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全球气候变化论文
全球气候变化及影响
(选修课)
结业论文
论题:
全球气候变化对农业的影响
——以对中国农业影响为例
摘要
根据全球气候的变化,大气中温室气体的浓度在逐渐升高,预计2030年CO2浓度将加倍.温室气体产生温室效应,会使大气升温,全球平均降水增加,海平面升高等,这些变化对全球农业将产生深刻影响。
作物光合作用会增强,但农产品质量可能下降;土壤水分有效利用率将发生变化;农作物分布区域和面积将有大幅度变更;灾害性天气可能会增加;农业病虫害因气温升高可能会扩大危害;海平面升高会淹没一些土地,并使盐渍化扩大。
在全球气候变化背景下,中国的气温不断增高,近50年中国年平均地表气温增加了1.1℃,明显高于全球;降水变化趋势不明显,年代际波动较大,也存在明显的地区差别;极端天气气候事件不断增多;气候变暖将使中国各类自然植被发生明显北移,土地荒漠化危害范围加大,土壤肥力下降,并增加农业灌溉的需水量,农业水资源供需矛盾加剧。
农业是与人类关系最为密切的产业,气候变化的农业后果研究需进一步加强。
关键词:
气候变化;农业影响;温室效应;中国农业
Abstract
Accordingtothechangeofglobalclimate,theconcentrationofgreenhousegasesisincreasingandCO2willbedoubledin2030.Theeffectsofgreenhouseduetogreenhousegases,willincreasethemeantemperature,meanprecipitationontheearth,andwillriseinsealevel.Allthesechangeswillaffectagriculturesignificantly.Therateofphotosynthesisofcropplantswillgoup,buttheyieldqualityunderadoublingCO2maydecrease.Soilwaterusebyplantsmaychange.Thedistributionandareasofcropswillmovetowardthenorth.Theeffectsofdrought,heatstress,storms,severefrostsetc.willincrease.Thedistributionandintensityofharmfulnessofagriculturalpestsanddiseasetothecropsmaybeextended.Somelow-lyingcroplandsmaybelossthroughtheinundationandmayincreasesalinityofcoastalgroundwaterduetothehighersealevel.Underthebackgroundoftheglobalclimatechange,themeantemperaturecontinuestoriseinChinaduringthelast50years,withannualmeansurfaceairtemperaturebeingincreasedby1.1℃,higherthantheglobaltemperatureincrease;Theprecipitationtrendsarenotobvious,withlargeinterdecadalfluctuationsandsignificantregionaldifferences;thenumberofextremeweatherandclimateeventsgrows.Agricultureisthemostcloselyrelatedtohumanliving,theconsequenteffectsofglobalclimatechangeonagricultureneedfurtherstudyinfuture.
Keywords:
