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第21届联合国气候变化大会于2015年11月30日至12月11日在巴黎举行。12月12日,巴黎气候变化大会通过了全球气候变化新协定――《巴黎协定》。据悉,《巴黎协定》共29个条款,涵盖长期目标、减排目标、资金援助、透明度审查、损失评估等多项内容。业界认为,在全球对气候变化达成一致协定后,清洁能源的使用与节能减排技术将发挥巨大作用。
国情解读:我国已经超越美国成为世界第一大能源消费国和世界第一大二氧化碳排放国,人均排放量超过了欧盟,煤炭等高耗能产品消费量均超过世界一半。可以说,中国的环境治理工作对全球意义深远。
・考点 链接・
全球气候变化在必修1和选修6《环境保护》中都有涉及,这部分内容可能以文字、统计图表、清洁能源分布图等形式来考查,这是每年高考地理的必考点。
1.全球气候变化的自然原因和人为原因。自然原因主要从水、二氧化碳和能量循环以及大气中的尘埃含量等方面分析;人为原因则从工业废气排放、森林面积减少等角度分析。
2.目前我国能源消费结构的特点(我国在能源开发利用中存在的问题),改善我国能源消费结构的途径和意义。(1)我国能源利用的现状:①能源总量丰富,但人均占有量少;②地区分布不平衡;③能源消费结构不合理(以煤为主,约占71.6%);④能源需求增长快,供求矛盾日益突出。(2)我国能源开发利用过程中存在的问题:①能源利用率低,浪费严重;②能源勘探开发速度跟不上国民经济发展的需求。(3)解决我国能源问题的措施:①加强国际合作,增加能源进口渠道;②建立石油储备体系;③适度加大国内能源的勘探与开采力度;④加快西电东送、西气东输工程的建设;⑤因地制宜地发展沼气、太阳能、水能、风能等新能源。
3.世界和我国清洁能源的分布区域和特点,尤其是风能、太阳能、核能、海洋能等。考生要熟知各种清洁能源的分布位置,具体到经纬度,命题人常以小区域为载体来考查该知识点。
4.我国雾霾天气产生的原因、危害和治理措施。如今国人谈“霾”色变,但各个地方的雾霾成因各不相同,命题人常截取一个区域来考查,所以雾霾的成因要具体问题具体分析。
・创新 预测・
第21届联合国气候变化大会于2015年11月30日至12月11日在巴黎举行。大会目的是促使196个缔约方(195个国家+欧盟)形成统一意见,达成一项普遍适用于应对全球气候变化的协议,并于2020年开始付诸实践。我国在应对气候变化方面,可谓“言必信,行必果”,在巴黎大会上的重磅承诺和近几年的实际行动获得了国际社会的多方点赞。
简述我国应对全球气候变化的主要措施。
关键词:横断山区;参考作物蒸散量;贡献率;倾向率;时空变化
中图分类号:S161.4 文献标识号:A 文章编号:1001-4942(2017)04-0104-08
Temporal and Spatial Variation Characteristics of Reference Crop
Evapotranspiration in the Hengduan Mountains
Shen Guanzheng, Wang Long, Yu Hang, Zhang Sufan, Gao Rui
(Department of Water Conservancy, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China)
Abstract Reference evapotranspiration (ETo) is an important index for evaluating climate drought, vegetation water-consumption. Based on the meteorological data from 31 meteorological stations during 1960-2013 in the Hengduan Mountainous, the reference crop evapotranspiration was calculated with the Penman formula recommended by FAO. And then, the evapotranspiration sequence of 31 stations was set up to analyze the temporal and spacial changing trend of evapotranspiration in the Hengduan Mountainous by using linear regression method, cumulative anomaly method, multiple stepwise regression analysis and inverse distance interpolation technique based on GIS. The results showed that the reference crop evapotranspiration in the Hengduan Mountainous decreased from south to north. Influenced by temperature rising and decrease of sunshine duration, wind speed and relative humidity, the evapotranspiration of this area increased. The reference crop evapotranspiration gradually reduced from 1960 to 1968, gradually increased from 1968 to 1984, gradually reduced from 1984 to 2004, and gradually increased from 2004 to 2013. The spatial variation tendency of reference crop evapotranspiration was obvious. As for the contribution rate analysis, the decrease of reference crop evapotranspiration in the north research area was largely correlated with the average wind speed; the increase of reference crop evapotranspiration in the south of research area was largely correlated with average sunshine time; and the increase of reference crop evapotranspiration had great relevance with average temperature in the middle of research area.
