气候变化对中国农业生产的影响及应对策略

全球气候呈现变暖的趋势, 对农业生产和粮食安全产生重大影响, 并成为当今全球环境变化关注的热点问题之一。本文采用文献综述与比较研究的方法, 系统分析了气候变化对光资源、温度、土壤质量和水环境等农业生产要素的影响机理, 探讨了气候变化对我国作物种植区域和种植制度、农作物病虫害、农业生产能力以及农业经济与管理等方面的实际影响, 通过梳理国外应对气候变化的主要农业战略, 提出新时期我国应对气候变化的农业可持续发展策略。     

气候变化对中国农业气象灾害与病虫害的影响

在前人研究的基础上结合中国统计局《中国农业统计年鉴》1978－2007年主要农业气象灾害成灾面积、经济损失等资料与全国气象站点气象要素资料,总结了气候变化对我国农业气象灾害发生发展的影响,各类农业病虫害由于气候变暖特别是暖冬出现的新的变化发展趋势。结果表明,在已有气候变暖的影响下,绝大部分农业气象灾害危害加重、发生频繁,特别是极端气候事件发生频率加大,极大的威胁着中国粮食生产的安全。气候变化对农业病虫害的影响也是如此,气候变暖造成病虫害发生世代数增加,危害范围扩大,为害程度加重,给农业病虫害的综合防治带来困难。未来农业气象灾害、病虫害会更加频繁,使农业生产的不稳定性加大,应予以积极应对。     

宁夏气候变化及其对农业生产的影响

选取宁夏20个地面气象站1961-2005年逐日平均气温、逐日最低气温、逐日降水量资料,分析年平均气温、日平均气温稳定通过0℃积温、无霜期、生长期降水量等的变化规律.结果表明:20世纪90年代以后宁夏各地明显升温,20世纪90年代和2001-2005年年平均气温平均升高了0.5℃和0.9℃,≥0℃积温平均增多了94.9℃·d和225 2℃·d;90年代以后无霜期平均延长了6.8d,作物生长期降水量呈减少的趋势,平均减少了12.5mm;气温升高也使得冬小麦种植北界明显向北、海拔上界明显向高处扩展.     

气候变化对中国冬小麦生产的影响

气候变化会对中国冬小麦生产带来深远的影响。CO2浓度升高和气候变暖有利于冬小麦种植区向春麦区扩展,主要表现在辽宁、河北、陕西、内蒙古等种植边界的显著北移和青海、甘肃种植边界的显著西扩;CO2浓度升高还会促进小麦根、茎、叶的生长,提高叶片光合速率和氮素的吸收与利用,有利于产量提高。但气候变化在中国还表现为太阳辐射的下降,冬小麦主产区黄淮海麦区和长江中下游麦区下降更为显著,试验研究表明,长期弱光小麦产量降幅可达6．4％-25．8％。温度升高对小麦产量的影响目前尚无明确定论;不同生育期降雨量变化对小麦产量的影响不同,生育前期降水量增加有利于小麦产量的提高,而后期则会导致一定的减产。然而,最值得关注和警惕的是高温与低温以及降水时空分布不均导致的干旱和渍水等极端气象灾害事件,随着全球气候变化发生频率显著增加,严重影响了小麦的生产,尤其是生育中后期的逆境将导致小麦结实粒、千粒重显著下降,造成产量锐减。此外,气候变化导致的病虫草害加剧不仅导致减产,还将显著增加生产成本,不利于小麦生产。     

