣候變化情景下，亞洲糧食供應(yīng)與需求將面臨更大的壓力。

我國是農(nóng)業(yè)大國，氣候變化將使我國未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨以下三個突出問題：

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不穩(wěn)定性增加，產(chǎn)量波動大

氣候變化對我國作物生產(chǎn)和產(chǎn)量的影響，在一些地區(qū)是正效應(yīng)，在另一些地區(qū)是負(fù)效應(yīng)。對產(chǎn)量的影響可能主要來自于極端氣候事件頻率的變化，而不是平均氣候狀況的變化。

研究表明：氣候變暖后，灌溉和雨養(yǎng)春小麥的產(chǎn)量將分別減少17.7%和31.4%。氣候變暖后，不考慮水分的影響，早稻、晚稻、單季稻世界秘書網(wǎng)版權(quán)所有,均呈現(xiàn)出不同幅度的減產(chǎn)，其中早稻減產(chǎn)幅度較小（-3.7%），晚稻和單季稻減產(chǎn)幅度較大（-10.5%）。氣候變暖后，我國玉米總產(chǎn)量平均減產(chǎn)3%～6%，其中春玉米平均減產(chǎn)2%～7%，夏玉米減產(chǎn)5%～7%；灌溉玉米減產(chǎn)2%～6%，無灌溉玉米減產(chǎn)7%左右。

總之，大氣中二氧化碳濃度倍增時，溫度升高、作物發(fā)育速度加快和生育期縮短是作物產(chǎn)量下降的主要原因。據(jù)估算，到2030年，我國種植業(yè)產(chǎn)量在總體上因全球變暖可能會減少5%～10%左右，其中小麥、水稻和玉米三大作物均以減產(chǎn)為主。但氣候變暖對不同地區(qū)和不同種類作物的產(chǎn)量影響不同，我國水稻、小麥以及玉米品種多，品種間差異也很大，因此要有意識地調(diào)整農(nóng)業(yè)種植制度、選育抗逆性強(qiáng)的品種和選擇適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)措施等，使之適應(yīng)氣候變化。如果能夠?qū)Σ焕绊懠皶r采取應(yīng)對措施的話，未來30～50年（2020～2050年）的氣候變化還不會對全球乃至中國的糧食安全、重要基礎(chǔ)設(shè)施和自然資源產(chǎn)生重大影響。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局和結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)變動

氣候變化對我國農(nóng)業(yè)影響的研究表明，年平均溫度增加1℃時，大于10℃積溫的持續(xù)日數(shù)全國平均可延長15天左右，冬小麥的安全種植北界將由目前的長城一線北移到沈陽——張家口——包頭——烏魯木齊——線。氣候變暖還將使我國作物種植制度發(fā)生較大的變化。據(jù)計算，到2050年，氣候變暖將使三熟制的北界北移500千米之多，從長江流域移至黃河流域；而兩熟制地區(qū)將北移至目前一熟制地區(qū)的中部，一熟制地區(qū)的面積將減少23.1%。

氣候變暖后，我國主要作物品種的布局也將發(fā)生變化。華北目前推廣的冬小麥品種(強(qiáng)冬性)，因冬季無法經(jīng)歷足夠的寒冷期而不能滿足春化作用對低溫的要求，將不得不被其它類型的冬小麥品種(如半冬性)所取代。比較耐高溫的水稻品種將在南方占主導(dǎo)地位，而且還將逐漸向北方稻區(qū)發(fā)展。東北地區(qū)玉米的早熟品種逐漸被中、晚熟品種取代。

氣候變暖后，蒸發(fā)相應(yīng)加大，如果降水量不明顯增加，將會使我國農(nóng)牧交錯帶南擴(kuò)，東北與內(nèi)蒙古相接地區(qū)農(nóng)牧交錯帶的界限將南移70公里左右，華北北部農(nóng)牧交錯帶的界限將南移150公里左右，西北部農(nóng)牧交錯帶界線將南移20公里左右。農(nóng)牧過渡帶的南移雖然可增加草原的面積，但由于農(nóng)牧過渡帶是潛在的沙漠化地區(qū)，新的過渡帶地區(qū)如不加保護(hù)，也有可能變成沙漠化地區(qū)。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件改變，農(nóng)業(yè)成本和投資大幅度增加

氣候變暖后，土壤有機(jī)質(zhì)的微生物分解將加快，造成地力下降。在高二氧化碳濃度下，雖然光合作用的增強(qiáng)能夠促進(jìn)根生物量增加，在一定程度上補(bǔ)償了土壤有機(jī)質(zhì)的減少，但土壤一旦受旱，根生物量的積累和分解都將受到限制。這意味著需要施用更多的肥料以滿足作物的需要，施肥量的增加意味著投入的增加。