Keywords The Hengduan Mountains; Reference crop evapotranspiration; Contribution rate; Tendency rate; Temporal and spatial variation
随着对全球各地差异性气候的研究,温度递增已成为全球范围内气候变化的主诱因[1]。而气候的变化很大程度上决定了水资源的时空分布。随着人们对环境重视程度的不断提升,气候的变化也愈发得以重视[2,3]。
参考作物蒸散量又称最大可能蒸散量,是表征气候干旱程度以及水资源供需平衡的重要指标,对水资源利用与规划以及节水农业的推广有着深远的指导意义。联合国粮农组织(FAO)于1998年就参考作物蒸散量作出解释,假设作物高度为0.12 m,并有固定的表面阻力70 s/m,反照率为0.23的参考冠层的蒸散量,相当于高度一致、生长旺盛、完全覆盖地面而不缺水的开阔草地的蒸散量[4,5]。
近百年来,在全球变暖的大背景下,国内外学者利用联合国粮农组织(FAO)推荐的公式分析世界各地参考作物蒸散量的变化规律。研究表明,全球范围内,大部分地区的参考作物蒸散量呈下降趋势。就中国而言,参考作物蒸散量呈减小趋势,但各地差异较大,区域性明显[6-11]。
横断山区幅员辽阔,其范围包括青藏高原东南缘、川滇藏境内山川东西并列、南北纵横的广大地区。位于我国第一地形阶梯与第二地形阶梯交界处,是气候变化反应较为敏感的区域之一[12]。近年来,许多学者针对横断山区温度及降水的变化趋势及规律进行了很多研究,但对于参考作物蒸散量的研究还较少[13]。本研究利用横断山区31个地面气象观测站点1960D2013年的逐月气象资料,在采用公式计算出近54年横断山区各站点逐月参考作物蒸散量的基础上,利用多元逐步回归分析、气候倾向率、累积距平法以及地理信息系统(GIS)等技术方法对横断山区参考作物蒸散量进行分析,以期为保护横断山区脆弱生态环境及水资源开发利用提供科学依据,进而促进横断山区农业及生态环境的可持续发展。
1 数据来源与研究方法
1.1 数据来源
利用横断山区31个地面气象观测站点1960D2013年的逐月平均气温、平均最高气温、平均最低气温、日照时数、平均相对湿度、平均风速等气象资料及各地面气象观测站点的经纬度及海拔等地理信息,对横断山区参考作物蒸散量的计算及时空分布进行研究。考虑山脉及河流走向等因素的影响,确定横断山区范围及所选站点分布情况如图1。
1.2 研究方法
1.2.1 参考作物蒸散量的计算 利用联合国粮农组织推荐的彭曼公式[4,5]进行计算,见式(1)。
1.2.2 反距离加权插值法 反距离加权插值法多应用于山区或地面气象观测站点较少的区域,可以提升预测值的精确度,通过调整权重改变等值线分布状况。
1.2.3 参考作物蒸散量变化趋势分析方法 采用累积距平法、气候倾向率、多元逐步回归和贡献率的方法分析1960D2013年横断山区参考作物蒸散量的变化趋势[14,15]。
2 结果与分析
2.1 参考作物蒸散量的空间分布特征
通过对横断山区31个气象站点的气象要素统计结果汇总分析得(图2),横断山区1960―2013年参考作物蒸散量均值在727~1 275 mm范围内波动,呈阶梯状分布。就区域变化而言,横断山区年蒸散量呈现出由北向南带状递增的趋势,低值区位于研究区东北部若尔盖、松潘、都江堰一带,最低值出现在若尔盖(660 mm,1962年);高值区位于研究区南部元江一带,最高值出现在元江(1 633 mm,1980年)。参考作物蒸散量均值随纬度的降低而增大,但受经度变化的影响较小。
相较于年平均气温、年平均风速、年平均日照时数及年平均相对湿度的空间分布可知,气温较高、日照充足、风速较大且空气湿度较小的区域,其对应的参考作物蒸散量较大。
利用多元逐步回归分析的方法[15]对横断山区31个站点年参考作物蒸散量与各研究站点的年平均气温、年平均日照时数、年平均相对湿度和年平均风速等气象要素进行统计分析,可以得到:
照时数,h;V为年平均风速,m/s。上式通过α=0.05的显著性检验,其具体意义表现为,在横断山区范围内,其它气候条件保持不变,年平均气温每升高1℃,年参考作物蒸散量将增加15.39 mm;年平均相对湿度每增大1%,10年参考作物蒸散量将降低8.49 mm;年平均日照时数每增加1 h,年参考作物蒸散量将增加38.24 mm;年平均风速每增加1 m/s,年参考作物蒸散量将增加43.29 mm。
2.2 参考作物蒸散量时间分布趋势及成因分析
2.2.1 年参考作物蒸散量变化趋势 1960D2013年横断山区参考作物蒸散量平均值以4.5 mm/10a的倾向率呈显著上升趋势(图3)。 横断山区参考作物蒸散量距平是对其1960D2013年54年均值的偏差值,从累积距平曲线(图4)可得,1968、1984和2004年为参考作物蒸散量的转折点。1960D1968年是参考作物蒸散量偏少的阶段,以负距平为主,呈现较小的减少趋势,其倾向率为-1.74 mm/10a;1968D1984年是参考作物蒸散量偏多的阶段,以正距平为主,呈现微弱的增长趋势,其倾向率为0.28 mm/10a;1984D2004年为参考作物蒸散量偏少的阶段,以负距平为主,呈现微弱的增长趋势,其倾向率为0.41 mm/10a;2004D2013年为参考作物蒸散量偏多的阶段,以正距平为主,呈现较大的增长趋势,其倾向率为35 mm/10a。近54年来,最小距平值(-43.88 mm)出现在2000年,最大距平值(52.27 mm)出现在2013年。
2.2.2 参考作物蒸散量变化的气候成因 为确定近54年影响横断山区参考作物蒸散量变化的气候成因,本研究利用1960D2013年横断山区31个气象观测点54年的气温、风速、日照时数及相对湿度等实测气象数据,统计分析各因子与参考作物蒸散量的相关关系。结果表明,横断山区参考作物蒸散量与年平均风速相关不显著,与年平均气温和年平均日照时数呈显著正相关(P
统计分析1960D2013年各主要气象因子的变化得出(图6),近54年来,横断山区年平均气温以0.239℃/10a的倾向率呈显著增加趋势(P
2.2.3 各气象因子贡献率分析 统计分析各气象因子对参考作物蒸散量变化的贡献率得到(图7),平均气温对参考作物蒸散量的贡献率高值分布在研究区东北部及中部,结合横断山区参考作物蒸散量倾向率的变化得到影响研究区中部蒸散量增加的主要因素为平均气温;平均日照时数对参考作物蒸散量的贡献率高值分布在研究区的南部及东北部的都江堰一带,结合横断山区参考作物蒸散量倾向率的变化得到影响研究区南部蒸散量增加的主要因素为平均日照时数;平均相对湿度对参考作物蒸散量贡献率高值分布在研究区中部及东北部若尔盖一带;平均风速对参考作物蒸散量贡献率高值主要分布在研究区中北部及南部元江一带,结合横断山区参考作物蒸散量倾向率的变化得到影响研究区中北部蒸散量减少的主要因素是平均风速。
3 结论
(1)参考作物蒸散量是一个衡量气候变化的重要指标,可以很清晰地显示出气候变化的进程和类别。横断山区年平均蒸散量分布在727~1 275 mm范围内,从南到北随纬度增大而减小。
就整个横断山区年际变化而言,1960D1968年属于逐步降低阶段,1968D1984年属于稳步上升阶段,1984D2004年属于稳步降低阶段,2004D2013年属于稳步上升阶段。但是各个站点差异性明显,对各个站点还有进一步研究的必要。
(2)横断山区31个站点的平均倾向率为4.5 mm/10a,表明研究区内蒸散量呈递增趋势。蒸散量呈现增加趋势的区域位于研究区的中部以及南部,蒸散量呈现减少趋势的区域集中于研究区北部。
(3)通过对研究区气象因子与参考作物蒸散量相关性分析,参考作物蒸散量与平均相对湿度呈显著负相关,与平均气温、平均风速、平均日照r数呈正相关,其中与平均气温和平均日照时数的相关性达显著水平(P
参 考 文 献:
[1] IPCC. Summary for policymakers of climate change 2007: the physical science basis[C]//Contribution of Working Group Ⅰ to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. Cambridge: Cambridge University Press,2007.