应对气候变化对未来中国农业生产影响的问题和挑战

通过整合农业科学界从不同行业产业角度和不同的影响方面对气候变化可能带来农业生产影响的分析资料,梳理和辨析了气候变化对农业生产影响的途径和机理,提出了气候变化对中国国家尺度农业影响的“发酵”效应假设：气候变化因子间相互作用与交错叠加,产业的传递和反馈,可能带来不利效应的严重放大;未来气候变化下中国农业面临的基本问题将是：农业技术进步的迟滞性和农业生产能力的波动性,稳定农业生产水平和粮食供应能力将愈来愈困难。讨论和建议了应对气候变化的若干国家战略,这些战略应基于气候变化对中国农业生产的影响的敏感性行业和地区,气候变化的突出性趋势的认识。防患和应对极端性气象灾害事件将成为应对气候变化对农业影响的首要任务,需要加强研究和技术储备,同时迫切需要新的组织和运行机制全面开展气候变化对中国农业生产影响的试验和技术开发研究。     

气候变化对中国农业生产光温条件的影响

应用全国160站1951～1990年逐月温度资料及有效辐射资料,分析了中国近40年来气候变化对农业生产光温条件的影响.结果表明,光温生产潜力不是一成不变的.而是随气候变化而发生变化的.我国北方的光温生产潜力的极差相对变率明显地大于南方,尤以西北西部地区最大,长江中下游地区最小.     

气候变化对中国农业用水和粮食生产的影响

全球气候变暖作为一个不争的客观事实,不可避免地会对中国农业用水和粮食生产产生影响。该文分别采用Palmer干旱指数（PDSI）、单位灌溉面积用水量（GIQ）、单位面积粮食产量（PHGO）作为气候变化、农业用水和粮食生产具体度量指标,分析了中国1949－2005年PDSI、GIQ、PHGO年际变化特征及其相关关系,发现在1949－1983年PHGO和1949－1990年GIQ均与PDSI具有较好线性相关关系,表明气候变化在上述时间段对农业用水和粮食生产影响显著,人为因素（技术进步、政策机制、生产投入等）影响相对较小。依据相关关系对1949－2005年GIQ和PHGO进行预测发现,1991－2005年GIQ和1984－2005年PHGO预测值与实际值拟合程度较差,表明人为因素（技术进步、政策机制、生产投入等）在农业用水和粮食生产中已逐渐占据主导地位,对农业节水平均影响率达27%以上,对粮食增产平均影响率达40%以上。通过技术创新、政策机制保障和生产投入增加等人为因素控制,可在一定程度上缓解气候变化对中国农业用水和粮食生产带来的负面影响。     

气候变化对我国农业旱涝灾害的影响

最近几十年来,气候变化导致我国水资源的变化并给农业生产带来一系列影响,已经引起越来越多的关注。本文根据全国分区统计数据,分析了农业水旱灾害情况的变化,试图评述由气候变化引起的水资源变化对我国农业生产的影响。结果表明,气候变化对我国水资源变化的影响具有强烈的时空差异,导致了我国北旱南涝的情形加重;东北、西北和华北地区旱灾成灾比例显著上升,而华中地区、华东、华南和西南地区水灾比例有所上升。本文还就如何采取应对措施,减缓气候变化对农业水资源利用的影响,提出了看法和建议。     

近30年气候变化对西藏农业生产影响的研究

分析了西藏主要农区近3O年气候资源的动恋变化，结果表明气候变暖主要在冬季和夏季，尤以6月增温明显；积温增高，无霜期缩短；沿雅鲁藏布江一线、昌都年降水量每10年减少4～30mm，东南部年降水量呈递增趋势。8O年代各农区光温生产潜力均高于6O年代和7O年代，3O年平均每年上升11～62kg／hm²。30年气候生产潜力最高的1O年为7O年代，最低的1O年为8O年代。     

