气候变化对我国农业的影响及对策

气候变化对我国农业的影响及对策

根据第五阶段的ipc评估报告，从1880年到2012年，全球表面平均温度增加了0.85。与1850-1900年相比,2003-2012年这10年的全球地表平均温度上升了0.78℃。近百年来,全球平均降水量变化不明显,但区域差异明显,极端干旱洪涝事件频发。根据《中国气候变化监测公报》(2012),1901-2012年,中国地表年平均气温呈显著上升趋势,并伴随明显的年代际变化特征,其中1913-2012年中国地表平均气温上升了0.91℃,气候变暖导致中国部分地区的气温、降水、日照等主要气候因素发生改变。农业是对气候变化反应最为敏感和脆弱的领域之一,任何程度的气候变化都会给农业生产及其相关过程带来潜在的或显著的影响,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,社会的稳定和社会经济的可持续发展。中国地域辽阔,各区域之间自然资源条件、经济社会发展条件等差异较大,因此受气候变化影响的农业领域区域差异特征尤为显著。东北区气温呈显著升高趋势,农作物种植面积扩大,生长季延长,干旱趋势增大,水稻产量减少,病虫害出现,次要病虫害发展为主要病虫害。华北区随着气温升高和降水减少,粮食产量降低,水资源短缺加剧,积温增加,作物生长季缩短,可能复种指数增加,晚熟品种种植增加。华东区增温速率呈加快趋势,区域旱涝事件趋多趋强,双季早稻和夏粮种植面积呈减少趋势。华中区气温呈显著升高趋势,双季稻,春性小麦种植区域增加,水稻生育期缩短,气候变暖病虫害发育速度加快。华南区主要植物,动物的春季物候期提前,秋季物候期推迟,气候带有加速北移趋势,双季稻中高适宜种植区面积增加,水稻生育期缩短,产量波动增大。西南区主要表现在气候带向高海拔和高纬度的位移和作物产量和品质上,山区水稻和玉米等中晚熟品种产量会提高,春旱尤为突出,大田作物产量受影响。西北区无霜期显著延长,提早了春播作物播种期,推后了秋播作物播种期,加快了作物生长发育速度,种植区域向北和高海拔区域扩展,干旱加剧,种植结构改变,病虫害增多。总之,气候变化对农业产生的影响是多方面的和多层次的,气候变化对农业生产的影响有利有弊,不同区域之间存在很大差别,对我国农业而言,如何趋利避害,科学应对气候变化是当前迫切需要解决的问题。1气候变化对农业世界的影响1.1气象条件对年平均温度的影响农业气候资源直接影响农业的生产与布局,光、热、水资源是农业气候资源的重要组成部分。气候变化已对农业气候资源产生了重要影响。气候变暖使我国年平均气温上升,农业生产所需的热量资源都有不同程度的增加,延长了气候生长季,研究表明,年平均温度增加1℃时,≥10℃积温的持续日数全国平均可延长15天左右。如东北地区近50年平均气温上升1.5℃,增温率为每10年0.3℃。当热量资源满足的情况下,水分则是决定农业发展和产量水平的主要因素。然而气候变暖使土壤水分蒸发量加大,热量资源增加的有利因素可能会因水资源的匮乏而得不到充分利用,作物产量波动的气候风险性增加,如华北平原地区作物生育期内的自然降水和底墒水只能满足冬小麦全生育期需水的1/3-2/3,如果没有灌溉,冬小麦全生育期缺水率20%以上出现的概率大都在80%以上,缺水率30%-40%的重旱年出现的概率高达30%。1.2种植制度界线将北移2.4气候变化使我国的种植制度和农业布局发生改变。气候变化使我国年平均气温上升、积温增加、作物生长期延长,从而导致种植区成片北移,有研究表明,平均气温每升高1℃,年平均气温等值线将北移1.76°N,种植制度分界线将北移2.44°N,相当于复种指数提高7.2%。据估计,在品种和生产水平不变的前提下,到2050年,气候变暖将使目前中国大部分两熟制地区有可能成为三熟制适宜种植区;两熟制北界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250km-500km,一熟制地区的面积将减少23%。