气候变化对土壤的影响范文

导语：如何才能写好一篇气候变化对土壤的影响，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：气候变化；粮食安全；应对策略

中图分类号：F12 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2014）13-0054-02

气候变化已经吸引了国际以及各国的关注，它不仅是一个科学命题，需要站在国家利益、全球化的高度来应对，随着人类活动对自然的影响越来越广泛，气候变化的预测也具有很大的不确定性。气候变化的影响是全方位、多尺度、多层次的，负面和正面影响并存的。

一

气候变化（climate change）是指能够识别（如采用统计检验）的气候状态的变化，即平均值变化和/或各种特性的变率，并持续较长的时间，一般可达几十年或更长时间[1]。全球气候变化已经是不容争辩的事实，只是气候系统和气候要素变化的原因、幅度和区域分布迥异，且未来气候变化预测还存在太多的不确定性。气候变化影响了粮食的安全。所谓粮食安全，是指“保证任何人在任何地方都能够得到为了生存和健康所需要的足够粮食”。（联合国粮农组织）中国的一些学者结合中国国情，根据FAO的定义，对粮食安全概念作了进一步阐释。例如，郭书田认为：“中国粮食安全应该包括五方面内容，即粮食自给率、粮食库存率、农民收入、生态环境、食物安全等。”[2]翟虎渠认为：“现代粮食安全的概念应包括数量安全、质量安全和生态安全。”[3]从以上对粮食安全的定义可以看出，无论国际或者中国学者怎样定义粮食安全，其中有一点是相通的，那就是都要确保有足够的粮食。充足的粮食储存量是国家安全的先决条件，离开这个条件谈国家安全，那国家安全就好比是空中楼阁。

二

“王者以民人为天，而民人以食为天。”（《史记・郦生陆贾列传》）民以食为天的观念如此源远流长，反映了中国几千年文明史和农业关系至为密切。粮食是国民经济基础中的基础，是关系到国计民生的战略物资。目前，全球气候的变化对中国的粮食安全有如下的影响：

第一，气候变化影响中国粮食的充足供应。粮食的充足供应，指在数量上和市场上有粮可食，包括粮食生产、粮食储备以及外来粮食援助等。全球气候体系的异常导致中国在降水、气温、自然灾害爆发频率和分布、水资源利用、病虫害发生机制等方面出现反常，最终冲击中国粮食的生产和供应。

温度对粮食单产的影响。在中国，升温对东北农业区来说是有利的，因为升温可以延长作物生长季节，而且减少低温冷害的威胁，是其有利的方面；另一方面，气候变暖会导致积温增加，从而使作物的生长期延长。但增温也有不利的一面，气候变暖，特别是冬季温度升高，将有利于害虫和病原体安全越冬，使来年的虫病源基数增大，加重危害程度。

气温升高对水分有效性也将产生影响。气温升高使蒸发量增加，导致了作物灌溉用水量大幅度增加。即使是良好的灌溉条件，也只能一定程度地缓和蒸发量增大引起的干旱，并不能完全补偿增温带来的减产效应。另一方面，土壤水分条件通过影响土壤的透气性而影响土壤固有有机碳的矿化分解和外源有机碳的降解，进而影响土壤有机碳含量。若土壤水分充足，那么土壤空隙度就大，就促进了有机碳的矿化分解[4]，增加土壤肥力。但蒸发量变大会使得土壤水分不足，影响有机碳的矿化分解从而影响粮食单产量。

而在气温升高而降水量不增加的情况下，又将会出现中国农牧交错带向南扩展。首先，东北与内蒙古接壤地区农牧交错带的界限将南移70千米左右。其次，华北北部农牧交错带的界限将南移150千米左右。再次，西北部农牧交错带界限将南移20千米左右[5]。农牧交错带的南移使得草原面积有所增加，但同时也加大了荒漠化的可能，导致中国粮食安全问题进一步加重。

第二，气候变化影响中国粮食市场价格的可持续性和稳定性。气候变暖后，土壤有机质的微生物分解将加快，这需要施用更多的肥料以满足作物生长的需要，而施肥量的增加意味着生产成本的增加。同时，气候变暖可能会加剧病虫害的流行和杂草蔓延，因此不得不增加农药和除草剂的施用量，而这将增大农业生产成本。粮食市场价格波动，实际上是通过生产投入要素变动来实现的。所以当生产成本发生变化时，市场对之进行反应的可能途径就是调整价格和增加市场供求量。而农民生产积极性受挫以及气候变化引起的自然灾害加重导致的粮食减产，使得粮食市场供不应求，粮价就会上涨。粮价上涨一方面对粮食增产起到刺激和促进作用[6]；另一方面粮价上涨又会影响中国居民的生活水平，甚至引起通货膨胀，往往会发生经济社会的震动，1993 年和 2003 年就是两次典型案例。

三

气候变化已经对中国农业发展和粮食安全造成巨大挑战，要解决这一问题，需要积极开展气候变化应对策略的研究，进行远期的规划和防御，发挥优势避免劣势，保障农业生产的可持续发展和粮食安全。

第一，应对气候变化的粮食安全科研政策对策。综合运用气候学、农学、遗传育种学、灾害学、生产经济学等多门学科理论方法，以气候变化与粮食安全之间的相互作用为切入点，以农业主产区为重点研究区域，研究并揭示气候变化对农业生产系统的影响机理与适应机制，为农业应对气候变化理清科学思绪[7]。

第二，应对气候变化的粮食安全技术选择。采取有效得当的农业技术应对气候变化（如优质农作物品种选育及产业化技术、转基因生物技术、重大病虫草害预测预报及防御技术、高效低毒新型化学农药及生物农药的创制技术、高效低污染新型化肥农膜技术的研究与开发），不仅可以有效降低气候变化对农业生产所带来的破坏程度，而且在一定程度上也可以有效利用气候变暖所带来的有利农业生产条件。

第三，应对气候变化的粮食安全政策措施。国家制定相应政策，从制度上保障农业科技推广的正常运行。各地也要因地制宜，选择不同的推广模式或多种模式，实行自上而下的管理模式[8]。其次，要出台一些惠农政策，实行不同作物差别农业补贴政策，保护农民的种粮积极性。再次，为确保国家粮食安全，应该“藏粮于国”和“藏粮于民”相结合。最后，要改变消费观念，做到节约和珍惜粮食。

总之，气候变化对粮食生产的影响和作用复杂多样，并且未来农业生产不仅受到播种面积、技术贡献程度等的影响，更系于气候变化的影响。所以，摸清气候变化对农业生产的全方位、多层次的影响是正确应对气候变化的前提。及早研究、及时正确应对气候变化，可缓解、适应气候变化产生的不利影响，也是国家制定应对气候变化政策和行动、保持农业生产稳定发展、确保国家粮食安全的迫切需要。

参考文献：

[1] 郑菲，孙诚，李建平.从气候变化的新视角理解灾害风险、暴露度、脆弱性和恢复力[J].气候变化研究进展，2012，（2）.

[2] 郭书田.中国粮食供求与国际贸易[J].中国农村观察，1997，（3）.

[3] 翟虎渠.粮食安全的三层内涵[J].t望新闻周刊，2001，（10）.

[4] 姜勇，庄秋丽，梁文举.农田生态系统土壤有机碳库及其影响因子[J].生态学杂志，2007，（2）.

[5] 张启慧，马庆一，刘晓雨.简议气候变化对中国农业的影响[J].农村实用科技信息，2012，（5）.

[6] 蒋乃华.价格因素对中国粮食生产影响的实证分析[J].中国农村观察，1998，（5）.

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统计模型是利用回归分析、周期分析、主成分分析、判别分析和方差分析中一种或多种的组合对特定区域特定品种的产量数据和气候数据之间构建的非动态经验或统计方程，由此来估算作物生产力或预测未来气候变化对作物产量的影响。由于受科学技术和基础数据的不完善等，统计模型主要应用于气候变化和作物产量研究的初期阶段，不需要对粮食生产与环境变量之间复杂物理机理的透彻理解，缺乏植物生态学方面的内在机制和过程理论基础，一般用于区域潜在产量的评价。因此模型精度相对较低，尤其是在研究区范围的大小和空间位置发生变化时，将带来的误差更大。虽然在机理过程的表达上有很大的局限性，但研究区耕作、田间管理、土壤、地形、水文、气象等基础数据不完善或难以获取时，该类模型在气候变化对农业影响评价中起到重要作用。王效瑞E”】、陆魁东”。等利用线性相关模型研究了安徽、湖南等地年平均气温、0~C，10cI=积温和地理因子(经度、纬度和高程)的关系以及积温和无霜期与年平均气温之间的函数关系，探讨了未来气候变化(未来升温IoC，2~C和降水~10，~20的假设情景下)对农业生产、种植制度和农田蒸散量的量化研究，探讨了作物产量的波动趋势。

2基于过程模型的气候变化影响模拟

采用作物生长模型是另一种气候变化对作物生产可能产生影响的主要评估方法。过程模型是通过深入探究植物的生长过程机理和能量的内在转换机制，对植物体及土壤水分散失的过程以及太阳能转化为化学能形成产量的过程进行模拟。过程模型除考虑温度和降水对作物产量形成的影响外，还考虑太阳辐射、蒸腾作用、CO浓度、土壤质地和持水量、湿度、风速、田间管理以及碳和氮的动态变化等诸多环境因子，来揭示作物和环境之间的相互作用机制，进而模拟作物的生长、发育和产量的形成过程。因此，模型的生态学机制清楚，结果也较准确，但模型结构复杂，所需参数较多。通常，用过程模型进行影响和预测研究比统计模型的基础更扎实，但其对模型的检验或模拟未来的影响所需输入的资料要求较高n。目前过程模型一般用于较小的空间尺度上，忽略了环境参数的空间多变性，有待向更大范围或区域拓展。由于不同的研究目的，世界上许多国家研发了多种类型的作物模型，到目前为止，已经提出了至少有100种不同的过程模型口，覆盖作物种类包括谷类、豆类、根茎类、块茎类以及特殊作物如蔬菜、棉花和水果等，其中针对小麦、玉米和水稻的模拟模型较多。这类模型有WOFOST，DNDC，CERES系列，EPIC，VIP以及中国MPESMt。”，COTGR0w等。过程模型最初主要应用于作物生长、发育和产量形成过程的数学表达和定量预测，但随着对作物生理生态机理研究的深入，计算机技术和系统科学的不断发展，已广泛应用于农业生产的方方面面，成为农业研究最有力的技术工具。特别是在1990年和1992年IPCC第一次气候变化科学评估报告及其补充报告的分别问世以来，基于作物生长模型的气候变化对作物产量形成、生长发育的影响评价以及对气候变化的适应性研究等方面都得到了迅速发展。

2．1气候变化对作物产量影响的模拟

模拟作物生长过程和产量是作物生长模型最基本的功能之一。利用作物生长模型进行气候变化对农业生产的影响研究，始于20世纪90年代初，经过近20年大量的研究工作[22，模型精度得到不断提高，已经在很多国家和地区得到了广泛应用，成为定量评价气候变化对作物产量影响的主要研究方法。这些研究多以大气环流模型GCM。’或区域气候模型RCM口剐等气候模式输出的气候变化情景以及未来增温(如1℃～4oC)、降水(O％，士10％，4-20％等)和CO：浓度倍增的统一假设口阳作为作物模型的输入来评估未来不同气候变化情景下的作物产量可能的波动趋势，其结果的准确性和有效性主要取决于作物模型和气候模式的准确性和以及两者的连接过程。在国内，中国学者针对华北平原、东北、宁夏、重庆等地区以及全国范围内开展了大量的气候变化影响评估研究，但由于所采用的气候模式和作物生长模型的不同以及这些模型的不确定性，所得出的结论仍存在差异。熊伟等p叫在其研究中，根据中国社会发展的规划，将气候模型、水资源模型、未来社会经济发展情景与作物模型相连接，综合评价了未来中国三大粮食(小麦、玉米、水稻)产量波动状况。研究表明，未来气候变化(2011—2030年和2031—205O年)对中国三大粮食总产量具有积极作用，而与其同时考虑未来水资源变化和土地利用因素，三大粮食作物总产量增加幅度明显降低，甚至在不考虑CO肥效作用下，总产量将明显降低于BS(1960—1990年)水平。近年来，在气候变化对作物影响评价的模拟研究中不仅考虑了温、水、光、CO：浓度等变化，还引入了气候变率弛、灾害性天气指标和蒸腾作用u等多项环境因子，模拟了水稻、小麦、玉米、大豆、棉花、花生和马铃薯等多种作物类型的未来气候变化背景下的产量波动。使用的模型主要是EPIC、CERES系列模型、wOFOST等模型。过去的研究表明，气候变化对农作物产量的影响因供试品种、区域和环境因素的不同而不同，在一些地区可能增加产量，在另一些地区可能降低产量，且作物产量波动幅度较大。虽然大气CO浓度的增加，可加强光合作用，降低气孔导度，增加水分利用率，从而提高作物产量，但温度增高而出现的生长期缩短和极端气候事件的频繁发生可能使作物产量下降，导致总体上气候变化引起的产量下降趋势更为明显。总之，尽管区域气候变化的前景尚不确定，增温导致蒸发、风蚀、干旱的加强和台风频率的加大，使农业总产量至少损失5％。