气候变化对典型草原区牧草气候生产潜力的影响

利用典型草原区45a的气候和牧草产量资料，应用数理统计方法分析了典型草原区气候变化规律及其对牧草气候生产潜力的影响。结果表明：典型草原区气候暖干化趋势明显，45a的年平均气温上升了1．6℃，最近20a上升了0．7℃，年降水量变化总体上呈减少态势，45a中年降水量下降了27mm，最近20a下降了40mm；降水量小是限制该地区牧草气候生产潜力的主导因素，由此造成45a间牧草气候生产力平均下降率为200．2kghm^-2a^-1，该区气候资源利用率也比较低，最近14a的平均值仅为37．3％，尚有60％的潜力可以开发；用气温、降水量与牧草气候生产力建立的气候评估模式通过了0．01信度检验，拟合的平均相对误差〈4．7％，温度与降水对其综合影响为：温度每降低1℃，降水增加1mm时，牧草气候生产潜力分别增加47．9kghm^-2a^-1和12．1kghm^-2a^-1。     

气候变化对我国主要粮食作物产量的影响及适应措施

过去几十年气候变化对我国主要粮食作物产量产生了重要影响,为了研究作物产量对气候变化的响应和适应,保障粮食安全,基于国内相关研究文献,分析归纳了研究方法,综述了国内小麦、玉米和水稻等主要粮食作物产量对气候变化的响应和适应,得出如下结论:（1）作物产量对气候变化响应的研究方法主要包括田间试验观测、统计分析和作物模型模拟等方法,其中田间观测法最直观,统计分析法可操作性强、应用最为普遍,作物模型模拟机理性强,可以定量描述气候因子对作物产量的影响,外推效果好;（2）近几十年来,小麦生育期内气温升高和辐射变化使我国北方小麦增产0.9%~12.9%,南方小麦减产1.2%~10.2%;气候变暖对玉米产量贡献率为-41.4%~0.4%;水稻生育期内气温升高和辐射增强有利于东北地区水稻产量增加,增产贡献率为1.01%~3.29%,而辐射减弱对长江流域等南方主要水稻种植区的水稻产量（长江流域晚熟稻除外）产生不利影响;（3）未来气候变化情境下小麦应从延长生殖生长期、增加籽粒数量和提高收获指数等方面培育新品种应对气候变暖对作物产量的不利影响;耐高温和长生殖生长期的玉米品种可以用来应对气温、降水等气候因子的变化;水稻则应选育耐高温品种应对气温和辐射等因子的变化所带来的作物生产上的风险。     

气候变化对中国北方玉米种植及物候的影响

通过分析北方地区玉米生产典型区1992—2012年40个有长时间序列记录站点的物候信息与年均温度及≥10℃有效积温之间的关系发现:随着年际之间气温波动,玉米自身进行着生育期的调整,年均温每升高1℃,玉米生育期大致缩短3～5 d;年均温11℃可能是春夏玉米的分界阈值,也可能是一年一作和一年两作两种种植方式的温度划分基线;东北和西北地区作物在1992—2012年间对气候变化响应程度强于华北地区,潜在适应性更强。通过本研究发现玉米物候对气候变化的响应规律,对于阐明玉米品种空间分布与气候变化的关系以及未来气候条件下玉米物候、品种及种植结构变化趋势具有重要意义。     

中国植被总初级生产力对气候变化的响应

为理解中国植被GPP的变化规律,基于改进后的EC-LUE模型,分析了中国1982—2016年植被GPP的空间格局、变化特征及驱动因子。结果表明:(1)中国植被GPP年变化范围介于0～3 051.08 g C/(m²·a),总体呈现出南高北低的空间分布特征。高值区主要分布在华南、东南沿海地区,低值区分布在青藏高原、新疆、内蒙古西部等地区;(2)近35 a中国植被GPP整体呈增加趋势,增加速率为2.43 g C/(m²·a)(p<0.05),特别是黄土高原地区植被GPP增加趋势明显,但在东北及东南沿海的部分地区呈显著减少的趋势;(3)中国植被GPP变化与气温和降水呈正相关关系,气温和降水强驱动的面积占比8.1%,气温为主要驱动因子的面积占比25.3%,降水为主要驱动因子的面积占比15.1%,气温和降水弱驱动面积占比8.9%。虽然近年来中国植被固碳能力呈变好趋势,但在未来气候变化存在不确定性的背景下,生态保护工作任重道远。     

