全球环境变化对我国农业生态系统的影响

全球环境变化对我国农业生态系统的影响（东北师范大学地理科学学院,中国长春130024）摘要：农业生态系统对于气候的波动非常敏感，全球环境变化涉及到的CO2浓度升高、温度升高、降水量的变化，对农业生态系统产生了或短期或长期的影响。我国作为人口大国，农业一直以来都是国民经济的一项重要产业，本文将从我国农业生态系统分别对以上三个生态因子做出的响应联系我国现代农业的发展特点进行探究，同时尝试提出提高农业对环境变化适应性的政策。关键词：中国农业生态系统；全球环境变化；CO2浓度；温度变化1．引言全球环境变化一直以来对于全球各大生态系统都有着的直接或间接影响，而从21世纪以来，这也引起了各国政府、科学界以及公众的关注，我们对于全球环境变化的认识也更加深刻。农业一直以来在人口众多的中国都是受到充分关注的产业，不仅是民生议题，更是政治、军事、经济议题。但由于农业生态系统对于环境的要求较高，且自我调节能力与适应能力较弱，环境的变化一直成为农业生态系统生存状况以及农业产量最大的影响因素，而其中，CO2浓度升高、温度升高、以及降水量等的变化直接影响了农作物的生境。本文将结合全球环境变化的这几个方面的变化对我国农业生态系统的影响分别进行探究。2．研究地区概况中国农业自然资源状况从全国范围看，中国的气候、土地、水和生物资源分别具有以下一些特点：2.1．光、热条件优越，但干湿状况的地区差异大西北部半干旱、干旱区的年降水量一般在400毫米以下，有些地方仅数十毫米甚至数毫米，东部气候东南部受太平洋季风环流影响，雨水较充沛，年降雨量随纬度高低和距海远近变化于400～2400毫米之间；2.2．土地资源的绝对量大，但人平均占有的相对量少耕地面积按沿用习惯亩统计数字为14.9亿亩(注：较实际面积可能偏低)，约为世界耕地总面积的7%，次于苏联、美国、印度而居第4位，人均耕地面积仅约1.5亩，为世界平均数4.5亩的1/3，是人均占有耕地最少的国家之一；2.3.河川径流总量大，但水土配合不协调我国水资源的地区分布很不均匀。长江流域及长江以南耕地只占全国总耕地的37.8%，拥有的径流量却占全国的82.5%；黄淮海三大流域径流量只占全国的6.6%,而耕地却占全国的38.4%，全国有相当大的地区，易受洪、涝、旱、渍等自然灾害的侵扰；2.4.生物种属繁多，群落类型丰富多样多样的生物资源不但是农业多种经营的重要物质基础，而且为农、林、牧、渔业的进一步发展，提供了十分丰富的基因库。3.全球环境变化对作物的影响3.1.CO2浓度变化对作物的影响CO2主要直接影响了作物的光合作用速率。C3植物一般随CO2浓度升高光合速率提高,净光合生产力提高;C4植物则对CO2浓度升高的反应不十分敏感[1]。一般可以判断，CO2浓度升高可以提高作物的光合作用速率，但是由于作物种类、生长状况等的不同，光合作用速率的增加量各不相同。同时，由于CO2浓度提高，作物的净光合作用速率提高，蒸腾作用的速率则变化不大，因而作物的水分利用率大大增加。整体来看，CO2浓度增加对植物的产量增加有正效应，因为CO2浓度增加有利于作物干物质的累积。同时崔读昌[2]的研究表明，CO2对于作物的效应是有正负两重性的。在某些地区的一些作物上,CO2浓度上升可提高作物干物质生产能力,增强微生物的固氮能力,促进土壤的有效利用,对作物产量增加是有利的,但CO2浓度上升也会产生杂草繁茂、病虫害加重、农药和肥料效果减弱、干旱激化、地力耗损等负作用[3]。CO2浓度升高，使作物吸收的C含量增加的同时，也使作物吸收的N减少，作物体内N/C减少，导致作物合成的蛋白质含量减少，作物的品质有所下降。综合来看，全球环境变化中的CO2浓度升高给作物带来了较高的产量，却也使得作物的质量下降，有利也有弊。3.2.降水量变化对作物的影响近五十年来，全球的降水量整体呈上升趋势，但不同地区的降水量分布情况不同。北半球中高纬度陆地的降水量在20世纪每10年增加了0.5%-1.0%,热带陆地每10年增加了0.2%-0.3%,亚热带陆地每10年减少了0.3%左右.南半球的广大地区则没有发现可比的系统性变化。[4]而在我国的半干旱区域，20世纪90年代的平均降水量较50年代减少了50mm,且降水量的减少大多集中在夏秋降雨季节,并且50mm的降雨明显增多,阴雨天气明显减少。同时全球的气温增高也增加了土壤水分的蒸发量，所以整体上，20世纪90年代降水供给作物的水分较60年代平均减少了100mm左右.但是,20世纪80年代后期,我国新疆维吾尔族自治区的降水呈增加趋势.预测这种趋势将持续到21世纪前20年[5]。同时，降水量的变化与蒸发量的变化共同作用还影响了内陆湖的流量。我国最大的内陆河塔里木河在铁干里克以下已完全断流,使下游缩短180km,造成罗布泊完全干涸.黑河在20世纪80年代初就已经断流,石羊河道下游现已干涸.20世纪60年代以来,黄河下游出现断流,尤其是90年代,断流时间提前,时段和距离增加.1997年黄河断流达226d,断流距离700km.