[2] 施雅风,沈永平,胡汝骥. 西北气候由暖干向暖湿转型的信号、影响和前景初步探讨[J]. 冰川冻土,2002,24(3):219-226.
[3] 张山清,普宗朝,伏晓慧,等. 气候变化对新疆自然植被净第一性生产力的影响[J].干旱区研究,2010,27(6):905-914.
[4] Smith M,Allen R G,Monteith J L,et al. Report on the expert consultation on revision of FAO methodologies for crop water requirements [R]. Rome: FAO,1992.
[5] Allen R G,Luis S P,Durk R,et al. FAO Irrigation and Drainage Paper No.56―Crop evapotranspiration: guidelines for computing crop water requirements [R]. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, 1998:300.
[6] 牛纪苹,粟晓玲. 石羊河流域参考作物蒸发蒸腾量对气候变化的响应模拟及预测[J]. 水利学报,2014,45(3):286-295.
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[12]中国科学院青藏高原综合科学考察队. 横断山区自然地理[M]. 北京:科学出版社,1997.
[13]李宗省,何元庆,辛惠娟,等. 我国横断山区1960D2008年气温和降水时空变化特征[J]. 地理学报,2010,65(5):563-579.
关键词:气候变化 原因 影响
导致气候发生变化有两个主要原因,一个是地球系统的自然变化规律,即周期性的冷暖干湿变化,从季节尺度到几十万年、甚至更长的周期变化;另一个是因为人类活动造成的气候变化。最近50年的气候变化主要是人类活动造成的,而人类活动对气候的影响非常巨大,它可以改变自然界固有的规律,对我们人类的生存和发展造成了威胁,从而引起了科学家的关注,也引起了政治家和公众的关注。所以,全球变暖问题和气候变化问题,已成为各国政府、公众和科技界共同关心的重大问题。但这个问题相当复杂,如果把气候变化和全球变暖问题,简单地归结为温室气体排放问题,那么我们的认识就过于简单化了。我认为,气候变化不仅是科学问题,也不仅是技术问题,同时也是经济、社会、政治、外交,乃至于国家安全问题,十分复杂。
人类活动引起气候变化,主要是通过化石燃料燃烧排放温室气体和土地利用状况的改变。人类活动排放的温室气体主要有六类,包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮和其他一些氢氟碳化物等。其中,二氧化碳的增温效应占温室气体总效应的六成左右。现在大气中的二氧化碳浓度不断增加,至少可以追溯到西方工业革命。中国大量排放二氧化碳,是最近一二十年的事情。
由于二氧化碳一旦排放到大气中,具有长达50年—200年的生命期。目前的全球变暖,是二氧化碳累计排放作用所导致的。据统计,1750—1950年发达国家排放的二氧化碳占世界总量的95%;1950-2002年,发达国家二氧化碳排放量占世界累计排放量的77%。发达国家在其200多年的工业化过程中无约束地大量排放温室气体,对气候变化负有不可推卸的责任,理应承担主要义务;发展中国家历史排放量少,当前人均排放量低,属于生存排放,其首要任务仍是发展经济,消除贫困,提高应对气候变化的能力。应对气候变化,理应充分考虑发展中国家的发展权和发展空间。