氣候變暖后，農(nóng)藥的施用量將增大。隨著氣候變暖，作物生長季延長，昆蟲在春、夏、秋三季繁衍的代數(shù)將增加，而冬溫較高也有利于幼蟲安全越冬。溫度高還為各種雜草的生長提供了優(yōu)越的條件。因此，氣候變暖可能會加劇病蟲害的流行和雜草蔓延。另外，氣候變暖后各種病蟲出現(xiàn)的范圍也可能擴(kuò)大向高緯地區(qū)延伸，目前局限在熱帶的病原和寄生組織將會蔓延到亞熱帶甚至溫帶地區(qū)。所有這些都意味著，氣候變暖后可能不得不增加施用農(nóng)藥和除草劑，而這將增大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。

氣候變暖將導(dǎo)致地表徑流、旱澇災(zāi)害頻率和一些地區(qū)的水質(zhì)等發(fā)生變化，

特別是水資源供需矛盾將更為突出

水資源對全球變暖的響應(yīng)問題，是事關(guān)人類生存與發(fā)展的大問題。全球變暖會影響整個水循環(huán)過程，可能使蒸發(fā)加大，可能改變區(qū)域降水量和降水分布格局，增加降水極端異常事件的發(fā)生，導(dǎo)致洪澇、干旱災(zāi)害的頻次和強(qiáng)度增加，以及使地表徑流發(fā)生變化。主要表現(xiàn)在以下方面：

地表徑流將發(fā)生變化

對于全球變暖后地表徑流的變化，現(xiàn)在比較一致的預(yù)測是：到2050年，全球年平均徑流變化將表現(xiàn)為高緯和東南亞地區(qū)徑流增加，中亞、地中海地區(qū)、南非、澳大利亞減少的趨勢。對我國而言，七大流域天然年徑流量整體上呈減少趨勢。其中，長江及其以南地區(qū)年徑流量變幅較小；淮河及其以北地區(qū)變幅最大，以遼河流域增幅最大，黃河上游次之，松花江最小。全球變暖后，我國各流域年平均蒸發(fā)將增大，其中黃河及內(nèi)陸河地區(qū)的蒸發(fā)量將可能增大15％左右。

臺灣缺水:2002年4月24日，在中國臺北縣附近的一座水庫，一名當(dāng)?shù)啬凶釉趲捉珊缘乃畮鞄靺^(qū)察看情況。臺灣持續(xù)的干旱少雨使得當(dāng)局被迫決定在夏季關(guān)閉游泳池以節(jié)省用水，必要時還要實施配給供水。

水資源的供需狀況將出現(xiàn)變化

隨著徑流減少，蒸發(fā)增大，全球變暖將加劇水資源的不穩(wěn)定性與供需矛盾。盡管由氣候變化引起的缺水量小于人口增長及經(jīng)濟(jì)發(fā)展引起的缺水量，但在干旱年份氣候變化引起的缺水量將大大加劇我國華北、西北等地區(qū)的缺水形勢，并對這些地區(qū)的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，全球變暖對農(nóng)業(yè)灌溉用水的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對工業(yè)用水和生活用水的影響，尤其是在降水減少和蒸發(fā)增加的地區(qū)。預(yù)計，2010～2030年西部地區(qū)缺水量約為200億立方米，2050年將缺水100億立方米。而且西部地區(qū)由于缺乏供水工程等水利設(shè)施，水資源系統(tǒng)對氣候變化的脆弱性較大。

旱澇災(zāi)害出現(xiàn)的頻率將發(fā)生變化

全球變暖可能增強(qiáng)全球水文循環(huán)，使全球平均降水量趨于增加，但降水變率可能隨著平均降水量的增加而發(fā)生變化，蒸發(fā)量也會因全球平均溫度增加而增大，這可能意味著未來旱澇等災(zāi)害的出現(xiàn)頻率會增加。

一些地區(qū)的水質(zhì)將出現(xiàn)變化

全球變暖后，一些地區(qū)由于蒸發(fā)量加大，河水流量趨于減少，可能會加重河流原有的污染程度，特別是在枯水季節(jié)。同時，河水溫度的上升，也會促進(jìn)河流里污染物沉積、廢棄物分解，進(jìn)而使水質(zhì)下降。當(dāng)然，年平均流量明顯增加的河流，水質(zhì)可能會有所好轉(zhuǎn)。

對氣候變化敏感的傳染性疾病傳播范圍可能增加，危害人類健康

眾所周知，許多通過昆蟲、食物和水傳播的傳染性疾病，如瘧疾等，對氣候變化非常敏感。全球變暖后，瘧疾和登革熱的傳播范圍將增加，這兩種通過昆蟲傳播的疾病將殃及世界人口的40%～50%。而且，氣候變化可通過各種渠道對發(fā)病產(chǎn)生影響，危害人類健康，其中包括對人體直接影響，對病毒、細(xì)菌、寄生蟲、敏感原的影響，對各種傳染媒介和宿主的影響，對人的精神、人體免疫力和疾病抵抗力的影響等等。