Globalclimatechange;Agricultureeffects;Effectsofgreenhouse;Chineseagriculture
目录
1.引言1
2.全球气候变化的原因1
2.1人口的增加1
2.2大气环境污染1
2.3海洋生态环境恶化因素1
2.4土地遭侵蚀、沙化等破坏因素2
2.5森林锐减2
3.全球气候变化的趋势2
4.气候变化对农业气候资源的影响2
4.1气候变化对光资源的影响2
4.2气候变化对热量资源的影响3
4.3气候变化对水分资源的影响3
5.气候变化对农业生产的影响3
5.1CO2和O3对农业生产的影响3
5.2气候变化对作物产量的影响3
5.3气候变化对种植制度的影响4
5.4气候变化对作物病虫害的影响4
5.5气候变化对农业成本和投入的影响4
6.气候变化对农业环境的影响5
6.1气候变化对森林的影响5
6.2气候变化对农田土壤环境的影响5
6.3气候变化对农业用水的影响5
7.中国农业应对气候变化的对策5
8.结语6
参考文献7
1.引言
全球气候变暖已是不争的事实,近100年全球平均地表温度上升(0.74±0.18℃)最近50年中国年平均地表气温增加了1.1℃,明显高于全球或北半球同期平均增温速率,近50年中国年降水量变化趋势不显著,但年代际波动较大,并存在明显的区域差异。
综合多模式多排放情景的预估结果,未来20~100年中国地表气温将明显增加,北方降水增加幅度大于南方全球气候变化及其对经济和社会发展的影响是当前人类面临的重要挑战,特别是近10多年世界范围的气候异常给许多国家的粮食生产、水资源和能源带来严重影响,而成为关系到人类生存的热门话题,全球各界已经对气候变化及其影响进行了广泛研究。
中国人口众多,人均资源相对短缺,又是一个发展中国家,农业基础条件差,气候环境的变化,对农作物生长发育和农业生产发展产生了复杂多样的影响。
2.全球气候变化的原因
2.1人口的增加
近年来人口的剧增是导致全球变暖的主要因素之一。
同时,这也严重地威胁着自然生态环境间的平衡。
由于人口增长,工业、城市、交通占地不断增加,耕地面积不断减少,而与此同时,人们对粮食的需求量也在日益增加。
为了能够使食物供应跟上人口增长,人们采取了各种措施:
如施用大量化肥与农药以提高单位面积产量,开垦荒地以扩大耕地面积,但是这些措施都有可能是以环境破坏为代价的,最终导致了全球气候变暖。
2.2大气环境污染
环境污染的日趋严重已构成了全球性重大问题,同时也是导致全球变暖的主要因素之一。
现在,关于全球气候变化的研究已经明确指出了自上个世纪末起地球表面的温度就已经开始上升。
大气污染物,尤其是二氧化硫、氟化物等对植物的危害是十分严重的。
当污染物浓度很高时,会对植物产生急性危害,植被被破坏导致全球变暖。
2.3海洋生态环境恶化因素
目前,海平面的变化是呈不断地上升趋势,根据有关专家的预测到下个世纪中叶,海平面可能升高50cm。
如不采取及对措施,将直接导致淡水资源的破坏和气候变暖等不良后果。
而全球气候变暖回让海平面升高,形成恶性循环
2.4土地遭侵蚀、沙化等破坏因素
造成土壤侵蚀和沙漠化的主要原因是不适当的农业生产。
众所周知良好的植被能保持水土流失。
但到目前为止,人类活动如为获取木材而过度砍伐森林、开垦土地用于农业生产以及过度放牧等原因,仍在对植被进行着严重的破坏。
而植被有吸收温室气体的作用,植被的减少破环了温室气体的循环,导致气候变暖。
2.5森林锐减
现在人口增长快,住房紧张,建筑占用耕地,导致砍伐树木,植树面积减少.由于大量占用耕地,所以农民砍树开垦土地,导致森林面积减少。
森林是“地球之肺”,每一棵树都是一个氧气发生器和二氧化碳吸收器。
森林能涵养水源,在水的自然循环中发挥重要的作用。
森林能防风固沙,制止水土流失。
3.全球气候变化的趋势
近半个世纪以来,由于全球人口数量的增加,人类经济活动的增强和现代工业的发展,人类社会对能源消耗量越来越大,矿物燃料的大量使用和森林面积的减少,导致大气中的二氧化碳等导致温室效应的气体的浓度明显升高,而温室气体浓度的升高,将使全球气候发生显著的变化。
尽管有各种预测模型在测量上有差别,但是变化的趋势基本是一致的:
随着二氧化碳浓度的加倍,全球大气和土壤的温度将升高1.5—4.5℃,这种温度变化是逐渐的,受海洋水体的影响,大约每10年升高0.3~1℃。
由于全球气候变暖,水分蒸发量必然增加,这将导致全球平均降雨量增加但雨量增加也是不平衡的,高纬度地区和极地增加幅度较大但雨量增加也是不平衡的,高纬度地区和极地增加幅度较大,且季节变化较大。
4.气候变化对农业气候资源的影响
4.1气候变化对光资源的影响
中国总辐射量在20世纪以来呈减少趋势,而变化趋于和缓减少趋势最明显的地区是华北和华东地区,黄土高原中东部下降也比较明显。
辐射减少可能与火山喷发、城市和工矿业发展引起的空气污染物排放量有关,实际观测与数值模拟也表明气溶胶的增加导致直接辐射的降低,作物的光合有效辐射量随之减少,减少的趋势是渐缓的,冬小麦比水稻的减少趋势更明显。
20世纪90年代以来全球火山喷发相对出现平静期和总体污染状况有所缓解可能是全球范围内辐射增加的重要原因。
4.2气候变化对热量资源的影响
近50年除四川东北部和南部地区的气温略有下降外,全国大部地区呈明显的上升趋势,气温升高最显著的地区是华北、内蒙古东部和东北地区。
气候生长期有较为明显的增长趋势,平均增长速率为每年0.16天。
近年全国无霜冻期以每10年3.4天的气候倾向率延长,东北、西北积温增加明显。
未来各种排放情景下,以冬季的变暖最明显。
区域分布为青藏高原增温最大,东北、西北、华北次大,其余地区则由东南向西北递增分布。
CO2浓度增加越多对温度的影响就越大,温度升高幅度越明显。
4.3气候变化对水分资源的影响
近50年中国年平均降水量变化趋势不明显,但区域降水量变化波动较大,西部华南降水呈增加趋势,华北、东北和西北东部降水呈减少趋势。
未来各种排放情景下降水变化分布基本一致,年降水增加显著区域为华北、西北及东北地区,长江中下游沿岸及其以南地区有小幅度增加。
温度升高,导致作物需水量发生变化。
利用比较宏观和简化的内岛善兵卫公式发现温度升高对蒸发率的影响夏季大于冬季,北方大于南方。
未来温度上升,在其他气象要素保持不变的情景下,华北地区不同作物的需水量对气候变暖的响应存在差异其中冬小麦需水量增加最大,棉花次之,夏玉米最小,日益紧张的水资源供需矛盾将更加突出。
5.气候变化对农业生产的影响
5.1CO2和O3对农业生产的影响
CO2既是一种主要的温室气体,也是一种重要的农业气候资源。
自然界中CO2是绿色植物光合作用不可或缺的材料,CO2浓度增加,将加大光合作用强度,增加农作物的光合CO2浓度增加又通过对作物生理过程,如光合、呼吸、气孔活动、蒸腾耗水的间接影响,最终影响作物产量。
O3是一种强氧化剂,对农作物具有较强的毒害作用,能影响植物的生长发育和生理功能,引起植物的代谢紊乱。
实验表明:
浓度倍增,冬小麦和水稻总生物量和产量呈下降趋势,但17种氨基酸和粗蛋白含量有所增加,冬小麦减产率高于水稻,而17种氨基酸和粗蛋白的增长率冬小麦又高于水稻。
自前工业化时代以来,对流层O3浓度增加了38%。
5.2气候变化对作物产量的影响
气候变化情景下,粮食作物水稻、玉米和小麦的生育期缩短,产量下降。
气候变化对中国小麦总产量的影响并不是很大,比水稻和玉米要小。
考虑CO2直接肥效作用,小麦的单产将显著的增加,灌溉小麦增产幅度大于雨养小麦;雨养水稻和玉米单产增产明显,灌溉水稻和玉米影响不明显但目前有关CO2对作物直接作用的研究大多处于作物个体水平,作物群体能否表现出较高的产量潜力和持续的增产潜力、CO2浓度增加对作物的负面影响等等这些问题都需要进一步研究。
气候变暖有利于棉花生产,提高北方棉花产量和品质。
气候变化对中国大部分地区大豆生产不利。
但哈尔滨以北地区和呼和浩特等地区大豆生育期内热量条件明显改善,有大幅度增产可能。
5.3气候变化对种植制度的影响
气候变化使中国主要作物品种的布局也将发生变化,华北目前推广的强冬性冬小麦品种将为半冬性冬小麦品种所取代;比较耐高温的水稻品种将在南方占主导地位;东北地区玉米的早熟品种逐渐被中、晚熟品种取代。
未来气候变暖在降水不增加或增加不多的情况下,农牧交错带将南扩。
气候变暖使中国东北、西北地区农作物种植结构发生较大改变。