随着人们对气候变化问题认识的不断加深,世界气象组织和联合国环境署组织成立了政府间气候变化专门委员会(IPCC),从上个世纪九十年代开始,相继开展了四次气候变化科学评估。今年2月正式的IPCC第四次评估报告,对气候变化成因问题有了越来越清晰的认识。第四次评估报告指出,气候系统的变暖是不争的事实。气候变暖的证据,不仅来自大气圈,即近百年来全球地表温度上升了0.74℃,而且也来自水圈和冰冻圈,海平面也在上升,北半球的积雪面积在急剧减少。
我国气候与环境变化
2006年是我国自1951年以来最暖的一年。从1986-1987年冬季开始,我国已连续经历了21个“暖冬”。同全球平均一样,最近100年以来,我国的气温也是上升的,平均上升了0.5℃—0.8℃。
我们再看一看我国降水量的变化。整体说来,我国的西部和华南的降水是增加的,华北、东北大部降水呈减少趋势。华北大部地区每10年减少20—40毫米,华南与西南地区每10年增加20-60毫米。华北、内蒙古中东部和东北的一部分地区,干旱趋势非常明显。2006年夏季,重庆遭遇了百年一遇特大伏旱,四川出现1951年以来最严重伏旱。6月1日-8月21日,重庆、四川平均降水量为345.9毫米,是1951年以来历史同期最小值。除了温度和降水之外,强台风发生的频率增加了。在上世纪七十年代的时候,登陆我国的强台风出现频率从20世纪70年代初的不到20%,增加到21世纪初的35%左右,几乎翻了一番。2006年8月10日,超强台风“桑美”(SAOMAI)在浙江苍南沿海登陆,登陆时中心附近最大风力达17级(60米/秒),为百年一遇,是建国以来登陆我国大陆最强的一个台风,比2005年“卡特里娜”飓风登陆美国时中心最大风力还强。
本世纪以来,我国北方的沙尘暴也出现了一些显著变化。2006年春季共出现了18次沙尘暴,其中强沙尘暴过程5次,为2001年以来最多。今年春天北方沙尘暴比较少。我要特别跟大家讲一讲怎么样科学看待沙尘暴的问题。我认为,沙尘暴基本上是一个自然现象。中国是一个受季风气候影响的国家。什么叫季风影响呢?说得通俗一点儿,就是夏天的盛行风由海洋刮向大陆,为大陆送来了丰沛的水汽和热量,带来了降水。冬天,冷干空气从北方,从西伯利亚向南推进,狂风卷起了沙尘,带来了沙尘暴。这历史至少有1200万年。大约距今七八百万年前,青藏高原迅速隆起,我国西北地区变成了干旱地区。打开地图看,南北纬30度都是沙漠,但是我们江南这块地方,由于季风的作用,变成了一片沃土。那么反过来,到了冬季,冷空气(冬季风)过来,带来大量的沙尘,重颗粒沉降,沉降到黄土高原,面积将近70~80万平方公里,厚度最厚达到1000米,时间跨1200万年。细粒物质继续向海洋方向输送,很细的物质到了高空5千、6千、8千米的地方,在太平洋上空形成了云凝结核。其中的矿物质沉降到海洋里,成为浮游生物的饵料,经过从浮游生物、小鱼、虾、大鱼的食物链过程,最终变成我们餐桌上的美味佳肴。这个自然生物地球化学循环,你我都无力改变这个科学事实。所以,沙尘暴的形成源于自然过程,不可能根除沙尘暴,人类只能在力所能及的范围之内改善环境,局部优化环境,宜林则林,宜草则草,宜沙则沙,这就是我的观点。所以,我们一方面要优化环境,一方面要理解沙尘暴形成的原因,以及大自然固有的规律,切莫逞强蛮干,否则会遭到大自然的惩罚。
201*年6月7日,XXX会同有关部门就如何组织做好节能宣传周和低碳日活动进行了认真研究,现将低碳日活动提出如下具体工作方案。
一、低碳日主题与口号
主题:践行节能低碳 建设美丽家园
口号:选择低碳 绿色相伴
践行低碳生活,共建绿色家园
低碳生活山河美 持续发展事业兴
追求低碳时尚 奔向生态文明
二、活动时间
201*年6月17日(星期一)全天
三、总体要求
