氣候變化對農田生態(tài)系統(tǒng)的影響

1、氣候變化對農田生態(tài)系統(tǒng)的影響設施102xx2008年，美國康奈爾大學全體學術人員參加了一項調查活動，評選當今世界十大最緊迫問題。評選結果表明，氣候變化及其對生態(tài)系統(tǒng)的影響是全世界面臨的頭號危機。近年來，我國氣候在全球氣候變化的大背景下也發(fā)生了顯著的變化。全球氣候變暖和海平面上升、降水格局的變化、全球云量分布的變化、氣候災害等事件的頻發(fā)，有力地證明了全球氣候和我國氣候的顯著變化。當前全球氣候正經歷一場以變暖為主要特征的顯著變化，這是目前國際社會普遍關注的重大全球性問題，必然會對全球的自然生態(tài)系統(tǒng)產生重大影響。農田生態(tài)系統(tǒng)是人類為滿足生存需要，干預自然生態(tài)系統(tǒng),依靠土地資源，利用農作物的生長繁殖來

2、獲得物質產品而形成的人工生態(tài)系統(tǒng)。在當今社會背景下，資源、環(huán)境、人口之間的矛盾日益突出，全球氣候變化對農田生態(tài)系統(tǒng)有顯著的影響。農田生態(tài)系統(tǒng)是人類生存必需物質的最主要來源，氣候變化會對農田生態(tài)系統(tǒng)作物的產量產生何種影響，它是否會威脅人類的生存等問題受到廣泛關注。一、氣候變化的原因溫室效應地球表面溫度是由吸收的太陽能和地表向大氣發(fā)出的長波輻射所決定的。地表吸收太陽輻射之后向大氣發(fā)出長波輻射，其中一部分透過大氣進入太空，還有一部分被大氣中的云、CO2和CH4等溫室氣體吸收。當溫室氣體增加時會減少地面能量的損失，從而產生溫室效應。溫室效應導致一系列的連鎖反應，如降水格局的變化、海平面上升、局部氣候的

3、劇變、極端氣候災害事件的增加等，這些都會直接或間接地對農田生態(tài)系統(tǒng)造成很大的影響。天文因素地球以外的星體作用會導致地球氣候變化，有學者通過研究近百年太陽黑子11年周期的活動提出，太陽活動有增強的趨勢，它與大氣CO2濃度的變化趨勢和全球變暖的趨勢十分吻合，推斷太陽活動對地球氣候變化有重要影響。還有研究表明太陽系中星體地心會聚的力矩效應使地球冬的公轉半徑和公轉速度發(fā)生改變，對千年和百年尺度上的氣候變化有重要的影響。3陸地植被變化與大氣xxCO2濃度的關系大氣中CO2濃度增加是全球氣候變暖的主要因素，植被吸收大量CO2,因此，植被的變化對研究全球CO2的分布有重要的意義。北半球植被變化對CO2吸收量

4、的影響是近2030年的研究熱點。熱帶雨林面積的變化對全球變暖也有很大的影響。CO2分布具有區(qū)域性，且由于植被的生理周期，植被吸收CO2具有季節(jié)波動性，再加上各種陸地生態(tài)系統(tǒng)的植被種類、覆蓋率的不同，導致陸地植被和CO2的分布存在很大的差異。二、氣候變化對農田生態(tài)系統(tǒng)的影響氣候的變化給農業(yè)帶來的并非全是災難，也有有利的一面。在某些區(qū)域，全球變暖對小麥的生長有益，但是在已經處于小麥生長最佳溫度的區(qū)域，小麥產量將受到負面影響。未來氣候變化將對我國農田生態(tài)系統(tǒng)產生顯著的影響。氣候變化對農田生態(tài)系統(tǒng)的影響不僅是單向的，農田生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化同樣具有調節(jié)作用，如水稻田對地球大氣層中甲烷的增加，貢獻達10%

5、15%。對水資源的影響我國農業(yè)已經處于水資源缺乏的脅迫之下。我國北部黃淮海平原總面積占農田總面積的40%，但是水資源只占水總量的6%。隨著水資源需求的不斷增長，水匱乏將成為我國許多地區(qū)農業(yè)發(fā)展的限制因子，而一些地區(qū)暴雨、洪水頻繁發(fā)生同樣給農作物帶來很大的損失。氣候的變化對不同區(qū)域的降水產生影響，對農業(yè)用水的影響也越來越大。全球不同區(qū)域的降水變化具有差異性。20世紀以來，高緯度地區(qū)大部分陸地區(qū)域每10年降水增加0.5%1.0%；北緯1030大部分陸地區(qū)域降雨每10年減少了0.3%；北緯10至南緯10熱帶大陸地區(qū)降雨量每10年增加0.2%0.3%。氣候變化對水循環(huán)、洪水、干旱等中國極端氣候天氣和氣

