氣候變化對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響

1、氣候變化對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響設(shè)施102xx2008年，美國康奈爾大學(xué)全體學(xué)術(shù)人員參加了一項(xiàng)調(diào)查活動(dòng)，評(píng)選當(dāng)今世界十大最緊迫問題。評(píng)選結(jié)果表明，氣候變化及其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響是全世界面臨的頭號(hào)危機(jī)。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?yàn)?zāi)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(dāng)前全球氣候正經(jīng)歷一場以變暖為主要特征的顯著變化，這是目前國際社會(huì)普遍關(guān)注的重大全球性問題，必然會(huì)對(duì)全球的自然生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重大影響。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是人類為滿足生存需要，干預(yù)自然生態(tài)系統(tǒng),依靠土地資源，利用農(nóng)作物的生長繁殖來

2、獲得物質(zhì)產(chǎn)品而形成的人工生態(tài)系統(tǒng)。在當(dāng)今社會(huì)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(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)有顯著的影響。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是人類生存必需物質(zhì)的最主要來源，氣候變化會(huì)對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)作物的產(chǎn)量產(chǎn)生何種影響，它是否會(huì)威脅人類的生存等問題受到廣泛關(guān)注。一、氣候變化的原因溫室效應(yīng)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(jìn)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(dāng)溫室氣體增加時(shí)會(huì)減少地面能量的損失，從而產(chǎn)生溫室效應(yīng)。溫室效應(yīng)導(dǎo)致一系列的連鎖反應(yīng)，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?yàn)?zāi)害事件的增加等，這些都會(huì)直接或間接地對(duì)農(nóng)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(huì)導(dǎo)致地球氣候變化，有學(xué)者通過研究近百年太陽黑子11年周期的活動(dòng)提出，太陽活動(dòng)有增強(qiáng)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(dòng)對(duì)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(huì)聚的力矩效應(yīng)使地球冬的公轉(zhuǎn)半徑和公轉(zhuǎn)速度發(fā)生改變，對(duì)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(guān)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(duì)研究全球CO2的分布有重要的意義。北半球植被變化對(duì)CO2吸收量

4、的影響是近2030年的研究熱點(diǎn)。熱帶雨林面積的變化對(duì)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(dòng)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(dǎo)致陸地植被和CO2的分布存在很大的差異。二、氣候變化對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響氣候的變化給農(nóng)業(yè)帶來的并非全是災(zāi)難，也有有利的一面。在某些區(qū)域，全球變暖對(duì)小麥的生長有益，但是在已經(jīng)處于小麥生長最佳溫度的區(qū)域，小麥產(chǎn)量將受到負(fù)面影響。未來氣候變化將對(duì)我國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生顯著的影響。氣候變化對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響不僅是單向的，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化同樣具有調(diào)節(jié)作用，如水稻田對(duì)地球大氣層中甲烷的增加，貢獻(xiàn)達(dá)10%

5、15%。對(duì)水資源的影響我國農(nóng)業(yè)已經(jīng)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(nóng)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(nóng)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(nóng)作物帶來很大的損失。氣候的變化對(duì)不同區(qū)域的降水產(chǎn)生影響，對(duì)農(nóng)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(jì)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(duì)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(chǎn)生很大的影響。同時(shí)近百年來，我國東北和北部平原的農(nóng)田出現(xiàn)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(chǎn)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(xiàn)赤字。土壤水資源的匱乏將導(dǎo)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(nóng)田鹽堿化已經(jīng)成為提高農(nóng)田產(chǎn)量和擴(kuò)大耕地面積的主要限制因素之一。對(duì)土地生產(chǎn)能力的影響影響土地生產(chǎn)能力的因素是多方面的，氣候變化對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)影響顯著，同時(shí)，由于各地的土地利用狀況、水資源分布狀況、溫度的波動(dòng)等

7、因素，氣候變化對(duì)土地生產(chǎn)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(shí)光合作用受到抑制，可通過增加CO2濃度對(duì)其進(jìn)行CO2的施肥作用。CO2濃度增加會(huì)使陸地生態(tài)系統(tǒng)的土地生產(chǎn)能力有所提高，而氣候變化將導(dǎo)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(dǎo)致的中國東北區(qū)域土地生產(chǎn)能力減少；而科學(xué)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(nóng)業(yè)植被凈生產(chǎn)力發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)植被凈生產(chǎn)力的波動(dòng)與近20年CO2的濃度變化具有相關(guān)性，呈總體性的上升趨勢。對(duì)產(chǎn)量的影響報(bào)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(nóng)業(yè)產(chǎn)量減少。氣候因子可直接作用于農(nóng)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(duì)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(shí)間相對(duì)）、適宜的風(fēng)速等氣候因子對(duì)水稻高產(chǎn)有很大的促進(jìn)作用。CO2本身對(duì)農(nóng)作物生長也是有益的，但在22世紀(jì)將與區(qū)域溫度、降水和日照協(xié)同作用。這些負(fù)面影響在世界許多地方將和不斷增長的人口相關(guān)聯(lián)，增加農(nóng)作物供應(yīng)的壓力。科學(xué)家利用模型模擬亞洲區(qū)域22世紀(jì)的氣候條件，得出亞洲區(qū)域的水稻產(chǎn)量將減少。對(duì)微生物的影響土壤微生物在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的能量循環(huán)和營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化

9、中起著至關(guān)重要的作用，細(xì)菌分解土壤中的有機(jī)殘?bào)w，釋放CO2供植物進(jìn)行光合作用，同時(shí)代謝產(chǎn)生的許多有機(jī)酸類物質(zhì)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(duì)土壤中微生物數(shù)量有一定的影響。CO2濃度的升高將增加進(jìn)入土壤的凋謝物數(shù)量，促進(jìn)土壤呼吸作用，增強(qiáng)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(duì)微生物量的影響還與溫度有關(guān)，CO2濃度高的土壤層較溫暖，細(xì)菌總數(shù)通常較多。氣候變化改變土壤環(huán)境條件，從而導(dǎo)致了土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的變化。對(duì)病蟲害發(fā)生頻率的影響中國是農(nóng)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(nóng)作物病蟲害的發(fā)生都和氣象條件

10、密切相關(guān)，并常與氣象災(zāi)害相伴發(fā)生。我國的重要農(nóng)作物病蟲草鼠害達(dá)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(duì)農(nóng)作物的損害，暖冬對(duì)農(nóng)作物病蟲的越冬十分有利，同時(shí)溫度的上升縮短了病蟲、病菌孵化、發(fā)育所需時(shí)間，病蟲的世代增多。氣候變暖將引起生物種間關(guān)系變化，破壞原先的種群食物鏈關(guān)系，害蟲因得不到天敵的控制而迅速繁殖，就會(huì)出現(xiàn)害蟲暴發(fā)。對(duì)自然災(zāi)害發(fā)生頻率的影響氣候變暖在全球顯現(xiàn)出的不均勻性，使極端天氣事件的發(fā)生頻率、持續(xù)時(shí)間和分布發(fā)生變化，導(dǎo)致氣象災(zāi)害的頻率和強(qiáng)度增大。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)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(dá)1574.1萬公頃，是19501999年平均洪澇面積（942.4萬公頃）的