发改委、经信委、机关事务管理局、教委、商委、共青团组织等各部门应按照国家14部委下发的通知要求,在本行业本领域动员社会各界广泛开展全国低碳日主题宣传活动,普及应对气候变化知识,提高公众应对气候变化和低碳意识,在低碳日掀起节能减碳活动。具体工作按中央14部委下发的《201*年全国节能宣传周和全国低碳日宣传重点》、《关于抓紧做好全国低碳日活动的通知》要求做好工作。
四、重点活动及组织安排
我区今年低碳日重点活动为“1+5”系列活动,即1个低碳日主题宣传仪式和低碳日进商圈、进机关、进校园、进企业、进社区等“5个进”宣传活动。按照“总体牵头协调、部门分工负责、发挥社会组织作用、提高宣传效果”原则,落实好这次低碳日活动重点工作。
(一)主题宣传仪式。以“践行节能低碳 建设美丽家园”为主题在XXX广场举办全国低碳日主题宣传仪式。
宣传形式:(1)在XXX广场以图文板形式展示气候变化的现状、成因、全球应对气候变化的努力、全国和XXX的积极行动、低碳生活常识、低碳XXX建设等方面内容,全面展示气候变化问题的来龙去脉。(2)组织低碳志愿者举行低碳承诺仪式。(3)组织市民签约《XXX市民低碳公约》。
组织单位:低碳协会、区政府。
责任领导:XXX
联 系 人:XXX
(二)全国低碳日 “进商圈”活动。
地点:**时代天街北广场
宣传形式:1.**时代天街北广场LED屏循环播放《环球同此凉热》低碳日公益宣传片; 2.**时代天街北广场布置4x6M广告桁架展示低碳相关知识及相关图片;3.宣传桁架前布置两张条桌举办市民签约《XXX市民低碳公约》仪式;4.**时代天街A/B馆入口处放置水牌各一块及咨询台台卡展示活动相关内容。
参加人员:区领导1名,区发改委领导1名、工作人员3名,时代天街工作人员、青年志愿者。
组织单位:XXX区发改委、XXX区商委
责任领导:李 仪
联 系 人:朱玲艳
(三)全国低碳日“进机关”活动。
地点:XXX区区级机关综合大楼
宣传形式:(1)机关大楼电子显示屏滚动播出节能低碳宣传标语,通过中国移动《手机报》向职工发送节能低碳宣传提示语(6月15日-16日);(2)在全区机关单位张贴节能低碳宣传画报;(3)低碳体验日,倡议职工走楼梯上下班,低碳出行(6月18日);(4)组织机关工作人员签约《XXX市民低碳公约》;(5)在通远门城墙公园举行节能低碳宣传活动。(6)与发改委联合举办 “生态文明 低碳发展”专题报告会。
组织单位:区机关事务管理局
责任领导:缪跃华
联系人:岳 红
(四)全国低碳日“进校园”活动。
地点:XXX市XXX区精一民族小学校
宣传形式:(1)在小学开展低碳日宣传活动;(3)开展《XXX市民低碳公约》签约活动。
组织单位:区教委
责任领导:甘乾彬
联 系 人:肖 雷
(五)全国低碳日“进企业”活动。
地点:通远门城墙公园
宣传形式:(1)在“节能低碳万家企业”中开展节能低碳宣传;(2)开展绿色循环低碳建设项目宣传活动。
组织单位:区经信委
责任领导:张利民
联 系 人:王怀宇
(六)全国低碳日“进社区”活动。
范围:全区12个街道77个社区。
重点社区及宣传地点:上清寺街道曾家岩社区,XXX大厦前;七星岗街道通远门社区,通远门城墙公园。
宣传形式:以低碳生活、低碳消费为主要宣传主题,(1)组织社区居民签约《XXX市民低碳公约》(重点社区);(2)发放低碳宣传画报、《低碳生活50招》、《XXX市民低碳公约》、环保购物袋等宣传品;(3)向市民宣传普及应对气候变化和低碳知识,提高民众应对气候变化和低碳意识;(4)悬挂低碳日主题活动口号。
组织单位:区发展改革委
责任领导:XXX
联 系 人:XXX
五、相关工作
(一)宣传资料。《XXX市民低碳公约》、《低碳生活50招》、低碳宣传画报等宣传品由市低碳协会统一制作,区发改委负责领取并配发给相关分项活动的牵头组织单位(领取时间另行通知);(二)志愿者招集。由团区委组织志愿者招集工作,具体人数根据活动实际需要确定。
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