2．2气候变化对作物生长发育影响的模拟

一个地区的作物生长发育与产量的形成过程是当地的气候、土壤肥力等自然环境和耕作，施肥，灌水等一系列栽培措施共同作用的结果，其中气候条件的影响非常显著。尤其是气候变暖，通过改变热量条件，缩短作物生长发育期天数，使主要发育期提前，使光合作用时间缩短，进而直接影响农业产量、生产布局和结构。气候变化对作物生育期产生的影响，国内学者也进行了大量的研究。金之庆等[25-27]使用CERES系列作物生长模型与3个通用大气环流模型(GFDL、GISS、UI~O)在模拟CO：浓度倍增条件下，气候变化对中国玉米、水稻、冬小麦等作物生育期的影响，认为不同CO浓度倍增条件下，3种作物的平均模拟生育期较之BASELINE以不同程度地缩短，尤其对大幅度增温反应敏感的东北中早熟或早熟玉米品种(现行主要品种)更为突出。对于目前气温偏高，现行品种对高温有较好适应性的黄淮海夏玉米区，增温造成的生育期缩短程度较轻。生育期的缩短将减少作物光合作用积累干物质的时间，从而直接影响产量的提高。2000年之后，熊伟【30】、杨勤等分别对基于站点尺度的作物生长模型进行区域升尺度校准和验证，并与以IPCC修订的A2和B2两种排放情景作为外部驱动的区域气候模型PRECIS相耦合，从区域尺度评价了气候变化对中国农业生长发育过程和产量的影响，探讨了未来作物高产和稳产风险。这些对提高复种指数、改进和培育新品种、调整品种布局和播种日期等多种适应性对策的研究具有实际意义。

2．3气候变化影响的区域尺度模拟

气候变化对农业影响模拟过程中，基于站点尺度或均质小尺度(限于1hm2以下)的作物模型和大尺度(200km以上)的大气环流模型(GCM)相结合是存在的最大问题。前人就这一问题做了大量的研究，目前一般有2种解决方法，即作物模型的升尺度和大气环流模型的降尺度连接[29】。20世纪90年代，金之庆等采用CERES系列和GCMS耦合方法，评价了气候变化对中国粮食生产的影响，但这些研究主要注重于作物模型的站点尺度应用和分辨率较低的GCMS的应用上，后来随着地理信息系统和全球定位系统的日益成熟和广泛应用，将原来基于小尺度的作物模型升尺度推广到区域尺度上，以反映产量的时空变化趋势。作物模型的升尺度一般对气象、土壤、田间管理等作物模型主要输入参数和作物遗传参数进行区域校准，实现作物模型的区域运行。目前，气象和土壤数据在一定的空间尺度上基本可满足作物模型区域应用的要求，但田间管理多种多样且经常变化，在区域模拟中一般利用假定的或最优的设置进行模拟】。对于作物遗传参数的区域升尺度，江敏等口1从作物品种类型区、县级尺度、省级尺度和代表性品种单点调试等不同角度进行研究，得出基于稻区尺度的区域校准效果较好，较之其他3种方法更适于气候变化影响评价研究的结论。但所选空间尺度适宜度非常重要，尺度的过大或过小都将导致较大偏差。由于大气环流模型(GCM)模拟输出的水平分辨率和时间分辨率都较低(一般为月值)，难于模拟出作物模型所需要的较细致的逐日区域气候情景。因此，随着区域气候模式的发展，近几年，基于PRECIS、RegCM3等区域气候模型和区域作物模型的相耦合的气候变化评价研究被广泛开展，提高作物模型的区域评价效率和空间分辨率。杨勤[341、熊伟[15,28,30,36]等将PRECIS和区域作物模型相结合，分别以25kmx25km和50kmx50km的网格为评价单元，对宁夏及全国范围内进行了区域模拟，在一定程度上提高了模拟效率，更好地反映了气候变化对中国粮食生产影响的时间和空间变化趋势，并进一步推动了作物模型在区域尺度上的应用。

2．4气候变化对作物影响的其他方面的模拟

有高一致性和充分证据表明，若沿用当前的气候变化减缓政策和相关的可持续发展做法，未来几十年全球温室气体排放量将继续增长，并由于与各种气候过程和反馈相关的时间尺度，即使温室气体浓度实现稳定，人为变暖仍会持续若干世纪，因此适应气候变化在很大程度上成为现实而紧迫的问题p。因此，除了上述主要影响模拟研究以外，在农作物对气候变化的适应性、气候变化背景下农业用水量等方面的研究也是迫切需要。孙芳等p’耦合SUBSTOR模型和Hadley中心区域气候模型(PRECIS)，在模拟B2排放情景下的未来气候变化对宁夏马铃薯生产影响的基础上，提出了通过改变播种日期和马铃薯品种特性来提高作物对气候变化适应和应对能力的方案。其研究表明，如果播期提前5～20天，未来马铃薯的产量将增加，但播期提前超过lO天后，播期提前带来的增产效应开始减小。如果将播期推迟5～10天，马铃薯产量将明显减少。另外，如果改种对温度敏感性弱的新品种，即喜温耐热的品种，可以延长马铃薯的生育期，进一步提高马铃薯产量。由于温度升高而导致的生长期缩短，成熟期提前等现象，农作物对气候变化的适应性研究，是通过提高复种指数、引进新品种、加强排灌设施建设和适当调整播种日期等方面的措施，来提高在气候变化背景下的农作物高产和稳产风险。研究表明，气温的增高、降水量和CO：浓度的变化通过间接或直接的途径来影响作物的水分利用率。大气CO浓度的提高不仅加强光合速率，提高产量，而且还随着作物长期处于高浓度的CO环境，气孔导度降低，蒸散量减少，从而提高冠层水分利用率，减缓干旱不利影响。这种效应对小麦等C，作物更为明显。

3展望

总体来看，国内对模型模拟法评价气候变化对农业的影响研究已经有一定程度上的开展和应用，但存在很多不足。随着国内基础数据的完善和共享，将会进一步深入对模型参数本地化、气候变化对作物产量影响方面的研究。

(1)由于目前对作物生理生态过程的认识不够透彻，所构建的作物生长模型还不是完全的作物生长机理模型，仍然存在很多经验表达式，且大多数作物模型是在正常气候条件下构建的，对一些极端气候事件和GCM所模拟的未来高温和高CO：浓度条件下能否做出相应的反应和模拟精度上都存在很大的不确定性。另外，虽然诸多作物生长模型充分考虑了干旱胁迫、水分利用、养分吸收、辐射利用率和田间管理等多种因素，但突发性的极端天气事件对模型模拟精度影响的研究尚很少。因此，有必要进一步加强实验室模拟或FACE(FreeAirCO2Enrichment)等田间观测实验，获取许多重要数据，实现模型参数的优化和本地化，为研究气候变化对农业生产系统的影响及其机理提供重要基础。

(2)目前开展的很多气候变化影响研究都采用了一个大气环流模型和多种大气环流模型来建立未来气候情景或对未来增温(如l℃～4℃)、降水(0％，士l0％，士2O％，一40％等)和CO浓度倍增给出统一构想，来评价未来气候情景下的作物产量波动。但未来增温、降水和CO浓度变幅的统一构想法忽略了气候变化的时间和空间尺度上的多变性，难以满足于全国或全球范围的影响评价需求。由于缺乏对全球气候系统动力学过程的详细认识和未来温室气体排放量的不确定，目前大气环流模型中仍然存在诸多不确定性因素，尤其在区域降水量的模拟上存在显著差异，很难判断哪一种大气环流模型更能准确地模拟未来气候变化。此外，昔日的研究多采用1xCO和2xCO：的情景下，探讨CO：浓度作物产量的影响，但实际上C02等温室气体浓度的增长是连续的，从而导致研究结果也带有一定的不确定性。

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关键词：气候变化 气象灾害 对农业 影响 对策

前言：由于气候变暖后作物发育期提前，使春季霜冻的危害加大，内蒙古草原区春旱加剧，生产力下降。气象灾害造成的农牧业损失加大。如果不采取适应措施，到2030年，我国种植业生产能力在总体上可能会下降5%～10%，其中小麦、水稻和玉米三大作物均以下降为主。2050年后受到的冲击会更大，主要作物产量和品质将进一步下降，病虫害加重，肥料和水分的有效性降低，农业使用的化肥和灌溉水量将增加，生产成本将提高。

一、气象灾害对农业的影响

1、干旱：当植物发生水分亏缺，叶片就会出现萎蔫。萎蔫可分为暂时萎蔫与永久萎蔫两种。萎蔫特别是永久萎蔫会使植物受到一系列伤害：（1）光合作用降低，呼吸作用加强；（2）有机物的运输减慢，积累减少；（3）有机物质合成与分解的正常比例遭到破坏；（4）原生质脱水、衰老，遭到破坏，最终使得植物死亡。

2、洪涝：（1）生长减慢，植株较弱：根系吸收水分和养分需要能量，土壤水分过多使根系周围缺氧，只能进行无氧呼吸，能量转换效率降低，不能提供足够的能量供给根系吸收水肥的需要。（2）叶片发黄，茎秆变红：玉米的氮素营养主要来源于溶解在水中的硝态氮和铵态氮及有机质中的有机氮，当受涝时，一部分被流失，另一部分会经反硝化作用而还原为气态氮而跑到大气中去。（3）根系发黑、腐烂：在受涝土壤中，由于缺乏氧气，嫌气性微生物活动加强，有机质发酵分解，大量积累二氧化碳，会使根系细胞受害。同时土壤氧化还原电势下降，有害的还原物质硫化氢、氧化亚铁等大量出现，都会使根系受害。

3、台风：台风携带的风雨会对大部分的农作物产生影响，10级以上大风就可使果树、农作物等大面积倒伏，并且带来的暴雨会让土壤水分达到饱和，土壤空气缺乏使得作物根部呼吸作用受阻导致作物出现生长不良，枯萎甚至死亡。

4、沙尘暴：轻者可使大量牲畜患呼吸道及肠胃疾病，严重时将导致大量“春乏”牧畜死亡。所到之处使农作物和牧草根系外露，刮走种子和幼苗，覆盖在植物叶面上厚厚的沙尘，影响正常的光合作用，造成当年农牧业减产。

5、寒潮：寒潮来临带来强降温及霜冻，对越冬农作物很不利；低温冻害可能冻死农作物，导致来年农业减产；大风、冻雨会损坏树木，影响来年水果产量；暴雪覆盖率草地、压塌了圈棚，使牛羊等因缺乏草料及受冻大批死亡，导致畜牧业下降。

6、雪灾：雪灾对新鲜蔬菜的生产，在有些地方甚至是“毁灭性”的，降雪积压造成了菜棚倒塌。

二、适应气候变化对农业影响的适应对策

1、不断应变能力和抗灾水平。

北方干旱、半干旱地区降水不稳定，对农业生产产生不利影响。这些地区应加强农田基本建设，以改土治水为中心，改善农业生态环境，建设高产稳产农田，提高应变能力和抗灾水平。

2、选育抗逆品种，采用稳产增产技术。

通过未来气候变化对农业的影响，要分析农业气象灾害的新格局，改善布局作物品种，有计划地培育抗逆品种，采用防灾抗灾、稳产增产的技术措施，预防病虫害。

3、发展生物技术等前沿学科。

面临21世纪人口、资源、环境、食物以及气候的袭击，要加强生物固氮、光合作用、设施农业（如温室大棚）、生物技术、抗御逆境和精确农业等方面的研究，从而强化人类适应气候变化及对农业影响的能力。

4、科学地调整种植制度，适应气候变暖。

在北方，要充分利用大气中二氧化碳浓度上升，气候变暖，生长期延长的现象，科学地调整种植制度，适应气候变暖，大力发展东北粮食产业。

5、加强农业灾害性天气的预警与响应能力建设。

加强气候灾害预警与响应能力建设，完善气象综合检测和应急服务系统建设，把气象、遥感和计算机通信等先进技术相结合，建立国家级和升级的农业生产气象保障系统。还要加强人工影响天气能力和应急反应能力的建设，提前做好防范工作，最大限度的减少极端气象对农业的影响。

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1．1产业水平低，应对能力弱

我国农业经营中存在农户小规模经营与大市场之间的矛盾，且农村专业合作经济组织不健全和农业产业化水平低等问题，这些都严重制约了农业产业结构优化和农产品竞争力的提高。同时，我国农产品种类不够丰富，低质农产品被大量生产和积压，而优质农产品产能不足，不能满足消费者对高质量农产品日益增长的需要，造成国外高附加值农产品的大量涌入，形成发展高产优质农产品的投入不足，发展空间越来越小，应对市场和气象灾害风险的能力下降。

1．2教育程度低，应对水平差

近年来，我国农村人口受教育的程度比以前大大提高，但与发展高产优质农产品，应对气候变化风险等时展的新需求尚有距离。日本农业人口平均受教育程度为11.7年，我国只有6.54年。在西欧，如:德国农业劳动力中有54%接受过至少3年的专业技术培训，而我国几乎是空白，所以，很多农业生产者不具备应对气候变化的基本常识。

1．3人均土地少，应对栽培难

我国人均占有耕地量少，随着人口增加，人均耕地越来越少，农田复种指数高，大区域改变种植方式和种植结构较为困难，因此通过改变种植模式应对气候变化的难度较大，由此造成农作物栽培易受气候变化影响。

1．4气象灾害多，应对成本高

在全球气候变化的背景下，我国气温不断升高，极端天气气候事件有不断增多的趋势，使农业生态环境进一步恶化，使农业生产与农业生态资源之间的矛盾更加突出，如:土地荒漠化危害范围加大，土壤肥力下降，农业灌溉的需水量增加等，从而增加了农业生产应对气候变化的成本。