气候变暖将使黄河未来几十年的径流量呈降低趋势,汛期和年径流平均分别减少2.54X109m3和3.57X109m3,其中兰州以上减少最多,占总减少量的一半以上。属于黄淮海流域的华北地区，由于降水量的减少、蒸发量增大，以及不合理的灌溉模式、地下水的过度开采等因素的综合作用，地表径流量大量减少，同时华北地区又是我国重要的商品粮基地，耕地面积占全国耕地面积的38.4%，出现了农业水资源与耕地资源分布不相协调的现象。3.3.温度升高对作物的影响在我国北方地区，温度升高对秋季或临冬播种的作物的生长发育有利，如暖冬天气的出现,对我国北方旱区的冬小麦生长有利。全球温度升高延长了全年的耕作时间，这对热量供应不足的地区来说有利，但是对于热量供应原本就比较充分的地区来说，特别是生长周期短的作物来说，温度升高使得作物生长周期缩短，光合作用累积有机物的时间也随之减少，导致作物的品质下降。温度的升高也使各地的≥0℃积温的时间有所延长，所以各地的潜在生长季也有所延长，这对于多熟制作物的生长有利，所以多熟制的北界也在向北推进。我国当前的一年一熟制大约可向北推移200-300km,一年二熟和一年三熟制的北界也将向北推移500km左右[6]4.全球环境变化对农业生态系统、畜牧业等的影响由以上分析可以看出，全球环境的变化对于我国的作物影响有利有弊。CO2浓度升高、降水量变化、温度升高对于作物的作用并不是相互独立的，而是相互影响、共同作用。CO2浓度的升高对于农业生态系统的作用不仅局限在对作物的直接影响上，还改变了土壤有机碳的矿化和积累情况，因为涉及到作物体内的碳循环与无机环境的相互联系，具体的影响情况比较复杂。温度升高也在缩短作物生长周期的同时，减少了对于一些害虫的限制作用，使得部分地区的病虫害情况加重。温度的升高还直接影响了牲畜的生长情况例如气温升高会影响牲畜的体表温度,进而影响牲畜的热平衡。温度过高,牲畜食欲下降,食料转化率和牲畜生殖能力也会降低。[8]温度升高还通过影响牧草减产，病虫害使得牧草质量下降间接影响了畜牧业的发展。除了上述的生态因子对于作物有较为明显的影响之外，太阳辐射由于大气层的变动产生的变化也在通过影响着作物的光合作用、水分利用速率间接影响了作物的产量与品质。同时太阳辐射的变化也改变了土壤中的碳储存量，从而影响到农业生态系统的碳循环。5.总结总体来看，全球环境变化对于我国的农业生态系统有着相当一部分负面影响，由此可以提出以下几点应对政策：首先，可以加快对抗逆性能力强的作物的选育工作，开发出受环境变化负面影响较小的作物。其次，探究各项因素对于作物产量、质量，以及对生态环境等的影响，具体与各地的耕作方式、气候条件等情况相结合，找出与各区域实际情况相适应的减少环境变化对农业生态系统负面影响的方法。再次，优化各地农业的灌溉方式，例如对缺水地区采用喷灌或滴灌等方法，同时改进输水工程使得运水量能满足部分农业用水，减少地下水的开采，使得农业水资源实现可持续发展。最后，减少人类活动对环境的影响强度，减少因环境变化过快而导致的自然灾害以及对各个产业、各个生态系统的负面效应，实现人与环境的和谐、可持续的发展。参考文献:[1]BOWESG.Facingtheinevitable:plantsandincreasingatmosphericCO2[J].AnnuRevPlantPhysiolandPlantMolBoil,1993,44:309-332.[2]崔读昌.气候变暖对我国农业生产的影响与对策[J].中国农业气象,1992,13(2):16-201.[3]高素华,陈隆勋,潘亚茹,等.大气中CO2上升后的温室效应对我国主要粮食作物产量的可能影响[J].中国环境科学,1992,12(6):427-4311.[4]肖国举,张强,王静.全球气候变化对农业生态系统的影响研究进展[J].应用生态学报,2007,18(8):1877-1885.[5]胡汝骥,马虹,樊自立,等.ResponseofwaterresourcestoclimatechangeinXinjiang.JournalofNaturalResources,2002,17(1):22-27(inChinese).[6]张宇.Hydrothermaltowinterwheatgrowthsimulation.Weather,1993,(7):19-32(inChinese).[7]王义祥.全球气候变化对农业生态系统的影响及研究对策[J].亚热带农业研究,2006,8(3):203-208.[8]PARRYML,PORTERJH,CARTERTR.Agriculture:climatechangeanditsimplications[J].TrendsinEcologyandE-volution,1990,5:318-322.[9]蔡运龙.全球气候变化下中国农业的脆弱性与适应对策[J].地理学报,1996,5