人們因氣候變化而產(chǎn)生不適應(yīng)的感覺，也會助長某些疾病的蔓延，使病情加重，甚至導(dǎo)致死亡。據(jù)研究，氣溫變化與死亡率有密切關(guān)系，在美國、德國等國的城市，當(dāng)有熱浪襲擊時總體死亡率呈上升趨勢。全球變暖后，高溫?zé)崂藢㈦S之增加，這將引起與熱有關(guān)的疾病和死亡增加。

全球變暖對人類健康造成的不利影響對貧窮地區(qū)的人口將是最大的。

氣候變化將影響人類居住環(huán)境

大量研究表明，氣候變化將從下述三個方面對人居環(huán)境產(chǎn)生影響，一是氣候變化后，資源生產(chǎn)、商品及服務(wù)市場的需求產(chǎn)生了變化，使支持居住的經(jīng)濟(jì)條件受到了影響；二是氣候變化對能源輸送系統(tǒng)、建筑物、城市設(shè)施以及工農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)、建筑業(yè)等特定產(chǎn)業(yè)的一些直接影響，轉(zhuǎn)而對人居環(huán)境產(chǎn)生了影響；三是氣候變化后，因極端天氣事件增加以及對人體健康的影響，使得居住人口遷移。

人類居住地尤其是河邊和海岸帶居民受氣候變化最普遍、最直接的威脅是洪澇和滑坡。人類居住環(huán)境目前正遭遇包括水和能源短缺、垃圾處理和交通等環(huán)境問題，這些問題可能因高溫、多雨而加劇。

低海拔海岸區(qū)的城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，正在迅速地增加那里的人口居住密度，使得人為財富（城市）處于海岸氣候極端事件的威脅之中。

面臨氣候變化時，居民收入大部分來源于受氣候支配的初級資源產(chǎn)業(yè)，如農(nóng)業(yè)、林業(yè)和漁業(yè)的經(jīng)濟(jì)單一居住區(qū)，比經(jīng)濟(jì)多樣化的居住區(qū)更脆弱。

盡管目前關(guān)于氣候變化對社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的影響研究只是初步的結(jié)論，但氣候變化會對全球各地區(qū)的自然生態(tài)系統(tǒng)和社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)生多方面的影響，將直接影響經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，這一點是確定的。

氣候變化可能帶來許多不利的影響

大部分熱帶、亞熱帶區(qū)和多數(shù)中緯度地區(qū)普遍存在作物減產(chǎn)的可能；對許多缺水地區(qū)的居民來說，水的有效利用降低，特別是亞熱帶區(qū)；同時，受到傳染性疾病影響的人口數(shù)量增加，熱死亡人數(shù)也將增加；另外，大暴雨事件和海平面升高引起的洪澇，將危及許多低洼和沿海居住區(qū)；由于夏季高溫而導(dǎo)致用于降溫的能源消耗增加。

篇8

關(guān)鍵詞 脫毒馬鈴薯；種植；氣候條件；氣象災(zāi)害；青海烏蘭

中圖分類號 S162 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）21-0206-01

馬鈴薯是一種適應(yīng)性強(qiáng)、營養(yǎng)豐富、產(chǎn)量高、經(jīng)濟(jì)價值高的宜菜宜糧經(jīng)濟(jì)作物，原產(chǎn)地為南美洲安第斯山高山區(qū)，非常適合于冷涼地區(qū)種植。馬鈴薯性喜冷涼，不耐高溫，生育期為60～120 d，生長發(fā)育期間以日平均氣溫17～21 ℃為適宜，光照越充分，葉片光合越強(qiáng)，塊莖形成越早，對塊莖產(chǎn)量和淀粉含量越有利。烏蘭地區(qū)地處柴達(dá)木盆地東部，平均拔海高度約為3 000 m，是柴達(dá)木農(nóng)牧業(yè)相對發(fā)達(dá)地區(qū)。本文從馬鈴薯的生物學(xué)氣候特征著手，分析烏蘭地區(qū)的氣候條件，為今后充分利用當(dāng)?shù)貧夂蛸Y源，科學(xué)種植馬鈴薯提供依據(jù)。

1 資料來源與方法

選取烏蘭氣象站1980―2015年作物主要生長季5―9月平均氣溫、淺層地溫、春秋霜凍初始日期、日照時數(shù)、土壤濕度等氣象觀測資料，通過氣候W統(tǒng)計診斷方法研究烏蘭地區(qū)馬鈴薯生長期氣候變化特征，對當(dāng)?shù)胤N植馬鈴薯氣候條件進(jìn)行分析。

2 適宜氣候條件分析

2.1 溫度條件

馬鈴薯幼苗期短，強(qiáng)光照、合適的高溫與土壤濕度有利于其生根、助苗、提前結(jié)塊；在塊莖形成期，合適的氣象條件可以使其建立更好的通化系統(tǒng)；在淀粉積累與薯塊增長期，有利的氣象條件促使其增加產(chǎn)量、提升品質(zhì)[1-2]。