1．5成果应用慢，应对科技少

目前，我国农业整体科研水平与发达国家相比尚有距离，加之农业科技成果推广应用的政策、资金、人员等与农业科技进步不同步，造成农业科研成果转化为现实生产力的能力弱，制约了通过农业科技应对气候变化的能力。

1．6政策不健全，应对困难多

气候变化问题已经引起各国政府的高度重视，我国政府更是从长远发展的角度，积极参与成因分析、应对机制建立，编制了中国应对气候变化的国家方案，但有关具体行业的应对策略，国内外只有相关研究报告和建议，尚没有完备的政策法规支持，给应对气候变化工作增加了难度。

2气候变化概况

气候是指一个地方多年的天气平均状况，一个地方的气候具有一定的特征，《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)第一款中，将“气候变化(climatechange)”定义为:“经过相当一段时间的观察，在自然气候变化之外由人类活动直接或间接地改变全球大气组成所导致的气候改变。”国内如林学椿等一些气象学者研究近40年我国气候趋势曾得出结论:我国平均气温以0.04℃•10a－1的倾向率上升，降水量以－12.66mm•10a－1的速度减少［5］。

2．1气温

《2010年全球气候报告》指出全球变暖仍是世界气候变化的主要趋势。纳利斯援引报告统计数据报道2001年至2010年是人类自1850年起使用仪器测量温度以来最热的10年。2010年的1月至10月，全球平均气温较往年同期升高了0.55℃以上(数据来自联合国网站新闻中心)，仅次于1998年和2005年。这种变暖趋势将在全球范围内广泛蔓延，许多国家和地区都在2010年经历了热浪、洪水和旱灾等自然灾害，而未来由极端天气引发的灾害的发生频率和强度将随着全球气温的持续升高而不断增加。

2．2降水

全球降水在中高纬度和热带地区增加，在副热带地区减少。全球平均气温增加很可能导致降水和大气水分的变化，这是因为在全球变暖的条件下，水循环更为活跃，并且整个大气容纳水的能力增强。有科学家发现，降水具有百年尺度的增加趋势［6］。

2．3农业气象灾害

我国气象灾害主要有:干旱、洪涝、连阴雨、夏季低温、暴雨、台风、寒潮、沙尘暴、高温等。因气象灾害，我国每年农田受灾面积达0.467亿hm2以上，受灾农作物占农作物面积20%～35%，造成粮食损失200亿kg。

2．3．1干旱灾害

从历年统计数据可知，1978—2009年，我国深受旱灾之害，年受灾面积(1.3～2.0)×107hm2，严重年份可达4.0×107hm2，最终成灾比例(成灾面积/受灾面积)达40%～60%。由于降水量显著偏少，连续无有效降水时间长，致使黄淮、华北气象干旱迅速发展。截至2011年2月4日，我国八省冬小麦受旱面积6.4×106hm2，占八省冬小麦种植面积的35.1%，占八省耕地面积的21.7%，受旱八省冬小麦面积和产量均占全国80%以上［7］。

2．3．2洪涝灾害

我国是洪涝灾害发生最频繁的国家，自1970年以来一直呈波动上升的趋势。近几年来，所造成的农作物受害面积占气候灾害总面积的27%，年均受灾作物9.0×106hm2［8］。

2．3．3台风灾害

据近15年统计，我国每年遭台风危害的农作物面积达2.9×104hm2，在太平洋和南海、年均发生台风约27个。

2．3．4高温酷暑

近些年来，高温干旱造成闽、赣、湘、浙四省的4.0×106hm2农作物受灾，其中6.7×105hm2减产。

2．3．5寒潮、低温冷冻害

东北三省1969年、1972年、1976年因低温影响，粮食产量均在1.0×107t，1998年南方遭冻害，有1.0×106hm2作物受灾，1999年华南及长江下游遭冻害，有2.6×106hm2作物受灾［9］

3气候变化对农业影响分析

3．1气候变化对产量影响

中国国土大、生态类型多，农业极易受到气候变化的不利影响。国际水稻研究所的试验表明，最低温度升高1℃，水稻的单产要下降10%。中国华北的试验也表明: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%，所以说气候变暖对农业的不利影响是客观存在的［10］。另外，对过去30年的统计数据(源于中国统计年鉴)进行分析可以看出(表1)，中国大部分地区，包括华北、西北、西南等地，温度升高的年份粮食产量下降。此外，国家气候变化专家委员会委员林而达在题为《积极应对气候变化确保粮食安全》的文章中阐述:东北春旱对粮食产量的不利影响，在2030年气候变化的情况下可能会加大40%左右。总的来看，在未来30～50年，气候变暖将导致我国农业生产面临3个突出问题:粮食产量波动增大、农业布局和结构将发生变化、农业成本和投资将增加。崔静等将气候因素以中性的方式引入生产函数模型［11］来研究气候变化对农作物产量的影响，假定这些因素不改变投入要素的价格，主要包括:气温、降水和光照，检验其对粮食作物产量的影响程度。

3．2对农作物生长生育的影响

研究表明:当年平均温度增加1℃时，全国≥10℃积温的持续日数平均可延长约15d［12］。气候变暖对冬小麦生产影响较显著，普遍表现为全生育期与越冬期缩短，返青期与成熟期提前［13－17］，气候变暖背景下中国的年平均气温上升、活动积温增加，从而使得霜期缩短、作物的主要发育期提前、生育期缩短。

3．3气候变化对农业种植制度的影响

我国农业以多熟种植为主。种植制度涉及气候、土壤、地貌、人口、作物、水肥及社会经济等多种因素，其中热、水、光等气候因素起着基本而重要的作用。用积温为指标来衡量，气候变暖将使现行的熟制线北移。目前的二熟制地区将北移到目前一熟区的中部，三熟制北界将从目前的长江流域移至黄河流域，复种面积扩大，粮食总产量将增加。气候变化为我国多熟种植制度的增加提供了可能。但如果水分不增加甚至减少，温度升高，也不能完全延长作物的生长期。我国作物的种植制度将可能发生变化。据国内学者的相关研究，一熟种植面积由当前的62.3%下降为39.2%，二熟种植面积由24.2%变为24.9%，三熟种植面积由当前的13.5%提高至35.9%(图1)［18］。气候变暖将使长江以北地区，特别是中纬度和高原地区的适宜生长季开始日期提早、终止日期延后，农业生产潜在的生长季有所延长。

3．4气候变化对作物品质的影响

白莉萍等［19］认为CO2浓度的增高会导致作物的光合作用增强，而使根系吸收更多的矿物元素，这样有利于提高作物产品的质量。例如水果中的糖、柠檬酸、比粘度等均有所提高。但是如果植株中含碳量增加，含氮量相对降低，蛋白质也会降低，粮食品质有可能下降，经济系数也可能下降。因而为了补充茎叶消耗的土壤养分，必须施更多的肥料。同时，其他学者研究表明CO2浓度升高对品质的影响因作物品种而异［20］。如水稻籽粒直链淀粉含量(决定蒸煮品质的一个主要因素)会随CO2浓度升高而增加，而其中对人体营养很重要的Fe和Zn元素则会下降。温度和二氧化碳的浓度均增加的条件下水稻籽粒蛋白含量降低。

3．5气候变化对农业生产成本的影响

在气候变化的大背景下，异常气候出现的概率将大大增加，尤其是极端天气现象会越来越多，同时区域气候灾害、荒漠化、沙尘暴的加剧，必然会导致世界粮食生产的不稳定，从而提高农业成本。气候变化尤其是气温升高后，土壤有机质的微生物分解将加快，化肥释放周期缩短，在高CO2浓度下，虽然光合作用的增强能够促进根生物量增加，在一定程度上补偿了土壤有机质的减少，但土壤一旦受旱，根生物量的积累和分解都将受到限制［21］。这意味着需要施用更多的肥料以满足作物的需要(图2)，而施肥量的增加不仅使农民投入增加，而且挥发、分解、淋溶流失的增加对土壤和环境也十分有害。气候变暖后，农药的施用量将增大。随着气候变暖，作物生长季延长，昆虫在春、夏、秋三季繁衍的代数将增加，而冬温较高也有利于幼虫安全越冬，温度高还为各种杂草的生长提供了优越的条件，因此，气候变暖将会加剧病虫害的流行和杂草蔓延［22］。另外，气候变暖后各种病虫出现的范围也可能扩大并向高纬地区延伸，目前局限在热带的病原和寄生组织将会蔓延到亚热带甚至温带地区［23］。所有这些都意味着，气候变暖后将不得不增加施用农药和除草剂，而这将增大农业生产成本。此外，气候变暖还影响了整个水循环过程，使蒸发相应加大，改变了降水分布格局和降水量，加剧了水资源的不稳定性和供需矛盾，使农业灌溉成本提高，进行土壤改良和水土保持的费用增大。据预测，未来气候变化情景下几大玉米种植区将会加大对肥水的投入［24］。

4农业应对气候变化对策

积极应对气候变化是全人类共同的课题，目前，主要从减缓和适应两个方面入手。重点是加强应对气候变化技术研究、制订应对气候变化的产业政策，让全社会关注气候变化，积极投身应对气候变化事业。

4．1发展低碳农业

低碳农业［25］是低碳经济在农业发展中的实现形式，低碳农业是为维护全球生态安全、改善全球气候条件而在农业领域推广节能减排技术、固碳技术、开发生物能源和可再生能源的农业，是以“低能耗、低排放、低污染”为特征，具备“农业生产、安全保障、气候调节、生态涵养、农村金融”多元功能的新型农业。发展低碳农业，主要包括两个主要方面:(1)技术层面。遵循低碳农业的节碳固碳机理，研发并推广各种节碳固碳技术和模式。包括重建农业湿地系统、减少高碳能源及化肥应用、改良固碳型农业品种、推广农业固碳技术、发展农业循环经济。(2)发展机制。建立利益联结机制，让低碳农业成为农民获益的重要途径。包括国际碳汇交易机制，农民合作组织订单机制，农民利益共享机制等。

4．2强化农田水利基础

加强农田水利建设是提高农业综合生产能力、加快现代农业建设的关键措施之一，是应对气候干旱、促进农业增产和农民增收的根本举措。以淮河流域的山东省为例，山东省从该省水资源严重缺乏的实际情况出发，大力加强小型农田水利建设，节约了水资源，增加了农业产出效益，实现了农业增产增效不增水，让有限的水资源有力地支撑了现代农业的发展。截止到2010年，全省重点县共整合各类资金18.26亿元，集中投入到小型农田水利设施建设中，大大减少了农田灌溉用水，不仅节约了水资源，而且减少了农业生产对水资源的污染和农民的水费开支，增加了农业生产效益。2011年是“十二五”的开局之年，山东省正集中力量，继续大力推进小型农田水利重点县建设，努力提高水资源使用效率，不断迈上节水农业的新台阶。

4．3提高农业防灾减灾水平

加强天气气候的监测预报预警，合理利用气候资源，加强生态环境的保护和治理;加快农业高新技术和适用技术的推广应用，提高农业气候资源开发利用的有序性和效率，使单位土地面积的产出大幅度提高，根据我国不同区域地理与气候条件的多样性所产生的极其丰富的区域特色气候资源，开发区域特色农业，节约资源与能源，实现农业的可持续发展。

4．4加快产业结构调整

我国农业已由追求温保的产量型向追求效益的高产优质生态环保型转变，由数量型农业向数质并举、以质取胜方向发展。因此，调整农业结构的指导思想，抓住西部大开发和惠农政策的机遇，在继续改善农业生产条件，稳定提高农业综合生产能力的前提下，适应农业发展新阶段的要求，面向国内、国际市场，依靠科技进步，着力改善农产品的品质和质量，突出区域优势，大力发展高产优质高效农业，努力提高农业的综合效益，不断增加农民收入。

4．5制定配套政策

中国作为一个负责任的发展中国家，对气候变化问题给予了高度重视，成立了国家气候变化对策协调机构，并根据国家可持续发展战略的要求，采取了一系列与应对气候变化相关的政策和措施，积极应对气候变化给农业带来的影响。2009年以来，农业部出台了《热带作物种质资源保护项目资金管理暂行办法》、《热带作物病虫害疫情监测与防治项目资金管理暂行办法》、《植物新品种保护项目管理暂行办法》、《农业转基因生物安全项目管理暂行办法》、《超级稻新品种选育与示范项目管理办法》等文件，这些文件的出台为农业应对气候变化提供了政策支持。

4．6加强科技支撑

农业生产既是温室气体的排放源，又是温室气体的吸收汇。研究表明［1］大气中70%的甲烷和90%的氧化氮来源于农业活动和土地利用方式的转变，而在《京都协定书》中并没有认同土壤固碳和农业土壤碳库，据当前主要研究结论，农业甲烷主要来自水稻田和反刍动物消化排放，因此，强化这方面的减排技术研究，有利于农业减排。化肥硝酸铵可在微热情况下，产生氧化亚氮，氧化亚氮在大气中的存留时间长，并可输送到平流层，导致臭氧层损耗，因此充分利用生物肥料，减少化肥的使用量非常重要，要集成环境友好型农业技术创新，充分利用现有的生态资源，开发和引进先进的农作方式和养牧方式，积极发展低投入、低污染、低风险的农业，充分将固氮技术与生物防治技术相结合，进一步优化大农业匹配结构，特别是农业、畜牧业等产业结构，走低投入可持续农业发展之路。

