气候变化对农业的影响及应对措施周曙东周文魁朱红根王传星王艳摘要: 阐述气候变化的特点, 分析农作物对温度、降水变化的敏感性, 昆虫对温度变化的敏感性。

探讨了农业生产对低温雨雪冰冻天气、对干旱及洪涝灾害的脆弱性。

应对气候变化的农业技术选择包括选育抗逆性强的农作物新品种, 增强农作物抵御自然灾害的能力; 加强农业水利基础设施建设; 大力发展节水农业种植技术; 加强农业灾害性天气的预警与响应能力建设。

在此基础上提出应对气候变化的农业适应性政策措施: 调整耕作制度, 提高指数; 完善江河湖泊防洪工程和防洪减灾体系; 加强土地合理利用; 发展设施农业, 提高农业抗御自然灾害的能力; 制订减灾应急预案; 积极推广农业保险。

关键词: 气候变化; 敏感性; 脆弱性一、引言气候变化被列为全球十大环境问题之一, 随着全球气候变化研究的进展, 开展气候变化影响的相关研究开始成为学术界最为活跃的研究领域之一。

农业是对天气变化最为敏感的部门之一, 因为气候始终是影响农业生产的重要决定因素, 到目前为止, 农业还没有改变靠天吃饭的局面。

农业是国民经济的基础, 气候变化对农业所带来的不利影响,特别是极端天气气候事件诱发的自然灾害将造成农业生产的波动、危及粮食安全、社会的稳定和经济的可持续发展。

尽管在哥本哈根会议上各国还没有就气候变化问题综合治理所采取的措施达成共识, 有待在2010年墨西哥城的第16 次缔约方会议上继续协商, 但气候变化会带来难以估量的损失, 气候变化会使人类付出巨额代价的观念已为世界所广泛接受, 并成为广泛关注和研究的全球性环境问题。

及早开展气候变化对农业影响的研究, 发现可能存在的问题, 提前采取适应性对策具有极其重要的战略意义。

本文从敏感性、脆弱性方面来分析气候变化对农业的影响, 并在此基础上探讨我国农业应对气候变化的适应性对策。

二、气候变化的特点和趋势气候变化是气候平均状态出现统计意义上的显著变化或者持续较长一段时间( 10 年或更长时间)的变动, 具体指气候平均值和离差值两者中的一个或两者同时随时间出现了统计意义上的显著变化。

1.气候变化的特点( 1)平均温度明显上升中国近100 年来年平均气温明显增加, 达到015~ 018度, 比同期全球增温平均值略高。

近50年变暖尤其明显, 主要发生在20世纪80年代中期以后[1] 。

如果年平均温度上升1度, 大于或等于10度积温的持续日数全国平均可延长15天左右,这对于农作物生产来讲具有重要意义。

( 2)降水出现区域性与季节性不均衡温度的提高会加快地表水的蒸发, 导致水循环加剧, 暴雨出现的概率增加, 虽然降水量很大, 却不能得到有效利用。

各地的降水量和蒸发量的时空分布也会显著改变。

降水既会出现区域性不均衡,也会出现季节性不均衡, 即在农作物最需要水的时候出现季节性干旱, 从而给农业生产带来严重影响。

过去的概念是中国西北部缺水, 今后在中国南方也可能出现季节性干旱, 水资源短缺将成为一个严峻的问题。

( 3)极端气候现象增多趋强极端气候现象指一些在特定地区和时间的罕见事件, 极端气候现象的罕见程度一般相当于观察到的概率密度函数小于10% , 这些极端气候现象包括干旱、洪涝、低温暴雪、飓风、致命热浪等。

极端天气气候事件的发生和全球变暖有关, 也是气候变化的表现方面之一。

在全球气候变暖的总趋势下, 大气的环流特征和要素发生了改变, 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, 导致这些小概率、高影响天气气候事件的发生机会增加[2] 。