當(dāng)?shù)伛R鈴薯采用塊莖種植，在地層的溫度在4 ℃以下時種薯不能發(fā)芽，達(dá)4～5 ℃時即可發(fā)根，5～7 ℃時開始發(fā)芽。烏蘭地區(qū)脫毒馬鈴薯一般在4月底、5月初開始種植，種植深度一般在10～20 cm之間。出土幼苗遇到低于0.8 ℃低溫才會受凍，一旦氣溫回升到4 ℃以上還能從節(jié)部發(fā)出新莖葉繼續(xù)生長。一般幼苗期為出苗至第6葉或第8葉展開。莖葉在氣溫18～20 ℃時對生長有利，氣溫超高反而會降低生長的速度；土壤溫度超高，莖塊停止生長甚至枯死。結(jié)薯期晝夜溫差越大、光照越強(qiáng)，越有利于產(chǎn)量與品質(zhì)的提升[3-5]。

對烏蘭地區(qū)近35年馬鈴薯生長期的氣溫及淺層土壤溫度的氣候分析可以看出：烏蘭地區(qū)氣溫及淺層地溫近35年來持續(xù)增加，并通過了0.05以上的顯著性檢驗。近35年中烏蘭地區(qū)5―9月平均溫度均在14.0 ℃以上，達(dá)到了脫毒馬鈴薯種植、出苗、生長、結(jié)莖所需土壤溫度條件。6―8月烏蘭平均氣溫13.8～15.9 ℃，相對比較適宜脫毒馬鈴薯生長發(fā)育；9月當(dāng)?shù)氐鸟R鈴薯已基本趨于成熟，平均氣溫在10 ℃以上，既保證了成熟所必須的溫度條件，又保證在此成熟階段不會發(fā)生霜凍災(zāi)害。

2.2 降水與光照條件

烏蘭為半干旱地區(qū)，近10年年均降水量為217.3 mm，5―9月的降水量分別為25.3、44.4、60.0、38.0、27.4 mm，馬鈴薯發(fā)育和成熟期降水略為偏少，塊莖膨大期基本正常，在此條件下種植馬鈴薯同樣具有一定的降水氣候優(yōu)勢。馬鈴薯整個生長期平均日照時數(shù)達(dá)8 h以上，能夠保證充足的光照。

3 生長期主要氣象災(zāi)害

烏蘭為高海拔半干旱地區(qū)，馬鈴薯生長期主要氣象災(zāi)害為干旱、低溫、霜凍。判斷馬鈴薯成熟的2種方法：一是薯塊表面出現(xiàn)密集網(wǎng)紋，二是莖葉出現(xiàn)非病態(tài)枯黃。馬鈴薯采收前4～5 d，割去地上枝蔓以使多余水分蒸發(fā)，關(guān)注當(dāng)?shù)靥鞖忸A(yù)報，選擇在無雨天氣完成采收工作。采收后的貯藏環(huán)境一定要避光、陰涼、通風(fēng)，切不可陽光直射。

3.1 干旱

馬鈴薯生長期需要合適的土壤濕度，如果過濕就會造成一定的病害；過于干旱限制馬鈴薯生長，生長期水分虧缺會阻礙其發(fā)育、影響莖塊品質(zhì)及產(chǎn)量。依據(jù)非灌溉區(qū)判斷干旱的標(biāo)準(zhǔn)《干旱氣象等級》（GB/T 20481―2006）、土壤相對濕度的干旱等級劃分標(biāo)準(zhǔn)《青海省氣象災(zāi)害》（DB 63/T 372―2001）：R≤30%為特旱；30%

3.2 低溫霜凍

低溫與霜凍相關(guān)性較高，低溫的天氣條件下極容易出現(xiàn)霜凍現(xiàn)象。通過整理，依據(jù)馬鈴薯霜凍害的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，計算烏蘭氣象站逐年無霜期日數(shù)可知，在烏蘭地區(qū)馬鈴薯的整個生長期基本處在無霜期，因此低溫、霜凍對馬鈴薯生長的影響幾乎可以忽略不計。

4 結(jié)語

（1）利用烏蘭地區(qū)馬鈴薯種植期間的各氣象要素分析可見：氣溫、淺層地溫、日照、土壤濕度基本適宜馬鈴薯種植，但5月、9月在非灌溉區(qū)土壤濕度較低，故而適宜地膜播種，有利于保持土壤水分和溫度。

（2）烏蘭地區(qū)年均無霜期在89～137 d之間，災(zāi)害性霜凍一般發(fā)生在溫度較低的4月初和9月底，建議播種中熟品種。

5 參考文獻(xiàn)

[1] 姚玉璧，朱國慶，李巧珍.隴中馬鈴薯氣候生態(tài)條件分析及適宜種植區(qū)劃[J].甘肅科技，2001（5）：43-44.