5结论以及展望

篇5

关键词：意大利蝗；MaxEnt模型；气候变化；RCPs；气候情景；地理信息系统；预测

全球环境变化特别是气候变化已成为国内外最受关注的热点问题［1］。2014年，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第5次评估报告（AR5）指出：1951－2010年间，温室气体造成的全球平均地表增温在0．5～1．3℃之间；与1986－2005年相比，预计2016－2035年全球平均地表温度将升高0．3～0．7℃，2081－2100年将升高0．3～4．8℃［2］。1951－2008年新疆南疆地区气候呈较明显的变暖变湿趋势［3］。而北疆在1960－2011年气温以0．35℃／10年的速度显著增加；冬季和秋季降水引起年均降水量的显著增加，空间上阿尔泰山南坡和天山北坡显著增加，准噶尔盆地西部未发现增加［4］。目前，预测气候变化对物种的分布范围及格局的影响已成为生物地理学和全球变化生物学研究的热点和重点领域［56］。而气候变化已成为病虫害发生的主要驱动力之一［78］。近年来，在气候变暖背景下，中国病虫害呈发生面积逐年增长、暴发种类逐年增加、灾害损失逐年扩大的趋势，而未来气候持续变暖将导致这种情况进一步加重［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．）属直翅目Orthoptera，蝗总科Acridoidea，斑腿蝗科Catantopidae，星翅蝗属犆犪犾犾犻狆狋犪犿狌狊AudinetServille。在我国主要分布于新疆北部海拔800～2300m的荒漠、半荒漠草地［10］。作为新疆草原主要优势蝗虫之一，每年给新疆畜牧业经济带来严重损失［1112］。在全球气候变暖背景下，意大利蝗新疆适生区近53年气候总体呈暖湿趋势，气候格局的显著变化，会导致蝗虫地理分布格局及灾变规律的重大改变［12］。那么未来气候变化下意大利蝗在新疆潜在适生区分布会发生怎样的变化？其适生区形成的主要环境气候因子是否会改变？基于此科学问题，本研究采用新疆实地调查的意大利蝗GPS数据，运用MaxEnt模型和ArcGIS软件，预测了当前气候条件（1950－2000年）和BCC＿CSM1．1（BeijingClimateCenter＿ClimateSystemModelversion1．1）未来气候模式下RCP2．6、RCP4．5和RCP8．5三种气候情景在2021－2040年（2030s）、2041－2060年（2050s）和2061－2080年（2070s）意大利蝗新疆潜在适生区分布，分析了影响意大利蝗潜在分布的主要环境因子，尝试完善意大利蝗在新疆发生的灾变理论，以期为其重点适生区域及蔓延趋势进行针对性防控提供参考。

1材料与方法

1．1意大利蝗分布数据和地图数据2014－2015年新疆畜牧厅治蝗灭鼠指挥部对各地州意大利蝗发生点进行野外GPS采样，收集到的990个分布点按最大熵软件要求进行存储，按照物种名、经度、纬度的格式保存为．csv文件。中国矢量地图比例尺为1∶400万，从国家基础地理信息系统（http：∥nfgis．nsdi．gov．cn／）下载，用ArcGIS10．0裁剪出新疆矢量边界。

1．2生物气候数据在WorldClim（http：∥www．worldclim．org／）下载的当前气候（1950－2000）生物气候数据和降水数据；未来生物气候数据在CCAF（ClimateChange，AgricultureandFoodSecurity）网站http：∥www．ccafsclimate．org中下载，空间分辨率都为30seconds（表1）。IPCCAR5采用了4个典型浓度路径（representativeconcentrationpathways，RCPs）排放情景，这些情景以相对于1750年的2100年近似总辐射强迫来表示。本研究采用RCP2．6、RCP4．5和RCP8．5情景进行未来预测。在RCP2．6情景下辐射强迫值为2．6W／m2，是极低强迫水平的减缓情景；在RCP4．5情景下为4．5W／m2，是中等稳定化情景；在RCP8．5情景下是8．5W／m2，为温室气体排放非常高的情景。对RCP2．6情景，辐射强迫先达到峰值，然后下降；对RCP4．5情景，辐射强迫在2100年前达到了稳定；对于RCP8．5情景，到2100年辐射强迫还没有达到峰值。RCPs情景进一步考虑了应对气候变化的各种策略对未来温室气体排放的影响，更科学地描述了未来气候变化预估结果［13］。

1．3软件与方法MaxEnt软件下载于网站http：∥www．cs．princeton．edu／，ArcGIS10．0软件由美国ESRI公司开发。将意大利蝗的分布数据和生物气候数据导入MaxEnt模型中，选择75％的分布点作为训练样本，25％的分布点作为验证样本。选取刀切法（Jackknife）分析各环境变量对潜在分布影响的重要性。运用刀切法（Jackknife）检测生物气候变量对于分布增益的贡献，即单独用每一变量建立模型（深蓝色条带），然后环境变量被轮流逐一剔除，并用剩余的变量参与运算模型（浅蓝色条带），同时还会生成一个所有变量都参与运行的结果（红色条带），以确定各变量对预测模型的重要性［14］。分布结果取运行10次的平均值以减小MaxEnt模型运行时的误差。MaxEnt模型运算出新疆意大利蝗分布区，通过ArcGIS10．0中SpatialAnalyst模块的Reclassify对意大利蝗各等级的潜在分布区进行重新赋值，将研究区意大利蝗的生境分为5个等级，分别为非适生区（0，0．06］、边缘适生区（0．06，0．16］、低度适生区（0．16，0．29］、中度适生区（0．29，0．40］和高度适生区（0．40，1．00］。

1．4精度验证在建立模型过程中，通过Jackknife中的AUC评价指标对模型的效果和各个环境特征变量的重要性进行检测，来验证模型的准确度［15］。AUC为模型自带的受试者工作特征（receiveroperatorcharacteristic，ROC）曲线下的面积（areaundercurve，AUC），不同的值代表不同的重要性级别：0．5～0．6，不及格（fail）；0．6～0．7，较差（poor）；0．7～0．8，一般（fair）；0．8～0．9，良好（good）；0．9～1．0，优秀（excellent）［1617］。

2结果与分析

2．1犕犪狓犈狀狋模型预测结果检验当前和未来不同气候模式下19个生物气候变量的10次MaxEnt模型运行的ROC曲线检验结果：训练集（trainingdata）AUC的10次均值都在0．926～0．927间波动，验证集（testdata）AUC值在0．903～0．927间波动，表明预测结果都为优秀水平。

2．2当前气候模式和未来气候情景下意大利蝗在新疆潜在分布区预测将MaxEnt模型运行的结果导入ArcGIS中，执行重分类，并利用空间分析叠加显示模块，得出当前气候情景和未来气候情景下意大利蝗在新疆的空间分布图（图1、2）。从图1和图2可看出：空间分布上，未来（2030s、2050s、2070s）不同气候情景（RCP2．6、RCP4．5、RCP8．5）下意大利蝗的分布格局与当前气候条件下相比基本保持不变。即意大利蝗适生区主要在北疆地区及天山一带，其中高度适生区和中度适生区主要分布在：伊犁州、博州中部，塔城地区的西北部，阿勒泰地区的西北部和东南部，昌吉州南部，乌鲁木齐的达坂城区和乌鲁木齐县，哈密地区中部，吐鲁番地区和阿克苏地区北部。低度和边缘适生区主要集中在阿勒泰地区中部和昌吉州北部，以及南疆克州中部和东北部。空间分布变化上，在天山和阿尔泰山地区，未来意大利蝗中、高度适生区范围将向更高海拔区域蔓延，在北疆阿勒泰地区高度适生区明显增加（图1、2）。ArcGIS空间分析统计各气候情景下意大利蝗的各级适宜生境占新疆总面积比例（表2）。根据预测结果（与当前条件相比）：RCP2．6、RCP4．5和RCP8．5三种气候情景下到2030s（2021－2040年），新疆意大利蝗适宜生境将分别增加2．23％、1．54％和2．20％，到2050s（2041－2060年），三种气候情景下分别增加2．89％、1．87％和5．30％，至2070s（2061－2080年），分别增加6．53％、1．79％和3．98％。高度适生区增加的比重更高：较1950－2000年（current），在RCP2．6情景下意大利蝗新疆高度适生区面积比重在2030s、2050s、2070s分别增加3．74％、4．08％、7．66％；在RCP8．5情景下，分别增加2．28％、4．76％、6．15％。这两种气候情景下都表现为从2000年到2030s、2050s、2070s逐渐增加的趋势。在RCP4．5气候情景下，意大利蝗新疆高度适生区面积比例随时间增长分别增加3．58％、1．95％、2．83％，表现为2030s＞2080s＞2050s＞1950－2000年（current）的变化趋势。在全球变暖

2．3意大利蝗潜在分布区环境因子分析刀切法得出单独使用某个环境变量建立模型时，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）分别对意大利蝗潜在地理分布影响最大，极端降水和水热条件对意大利蝗的潜在分布发挥重要作用。在干旱与半干旱区新疆，降水量对意大利蝗的适生区分布起到主要作用，为分析意大利蝗潜在分布概率与主要环境因子的关系，将12个月的降水数据导入MaxEnt模型中进行建模，得出4月、10月、3月和11月降水量对意大利蝗在新疆潜在分布影响最大（图3）。同时得出意大利蝗存在概率对这4个变量的响应曲线（图4）。3、4、10、11月份降水量分别达到11～22mm、18～37mm、16～35mm和大于11mm时意大利蝗存在的概率大于50％。图3犕犪狓犈狀狋刀切法测试月降水环境变量的重要性犉犻犵．

3讨论

气候变暖促使植物分布向高海拔和高纬度地区迁移的现象已在全球范围被观测证实［1821］。有研究得出气候变暖导致昆虫向两极和高海拔地区扩展：即受低温限制的昆虫增加了向两极和高海拔扩散的机会［2223］，本研究也认为随着未来新疆气候变暖变湿，意大利蝗将会沿着气候环境相似的高海拔地域上移和高纬度区域北移定殖，这是昆虫对气候变化的响应和适应。意大利蝗适生区变化与不同情景温室气体排放的浓度变化并未表现出一致性；但各情景下高度适生区随时间推移逐渐增加表明温室气体的排放是引起变化的主导原因。MaxEnt模型显示的适生分布区格局，反映了昆虫在基础生态位和实际生态位中对空间需求的内在生物学特性［24］。意大利蝗各发育阶段的死亡率由高到低分别为41．02％（卵）、32．00％（1龄蝗蝻）、18．18％（产卵前期）、8．33％（2龄蝗蝻）、5．71％（5龄蝗蝻）、5．67％（3龄蝗蝻）、3．35％（4龄蝗蝻）［25］可知意大利蝗自然种群的死亡集中于卵期、1龄蝗蝻期，而新疆每年10、11月及次年3、4月降水量对意大利蝗在新疆潜在分布影响最大，因其直接影响土壤相对含水量和土壤温度，从而决定意大利蝗卵的存活量；也说明这些时段是意大利蝗卵发育和存活的重要时期。秋季至翌年春季土壤的温湿度变化对蝗卵的越冬、孵化出土以及蝗蝻生长将产生重要影响［26］。在自然条件下，意大利蝗卵的吸水集中于翌年3月底，卵体含水量迅速从60％左右增加至75％以上；4月蝗卵继续发育，土壤相对含水量在5％～55％时，卵孵化率随土壤相对含水量的增加而升高；春季土壤相对含水量直接决定意大利蝗卵的存活量，所以预测意大利蝗发生量以检测土壤相对含水量为主［25］。本研究得出新疆3－4月降水量作为影响土壤温湿度的重要因子，分别达到11～22mm、18～37mm时意大利蝗适生区存在的概率将大于50％。陈素华等也得出若春季温度适宜，则降水就成为关键，内蒙古草地春季降水过少，既不利于蝗虫的破土出壳，又不利于蝗蝻取食，而在适宜温度范围内每旬有3～10mm的降水，则蝗卵发育最快，出土成虫率最高［26］。图4意大利蝗存在概率的主要环境变量响应曲线犉犻犵．

同样，新疆意大利蝗在10月蝗卵处于越冬胚胎发育阶段，到11月进入滞育阶段。在新疆，11月已进入霜冻期，开始降雪。降雪量越多，形成冬雪保护层越利于蝗卵过冬，雪水也利于越冬卵的水分保持和土壤松软［27］。本研究也认为11月降雪量高于11mm后意大利蝗适生区发生概率大于50％，且不断增加。大气二氧化碳浓度升高、温度上升、降雨分布不均、灾害性天气出现频次增加等全球气候变化将不但会影响单种生物，还会影响原有的植物－害虫－天敌间内在联系和各营养层间的固有平衡格局，最终导致一些害虫暴发成灾，一些昆虫种群数量下降甚至物种灭绝［27］。意大利蝗在新疆潜在适生区的变化若能分析气温、降水、土壤温湿度、太阳辐射等因子相互耦合作用的同时，考虑包括寄主植物、天敌和种间关系、土壤、地形、人工防治等多种因素、不同虫龄对环境因子变化的响应和承受力等，预测精度可进一步提高。

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篇6

关键字：森林；土壤；有机碳

中图分类号： S285 文献标识码： A

碳循环是生态系统物质循环，能量流动，信息传递等生态过程的基础。大气 CO2 浓度和气温升高将对陆地生态系统的碳储量和循环产生深刻影响，如影响植物光合作用产物积累、运输与分配，改变凋落物产量等，而后者的变化又可以通过影响大气中温室气体浓度来加速或减缓全球气候变化的进程。近年来，CO2等温室气体排放及其与全球气候变化的关系已引起国际社会的广泛关注，人们针对不同的生态系统开展了大量的研究。研究结果表明自1850 年以来，大气CO2浓度升高了近100 umolmol－1， 地球表面温度升高了0. 76℃。全球变暖以及人类生存环境的恶化已被越来越多的人所关注。

