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user: 3. 气候变化对中国农业的影响 气候变化使中国未来农业生产面临三个突出问题：一是使农业生产的不稳定性增加，产量波动加大；二是带来农业生产布局和结构的变动；三是引起农业生产条件的改变，农业成本和投资大幅度增加 [ 14 ] 。 3.1. 对农业种植制度的影响 气候变暖，生长季延长，对我国种植制度影响重大。在技术进步的共同作用下，1986~1995年的10年间，全国耕地复种指数增加了9.5%，东北地区耕地复种指数达102%。伴随着冬麦北移的成功 [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] ，北方地区种植制度将发生进一步变化。 根据全球社会经济情景IS 92a 与7个未来气候情景GCM的合成模型预测，到2050年中国的温度可能上升1.4℃，降水可能增加4.2%，在这种气候变化情景下，中国作物的种植制度将可能发生变化。王馥棠 [ 19 ] 根据合成GCM产生的中国区域气候变化情景估算，可以模拟评价气候变暖对中国种植制度的潜在影响。结果表明，到2050年，除了海拔很高的青藏高原地区和东北北部的部分地区以外，几乎其他所有地方的种植制度都将发生较大的变化(表2)，最显著的变化将会发生在中国最重要的东部农业生产区。 由表2可知，一熟种植面积将下降23.1%，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%提高到35.9% [ 20 ] 。两熟制北移到目前一熟制地区的中部，目前大部分的两熟制地区将被不同组合的三熟制取代，三熟制地区的北界由长城流域北移到黄河流域 [ 21 ] 。由于气候变暖，将使中国长江以北地区，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，农业生产潜在的适宜生长季有所延长 [ 22 ] 。程延年 [ 23 ] 则具体指出，在热量条件有保证的情况下，年降水量小于600 mm，只能一年一熟或两年三熟；年降水量大于800 mm，方可稻麦两熟。因此，要想利用气候变暖的契机提高复种指数，必须大力发展节水农业，在雨养农业地区开展旱地农田种植体系的研究。 Table 2 Changes in the area ratio of various planting systems under the climate scenario in 2050 in China (% 当前(1951~1980年) 2050年 可能变化 一熟制 62.3 39.2 −23.1 两熟制 24.2 24.9 +0.7 三熟制 13.5 35.9 +22.4 表2. 2050年气候情景下中国各种种植制度面积比的变化(%) 3.2. 对作物产量的影响 3.2.1. 粮食作物 王馥棠 [ 19 ] 在三种平衡GCM模式(GFDL、MPI和UKMOH)产生的2050年气候变化情景的基础上，利用改进的适合于中国农业实际的三种作物模型(ORIZA1水稻模型、CERES-wheat和CERES-maize模型)完成了对作物产量影响的模拟试验，模拟出了作物产量可能的变化范围(表3)，结果表明，在农业种植方式和耕作措施不发生变化的情况下，大气CO 2 浓度增加引起的气候变暖对玉米影响最明显，其次为冬小麦，对水稻产量的影响最小。在区域上，对北方的影响大于南方；在季节上，以秋季气候变化的影响最为明显。气候变化对作物产量的影响在空间分布上有一定差异。如水稻中的单季稻由北向南减产幅度逐渐增加，在华北中北部产量下降最大(约为17%)，黄河中下游和西北地区产量下降较小(10%~15%)，江淮地区和四川盆地产量下降最小(6%~10%)；早稻则是长江以南的南方中部稻区产量下降最小(2%以下)，其周边地区特别是西部地区，产量下降较多(一般在2%~5%)；南方稻区长江以南的西北部，晚稻产量下降较多(10%~15%)，东南部下降较小(7%~10%)。 3.2.2. 经济作物 根据三种平衡GCM模式(GFDL，MPI和UKMOH)预测的气候变化情景，研究表明，未来对于棉花这样的喜高温作物，气候变暖将使当前种植区内的品种逐渐被相对晚熟的类型取代，品种类型变化比较明显的地区可能会出现在长江中下游地区、黄淮地区以及新疆东部。