极端气候事件对农业系统的影响往往大于气候平均变率所带来的影响。

( 4)冰川消融导致海平面上升, 海水入侵在内陆地区增温造成冰川退缩导致雪线上升,在南极冰川逐步融化、冰架面临坍塌, 而北极冰帽正在持续消融中, 漂浮在北冰洋上的成年厚冰块不断融化, 这些因素再加上海水受热膨胀将会使海平面上升。

海平面上升会带来一系列问题。

例如沿海地区洪水泛滥及严重破坏、侵蚀海岸线、海水入侵内河、沿海湿地及岛屿洪水泛滥, 一些地势较低沿海城市及村落可能面临淹没的危险。

海水入侵还会使灌溉地下水水质变咸, 土壤盐渍化, 灌溉机井报废, 农田减产。

三、农业对气候变化的敏感性与脆弱性分析11农业对气候变化的敏感性分析敏感性是指某个系统受到与气候有关的刺激因素影响的程度。

所谓刺激因素是指气候变化因素, 包括平均气候状况、气候变率和极端事件的频率与强度[5] , 这些影响可能是直接的影响, 也可能是间接的影响。

气候变化将使我国农作物种植制度及农业生产的布局发生较大变化。

气候变暖将使我国长江以北地区, 尤其是中纬度和高原地区农作物生长季开始的日期提早、终止的日期延后, 潜在的生长季延长; 还将使多熟种植的北界向北推移[3] 。

麦、稻两熟区、双季稻种植区和一年三熟制的水稻产区,在水分条件满足的情况下, 种植北界均可向北推移。

如果年平均气温上升2度, 大部分两熟制地区将会被不同组合的三熟制取代, 三熟制的北界将北移500km 之多, 三熟制面积可能扩大115倍, 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, 一熟制地区的南界将北移250~ 500km, 一熟制地区的面积将减少23% [4] 。

这些敏感区域将会面临种植制度、产业结构和作物品种的重大改变。

(1)农作物对温度变化的敏感性一些作物的生长发育对温度很敏感, 每一种作物都有适合生长的温度区间, 温度过低或过高都不利于作物的生长。

平均温度上升会导致生育期缩短与早熟, 有效分蘖减少, 穗重下降、产量降低。

以水稻为例, 平均气温每升高1度, 生育期日数平均缩短7~ 8天, 在温度为24~ 27度的南部地区, 平均气温每升高1度, 生育期缩短14~ 15天; 在温度低于24度的北部和高原部地区, 生育期缩短4~10天。

在当前的品种条件下, 生育期缩短使有效分蘖减少, 导致总干重和穗重下降、产量降低, 双季稻早稻平均减产约为16% ~ 17% 左右, 晚稻平均减产约为14% ~ 15%。

对冬小麦来说, 平均气温每升高1度, 目前品种的冬小麦生育日数平均缩短17天左右, 减产幅度大约为10% ~ 12% 。

对玉米来说, 平均气温每升高1度, 生育期缩短7天左右,产量平均下降5% ~ 6%。

[4]根据谢云(1999)论文中提出的喜温作物的温度影响函数[ 12] , 笔者绘制出喜温作物对温度的敏感性折线图, 从图1中可以发现这样一些敏感临界点, 第1个敏感临界点a 为6度, 当温度低于6度时, 喜温作物停止生长, 温度在6~ 21度之间时, 作物生长开始生长发育但生长速度缓慢; 第2个敏感临界点b为21度, 温度在21~ 28度之间时, 作物生长速度明显加快; 第3个敏感临界点c为28度,28~ 32度之间温度最适合喜温作物的生长; 第4个敏感临界点d为32度, 当温度超过32度时, 随着温度的上升, 作物生长明显受到影响; 第5个敏感临界点e为44度, 当温度超过44度时, 喜温作物停止生长。

(2)农作物对降水变化的敏感性农作物对降水存在类似倒U 型曲线的敏感性关系。

当降水严重不足时, 农作物对水分的需求得不到满足, 会出现干旱症状, 从而影响作物的正常生长; 当降水量增加到一定范围内, 加上温度及光照的配合, 作物得以茁壮成长; 当出现连续大雨、降水量超过一定范围时, 又会对作物产生不利的影响。