近年来，不同的学者就不同地区的土壤碳密度与碳储量、土壤碳库的在不同生态系统的分布特点以及土壤碳过程及其稳定性开展了研究。但是由于森林生态系统的多样性、结构的复杂性以及森林对干扰和变化环境响应的时空动态变化，至今对森林土壤碳库的储量和动态的科学估算，以及土壤关键碳过程及其稳定性维持机制的认识还不是很多。尤其是对土壤碳的管理鲜有报道。由于人们对森林的经营活动不可避免的影响到森林生态系统的碳过程，因此在全球气候变化的背景下，应该将碳管理的理念贯彻于森林生态系统的经营活动中。

1 土壤有机碳库研究概况

19世纪末到20世纪初，人们对土壤有机碳的研究主要集中在土壤有机质中含碳有机物的种类，数量及其与土壤性质与肥力之间的关系等方面。20世纪50年代，Francis Hole在两个森林生态系统和一个草地生态系统中设立DIRT 实验研究土壤碳输入来源和速率。20世纪70~80年代由于森林的大面积采伐与破坏，人们开始关注森林采伐，以及土地利用方式改变所引起的土壤碳流失。20世纪90年代关于土壤有机碳的研究已经就不同尺度的土壤碳库估算，土壤碳库分布特征，土壤碳的影响因素和转化过程与土壤碳库动态及历史演变等方面进行了大量探索。近年来，由于全球气候变化引起的N沉降以及大气CO2浓度升高对不同生态系统土壤碳的影响见于报道。这表明研究者已经开始关注全球气候变化与土壤碳库的关系。森林是全球陆地生态系统的主体，约85%的陆地生物量聚集在森林生态系统中。森林对维持全球碳平衡起着非常重要的作用，但是关于森林生态系统土壤碳循环的研究却依然相对较少。

2 土壤有机碳库在全球碳循环中的作用

2.1 土壤有机碳库的库-源转换

陆地碳循环是全球碳循环中最重要的环节，对大气CO2浓度变化的影响仅次于海洋。据估算世界范围内约有1500 Pg有机碳储存在1 m深度的土壤中，土壤碳储量相当于大气碳库的 3. 3倍和植物碳库的 4. 5倍。全球森林土壤有机碳储量为 402～787 G t，占全球陆地土壤中碳储量的25 %～50 %，森林对维持全球碳平衡起着非常重要的作用 ，成为生态系统碳循环研究的重点和热点。孔玉华等人[11]对科尔沁沙地与辽河平原交界处的森林和草原的过渡带上，不同利用方式下草地土壤碳积累及汇源功能转换特征的研究表明，在不同的土地利用方式及一定的环境条件下，土壤碳在时空上表现出源与库的转换过程。据估计，年土壤呼吸所涉及的碳达68-77Gt，土壤碳库的变化动态将影响大气中CO2的浓度，加剧或减缓温室效应进而影响全球气候变化，同时对生态系统的分布、组成、结构和功能产生深刻影响。由于土壤有机碳对生态过程以及土壤碳库对大气成分与气候变化的反馈作用的重要性，了解土壤有机碳的分布规律及影响因素对了解陆地生态系统碳动态至关重要。对全球气候变化的预测与应对必须基于对土壤有机碳的分布状况以及影响土壤有机碳输入与输出的各种因素的深入研究。

2.2 土壤有机碳的肥力特征

土壤有机碳在很大程度上反映了土壤有机质的含量。土壤有机质是土壤肥力的重要组成，也是土壤质量评价和土地可持续利用管理的重要指标。许多研究表明土壤有机质含量在在一定范围内不同程度上决定着各类土壤的肥力高低，增加土壤有机质，可以使土壤为植物的生长提供更多的养分，改善植物生长的土壤环境，促进植物的生长。肖靓等认为土壤有机质可以作为土壤营养状况的主要判断指标，周国模等则将其作为评价退化生态系统中的恢复效果的指标。土壤中移动快、稳定性差、易氧化和矿化的那部分碳称为活性碳，它对植物养分供应有最直接作用，可以灵敏反映不同经营措施对土壤碳库和潜在生产力的影响，指示土壤有机质的早期变化。

3 森林土壤碳储量以及土壤有机碳库的分布规律

欧美等主要国家在20世纪90年代初完成了国家水平的土壤碳库估计和全球土壤碳库总值估计，Post，Eswaran，Batjes等人基于植被单元或土壤分类单元的全球土壤碳储量研究表明，在1m深度的土壤中土壤有机碳库为15001600 Pg，Batjes认为如果将估算深度延伸至2m全球土壤有机碳库估计量将增加60%。David等人估计美国的森林碳储量为36.7Pg，其中50%储存在森林土壤中。Kurz通过长期的定位研究认为1920~1989年间加拿大的森林每年固定的碳为0.2Gt。Alexeyev对俄罗斯森林生态系统土壤碳储量的估算为74Pg。

20 世纪 90 年代中期以来，中国学者开始关注和研究土壤碳库及其变化问题。不同的学者从各自所掌握的土壤数据资料入手，采用不同的估算方法对中国土壤有机碳储量做了评估。由于各种碳库研究的资料和方法的差异，致使估计值在50~185Pg的较大范围内变动。在第 236 次香山会议上， 与会土壤学家讨论认为中国土壤总有机碳库应在70~90 Pg范围， 提出可以将90 Pg作为中国土壤总有机碳库的默认值。近10a 来，中国学者对本国不同气候带主要森林类型的土壤碳储量进行的研究表明，我国各类森林的土壤碳储量的变化范围在44-264 t /hm2，平均为107.8 t /hm2。从热带至温带森林土壤碳储量总体上呈增加的趋势，不同森林类型之间土壤碳储量 碳含量的差异主要表现在土壤表层。伴随着林龄的增加，森林土壤碳含量和碳储量呈现增加的趋势；随着海拔的增加，不同森林类型的土壤有机碳含量和碳储量也表现为增加的趋势。不同林分类型土壤有机碳存在明显差异例如，对我国南亚热带 4 种主要人工林类型的研究表明：红锥火力楠和米老排3 种阔叶人工林的表层土壤有机碳储量比马尾松人工林高出了11%~ 19%。

4 土壤有机碳化学结构及其稳定性

土壤有机碳是由复杂多变的有机分子单体和化合物组成，土壤有机碳稳定性的差别来自于土壤不同组分间化学结构的差异。土壤中的糖类物质( 氧烷基碳) 多为不稳定易分解的碳组分，而富含脂肪类物质( 烷基碳) 或木质素( 芳香族碳) 的土壤有机碳由于内在的分子特性而表现为相对稳定且不易分解。因此，土壤碳是否能够稳定的固持，最终取决于土壤碳的化学组成和结构。

随着近年来激光分解波谱，固态13C核磁共振波谱，红外光谱和热解质谱测量等土壤原位和非破坏性分析技术和手段等应用，可以在分子水平上更深入地阐明土壤碳固持的状态和过程。采用可见/红外光谱和傅立叶变换红外光谱研究土壤有机质的光谱学特性发现，西双版纳次生林转变为橡胶园后，胡敏酸中羧基和酚基结构比例降低，而脂肪族 芳香族和多聚糖比例增加。利用13C核磁共振波谱分析方法研究土壤有机质的化学结构发现， 与马尾松人工林比较，南亚热带3 种阔叶人工林的土壤表层具有较低的烷基碳，较高的氧烷基碳和较低的烷基碳/氧烷基碳比值，说明了马尾松人工林土壤比3种阔叶人工林土壤碳库具有较高的化学稳定性。

5 气候变化和森林管理对土壤碳储量的影响

土壤有机碳具有不同的更新和周转速率，其碳转移方向与强度在不同时间尺度上决定着大气 CO2 的浓度。因此，研究全球变化影响下森林土壤碳库的动态变化规律，已成为当前土壤碳的源汇效应演化与全球变化关系的重大基础科学问题。国际上正在兴起尝试采用红外地缆等加温设备模拟研究温度升高或降水变化对森林土壤碳储量及碳过程的影响。近年来， 在我国西双版纳热带雨林，哀牢山亚热带森林，东灵山温带森林，河南宝天曼暖温带天然次生林和广西亚热带人工林陆续开展了土壤增温与降水控制的长期定位实验，以期深入揭示区域气候变暖情景下( 包括干旱胁迫) 森林土壤有机质的动态响应及其调控机理。在影响森林土壤碳库变化的诸多要素中，氮元素逐渐引起广泛关注。大气氮沉降的变化直接或间接影响土壤碳的输入输出过程，对森林土壤碳库产生影响。自2003年起，模拟氮沉降对森林生态系统影响的野外控制实验在我国温带，亚热带和热带森林也逐渐开展，研究表明，氮沉降增加显著增加氮饱和森林土壤可浸提有机碳的含量，表明氮沉降增加可能会提高森林土壤有机碳的固持能力，土壤碳氮耦合的研究成果表明氮沉降很有可能是影响森林土壤碳储量的主要因素之一。

森林抚育、恢复、造林、采伐等经营措施可以直接影响森林碳库，并且能够通过改变凋落物数量及其化学性质和土壤有机质的分解影响森林土壤碳库。森林经营方式的转变，即将天然林转变为次生林或人工林后，土壤有机碳储量显著降低，土壤轻组有机碳降低尤为明显。造成森林土壤有机碳降低的主要原因是森林凋落物归还数量及其质量改变，以及水土流失和经营措施对土壤的扰动引起土壤有机质加速分解或流失等。不同采伐措施对土壤碳储量和活性有机碳含量也有影响，一般采伐会减少土壤储存的有机碳，特别是强度采伐迹地增大，雨水冲刷严重，加之土温升高，加速土壤有机碳的释放和流失; 强度择伐短期内可增加土壤活性有机碳含量，而皆伐后造林土壤活性有机碳出现下降趋势。综上分析，维持森林的高生产力带来的碳输入，并且避免由于土壤干扰等造成的碳释放是提高土壤碳储量和土壤持续固碳的有效森林经营措施如何通过合理的森林经营模式，包括造林树种的选择森林抚育和采伐措施等，提高人工林的生态经济和社会效益并且获得最大化的固碳潜力应该引起研究者的重视。

6 土壤呼吸时空变异及其影响因子

目前，森林土壤呼吸主要集中研究时空变异规律，即日、季节动态，及其与日、季节动态相关的温度、水分等环境因子间的关系。土壤呼吸的季节变化主要受非生物因子温度和水分变化的调控，而昼夜变化则可能主要受植物生理活动周期性等生物因素的影响。在我国北亚热带-南暖温带过渡区，土壤呼吸速率手土壤温湿度的交互影响。同海拔高度上土壤呼吸的空间变化与土壤温度呈显著的相关性，证明土壤温度是调控土壤呼吸在海拔高度上变化的主导因子。

国内外研究广泛关注土壤呼吸温度敏感性 ( Q10值) 及其在区域碳循环模拟估计中的重要性，其中土壤呼吸温度敏感性与土壤质量的关系引起广泛讨论。研究表明，Q10值表现出强烈的季节和年变异，影响其变化的主要因子是温度而且受土壤温度测量深度影响较大，而土壤湿度则是其变化的潜在影响因素。Q10值具有明显的空间异质性，其空间分布与降水和土壤有机碳含量及稳定性的空间异质性有关。

关于气候变化引起的温度，大气CO2浓度变化以及氮沉降等对土壤呼吸的影响的研究多采用人工模拟的方式。模拟氮沉降实验表明在不同林分类型中N沉降对土壤呼吸速率和 Q10值的作用效果不同，可能与微生物活性及细根生物量等有关。许多森林土壤模拟增温试验研究发现，增温后土壤呼吸速率显著提高。但是，模拟 CO2浓度升高对森林土壤呼吸作用的影响尚未确定，在红松和长白松林中土壤呼吸速率明显降低，土壤表面 CO2浓度升高导致 CO2扩散受阻可能是土壤呼吸受到抑制的主要原因，而在南亚热带人工林大气 CO2浓度倍增和高氮沉降使土壤呼吸速率显著提高。

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篇7

气候作为人类赖以生存的自然环境的一个重要组成部分，它的任何变化都会对自然生态系统以及社会经济系统产生影响。全球气候变化的影响将是全方位的、多尺度的和多层次的，既包括正面影响，同时也包括负面效应。

但目前它的负面影响更受关注，因为不利影响可能会危及人类社会未来的生存与发展。研究表明，气候变化会给人类带来难以估量的损失，适应气候变化会花费不小的代价。

气候变化对自然生态系统已造成并将继续产生明显影响

观测表明，全球气候变暖对全球许多地区的自然生态系统已经产生了影响，如海平面升高、冰川退缩、冻土融化、河（湖）封冻期缩短、中高纬生长季节延长、动植物分布范围向南、北极区和高海拔区延伸、某些动植物数量减少、一些植物开花期提前，等等。自然生态系统由于适应能力有限，容易受到严重的、甚至不可恢复的破坏。正面临这种危险的系统包括：冰川、珊瑚礁岛、红树林、热带林、极地和高山生态系统、草原湿地、残余天然草地和海岸带生态系统等。随着气候变化频率和幅度的增加，遭受破坏的自然生态系统在数目上会有所增加，其地理范围也将增加。