虽然气候变化使中国整体范围的棉花生产潜力得到提高，但是，这种生产潜力的提高也存在区域间的差异，可能少部分地区的产量有下降趋势，例如新疆东部和南疆北缘 [ 22 ] 。 另外的模式研究表明，中国的棉花生产在短暂的增产之后会受到气候变化的不利影响，如果没有采取任何适应措施，棉花的增产幅度趋缓 [ 24 ] 在未来CO 2 倍增条件下(GFDL，MPI和UKMOH)，中国大部分的大豆产区都表现出了减产的趋势，如果缺乏灌溉条件，东北的减产幅度可达到15%，黄淮海平原的夏大豆和江南、华南的秋大豆略有减产，减产约1%~2%；如果灌溉条件满足，东北的北部增产幅度十分明显，而江南、华南、其他东部的大豆产区基本都表现减产1%~2%。采用瞬变模式(HadCM2和ECHAM4)研究和平衡模式的结果基本一致，东北北部的增产在黑龙江的黑河明显，而江南等大多地区也表现为不同程度的减产。灌溉大豆较雨养大豆的减产幅度较小，说明灌溉能够减缓气候变化对大豆的不利影响。在未来CO 2 倍增条件下(GFDL，MPI和UKMOH)，中国主要的花生种植区均表现为不同程度的减产。雨养花生平均减产大约在4.7%~6.0%左右；灌溉花生除在东北部分地区表现增产外，在其他种植区也都表现为不同程度的减产趋势，但总体减产幅度较雨养花生有一定的降低，大约为2.5%~4.8% [ 22 ] 。 3.2.3. 牧业和渔业 近20年来，中国内蒙古草原区有变暖的趋势，冬季增温尤为明显，温度的升高使草原地区的春季干旱进一步加剧，根据模型计算的净第一性生产力以及羊草样地实测的地上生物量结果显示，自1993年 Table 3 Possible changes in crop yield estimated under the climate change scenario in 2050 (% 作物种类 范围 平均 雨养冬小麦 −0.2~−23.3 −7.7 灌溉冬小麦 −1.6~−2.5 −2.0 雨养春小麦 −19.8~−54.9 −31.4 灌溉春小麦 −7.2~−29.0 −17.7 早稻 −1.9~−5.2 −3.7 晚稻 −8.8~−12.9 −10.4 单季稻 −8.0~−13.7 −10.5 雨养春玉米 −19.4~+5.3 − 灌溉春玉米 −8.6~+3.6 − 雨养夏玉米 −11.6~−0.7 − 灌溉夏玉米 −11.6~+0.7 − 表3. 模拟2050年气候变化情景下估算的作物产量可能变化(%) 以来内蒙典型草原的生产力有明显下降的趋势 [ 25 ] 。在未来气候变化的情景下，由于温度和降水的改变，牧草的生长量也发生变化，从而影响到放牧牲畜的生产能力 [ 26 ] 。研究预测，在GFDL和UKMOH情景下，2030年内蒙古放牧肉牛的体重将增加4.7%和5.2%，而MPI下则降低9.8%，结果的差异可能源于不同情景的温度和降水时空配置不同，使牧草的生产能力受到影响，间接影响了放牧肉牛的饲草获取量 [ 27 ] 。 由于渔场和鱼汛期直接受海流和海温的影响，而海流、海温变化和气候变化密切相关，因而渔业生产对气候变化的反应较为敏感。有学者利用引进的渔业模型(FISH BIOENERGETICS MODEL2)对中国沿海主要鱼种，如带鱼、小黄鱼、大黄鱼的生长进行了动态模拟 [ 28 ] 。研究发现，水温的变化会直接影响鱼类的生长、摄食、产卵、洄游、死亡以及鱼类种群的变化，并最终影响到渔业资源的数量、质量及其开发利用。中国渤海、黄海、东海和南海四大海区主要经济鱼种的产量和渔获量在气候变化后都将有不同程度的降低，在CO 2 年递增率为1%的HadCM2情景下，2030和2056年的经济鱼产量降低幅度为5%~15%，渔获量降低幅度为1%~8%。 3.3. 对作物生产潜力的影响 据研究，中国20世纪80年代光温生产潜力有明显增长的趋势，北方增幅大于南方 [ 29 ] 。未来气候变化对作物生产潜力的估算，大多是在模拟CO 2 浓度倍增的前提下进行的。陶战等 [ 30 ] 认为我国种植业生产潜力将因气候变化而下降5%左右。李玉娥等 [ 31 ] 认为我国北方冬麦区小麦和玉米的生产潜力都将不同程度地提高。