气候变化对北方冬麦区冬小麦生育期的影响

利用北方冬麦区18个农业气象观测站1983-2005年气象资料和冬小麦生育期观测资料,采用统计分析方法,分析了该区域气象因素和冬小麦生育期变化特征,以及气候变化对生育期的影响。结果表明：1983-2005年,北方冬麦区降水量、日照时数和日较差的变化趋势不明显;而气温呈明显增加,以冬春季增加最为明显,最低气温的增幅较大;从总体上看,冬小麦播种期和返青期的变化趋势不明显,抽穗期和成熟期分别以0.46d/a和0.27d/a的趋势显著提前;在空间分布上,播种期和返青期的变化趋势差异不显著,而抽穗期和成熟期差异显著,特别是抽穗期表现出随纬度增加提前趋势变小的特点。相关分析表明：冬小麦关键生育期均表现为与日照时数和日较差呈显著正相关;与气温均呈显著负相关;除成熟期与5月降水总量相关性不显著外,其余均表现出显著负相关;从整体上看,最低气温升高是北方冬麦区冬小麦生育期提前的主要原因。北方冬麦区以气候变暖为主要特征的气候变化特征较为明显,其对冬小麦生育期的影响较为显著,研究结果可为北方冬麦区的农作物生产积极应对气候变化提供参考依据。     

降水对华北农业区地下水保障能力的影响

[目的] 评估降水对华北农业区地下水保障能力的影响,为该区地下水资源可持续利用提供理论依据。[方法] 建立地下水保障能力(F)评价理论体系,采用地学统计、关联度分析等方法,分析降水对地下水保障能力影响的时空特征。[结果] ①随降水量变化,F值空间分布变化明显,多年平均和丰水年以“基本保障”分布为主,枯水年则以“难以保障”为主; ②随降水量变化,不同区位F发生频次亦不同。在燕山山前平原和太行—冀中平原,当降水频率分别＞75%和＞50%时,F值均在0.5以下;太行—豫北平原,当降水频率＜75%时,F值升高至以大于1.0的频次为主;中部—豫北平原,当降水频率＜50%时,F值均增大至1.0以上;当降水频率＜25%时,中部—鲁北平原和滨海平原F值均增大至0.5以上,而中部—冀中平原只有少数年份F大于0.5。[结论] 降水是影响地下水保障能力的重要因素,对平水年和枯水年仍为“较高保障”的区域可适当扩大农业种植规模,对丰水年为“难以保障”和“较低保障”的区域,应适当压缩农业种植规模。     

气候变化对农业水管理的影响及应对策略研究

气候变化导致全球年平均气温上升、降水模式变化、河流特性改变、极端气候事件频发等,显现出其对农业水资源和农业生产造成的影响,使全球尤其是干旱和半干旱地区可持续农业发展和现代农业水管理面临重大挑战。该文介绍气候变化下的极端气候事件发生,评价气候变化通过气温和降水的改变以及极端气候事件频度和程度加剧等各种方式对农业用水可利用量和水质以及作物需水造成的影响,阐述气候变化通过水要素对灌溉用水、可用耕地、作物产量带来的影响,综述气候变化对农业水管理的影响及应对策略,提出在气候变化对农业水管理的影响及应对策略研究上,应认真考虑气候变化对农业水管理影响的尺度效应和不确定性,从而有助于因地制宜地制定和合理选用农业水管理应对策略;应积极构建基于多模型集成模式的气候变化对农业水管理影响的综合评估方法,从而有利于改善综合预测评估结果的准确性和可靠性;应深入进行农业水管理应对策略的适应-减缓利弊权衡研究和协同效用分析,从而有效改进和提高应对策略的效用。建议国内应该加强对综合评估方法和效用分析的研究力度。