自然生态系统按其生长环境可分成陆生与水生两大类生态系统。前者又可按其植被类型分成森林、草原、荒漠等生态系统，也可按地形划分高山、盆地、海岸带等生态系统。后者可分成海洋和淡水两类生态系统，其中淡水又分静水（湖泊、池塘、水库、湿地与河口湾）生态系统与流水（江、河、溪流）生态系统。下面选取冰川、湖泊、江河、海岸带、植被（森林、草原）和农业等对气候变化较为敏感的生态系统为例，介绍全球气候变暖对自然生态系统影响的观测事实和未来可能的演变趋势。

自然植被的地理分布与物种组成可能发生明显变化

气候是决定生物群落分布的主要因素，全球生物群落的分布型与全球年平均气温和年降水量有很好的对应关系。自然植被分布的变化最能体现气候变化的影响。距今6000年前左右的全新世大暖期的鼎盛阶段，我国植被带明显偏北。现今西北地区的草原与荒漠区，在全新世曾是广阔的温带森林和森林草原，各种草原动物也非常丰富。但随着全球气温的波动式下降，同时受第四纪冰期气候波动和青藏高原及其周边山地隆升的影响，我国自然环境出现了明显的区域差异，生物多样性也随之发生了显著变化。

气候变化对生物多样性的影响，取决于气候变化后物种相互作用的变化，以及物种迁移后与环境之间的适应性平衡。在移动过程中，生态系统并不是作为一个一个单元整体迁移的，它将产生一个新的生态结构系统，生物物种构成及其优势物种都将会变化。这种变化的结果可能会滞后于气候变化几年、几十年，甚至几百年。植被模拟研究显示，气候变化时，某些物种由于不能适应新环境而面临灭绝的危险，也可能出现新的物种体系。

全球变暖将对我国植被的水平及垂直分布、面积、结构及生产力等产生很大影响。气候变化将改变植被的组成、结构及生物量，使森林分布格局发生变化，生物多样性减少等等。

小冰期后期以来的变化

天山乌鲁木齐河源1号冰川（地面立体摄影）

2002年3月27日，内蒙古中部地区迎来今春第一场区域性、大范围连续降雨，一些地区出现雨加雪天气。这次降水覆盖内蒙古鄂尔多斯市、包头市、呼和浩特市、乌兰察布盟等地，并向自治区中东部锡林郭勒盟、赤峰市等地移动。内蒙古中东部地区已连续3年大旱，给当地群众生产生活造成巨大损失。这次降雨将遏制内蒙古中东部地区的扬沙、沙尘暴天气的形成，并在一定程度上缓解春旱。在内蒙古乌兰察布盟四子王旗曹家洼村，一群绵羊冒着雨雪赶路。

冰川、冻土和积雪可能减少

高山生态系统对气候变化非常敏感，冰川将随着气候变化而改变其规模。由于全球变暖，一些冰川出现了减少和退缩现象。如非洲乞里马扎罗山的冰川面积在1912～2000年间减少了81%。1889年它完全由冰雪围绕，今天只剩下15%由冰雪围绕，且主要由季节性冰雪覆盖。

我国乌鲁木齐河源1号冰川，自小冰期后期以来，一直处于后退状态。1962年至1980年，冰川退缩了80米；1980年至1992年，冰川又退缩了60米。据1959年开始观测以来所积累的资料，该冰川的物质平衡亏损20世纪60年代平均为-53毫米/年，20世纪80年代增到-346毫米/年，1990～1991年间更增至-706毫米/年。1959～1986年累积负平衡达6130000立方米，相当于冰川减薄3.25米。在乌鲁木齐河流域，1964年航测地形图上共量算到的冰川面积为48.2平方公里，1992年再次航测冰川面积已减至40.9平方公里，减少15.1%。

据资料推算，我国西北各山系冰川面积自“小冰期”以来减少了24.7％，达7000平方公里左右。

随着全球进一步增暖，山地冰川将继续后退萎缩。根据小冰期以来冰川退缩的规律和未来夏季气温和降水量变化的预测，估计到2050年我国西部冰川面积将减少27.2%，折合冰量约16184km3。其中，海洋性冰川减少最显著，为52.5%，6925km3；亚极地型冰川次之，为24.4%，6631km3；极地型冰川最少，为13.8%，2629km3。三类冰川的冰川物质平衡每年亏损值分别高达-1318毫米、-900毫米和-623毫米，冰川平衡线高度将分别上升238米、168米和138米。未来50年西部地区冰川融水总量将处于增加状态，天山北麓与河西走廊最大融水径流预计出现在21世纪初期，其年增长量为几百万到千万立方米不等；柴达木及青藏高原的内陆河流域冰川融水高峰预计出现在2030～2050年，年增长约20%～30%；塔里木盆地周围高山冰川2050年前径流增加量可达25%左右。

我国西北各山系“小冰期”冰川与现有冰川比较(单位：平方公里)

山系“小冰期”盛时冰川面积(平方公里)现有冰川面积(平方公里)面积变化(平方公里)百分比(%)

阿尔泰山449293-156-53.2

天山122489196-3052-33.2

帕米尔28822206-676-30.6

喀喇昆仑山66305925-705-11.9

昆仑山98358735-1100-12.6

祁连山32881972-1316-66.7

总计3533228328-7004-24.7

随着全球进一步增暖，冻土面积继续缩小。未来50年，青藏高原多年冻土空间分布格局将发生较大变化，80%～90%的岛状冻土发生退化，季节融化深度增加，形成融化夹层和深埋藏冻土；表层冻土面积减少10%～15%，冻土下界抬升150～250m，亚稳定及稳定冻土温度将升高0.5～0.7℃。

随着全球进一步增暖，高山季节性积雪持续时间将缩短，春季大范围积雪提前消失，积雪量将较大幅度减少，积雪年际变率显著增大。到2050年，冬季气温将升高1～2℃，随着降雪量缓慢增加，青藏高原和新疆、内蒙古稳定积雪区积雪深度将分别以2.3%和0.2%的速度缓慢增加。同时，雪深年振幅将显著增大，大雪年和枯雪年的出现更为频繁。到2100年大范围积雪将可能于3月份提前消失，春旱加剧，融雪对河川径流的调节作用将大大减小。

气候变化可能是导致湖泊水位下降和面积萎缩的主要因素之一

湖泊作为降水和有效降水的历史和现代记录，更能反映气候变化的空间变化和区域特征。以我国青海湖为例，气候变化可能是导致其水位下降和湖面萎缩的因素之一。青海湖水位在15～19世纪的近500年间尽管存在较大的升降波动，但出现明显的直线式下降趋势却是在近百年，特别是20世纪20年代以来，仅在1908～1986年间就下降了约11米，湖面缩小了676平方公里。有实测记录以来，1957～1986年间下降了2～3米，湖面缩小了264平方公里。

50年代至80年代我国西北主要湖泊面积变化(单位：平方公里)

湖名50年代统计60年代地形图量算70年代卫星照片量算80年代统计

艾比湖1070823522500

博斯腾湖996980930864

布伦托海835790770765

玛纳斯湖550590

塞里木湖454454457457

巴里坤湖1401148890

艾丁湖124230

青海湖45684304

另外，我国西北各大湖泊，除天山西段赛里木湖外，水量平衡均处于入不敷出的负平衡状态，自20世纪50年代以来，湖泊均向萎缩方向发展，有的甚至干涸消亡。

有关研究表明，在未来气候增暖而河川径流量变化不大的情况下，平原湖泊由于水体蒸发加剧，入湖河流的来水量不可能增长，将会加快萎缩、含盐量增长，并逐渐转化为盐湖，对湖泊水资源的开发利用不利；高山、高原湖泊中，少数依赖冰川融水补给的小湖（如帕米尔高原的一些湖泊），可能先因冰川融水增加而扩大，后因冰川缩小后融水减少而缩小；地处山间盆地以降水、河川径流或降水与冰川融水混合补给的大湖，其变化趋势引人注目，如青海湖长期处于较大的负平衡状况，湖水位呈下降趋势。如未来温度继续升高，湖区水面蒸发和陆面蒸散均会有所增加，若多年平均降水量仅增加10％，仍不足以抑制湖面的继续萎缩，仅趋势减缓，如降水增加20％或更多，湖泊来水量会增加，湖泊会扩大，水面上升，湖水淡化，有利于湖泊渔业和湖周地区生态与环境的改善。这样的机遇有可能在下世纪某个时间出现。

海平面升高将影响海岸带和海洋生态系统

1900年以来，全球变暖引起的全球海平面上升了10～20厘米。这将会严重影响珊瑚礁、珊瑚岛、礁岛、盐沼以及红树林等海岸带生态系统和海洋生物资源，进而影响海岸带环境和经济。

沿海主要验潮站的实测资料显示，我国海平面近50年呈明显上升趋势，上升的平均速率为每年2.6毫米，近几年上升速率加快。据专家预测，我国未来海平面还将继续上升。这将使许多海岸区遭受洪水泛滥的机会增大、遭受风暴影响的程度和严重性加大，这将会引起海岸滩涂湿地、红树林和珊湖礁等生态群丧失，海岸侵蚀，海水入侵沿海地下淡水层，沿海土地盐渍化等，从而造成海岸、河口、海湾自然生态环境的失衡，给海岸带生态环境系统带来灾难。同时，也将对社会经济产生严重的影响，因为我国海岸线漫长，沿海低洼地区约占整个海岸线地区的30%。约有70%以上的大城市，一半以上的人口和近60%的国民经济，集中在东部经济带和沿海地区。

一些极端天气气候事件可能增加

目前对气候变暖后极端天气、气候事件可能出现的变化了解甚少。现有的研究指出，与全球变暖关系密切的一些极端事件，如厄尔尼诺、干旱、洪水、热浪、雪崩和风暴、沙尘暴、森林火灾等，其发生频率和强度可能会增加。由这些极端事件引起的后果也会加剧。如干旱发生频率和强度的增加，将加重草地土壤侵蚀，因而将增大荒漠化或沙漠化的趋势。

综上所述，全球变暖可能对自然生态系统造成的影响是全方位、多层次的，许多是不利的，甚至是不可逆的。

气候变化对国民经济的影响可能以负面为主

气候作为一种重要的自然资源，同时作为自然环境的重要组成部分，从两个不同的方面在社会经济系统中发挥作用。气候变化会程度不同地影响到全球各地区社会经济的方方面面，如主要农作物及畜牧业的生产、主要江河流域的水资源供给、沿海经济开发区的发展、人类居住环境与人类健康以及能源需求等。人类社会系统对气候变化的敏感性和脆弱性，随其地理位置、时间、社会经济发展水平和环境条件而变化。

我国农业生产将面临产量波动增大、布局与结构调整、成本与投资增加等问题

农业可能是对气候变化反应最为敏感的部门之一。气候是农业生产的重要环境，更是不可缺少的主要物质资源之一。气候变化也对种植业、畜牧业和水产业的生产环境、布局和结构产生影响。

试验研究表明，气候变化对作物产量的影响取决于诸多因素。这些因素包括：作物品种及培育、土壤性质、病虫害、二氧化碳对植物的直接影响，以及气温、二氧化碳浓度和作物适应能力等因子之间彼此的相互作用。现有关于不同气候变化情景下未来（2020年，2050年和2080年）全球三大作物（小麦、玉米和水稻）产量变化的研究结果表明，大部分发展中国家的作物产量将减少，北半球发达国家的产量将增加。由于气候变化影响存在的这种区域差异性，发展中国家所面临的问题将更为严峻。以亚洲为例，目前亚洲地区谷物进口量随着人口的增加，已从1961年的2000多万吨，增长到1998年的8000多万吨。在未来气候变化情景下，亚洲粮食供应与需求将面临更大的压力。

我国是农业大国，气候变化将使我国未来农业生产面临以下三个突出问题：

农业生产的不稳定性增加，产量波动大

气候变化对我国作物生产和产量的影响，在一些地区是正效应，在另一些地区是负效应。对产量的影响可能主要来自于极端气候事件频率的变化，而不是平均气候状况的变化。

研究表明：气候变暖后，灌溉和雨养春小麦的产量将分别减少17.7%和31.4%。气候变暖后，不考虑水分的影响，早稻、晚稻、单季稻世界秘书网版权所有,均呈现出不同幅度的减产，其中早稻减产幅度较小（-3.7%），晚稻和单季稻减产幅度较大（-10.5%）。气候变暖后，我国玉米总产量平均减产3%～6%，其中春玉米平均减产2%～7%，夏玉米减产5%～7%；灌溉玉米减产2%～6%，无灌溉玉米减产7%左右。

总之，大气中二氧化碳浓度倍增时，温度升高、作物发育速度加快和生育期缩短是作物产量下降的主要原因。据估算，到2030年，我国种植业产量在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。但气候变暖对不同地区和不同种类作物的产量影响不同，我国水稻、小麦以及玉米品种多，品种间差异也很大，因此要有意识地调整农业种植制度、选育抗逆性强的品种和选择适当的生产措施等，使之适应气候变化。如果能够对不利影响及时采取应对措施的话，未来30～50年（2020～2050年）的气候变化还不会对全球乃至中国的粮食安全、重要基础设施和自然资源产生重大影响。

农业生产布局和结构将出现变动

气候变化对我国农业影响的研究表明，年平均温度增加1℃时，大于10℃积温的持续日数全国平均可延长15天左右，冬小麦的安全种植北界将由目前的长城一线北移到沈阳——张家口——包头——乌鲁木齐——线。气候变暖还将使我国作物种植制度发生较大的变化。据计算，到2050年，气候变暖将使三熟制的北界北移500千米之多，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，一熟制地区的面积将减少23.1%。