粮食作物种植结构发生了很大的变化,从主要以小麦和玉米为主的粮食作物种植结构变化为以玉米和水稻为主;水稻的种植区域明显向北扩展,小麦的种植区域向北收缩。
5.4气候变化对作物病虫害的影响
气候变化使病虫害为害的地理范围扩大、程度加剧,病害发生期提前、危害加重。
气候变化对农作物害虫的影响主要体现在越冬北界北移、越冬基数高、死亡率低;发生期前,危害加重;迁入期提前,迁出期延后,危害期延长;繁殖代数增加和迁飞区域扩大。
气候变化将使中国主要农作物病虫害危害呈加重趋势。
5.5气候变化对农业成本和投入的影响
肥效对环境温度的变化十分敏感,尤其是氮肥,气候变暖导致的化肥施用量的增加,化肥施用量的增加,会使农业投入和生产成本提高。
在全球气候变化的背景下,还会大大增加中国出现异常气候的频率,极端天气气候事件的发生频率呈增加趋势,强度也有增大趋势,强降雨、暴雪、高温、干旱、低温冷冻等极端天气气候事件频繁出现,将使得中国的粮食生产变得不稳定,从而影响农业成本;气候变化尤其是温度增高后,还会改变农业生产条件,大幅增加农业成本和投资,此外气候变化还会提高农田的灌溉成本,进行水土保持和土壤改良的费用增加,从而造成农业的投资增加,增加了农业成本。
6.气候变化对农业环境的影响
农业环境是以农作物或农业生产为主体的周围环境各要素的总和。
主要包括农田、森林、草原、灌溉水、空气、光、热及施用于农田的肥料(包括化肥)、农药和农业机具等。
这些农业环境要素共同构成了一个农业环境综合体系,相互作用,相互影响,为人类创造出生产和生活上必须的大量物质。
6.1气候变化对森林的影响
未来中国各类自然植被将发生明显的向北推移。
南方的热带雨林将扩大,东北地区的寒温带针叶林和西南地区的青藏高原高寒植被将明显减小,尤其是寒温带针叶林将向北移入西伯利亚地区,几乎从中国区域消失。
其他各中介性植被面积变化不大,但地理位置将向北推移达数百公里之多。
森林的生产力有所上升。
6.2气候变化对农田土壤环境的影响
土壤有机碳的变化影响土壤和作物生产的可持续性。
气候变化加速有机碳的分解气温升高导致土壤有机碳含量下降。
能使植物直接吸收利用的速效氮的释放量增大,增大未来作物施肥量,肥料挥发、分解、淋溶流失的增加对土壤和环境十分有害。
荒漠化的最终结果是土地生产潜力的丧失和人类生存条件的丧失,而中国是世界上荒漠化危害范围最广程度最深的地区之一。
6.3气候变化对农业用水的影响
气候变化对农业灌溉需水量的影响很大。
气候变暖可能使作物生长季内的潜在蒸散量增加,导致土壤水分的有效性下降,从而增加农业灌溉的需水量,同时气候变化造成近年中国六大江河实测径流量都呈下降趋势,下降幅度最大的是海河流域。
全国水面蒸发量减小。
冰川退缩,积雪融化,海平面上升,干旱与半干旱区水资源对于气候变化影响特别脆弱,主要表现为降水和河川流量减少。
地下水明显减少并长期得不到恢复和补充。
全球变暖对湖泊等水体污染也有影响,由于升高的水温、增加的降水强度和长期的低流量使湖泊和水库多种水污染加重,农业水资源供需矛盾加剧。
7.中国农业应对气候变化的对策
应对气候变化包括减缓和适应两个方面,减缓和适应并重。
减缓气候变化主要包括减少农业和农村温室气体排放,推广节能技术和设备,提高土壤固碳能力,改善生态和环境;适应气候变化主要是加强农业基础设施建设,开展农田水利基本建设,推广旱作节水技术,增强农业防灾、抗灾、减灾和综合生产能力。
培育产量高、品质优良的抗早、抗涝、抗高温、抗病虫害等抗逆品种,加大优良品种推广力度,提高良种覆盖。
加强动物疫病监测预警,提高动物疫病的预防和控制能力。
开展草原退牧还草,草场围栏,人工草场建设,保护和改善草原生态。
加强气候变化研究,加强国际合作,加强科普宣传,提升科技能力和科技素质。
8.结语
气候变化对农业的影响是多方面的、复杂的和难以准确预测的,有有利的作用,也有不利的影响,并且可能是负作用大于正作用。
农业生态系统是很复杂的,其对气候变化的响应也是难以确切模拟的,农业又是与人类关系最为密切的产业。
所以气候变化与农业系统间的相互作用关系研究是非常重要的。
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