[2] 陳朝龍，羅建國.惠水縣擺榜鄉(xiāng)脫毒馬鈴薯種植的氣候條件分析[J].氣象與環(huán)境科學(xué)，2009（32）：165-166.

[3] 孫芳，林而達(dá)，武艷娟.寧夏氣候變化及其對馬鈴薯生產(chǎn)的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2008（4）：465-471.

篇9

關(guān)鍵詞 環(huán)境地質(zhì)；氣候；可持續(xù)發(fā)展

中圖分類號[P66] 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2011）54-0102-02

隨著自然科學(xué)和生產(chǎn)力的高速發(fā)展，人類不斷的對地球進(jìn)行大規(guī)模的人為改造，加上一些自然因素，使得我們賴以生存的自然環(huán)境正在變化，特別是20世紀(jì)以來，全球性的環(huán)境地質(zhì)問題日趨尖銳，水資源短缺、水質(zhì)惡化、地面沉降、沙漠化、冰川融化等一系列環(huán)境地質(zhì)問題正在給人類的生產(chǎn)生活帶來影響，與之俱來的全球氣候變暖正在加劇，因此，保護(hù)生態(tài)環(huán)境、共建美好家園成為全世界關(guān)注的話題。環(huán)境地質(zhì)與氣候是相輔相成、共同發(fā)展的，不同的氣候條件造就了不同的環(huán)境地質(zhì)，不同的環(huán)境地質(zhì)又會直接或間接的影響著氣候。

1地質(zhì)特點是研究古代氣候的依據(jù)

從古至今，地質(zhì)與氣候相互影響，相互作用，共同影響著地球環(huán)境的局部甚至整體。不同地質(zhì)時代的氣候變遷，我們可以通過這一時期的地質(zhì)特點間接的去研究。根據(jù)這一地質(zhì)時代的巖石性質(zhì)、古老的土壤、地形以及古生物化石，來推斷地質(zhì)時期氣候狀況。例如：在某一地區(qū)中如發(fā)現(xiàn)冰磧石、冰擦痕、漂石等，這就是寒冷時期冰川活動的證明；某地區(qū)的灰化土下面埋藏有古紅色土，可推知古代那里曾經(jīng)有過炎熱的氣候；沙漠地區(qū)發(fā)現(xiàn)有干涸河谷地形和湖岸線的遺跡，就表示該地是由濕潤氣候轉(zhuǎn)變?yōu)樯衬模簧锘钦f明地質(zhì)時代氣候狀況的良好根據(jù)，如果有馬匹或走禽的化石，表示這里曾是草原氣候等等；通過上述方法對地層沉積物的廣泛分析，證實整個地質(zhì)時期地球氣候曾經(jīng)歷了巨大的變化。反復(fù)有過幾次大冰期，其中震旦紀(jì)大冰期、石炭一二迭紀(jì)大冰期和第四紀(jì)大冰期為科學(xué)家所公認(rèn)的近期的三次大冰期，在三次大冰期之間為溫暖的大間冰期氣候。

2 大型水利工程對局部地區(qū)氣候的影響

當(dāng)前，世界各地都在大興水利工程，包括建水電站、建水庫、引水灌溉、河道改造等，這些人工工程給人類創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益，造福了全人類。

但也改變了當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境，并影響當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件。由于水具有調(diào)節(jié)功能，水汽蒸發(fā)的過程實際上是一個吸熱的過程，大型水利工程建成之后，其所在地水面面積增大，使得庫區(qū)空氣濕度相對增加，導(dǎo)致氣溫的日較差、年較差縮小，對庫區(qū)氣溫有一定的影響，水平方向開闊地帶以為為1km~2km，垂直方向一般在400m以下，逆溫天氣減少，大氣層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定度趨于中性。庫區(qū)年平均氣溫也有所改變，夏季平均溫度降低0.9℃~1.2℃，春冬季節(jié)平均溫度增高0.3℃~1.0℃，類似沿海地區(qū)受海洋性氣候的影響。目前，雖然特大型水庫對生態(tài)和環(huán)境的影響在國際上還未達(dá)成一致，但是一般認(rèn)為大范圍的氣候受到水庫蓄水的影響并不明顯。

3 火山活動和地形變化對氣候的影響

大氣透明度直接影響著太陽輻射到達(dá)地面的強(qiáng)弱。而火山活動對大氣透明度有著直接的影響，由于不會受到雨水沖刷而跌落，強(qiáng)火山爆發(fā)噴出的硫酸氣溶膠和火山塵能噴入平流層，它們強(qiáng)烈的反射和散射太陽輻射，能削弱到達(dá)地面的太陽輻射。據(jù)分析，雖然火山塵只在高空中停留幾個月時間，但硫酸氣溶膠形成的火山云則可在平流層漂浮數(shù)年，對地面產(chǎn)生長時間的凈冷卻效應(yīng)。據(jù)歷史記載，1815年4月初Tambora 火山（8.25°S，118.0°E）爆發(fā)時，500km3內(nèi)有三天不見天日，各方面估計噴出的固體物質(zhì)可達(dá)100km3~300km3。大量的濃煙云長期繞平流層漂浮，太陽輻射明顯減弱，以致歐美各國普遍在1816年出現(xiàn)了“無夏之年”。