气候变暖后，我国主要作物品种的布局也将发生变化。华北目前推广的冬小麦品种(强冬性)，因冬季无法经历足够的寒冷期而不能满足春化作用对低温的要求，将不得不被其它类型的冬小麦品种(如半冬性)所取代。比较耐高温的水稻品种将在南方占主导地位，而且还将逐渐向北方稻区发展。东北地区玉米的早熟品种逐渐被中、晚熟品种取代。

气候变暖后，蒸发相应加大，如果降水量不明显增加，将会使我国农牧交错带南扩，东北与内蒙古相接地区农牧交错带的界限将南移70公里左右，华北北部农牧交错带的界限将南移150公里左右，西北部农牧交错带界线将南移20公里左右。农牧过渡带的南移虽然可增加草原的面积，但由于农牧过渡带是潜在的沙漠化地区，新的过渡带地区如不加保护，也有可能变成沙漠化地区。

农业生产条件改变，农业成本和投资大幅度增加

气候变暖后，土壤有机质的微生物分解将加快，造成地力下降。在高二氧化碳浓度下，虽然光合作用的增强能够促进根生物量增加，在一定程度上补偿了土壤有机质的减少，但土壤一旦受旱，根生物量的积累和分解都将受到限制。这意味着需要施用更多的肥料以满足作物的需要，施肥量的增加意味着投入的增加。

气候变暖后，农药的施用量将增大。随着气候变暖，作物生长季延长，昆虫在春、夏、秋三季繁衍的代数将增加，而冬温较高也有利于幼虫安全越冬。温度高还为各种杂草的生长提供了优越的条件。因此，气候变暖可能会加剧病虫害的流行和杂草蔓延。另外，气候变暖后各种病虫出现的范围也可能扩大向高纬地区延伸，目前局限在热带的病原和寄生组织将会蔓延到亚热带甚至温带地区。所有这些都意味着，气候变暖后可能不得不增加施用农药和除草剂，而这将增大农业生产成本。

气候变暖将导致地表径流、旱涝灾害频率和一些地区的水质等发生变化，

特别是水资源供需矛盾将更为突出

水资源对全球变暖的响应问题，是事关人类生存与发展的大问题。全球变暖会影响整个水循环过程，可能使蒸发加大，可能改变区域降水量和降水分布格局，增加降水极端异常事件的发生，导致洪涝、干旱灾害的频次和强度增加，以及使地表径流发生变化。主要表现在以下方面：

地表径流将发生变化

对于全球变暖后地表径流的变化，现在比较一致的预测是：到2050年，全球年平均径流变化将表现为高纬和东南亚地区径流增加，中亚、地中海地区、南非、澳大利亚减少的趋势。对我国而言，七大流域天然年径流量整体上呈减少趋势。其中，长江及其以南地区年径流量变幅较小；淮河及其以北地区变幅最大，以辽河流域增幅最大，黄河上游次之，松花江最小。全球变暖后，我国各流域年平均蒸发将增大，其中黄河及内陆河地区的蒸发量将可能增大15％左右。

台湾缺水:2002年4月24日，在中国台北县附近的一座水库，一名当地男子在几近干涸的水库库区察看情况。台湾持续的干旱少雨使得当局被迫决定在夏季关闭游泳池以节省用水，必要时还要实施配给供水。

水资源的供需状况将出现变化

随着径流减少，蒸发增大，全球变暖将加剧水资源的不稳定性与供需矛盾。尽管由气候变化引起的缺水量小于人口增长及经济发展引起的缺水量，但在干旱年份气候变化引起的缺水量将大大加剧我国华北、西北等地区的缺水形势，并对这些地区的社会经济发展产生严重的影响，全球变暖对农业灌溉用水的影响远远大于对工业用水和生活用水的影响，尤其是在降水减少和蒸发增加的地区。预计，2010～2030年西部地区缺水量约为200亿立方米，2050年将缺水100亿立方米。而且西部地区由于缺乏供水工程等水利设施，水资源系统对气候变化的脆弱性较大。

旱涝灾害出现的频率将发生变化

全球变暖可能增强全球水文循环，使全球平均降水量趋于增加，但降水变率可能随着平均降水量的增加而发生变化，蒸发量也会因全球平均温度增加而增大，这可能意味着未来旱涝等灾害的出现频率会增加。

一些地区的水质将出现变化

全球变暖后，一些地区由于蒸发量加大，河水流量趋于减少，可能会加重河流原有的污染程度，特别是在枯水季节。同时，河水温度的上升，也会促进河流里污染物沉积、废弃物分解，进而使水质下降。当然，年平均流量明显增加的河流，水质可能会有所好转。

对气候变化敏感的传染性疾病传播范围可能增加，危害人类健康

众所周知，许多通过昆虫、食物和水传播的传染性疾病，如疟疾等，对气候变化非常敏感。全球变暖后，疟疾和登革热的传播范围将增加，这两种通过昆虫传播的疾病将殃及世界人口的40%～50%。而且，气候变化可通过各种渠道对发病产生影响，危害人类健康，其中包括对人体直接影响，对病毒、细菌、寄生虫、敏感原的影响，对各种传染媒介和宿主的影响，对人的精神、人体免疫力和疾病抵抗力的影响等等。

人们因气候变化而产生不适应的感觉，也会助长某些疾病的蔓延，使病情加重，甚至导致死亡。据研究，气温变化与死亡率有密切关系，在美国、德国等国的城市，当有热浪袭击时总体死亡率呈上升趋势。全球变暖后，高温热浪将随之增加，这将引起与热有关的疾病和死亡增加。

全球变暖对人类健康造成的不利影响对贫穷地区的人口将是最大的。

气候变化将影响人类居住环境

大量研究表明，气候变化将从下述三个方面对人居环境产生影响，一是气候变化后，资源生产、商品及服务市场的需求产生了变化，使支持居住的经济条件受到了影响；二是气候变化对能源输送系统、建筑物、城市设施以及工农业、旅游业、建筑业等特定产业的一些直接影响，转而对人居环境产生了影响；三是气候变化后，因极端天气事件增加以及对人体健康的影响，使得居住人口迁移。

人类居住地尤其是河边和海岸带居民受气候变化最普遍、最直接的威胁是洪涝和滑坡。人类居住环境目前正遭遇包括水和能源短缺、垃圾处理和交通等环境问题，这些问题可能因高温、多雨而加剧。

低海拔海岸区的城镇化快速发展，正在迅速地增加那里的人口居住密度，使得人为财富（城市）处于海岸气候极端事件的威胁之中。

面临气候变化时，居民收入大部分来源于受气候支配的初级资源产业，如农业、林业和渔业的经济单一居住区，比经济多样化的居住区更脆弱。

尽管目前关于气候变化对社会经济系统的影响研究只是初步的结论，但气候变化会对全球各地区的自然生态系统和社会经济系统产生多方面的影响，将直接影响经济的发展和社会的进步，这一点是确定的。

气候变化可能带来许多不利的影响

大部分热带、亚热带区和多数中纬度地区普遍存在作物减产的可能；对许多缺水地区的居民来说，水的有效利用降低，特别是亚热带区；同时，受到传染性疾病影响的人口数量增加，热死亡人数也将增加；另外，大暴雨事件和海平面升高引起的洪涝，将危及许多低洼和沿海居住区；由于夏季高温而导致用于降温的能源消耗增加。

篇8

关键词 脱毒马铃薯；种植；气候条件；气象灾害；青海乌兰

中图分类号 S162 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）21-0206-01

马铃薯是一种适应性强、营养丰富、产量高、经济价值高的宜菜宜粮经济作物，原产地为南美洲安第斯山高山区，非常适合于冷凉地区种植。马铃薯性喜冷凉，不耐高温，生育期为60～120 d，生长发育期间以日平均气温17～21 ℃为适宜，光照越充分，叶片光合越强，块茎形成越早，对块茎产量和淀粉含量越有利。乌兰地区地处柴达木盆地东部，平均拔海高度约为3 000 m，是柴达木农牧业相对发达地区。本文从马铃薯的生物学气候特征着手，分析乌兰地区的气候条件，为今后充分利用当地气候资源，科学种植马铃薯提供依据。

1 资料来源与方法

选取乌兰气象站1980―2015年作物主要生长季5―9月平均气温、浅层地温、春秋霜冻初始日期、日照时数、土壤湿度等气象观测资料，通过气候W统计诊断方法研究乌兰地区马铃薯生长期气候变化特征，对当地种植马铃薯气候条件进行分析。

2 适宜气候条件分析

2.1 温度条件

马铃薯幼苗期短，强光照、合适的高温与土壤湿度有利于其生根、助苗、提前结块；在块茎形成期，合适的气象条件可以使其建立更好的通化系统；在淀粉积累与薯块增长期，有利的气象条件促使其增加产量、提升品质[1-2]。

当地马铃薯采用块茎种植，在地层的温度在4 ℃以下时种薯不能发芽，达4～5 ℃时即可发根，5～7 ℃时开始发芽。乌兰地区脱毒马铃薯一般在4月底、5月初开始种植，种植深度一般在10～20 cm之间。出土幼苗遇到低于0.8 ℃低温才会受冻，一旦气温回升到4 ℃以上还能从节部发出新茎叶继续生长。一般幼苗期为出苗至第6叶或第8叶展开。茎叶在气温18～20 ℃时对生长有利，气温超高反而会降低生长的速度；土壤温度超高，茎块停止生长甚至枯死。结薯期昼夜温差越大、光照越强，越有利于产量与品质的提升[3-5]。

对乌兰地区近35年马铃薯生长期的气温及浅层土壤温度的气候分析可以看出：乌兰地区气温及浅层地温近35年来持续增加，并通过了0.05以上的显著性检验。近35年中乌兰地区5―9月平均温度均在14.0 ℃以上，达到了脱毒马铃薯种植、出苗、生长、结茎所需土壤温度条件。6―8月乌兰平均气温13.8～15.9 ℃，相对比较适宜脱毒马铃薯生长发育；9月当地的马铃薯已基本趋于成熟，平均气温在10 ℃以上，既保证了成熟所必须的温度条件，又保证在此成熟阶段不会发生霜冻灾害。

2.2 降水与光照条件

乌兰为半干旱地区，近10年年均降水量为217.3 mm，5―9月的降水量分别为25.3、44.4、60.0、38.0、27.4 mm，马铃薯发育和成熟期降水略为偏少，块茎膨大期基本正常，在此条件下种植马铃薯同样具有一定的降水气候优势。马铃薯整个生长期平均日照时数达8 h以上，能够保证充足的光照。

3 生长期主要气象灾害

乌兰为高海拔半干旱地区，马铃薯生长期主要气象灾害为干旱、低温、霜冻。判断马铃薯成熟的2种方法：一是薯块表面出现密集网纹，二是茎叶出现非病态枯黄。马铃薯采收前4～5 d，割去地上枝蔓以使多余水分蒸发，关注当地天气预报，选择在无雨天气完成采收工作。采收后的贮藏环境一定要避光、阴凉、通风，切不可阳光直射。

3.1 干旱

马铃薯生长期需要合适的土壤湿度，如果过湿就会造成一定的病害；过于干旱限制马铃薯生长，生长期水分亏缺会阻碍其发育、影响茎块品质及产量。依据非灌溉区判断干旱的标准《干旱气象等级》（GB/T 20481―2006）、土壤相对湿度的干旱等级划分标准《青海省气象灾害》（DB 63/T 372―2001）：R≤30%为特旱；30%

3.2 低温霜冻

低温与霜冻相关性较高，低温的天气条件下极容易出现霜冻现象。通过整理，依据马铃薯霜冻害的等级划分标准，计算乌兰气象站逐年无霜期日数可知，在乌兰地区马铃薯的整个生长期基本处在无霜期，因此低温、霜冻对马铃薯生长的影响几乎可以忽略不计。

4 结语

（1）利用乌兰地区马铃薯种植期间的各气象要素分析可见：气温、浅层地温、日照、土壤湿度基本适宜马铃薯种植，但5月、9月在非灌溉区土壤湿度较低，故而适宜地膜播种，有利于保持土壤水分和温度。

（2）乌兰地区年均无霜期在89～137 d之间，灾害性霜冻一般发生在温度较低的4月初和9月底，建议播种中熟品种。

5 参考文献

[1] 姚玉璧，朱国庆，李巧珍.陇中马铃薯气候生态条件分析及适宜种植区划[J].甘肃科技，2001（5）：43-44.

[2] 陈朝龙，罗建国.惠水县摆榜乡脱毒马铃薯种植的气候条件分析[J].气象与环境科学，2009（32）：165-166.

[3] 孙芳，林而达，武艳娟.宁夏气候变化及其对马铃薯生产的影响[J].中国农学通报，2008（4）：465-471.