如东北地区随着气温的升高,喜温喜湿作物水稻的种植北界已经移至大约52°N的呼玛县等地区,玉米的栽培北界向北扩展到黑龙江呼玛县,向东扩展到辽宁东部山区,小麦作为喜凉作物,在温度、经济和技术等多重因素的影响下呈现出显著的北退现象。1.3气候变化对粮食生产质量的影响气候变化可能导致农业的不稳定性增加,农作物产量和品质将会受到影响。研究表明,华北平原区域在夜间冠层增温2.5℃,冬小麦生育期提前、生长期缩短,产量下降26.6%。从1991-2000年,华北平原耕地生产潜力小幅减少1.1%,约52.7kg/hm2。研究估计,如果不采取气候变化适应对策,到2030年全国粮食综合生产能力可能下降5%-10%。气候变化同时也会对农作物品质产生影响。CO2浓度升高对品质的影响因作物品种而异。在CO2浓度加倍的条件下,大豆、冬小麦和玉米的氨基酸和粗蛋白质含量均呈下降趋势。当温度和CO2浓度均增加时,水稻籽粒蛋白含量降低,对人体很重要的铁、锌元素以及稻米籽粒营养品质(蛋白质与氨基酸含量)显著下降,直链淀粉含量将会增加。1.4气象灾害发生的特点随着气候变化,高温、洪涝、干旱、台风、寒害等极端天气事件发生的频率有可能增加,最主要的是干旱和洪涝灾害发生几率较大,其导致的灾害损失约占气象灾害的70%-85%。气候变化会加剧农作物病虫害的流行和杂草蔓延,病虫害出现范围也可能向高纬度地区延伸。研究表明,生长季变暖可使大部病虫害发育历期缩短、危害期延长,害虫种群增长力增加、世代增加,发生界限北移和海拔界限高度增加,危害面积和程度不断加大加重,尤其是水稻病虫害早发和向北扩张趋势突出。1.5粮食与粮食等价格波动气候变化影响粮食安全,全球粮食总产量因严重自然灾害而降低,到2030年,我国种植业产量总体上因全球变暖可能会减少5%-10%左右,其中小麦,水稻和玉米三大作物均以减产为主。而当前世界主要粮食价格波动呈放大趋势,粮食安全问题已成为一个不容忽视的重要问题。气候变化影响农产品贸易,全球极端天气事件增加,灾害频繁而严重。未来气候变化影响农业生产,也间接影响农产品价格和贸易活动,相关研究认为中国的气温升高降低了粮食贸易量。2农业部门对气候变化的适应技术措施综合相关文献分析,目前农业领域应对气候变化的主要适应技术措施包括:2.1农作物种植调整针对气候变化对农业种植制度和布局的影响,在分析和预测农业气候资源条件变化的基础上,调整农作物的种植模式,改进农作物的品种布局,提高复种指数,调整作物种植季节。如西北干旱区减少高耗水量的农作物种植,增加马铃薯等节水、耐旱型农作物的生产。东北地区利用气候变暖热量增加趋势,应适当推进水稻种植区域北移,华南地区适当增加双季稻中高适宜种植区面积,西南地区应向高海拔和高纬度地区增加农作物种植面积。2.2粮食与粮食的对接针对气候变化对农作物产量和品质的影响,开发农作物高光效育种,抗高温育种技术,选育抗逆品种,提高作物的光合效能以及对逆境的抵抗能力,不但可以抵消气候变化引起的不利影响,还可以充分利用未来农作物的高CO2肥效作用使粮食获得增产,保证子孙后代的粮食安全。如随着气候变暖,热量资源的增加,玉米早熟品种逐渐被晚熟品种代替,过渡型、半冬性或弱冬性生态类型的冬小麦品种逐渐取代强冬性冬小麦品种,这些都是应对气候变暖的适应性行为,有助于农作物总产的稳定和提高。2.3建立灾害预警体系针对气候变化对农业旱涝及病虫害等气候灾害的影响,开展农业气候灾害预测,建立农业灾害监测与预警系统,特别是建立干旱、洪涝、低温灾害、重大植物病虫害等防空减灾体系,并建立农业灾害保险机制等,同时开展研发生物农药有效靶标技术,物理与生态调控技术以及化学防治技术等,有效规避农业气候灾害风险。2.4推广节水灌溉、地膜和秸秆覆盖技术,提高土壤水分加强农业基础设施建设可以提高农作物抗旱,抗涝等能力,有利于增强应对气候变化的适应能力和防御灾害能力,如推广膜下滴水等节水灌溉技术、地膜和秸秆覆盖技术,可以提高地温、减少土壤水分蒸发及增加土壤有机质。在干旱缺水山区兴建一批蓄水塘库,普及集雨设施与补灌技术,开展坡改梯和沟坝地农田基本建设等,提高农业领域应对气候变化的物质基础与适应能力。