张厚宣 [ 32 ] 模拟计算我国南方稻区在自动灌水和雨育两种种植方式下，在现有品种不变的前提下，双季稻和单季稻气候生产潜力普遍下降。 金之庆等 [ 33 ] [ 34 ] 在考虑气候条件变化并考虑CO 2 的直接作用，得出北方冬小麦产量将显著增加，而南方麦区的减产幅度亦趋向缓和，有的甚至增产；CO 2 浓度的增加减少了玉米叶片的蒸腾量，提高了水分利用率，从而增强了玉米的适应能力，提高了生产力。郑有飞等 [ 35 ] 在考虑光、温、水、CO 2 影响的基础上，并考虑太阳紫外线的负面影响，得出南京地区冬小麦生产潜力下降20%的结论。关于气候变化对作物气候生产力的影响尚有许多不确定的地方，影响因素不仅有温度和CO 2 ，太阳辐射、降水、蒸发、温度日较差、风等也有影响。如中国近50年来太阳辐射总体减弱，主要是日照时数减少，而温度日较差也在减小。温度日较差对作物生长非常重要，日较差较小意味着最低温度升高，那么作物呼吸消耗加强，干物质积累减小，产量可能下降，品质也会受到影响 [ 36 ] 。 3.4. 对农业气象灾害的影响 我国地处东亚季风区，是世界上气象灾害最为频繁的国家之一。近年来，温室效应有进一步加剧气候变暖和气象灾害的趋势 [ 37 ] 。吴金栋 [ 38 ] 研究指出：近30年来，我国气温和降水变化具有明显的不稳定性，从而对农业生产造成影响。未来气候变化不能改变农业气象灾害频繁发生的事实，但可能会改变原有农业气象灾害的格局。气候变暖，低温冷害将有所减轻，但由于增温主要是在冬春季节，所以东北及其它地区夏季低温冷害仍不可掉以轻心。如在气候变暖较为显著的20世纪80年代，1985、1989年东北均发生了全区性的夏季低温冷害，东北三省粮食减产幅度均在10%~27% [ 39 ] 。 气候变暖，无霜冻期将随温度升高而延长 [ 39 ] 。但霜冻是一种时间尺度很短的农业气象灾害，具体年份的发生可以与时间尺度很长的气候变化趋势相反 [ 40 ] 。事实上，随着生育期长的高产品种的使用，作物本身抗冻性的降低，尽管低温强度有所减弱，但霜冻的危害程度有可能加剧。与低温危害减轻相反，高温危害将加剧。一方面温度升高，作物生育期缩短，产量降低 [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] 。另一方面，各种作用都将不同程度地受到高温热害的影响，尤以长江中下游的水稻和北方小麦为甚 [ 41 ] 。 3.5. 对病虫害的影响 叶彩玲等 [ 44 ] 简要概述了近年来农作物病虫害气象环境成因研究方面的最新进展，指出温度、湿度、降雨、风、光照等气象要素，对促进或抑制某种病虫害的发生、发展、流行及其危害程度都可能产生显著的影响。就农作物病害而言，病害的潜育期一般在发病温度范围内随温度升高而缩短。如西瓜蔓枯病潜育期在15℃时，需要10~11 d，28℃时只需3.5d。高温有利于大白菜炭疽病的流行，通常情况下，在适宜温度范围内大多数害虫各虫态发育速率与温度呈正相关，温度升高害虫各生育期缩短，反之则延长。气候变暖再加上湿度增加，将进一步加重病虫害的发生发展。降雨或适温高湿有利于大多病菌的繁殖和扩散，研究表明 [ 45 ] ，当温度在22℃~27℃范围内，相对湿度在92%~98%时有利于稻曲病孢子萌发，加速稻曲病的流行。霍治国等指出 [ 46 ] ，冬季雨量、春季中雨量增加对长江流域小麦白粉病的流行有促进作用。 3.6. 对土壤的影响 气候变化将降低化肥利用率，增加农业投入，使我国荒漠化加剧，耕地面积减少，影响我国的粮食生产。气候变化虽不是出现这种现象的直接和主要原因，但气候变暖使降水增加有限，蒸发量加大(远超过降水量的增加)，为荒漠化提供了有利的气候背景，加速了土地退化。根据研究分析 [ 47 ] ，在全球气候变暖下，未来20~50年我国土地荒漠化的发展趋势是十分严峻。我国目前极端干旱区面积为69.7 × 10 4 km 2 ，干旱区(包括干旱、半干旱和半湿润干旱区)的总面积为297.6 × 10 4 km 2 ，占国土总面积的38.3%。预测气温升高1.5℃时，极端干旱区减少6.9 × 10 4 km 2 ，湿润区减少25.7 × 10 4 km 2 ，干旱总面积(不包括极端干旱)增加18.8 × 10 4 km 2 。干旱区每年递增220 km 2 ，湿润区每年减少3023.5 km 2 [ 48 ] 。