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关键词 环境地质；气候；可持续发展

中图分类号[P66] 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）54-0102-02

随着自然科学和生产力的高速发展，人类不断的对地球进行大规模的人为改造，加上一些自然因素，使得我们赖以生存的自然环境正在变化，特别是20世纪以来，全球性的环境地质问题日趋尖锐，水资源短缺、水质恶化、地面沉降、沙漠化、冰川融化等一系列环境地质问题正在给人类的生产生活带来影响，与之俱来的全球气候变暖正在加剧，因此，保护生态环境、共建美好家园成为全世界关注的话题。环境地质与气候是相辅相成、共同发展的，不同的气候条件造就了不同的环境地质，不同的环境地质又会直接或间接的影响着气候。

1地质特点是研究古代气候的依据

从古至今，地质与气候相互影响，相互作用，共同影响着地球环境的局部甚至整体。不同地质时代的气候变迁，我们可以通过这一时期的地质特点间接的去研究。根据这一地质时代的岩石性质、古老的土壤、地形以及古生物化石，来推断地质时期气候状况。例如：在某一地区中如发现冰碛石、冰擦痕、漂石等，这就是寒冷时期冰川活动的证明；某地区的灰化土下面埋藏有古红色土，可推知古代那里曾经有过炎热的气候；沙漠地区发现有干涸河谷地形和湖岸线的遗迹，就表示该地是由湿润气候转变为沙漠的；生物化石是说明地质时代气候状况的良好根据，如果有马匹或走禽的化石，表示这里曾是草原气候等等；通过上述方法对地层沉积物的广泛分析，证实整个地质时期地球气候曾经历了巨大的变化。反复有过几次大冰期，其中震旦纪大冰期、石炭一二迭纪大冰期和第四纪大冰期为科学家所公认的近期的三次大冰期，在三次大冰期之间为温暖的大间冰期气候。

2 大型水利工程对局部地区气候的影响

当前，世界各地都在大兴水利工程，包括建水电站、建水库、引水灌溉、河道改造等，这些人工工程给人类创造了巨大的经济和社会效益，造福了全人类。

但也改变了当地的地质环境，并影响当地的气候条件。由于水具有调节功能，水汽蒸发的过程实际上是一个吸热的过程，大型水利工程建成之后，其所在地水面面积增大，使得库区空气湿度相对增加，导致气温的日较差、年较差缩小，对库区气温有一定的影响，水平方向开阔地带以为为1km~2km，垂直方向一般在400m以下，逆温天气减少，大气层结构的稳定度趋于中性。库区年平均气温也有所改变，夏季平均温度降低0.9℃~1.2℃，春冬季节平均温度增高0.3℃~1.0℃，类似沿海地区受海洋性气候的影响。目前，虽然特大型水库对生态和环境的影响在国际上还未达成一致，但是一般认为大范围的气候受到水库蓄水的影响并不明显。

3 火山活动和地形变化对气候的影响

大气透明度直接影响着太阳辐射到达地面的强弱。而火山活动对大气透明度有着直接的影响，由于不会受到雨水冲刷而跌落，强火山爆发喷出的硫酸气溶胶和火山尘能喷入平流层，它们强烈的反射和散射太阳辐射，能削弱到达地面的太阳辐射。据分析，虽然火山尘只在高空中停留几个月时间，但硫酸气溶胶形成的火山云则可在平流层漂浮数年，对地面产生长时间的净冷却效应。据历史记载，1815年4月初Tambora 火山（8.25°S，118.0°E）爆发时，500km3内有三天不见天日，各方面估计喷出的固体物质可达100km3~300km3。大量的浓烟云长期绕平流层漂浮，太阳辐射明显减弱，以致欧美各国普遍在1816年出现了“无夏之年”。

地震和火山的活动造成了地形地貌的变化，而地形地貌的变化又影响着地面粗糙度和反射率的变化，从而导致气候发生改变。纵观历史，地球上的造山运动几乎与冰期同步，例如，高大的喜马拉雅山脉，对进入亚洲中部的海洋季风形成障碍，因此使得内蒙古、新疆在第三纪的候变得湿润，而现在却变得干旱。

4 气候变迁对环境地质的影响

4.1气候变化与水环境相互作用

水是大气环流和水文循环中的重要要素，气候变化与水循环是同步进行的，并且相互作用相互影响。气候变化对河流和湖泊的水环境影响，是相对复杂的过程。人类改造社会的活动，包括引水灌溉、建水库、排污染物、人工增雨等会给水环境带来一定的影响；另一方面，全球气候变暖和降水变化引起水资源量和时空上的分布变化，是影响水环境的重要自然因素。

现代生产生活中排放的污水，如处理不当，影响到河流湖泊的水质和生态环境，则可能进一步加剧地表水环境和水生态状况的恶化。因此，研究不同污染物对气候要素的变化机理，分析其对水环境可能造成的影响，对未来水资源系统的规划设计、开发利用都具有重要意义。另外，水体的温度以及大气水文循环过程中的降雨、蒸发等过程受到气候变化的直接影响，对环境产生重要改变。如温度变化控制着水体中生态、水文条件；而降雨、蒸发量控制着地表径流量，影响到水体内营养盐和污染物的迁移转化过程，改变着水体的物理、化学和生物特性，也改变着洪涝干旱发生的频率和量级。

水环境生态变化研究涉及到人类和自然界发展的各个方面，气候变化是影响水质的一个重要因素。在气候变化的大背景下，定量化气候改变对水质的影响，确定各类水质对气候变化敏感度的大小，在人类活动的基础上，研究各种改善水质的措施，如改变土地的利用类型、限制农肥使用量等等，为合理制定改善水环境的措施提供技术支持。在气候变化的基础上，水资源系统的结构也受到气温和降雨的影响，造成地表水体水量的减少、加大旱涝等自然灾害发生的程度等等，导致水体质量的恶化和环境问题发生的可能概率，增加水资源系统的脆弱性。

4.2 气候变化对生物植被的影响

植被是自然生态系统中最活跃的因子.能够指示自然环境中的某些组成成分，如大气、水、土壤、岩石的变化，是景观生态环境变化的综合指示器。生态环境的物种越丰富、结构越复杂，其抗干扰能力就越强，系统表现出良好的稳定性；繁殖，物种单调、结构简单，其抗干扰能力相对较弱，系统的稳定性也会变差。千万年来，为了适应不同的环境条件，不同的物种形成了其各自独特的生态和生理特征，从而组成了现有不同的物种和森林生态系统结构。由于原有系统中不同的物种、不同的年龄阶段对CO2浓度上升及由此引起气候变化的响应存在很大差别，因此，森林生态系统的结构和物种组成将受到气候变化的强烈改变。森林物种的组成和结构可能通过以下途径发生改变。

1）水分胁迫：根据现有的大气环流模型预测，全球降雨量将有所增加，但是由于季节和地区的不同，其预测结果也存在很大差别。例如，一些热带地区的干旱季节将延长，在中纬度内陆地区其降雨量在夏季会相对减少。此外，气温升高也会增加地面的蒸散作用，减少土壤的含水量，从而使植物在生长季节出现水分供应不足，使其成长受到抑制，甚至出现顶梢枯死、落叶等现象而最终枯亡。但是另一方面，对与一些抗旱能力强的物种来讲，这种气候变化使得它们在物种之间的竞争处于有利地位，从而得到大量的繁殖和入侵，表现出顽强的生命力；

2）温度胁迫：物种分布的主要限制因子之一就是温度，低温限制了热带和亚热带物种分布的北界，高温则限制了北方物种分布的南界。在对未来气候变化的预测中，全球平均气温都将会升高，这将对物种的成长带来一定影响。尤其是冬季气温的升高，会打破一些嗜冷性物种原有的休眠节律，抑制其生长，对这些物种来将无疑是一种灾难；但对于嗜温性物种来讲，温度的升高有利于其种子的萌发，使它们本身无需再忍受漫长而寒冷的冬季，加快演替更新的速度，提高其竞争的能力，对他们的生长来说，无疑是有利的；

3）光强和日照的变化：光照强度和日照时间的增加，一方面有利于阳性植物的生长和繁育；另一方面则会抑制耐阴性植物的生长，尤其是会强烈影响到其后代的更新和繁育；

4）物候变化：全球气温的升高，会导致春季提前到来，从而影响到植物的物候，使他们提前生长，开花放叶。这将影响到那些在早春完成其生活史的林下植物，甚至有可能使它们无法完成生命周期而走向物种的终结，由此导致森林生态系统物种组成和生态结构的变化；

5）有害物种的入侵：由于有害物种具有较强的适应能力和顽强的生命力，它们更能适应强烈变化的气候大环境，在物种竞争中处于有利地位。

总之，气候变化对森林物种的组成和生态系统结构的影响是多个因素综合渗透的结果，它将使一些新的物种入侵到原有系统之中，也会使一些物种退出原有的生态系统中，从而改变原有森林的物种组成和生态系统结构，这些变化会严重影响到不同森林生态系统之间的过渡区域。

5 发展低碳经济、建立可持续发展的道路

现代经济和生活水平高速发展，对能源的需求越来越大，钢铁、汽车、冶金等重工业源源不断的消耗着地球上有限的资源――煤、石油、天然气等。这些碳资源的过渡开采，改变的地球表层的地质环境，严重影响了生态环境，甚至影响了气候条件，一些地区没有了以往茂密的树木森林、山泉小溪，取而代之的是气候严重干旱，水源匮乏，以前常见的鸟类兽类逐渐淡出人们的视野。

低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，是人类社会继农业文明、工业文明之后迈向生态文明的又一次重大进步，它将引领未来经济社会的可持续发展。低碳经济主要包括低碳生产与低碳消费，其实质是能源的高效、清洁利用，低碳或无碳等绿色能源的广泛开发与普遍使用，以及碳排放的显著减少；核心是能源技术和减排技术创新、产业结构和制度创新以及人类生存发展观念的根本性转变。太阳能、风能等绿色新能源正在得到全世界重视，加大新能源产业的开发力度，改变能源结构，逐渐降低对碳能源的过度依赖，并最终把新型能源推上舞台取代地球上有限的碳能源，是全人类共同奋斗的目标。

参考文献

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1气候变化对农业资源的影响

1.1气候变化对热量资源的影响

当前我国大部分地域温度呈现升高趋势，温度提升最明显的地区是华北、内蒙古东部和东北地区。在将来各种气体排放的影响下，以冬季变暖情况最为突出，这主要在于二氧化碳含量的增多导致温度升高。1.2气候变化对光资源的影响

当前我国平均白天时间正在逐渐变短，减少幅度最显著的地域是华北和东北地区。辐射减少也许是因为火山喷发、城市建设和空气污染物排放量增加等方面的因素影响，由于辐射的减少导致农作物的光合作用减弱，以至于农作物不能有效地利用光资源。

1.3气候变化对水分资源的影响

我国年平均降水量改变趋势不显著，但地区降水量波动很大，华北、东北和西北东部呈现出下降趋势。在将来各种气体排放的作用下，降水变化分布相对稳定，年降水增多明显地区是华北、西北和东北地区。由于二氧化碳含量的增加，导致温度升高，进而造成农作物需水量增大，在其他气象因素保持稳定的前提下，华北地区不同作物的需水量由于温度升高而变化的情况会有所不同，但越来越紧缺的水资源将会影响农作物的产量。

2气候变化对农作物生长发育的影响

温度是影响农作物生长速度的主要因素，温度的变化决定了生长期的长短。温度升高，其生长速度相对增加加快。据调查发现：平均温度增长1℃，水稻生长期平均减少7.6d。但温度增高对不同品种水稻的生长作用是不同的。温度升高对冬小麦影响最大的阶段是其生长前期，对后期的影响很小，导致春季生长期提前，拔节期影响最为显著，抽穗以后各生长期影响较少，冬季生长期和全部生长期显著减少。通过研究冬小麦的生长情况，在土壤不缺水的条件下，黄淮海地区秋冬季温度升高，播种期到开花期过程变短，开花期到成熟期过程有所增长，播种期到成熟期整个生长期的过程变短。总之，气候变化让农作物生长期变短，并且对生长前期的影响高于对生长后期的影响。

3气候变化对农作物产量的影响

气候变化对农作物的影响主要体现在产量上，由于全球气候变化正负效应的不一性。当前主要解决办法是使用气候模型与作物模式相关联，对作物产量可能遭受的影响制定解决方案。在模拟未来气候环境条件下，温度增高，作物生长速度加快，生长期变短，不同品种水稻产量会受到不同的降低。温度升高造成小麦生长过快，生长期变短，春小麦产量降低程度也会高于冬小麦。由于不同地区未来降水量变化不同，华北和长江中下游地区的雨养冬小麦产量会有所增加，而东北地区和西北地区春小麦产量会有所降低。

4气候变化对品种布局的影响

在温度升高的影响下，人们可以通过改变种植环境、替换产量较高的中晚熟品种来解决产量问题，以确保产量的增加。在温度升高的影响下，在不考虑二氧化碳浓度增加对作物生长的影响的基础上，东北地区玉米不同品种种植区域会呈向北移动的趋势，在受温度影响较大的区域可以考虑用中晚熟品种代替早熟品种，缩短玉米的生长期；干物质含量增多，能够提升东北区域春玉米产量。东北区域不同品种的玉米可种植区域呈向北扩张的趋势，小兴安岭能够播种极早熟玉米品种。所以，在温度升高的影响下，会利于喜温和晚熟品种的播种，进而能够增加作物产量。

5气候变化对作物生产潜力和气候资源利用率的影响

农作物生产潜力是判断农业气候资源状况的主要根据，其生产潜力的大小决定于光、水、温3种条件的状况和三者之间的相互作用。据调查发现，温度升高对热量丰富地域作物产量的影响呈现为下降趋势，辽宁地区将来因温度升高超过了玉米生长的适宜气温，作物生产潜力呈降低趋势；但东北地区另外两省通过播种晚熟品种，使生产潜力呈上升趋势。在气候变化的影响下，光、水、温3种资源的分配不均是导致生产潜力下降的重要原因。河北地区降水量逐渐下降，虽然光、温资源可以满足作物生长所需，但是冬小麦的产量在逐渐降低。将来气候变化明显限制春玉米的生产潜力，而降水量变化造成的影响会高于温度变化影响，降水量变化趋势对其影响作用会更加显著。当前全球很多地区农业气候资源利用率较低，我国光能利用率、热能利用率、水分利用率和综合利用率在全球仅处于中等水平。

6结语