在开花期出现阴雨会影响作物授粉, 造成落花落果; 长期阴雨还会诱发病害; 降水量过多会造成农田渍害, 严重时作物会被淹死。

农作物各生育阶段对水分的需求是不同的, 对水分的敏感性也不一样, 也就是说敏感临界点和敏感性曲线的峰度都会发生变动。

作物对水分最敏感时期, 即水分过多或缺乏对产量影响最显著的时期, 称为作物水分临界期。

以冬小麦为例, 拔节到抽穗阶段为冬小麦的需水临界期, 在拔节) 抽穗阶段, 小麦进入旺盛生长时期, 耗水量急剧增加, 其中挑旗期是小麦一生对水分要求最敏感的时期, 这段时间为一个月左右, 日耗水为4213立方米/公顷,耗水量约占全生育期的26%, 而在抽穗) 成熟阶段, 日耗水量激增, 达到4518立方米/公顷, 耗水量约占全生育期的38%以上。

(3)昆虫对温度变化的敏感性气候变暖会使农业虫害的分布区发生变化, 气温升高后, 某些虫害的分布区可能扩大, 从而影响农作物生长。

昆虫的生长发育有一个适宜温区, 即存在一定的温度范围, 在温带地区适宜温区一般为8~ 40度。

温带地区的许多昆虫对温度的第1个敏感临界点为- 10度, 如果冬季温度低于- 10度以下, 昆虫长期处于冷昏迷状态, 会引起死亡。

第2个敏感临界点为8度, 8 ~ 15度是昆虫的发育起点温度, 昆虫在发育起点温度以下的一定温度范围内( - 0度到8度)并不死亡, 而是呈现为休眠状态, 当温度恢复到适宜温区时, 昆虫仍可恢复生长发育。

第3个敏感临界点为22度, 最适合于昆虫发育和繁殖的温度范围称为适宜温区, 一般为22~ 30 度。

第4 个敏感临界点为35 度, 称临界高温, 一般为35~ 45度, 这时昆虫因高温而生长发育被抑制[ 7] 。

第5个敏感临界点为45 度, 由于温度过热, 昆虫停止生长。

从农业生产的角度看, 冬季气温的高低对虫害的暴发有着重要的影响, 严寒的冬季可以有效地冻死害虫, 而暖冬往往会给来年带来虫害大暴发。

2.农业对气候变化的脆弱性分析农业对气候变化的脆弱性则是指农业系统容易受到气候变化(包括气候变率和极端气候事件)的不利影响, 且无法应对不利影响的程度, 是农业系统经受的气候变异特征、程度、速率以及系统自身敏感性和适应能力的反应[2] 。

农业对气候变化的脆弱性往往和极端天气气候事件有关, 当生物遭遇到所能承受的阈值时呈现出脆弱性, 导致一个系统从某一主要状态转变为另一个主要状态。

未来全球气温和降雨形态的急剧变化, 可能使许多地区的农业和自然生态系统无法适应或不能很快适应这种变化, 造成大范围的植被破坏和农业灾害, 产生破坏性影响。

脆弱性往往仅针对一个或少数几个指标, 并可能存在一个阈值, 从图1显示的作物对温度的敏感折线图也可以看到, 当温度低于6度时, 喜温作物停止生长, 当温度低于0度时, 则可能产生冻害; 而当温度超过44度时, 作物生长明显受到影响。

0度与44度这二个温度敏感临界点表明了喜温作物所能承受的温度最低阈值与最高阈值, 当温度一旦突破阈值时, 作物就会停止生长甚至死亡。

(1)农业生产对低温雨雪冰冻天气的脆弱性分析中国南方地区的农业生产对冬季的低温雨雪冰冻天气表现脆弱, 具体表现在以下几个方面, 一是农作物品种不耐低温, 很多果树、蔬菜品种在零度以下就会冻伤; 二是农业基础设施建设标准低, 面对暴雪和冰冻, 畜禽栏、蔬菜大棚会严重倒塌; 三是面对严重积雪的适应性差, 缺少清雪除冰的有效应急措施。