地震和火山的活動造成了地形地貌的變化，而地形地貌的變化又影響著地面粗糙度和反射率的變化，從而導(dǎo)致氣候發(fā)生改變。縱觀歷史，地球上的造山運動幾乎與冰期同步，例如，高大的喜馬拉雅山脈，對進(jìn)入亞洲中部的海洋季風(fēng)形成障礙，因此使得內(nèi)蒙古、新疆在第三紀(jì)的候變得濕潤，而現(xiàn)在卻變得干旱。

4 氣候變遷對環(huán)境地質(zhì)的影響

4.1氣候變化與水環(huán)境相互作用

水是大氣環(huán)流和水文循環(huán)中的重要要素，氣候變化與水循環(huán)是同步進(jìn)行的，并且相互作用相互影響。氣候變化對河流和湖泊的水環(huán)境影響，是相對復(fù)雜的過程。人類改造社會的活動，包括引水灌溉、建水庫、排污染物、人工增雨等會給水環(huán)境帶來一定的影響；另一方面，全球氣候變暖和降水變化引起水資源量和時空上的分布變化，是影響水環(huán)境的重要自然因素。

現(xiàn)代生產(chǎn)生活中排放的污水，如處理不當(dāng)，影響到河流湖泊的水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境，則可能進(jìn)一步加劇地表水環(huán)境和水生態(tài)狀況的惡化。因此，研究不同污染物對氣候要素的變化機(jī)理，分析其對水環(huán)境可能造成的影響，對未來水資源系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計、開發(fā)利用都具有重要意義。另外，水體的溫度以及大氣水文循環(huán)過程中的降雨、蒸發(fā)等過程受到氣候變化的直接影響，對環(huán)境產(chǎn)生重要改變。如溫度變化控制著水體中生態(tài)、水文條件；而降雨、蒸發(fā)量控制著地表徑流量，影響到水體內(nèi)營養(yǎng)鹽和污染物的遷移轉(zhuǎn)化過程，改變著水體的物理、化學(xué)和生物特性，也改變著洪澇干旱發(fā)生的頻率和量級。

水環(huán)境生態(tài)變化研究涉及到人類和自然界發(fā)展的各個方面，氣候變化是影響水質(zhì)的一個重要因素。在氣候變化的大背景下，定量化氣候改變對水質(zhì)的影響，確定各類水質(zhì)對氣候變化敏感度的大小，在人類活動的基礎(chǔ)上，研究各種改善水質(zhì)的措施，如改變土地的利用類型、限制農(nóng)肥使用量等等，為合理制定改善水環(huán)境的措施提供技術(shù)支持。在氣候變化的基礎(chǔ)上，水資源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也受到氣溫和降雨的影響，造成地表水體水量的減少、加大旱澇等自然災(zāi)害發(fā)生的程度等等，導(dǎo)致水體質(zhì)量的惡化和環(huán)境問題發(fā)生的可能概率，增加水資源系統(tǒng)的脆弱性。

4.2 氣候變化對生物植被的影響

植被是自然生態(tài)系統(tǒng)中最活躍的因子.能夠指示自然環(huán)境中的某些組成成分，如大氣、水、土壤、巖石的變化，是景觀生態(tài)環(huán)境變化的綜合指示器。生態(tài)環(huán)境的物種越豐富、結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，其抗干擾能力就越強(qiáng)，系統(tǒng)表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性；繁殖，物種單調(diào)、結(jié)構(gòu)簡單，其抗干擾能力相對較弱，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也會變差。千萬年來，為了適應(yīng)不同的環(huán)境條件，不同的物種形成了其各自獨特的生態(tài)和生理特征，從而組成了現(xiàn)有不同的物種和森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。由于原有系統(tǒng)中不同的物種、不同的年齡階段對CO2濃度上升及由此引起氣候變化的響應(yīng)存在很大差別，因此，森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和物種組成將受到氣候變化的強(qiáng)烈改變。森林物種的組成和結(jié)構(gòu)可能通過以下途徑發(fā)生改變。

1）水分脅迫：根據(jù)現(xiàn)有的大氣環(huán)流模型預(yù)測，全球降雨量將有所增加，但是由于季節(jié)和地區(qū)的不同，其預(yù)測結(jié)果也存在很大差別。例如，一些熱帶地區(qū)的干旱季節(jié)將延長，在中緯度內(nèi)陸地區(qū)其降雨量在夏季會相對減少。此外，氣溫升高也會增加地面的蒸散作用，減少土壤的含水量，從而使植物在生長季節(jié)出現(xiàn)水分供應(yīng)不足，使其成長受到抑制，甚至出現(xiàn)頂梢枯死、落葉等現(xiàn)象而最終枯亡。但是另一方面，對與一些抗旱能力強(qiáng)的物種來講，這種氣候變化使得它們在物種之間的競爭處于有利地位，從而得到大量的繁殖和入侵，表現(xiàn)出頑強(qiáng)的生命力；