3农业领域的适应性建设存在一些问题3.1适应技术能力薄弱,缺乏典型区域示范农业领域适应气候变化技术还处于发展的初步阶段,各类技术分散于不同部门,其应用领域、影响范围和成熟度均有不同,限制了适应气候变化技术的发展,农业领域适应技术主要集中在农作物品种改良、农业气候灾害防控和基础设施条件建设上,适应技术的自主研发能力较弱,适应技术之间相互联系和依赖性相对较差,适应技术缺少典型区域示范,有效的适应技术薄弱,如在西北、高纬度和高海拔地区适应温度升高的农业生产技术,目前仍在试验中,尚未形成配套和示范规模。部分适应技术措施可操作性不强,尚未形成和建立可操作性的适应技术清单和适应技术集成体系。3.2技术的适应效果分析选择适应技术和措施是存在风险和成本的,目前我国对气候变化适应的农业技术尚停留在对现有可用技术的分析筛选,基于气候变化影响的风险分析,采取有效性的针对适应技术措施以及对各可行农业适应技术的评估研究还很缺乏,对适应技术的表达方式和适应效果分析比较薄弱,目前对适应成本效益分析的全面评估仍然非常缺乏,应推进相关研究,以便为制定和实施适应对策提供科学依据。3.3适应的基线较低适应气候变化是一个系统工程,需要巨大的资金支持,特别是发展中国家,由于适应的基线较低,在适应行动中需要投入的资金更大。目前我国农业领域尚未构建完善和成熟的适应技术推广体系,尚无行业可操作性的适应技术清单,在技术研发和引进以及适应技术措施示范方面缺乏稳定的资金和政策保障。3.4战略规划指导欠缺目前农业领域适应气候变化的技术措施开发和应用水平很不平衡,理论研究较多,实践信息不足。对适应技术研究的科学基础薄弱,目前科学认识水平尚不足以满足制订科学的适应规划的需要。因此,在采取应对气候变化的适应行动中,缺少国家适应战略规划的指导,导致农业领域应对气候变化适应行动分散、针对性不强。由于缺乏有效的国际合作制度,发达国家和发展中国家在适应问题上一直存在着很大的分歧和矛盾,不能公平和及时掌握农业领域适应技术研究与创新的最新动态,导致在引进、吸收和转化先进技术方面的国际合作基础薄弱。3.5适应气候变化的能力做得少虽然国内外对适应气候变化作为应对气候变化的主要途径达成一致。但是气候变化的适应问题却没有得到真正的重视,对如何提高公众适应气候变化的意识与管理水平,增强适应气候变化的能力做得很少。当前中国农业以家庭为单位的分散经营为主,小规模的农业生产经营方式同农业现代化的矛盾突出,相关政策推行、技术普及成本高昂,可操作性难度大。因此,应进一步利用现代信息传播技术,加强适应气候变化的先进农业技术的普及、推广及应用培训,提高公众对气候变化影响认识的深刻性和行动的自觉性。4未来农业领域的技术法规开发对策4.1农业地位及气候变化对农业的影响农业领域温室气体排放增长快、减排潜力大以及较高的生态脆弱性等决定了其在全球气候谈判中的地位随着国际应对气候变化努力的发展而日渐提升。农业在气候谈判中地位的变化对气候谈判产生了重大而深远的影响。然而由于气候变化事实研究的不确定性,农业生产的不稳定性增加,产量波动加大。因此,加强气候变化对农业领域影响的科学系统研究,开展适应技术的成本效益分析,农业适应技术选择与评价既要考虑区域之间的差异性,还要考虑区域内部的相对一致性和可操作性,减少农业生产的不确定性,进一步提升农业在全球气候谈判中地位。4.2建立适应气候变化技术体系,完善农业适应技术在充分收集和总结现有农业适应技术基础上,根据不同区域气候变化对农业领域的影响和响应特征,构建应对气候变化的农业适应技术清单(见表1),并选择典型区域进行示范,全面推广成熟与无悔的农业适应技术。建立农业适应技术集成体系,对各种适应技术进行选择、优化、配置,形成一个由适宜要素组成的、优势互补的、匹配的有机体系,当前阶段,我国适应气候变化技术体系整合集成亟需开展的关键工作包括:国家适应气候变化技术体系构建与技术清单编制;优选现有比较成熟的适应技术,吸收最新适应技术研发成果,评估其综合效益与适用范围,构建中国适应气候变化的基本理论