6、候事件的發(fā)生概率產生很大的影響。同時近百年來，我國東北和北部平原的農田出現了水匱乏。我國中西部的土壤濕度增加將大大提高土地的生產力。有研究表明,近50年來長江中下游、東南地區(qū)、西部大部分地區(qū)的降水有明顯的增加，而華北、西北東部及東北南部降水量有減少趨勢。近40年來,我國西北地區(qū)水平衡出現赤字。土壤水資源的匱乏將導致土壤鹽堿化，我國陜、甘、寧、青、新、蒙6?。▍^(qū)）鹽漬地共占總耕地面積的4%,農田鹽堿化已經成為提高農田產量和擴大耕地面積的主要限制因素之一。對土地生產能力的影響影響土地生產能力的因素是多方面的，氣候變化對農田生態(tài)系統(tǒng)影響顯著，同時，由于各地的土地利用狀況、水資源分布狀況、溫度的波動等

7、因素，氣候變化對土地生產能力的影響在不同地區(qū)存在較大差異。綠色植物在大氣CO2濃度不足時光合作用受到抑制，可通過增加CO2濃度對其進行CO2的施肥作用。CO2濃度增加會使陸地生態(tài)系統(tǒng)的土地生產能力有所提高，而氣候變化將導致溫度、降水等發(fā)生改變。研究得出，由于溫度、降水等自然因素改變，近20年來氣候變化導致的中國東北區(qū)域土地生產能力減少；而科學家通過研究生態(tài)系統(tǒng)平衡方程和氣候資料得出中國生態(tài)系統(tǒng)與大氣的碳通量都有所增加。又通過模擬中國農業(yè)植被凈生產力發(fā)現，農業(yè)植被凈生產力的波動與近20年CO2的濃度變化具有相關性，呈總體性的上升趨勢。對產量的影響報告指出，即使氣溫只有微弱的上升，也將引起許多熱帶

8、和亞熱帶國家、撒哈拉以南非洲地區(qū)等脆弱群體的農業(yè)產量減少。氣候因子可直接作用于農田生態(tài)系統(tǒng)作物，改變其營養(yǎng)生長和生殖生長。全球氣候變暖對我國作物的生育期有顯著影響，如東北玉米、華北小麥、南方水稻生育期均有所縮短。研究表明長光照、較少的降水（與光照時間相對）、適宜的風速等氣候因子對水稻高產有很大的促進作用。CO2本身對農作物生長也是有益的，但在22世紀將與區(qū)域溫度、降水和日照協(xié)同作用。這些負面影響在世界許多地方將和不斷增長的人口相關聯，增加農作物供應的壓力?？茖W家利用模型模擬亞洲區(qū)域22世紀的氣候條件，得出亞洲區(qū)域的水稻產量將減少。對微生物的影響土壤微生物在農田生態(tài)系統(tǒng)的能量循環(huán)和營養(yǎng)物質的轉化

9、中起著至關重要的作用，細菌分解土壤中的有機殘體，釋放CO2供植物進行光合作用，同時代謝產生的許多有機酸類物質能夠提高土壤養(yǎng)分的有效性。研究表明，大氣CO2濃度的升高對土壤中微生物數量有一定的影響。CO2濃度的升高將增加進入土壤的凋謝物數量，促進土壤呼吸作用，增強土壤微生物的活性，因此CO2濃度的提高不減緩凋落物的分解速度。此外，CO2濃度升高對微生物量的影響還與溫度有關，CO2濃度高的土壤層較溫暖，細菌總數通常較多。氣候變化改變土壤環(huán)境條件，從而導致了土壤微生物群落結構的變化。對病蟲害發(fā)生頻率的影響中國是農業(yè)大國，在歷史上發(fā)生過多次病蟲害，而幾乎所有大范圍暴發(fā)性的農作物病蟲害的發(fā)生都和氣象條件

10、密切相關，并常與氣象災害相伴發(fā)生。我國的重要農作物病蟲草鼠害達1400多種，其中重大流行性、遷飛性病蟲害有20多種。氣候的變化將加劇病蟲害對農作物的損害，暖冬對農作物病蟲的越冬十分有利，同時溫度的上升縮短了病蟲、病菌孵化、發(fā)育所需時間，病蟲的世代增多。氣候變暖將引起生物種間關系變化，破壞原先的種群食物鏈關系，害蟲因得不到天敵的控制而迅速繁殖，就會出現害蟲暴發(fā)。對自然災害發(fā)生頻率的影響氣候變暖在全球顯現出的不均勻性，使極端天氣事件的發(fā)生頻率、持續(xù)時間和分布發(fā)生變化，導致氣象災害的頻率和強度增大。經統(tǒng)計，20世紀60年代特大沙塵暴在我國發(fā)生過8次,70年代發(fā)生過13次，80年代發(fā)生過14次，而90年代至今已發(fā)生過20多次，并且波及的范圍愈來愈廣，造成的損失愈來愈重。資料顯示，近50年來，我國洪澇的發(fā)生具有明顯的階段性。60年代中期至80年代初期洪澇面積較小，80年代中前期洪澇面積趨于增加，80年代末至今更有明顯增加的趨勢，其中19911999年平均洪澇面積達1574.1萬公頃，是19501999年平均洪澇面積（942.4萬公頃）的