2）溫度脅迫：物種分布的主要限制因子之一就是溫度，低溫限制了熱帶和亞熱帶物種分布的北界，高溫則限制了北方物種分布的南界。在對未來氣候變化的預(yù)測中，全球平均氣溫都將會升高，這將對物種的成長帶來一定影響。尤其是冬季氣溫的升高，會打破一些嗜冷性物種原有的休眠節(jié)律，抑制其生長，對這些物種來將無疑是一種災(zāi)難；但對于嗜溫性物種來講，溫度的升高有利于其種子的萌發(fā)，使它們本身無需再忍受漫長而寒冷的冬季，加快演替更新的速度，提高其競爭的能力，對他們的生長來說，無疑是有利的；

3）光強(qiáng)和日照的變化：光照強(qiáng)度和日照時間的增加，一方面有利于陽性植物的生長和繁育；另一方面則會抑制耐陰性植物的生長，尤其是會強(qiáng)烈影響到其后代的更新和繁育；

4）物候變化：全球氣溫的升高，會導(dǎo)致春季提前到來，從而影響到植物的物候，使他們提前生長，開花放葉。這將影響到那些在早春完成其生活史的林下植物，甚至有可能使它們無法完成生命周期而走向物種的終結(jié)，由此導(dǎo)致森林生態(tài)系統(tǒng)物種組成和生態(tài)結(jié)構(gòu)的變化；

5）有害物種的入侵：由于有害物種具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力和頑強(qiáng)的生命力，它們更能適應(yīng)強(qiáng)烈變化的氣候大環(huán)境，在物種競爭中處于有利地位。

總之，氣候變化對森林物種的組成和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響是多個因素綜合滲透的結(jié)果，它將使一些新的物種入侵到原有系統(tǒng)之中，也會使一些物種退出原有的生態(tài)系統(tǒng)中，從而改變原有森林的物種組成和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，這些變化會嚴(yán)重影響到不同森林生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡區(qū)域。

5 發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、建立可持續(xù)發(fā)展的道路

現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)和生活水平高速發(fā)展，對能源的需求越來越大，鋼鐵、汽車、冶金等重工業(yè)源源不斷的消耗著地球上有限的資源――煤、石油、天然氣等。這些碳資源的過渡開采，改變的地球表層的地質(zhì)環(huán)境，嚴(yán)重影響了生態(tài)環(huán)境，甚至影響了氣候條件，一些地區(qū)沒有了以往茂密的樹木森林、山泉小溪，取而代之的是氣候嚴(yán)重干旱，水源匱乏，以前常見的鳥類獸類逐漸淡出人們的視野。

低碳經(jīng)濟(jì)是以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)模式，是人類社會繼農(nóng)業(yè)文明、工業(yè)文明之后邁向生態(tài)文明的又一次重大進(jìn)步，它將引領(lǐng)未來經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。低碳經(jīng)濟(jì)主要包括低碳生產(chǎn)與低碳消費，其實質(zhì)是能源的高效、清潔利用，低碳或無碳等綠色能源的廣泛開發(fā)與普遍使用，以及碳排放的顯著減少；核心是能源技術(shù)和減排技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和制度創(chuàng)新以及人類生存發(fā)展觀念的根本性轉(zhuǎn)變。太陽能、風(fēng)能等綠色新能源正在得到全世界重視，加大新能源產(chǎn)業(yè)的開發(fā)力度，改變能源結(jié)構(gòu)，逐漸降低對碳能源的過度依賴，并最終把新型能源推上舞臺取代地球上有限的碳能源，是全人類共同奮斗的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

篇10

1氣候變化對農(nóng)業(yè)資源的影響

1.1氣候變化對熱量資源的影響

當(dāng)前我國大部分地域溫度呈現(xiàn)升高趨勢，溫度提升最明顯的地區(qū)是華北、內(nèi)蒙古東部和東北地區(qū)。在將來各種氣體排放的影響下，以冬季變暖情況最為突出，這主要在于二氧化碳含量的增多導(dǎo)致溫度升高。1.2氣候變化對光資源的影響

當(dāng)前我國平均白天時間正在逐漸變短，減少幅度最顯著的地域是華北和東北地區(qū)。輻射減少也許是因為火山噴發(fā)、城市建設(shè)和空氣污染物排放量增加等方面的因素影響，由于輻射的減少導(dǎo)致農(nóng)作物的光合作用減弱，以至于農(nóng)作物不能有效地利用光資源。

1.3氣候變化對水分資源的影響

我國年平均降水量改變趨勢不顯著，但地區(qū)降水量波動很大，華北、東北和西北東部呈現(xiàn)出下降趨勢。在將來各種氣體排放的作用下，降水變化分布相對穩(wěn)定，年降水增多明顯地區(qū)是華北、西北和東北地區(qū)。由于二氧化碳含量的增加，導(dǎo)致溫度升高，進(jìn)而造成農(nóng)作物需水量增大，在其他氣象因素保持穩(wěn)定的前提下，華北地區(qū)不同作物的需水量由于溫度升高而變化的情況會有所不同，但越來越緊缺的水資源將會影響農(nóng)作物的產(chǎn)量。

2氣候變化對農(nóng)作物生長發(fā)育的影響

溫度是影響農(nóng)作物生長速度的主要因素，溫度的變化決定了生長期的長短。溫度升高，其生長速度相對增加加快。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)：平均溫度增長1℃，水稻生長期平均減少7.6d。但溫度增高對不同品種水稻的生長作用是不同的。溫度升高對冬小麥影響最大的階段是其生長前期，對后期的影響很小，導(dǎo)致春季生長期提前，拔節(jié)期影響最為顯著，抽穗以后各生長期影響較少，冬季生長期和全部生長期顯著減少。通過研究冬小麥的生長情況，在土壤不缺水的條件下，黃淮海地區(qū)秋冬季溫度升高，播種期到開花期過程變短，開花期到成熟期過程有所增長，播種期到成熟期整個生長期的過程變短。總之，氣候變化讓農(nóng)作物生長期變短，并且對生長前期的影響高于對生長后期的影響。

3氣候變化對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響

氣候變化對農(nóng)作物的影響主要體現(xiàn)在產(chǎn)量上，由于全球氣候變化正負(fù)效應(yīng)的不一性。當(dāng)前主要解決辦法是使用氣候模型與作物模式相關(guān)聯(lián)，對作物產(chǎn)量可能遭受的影響制定解決方案。在模擬未來氣候環(huán)境條件下，溫度增高，作物生長速度加快，生長期變短，不同品種水稻產(chǎn)量會受到不同的降低。溫度升高造成小麥生長過快，生長期變短，春小麥產(chǎn)量降低程度也會高于冬小麥。由于不同地區(qū)未來降水量變化不同，華北和長江中下游地區(qū)的雨養(yǎng)冬小麥產(chǎn)量會有所增加，而東北地區(qū)和西北地區(qū)春小麥產(chǎn)量會有所降低。

4氣候變化對品種布局的影響

在溫度升高的影響下，人們可以通過改變種植環(huán)境、替換產(chǎn)量較高的中晚熟品種來解決產(chǎn)量問題，以確保產(chǎn)量的增加。在溫度升高的影響下，在不考慮二氧化碳濃度增加對作物生長的影響的基礎(chǔ)上，東北地區(qū)玉米不同品種種植區(qū)域會呈向北移動的趨勢，在受溫度影響較大的區(qū)域可以考慮用中晚熟品種代替早熟品種，縮短玉米的生長期；干物質(zhì)含量增多，能夠提升東北區(qū)域春玉米產(chǎn)量。東北區(qū)域不同品種的玉米可種植區(qū)域呈向北擴(kuò)張的趨勢，小興安嶺能夠播種極早熟玉米品種。所以，在溫度升高的影響下，會利于喜溫和晚熟品種的播種，進(jìn)而能夠增加作物產(chǎn)量。

5氣候變化對作物生產(chǎn)潛力和氣候資源利用率的影響

農(nóng)作物生產(chǎn)潛力是判斷農(nóng)業(yè)氣候資源狀況的主要根據(jù)，其生產(chǎn)潛力的大小決定于光、水、溫3種條件的狀況和三者之間的相互作用。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，溫度升高對熱量豐富地域作物產(chǎn)量的影響呈現(xiàn)為下降趨勢，遼寧地區(qū)將來因溫度升高超過了玉米生長的適宜氣溫，作物生產(chǎn)潛力呈降低趨勢；但東北地區(qū)另外兩省通過播種晚熟品種，使生產(chǎn)潛力呈上升趨勢。在氣候變化的影響下，光、水、溫3種資源的分配不均是導(dǎo)致生產(chǎn)潛力下降的重要原因。河北地區(qū)降水量逐漸下降，雖然光、溫資源可以滿足作物生長所需，但是冬小麥的產(chǎn)量在逐漸降低。將來氣候變化明顯限制春玉米的生產(chǎn)潛力，而降水量變化造成的影響會高于溫度變化影響，降水量變化趨勢對其影響作用會更加顯著。當(dāng)前全球很多地區(qū)農(nóng)業(yè)氣候資源利用率較低，我國光能利用率、熱能利用率、水分利用率和綜合利用率在全球僅處于中等水平。

6結(jié)語