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第21屆聯合國氣候變化大會于2015年11月30日至12月11日在巴黎舉行。12月12日,巴黎氣候變化大會通過了全球氣候變化新協定――《巴黎協定》。據悉,《巴黎協定》共29個條款,涵蓋長期目標、減排目標、資金援助、透明度審查、損失評估等多項內容。業界認為,在全球對氣候變化達成一致協定后,清潔能源的使用與節能減排技術將發揮巨大作用。
國情解讀:我國已經超越美國成為世界第一大能源消費國和世界第一大二氧化碳排放國,人均排放量超過了歐盟,煤炭等高耗能產品消費量均超過世界一半。可以說,中國的環境治理工作對全球意義深遠。
?考點 鏈接?
全球氣候變化在必修1和選修6《環境保護》中都有涉及,這部分內容可能以文字、統計圖表、清潔能源分布圖等形式來考查,這是每年高考地理的必考點。
1.全球氣候變化的自然原因和人為原因。自然原因主要從水、二氧化碳和能量循環以及大氣中的塵埃含量等方面分析;人為原因則從工業廢氣排放、森林面積減少等角度分析。
2.目前我國能源消費結構的特點(我國在能源開發利用中存在的問題),改善我國能源消費結構的途徑和意義。(1)我國能源利用的現狀:①能源總量豐富,但人均占有量少;②地區分布不平衡;③能源消費結構不合理(以煤為主,約占71.6%);④能源需求增長快,供求矛盾日益突出。(2)我國能源開發利用過程中存在的問題:①能源利用率低,浪費嚴重;②能源勘探開發速度跟不上國民經濟發展的需求。(3)解決我國能源問題的措施:①加強國際合作,增加能源進口渠道;②建立石油儲備體系;③適度加大國內能源的勘探與開采力度;④加快西電東送、西氣東輸工程的建設;⑤因地制宜地發展沼氣、太陽能、水能、風能等新能源。
3.世界和我國清潔能源的分布區域和特點,尤其是風能、太陽能、核能、海洋能等。考生要熟知各種清潔能源的分布位置,具體到經緯度,命題人常以小區域為載體來考查該知識點。
4.我國霧霾天氣產生的原因、危害和治理措施。如今國人談“霾”色變,但各個地方的霧霾成因各不相同,命題人常截取一個區域來考查,所以霧霾的成因要具體問題具體分析。
?創新 預測?
第21屆聯合國氣候變化大會于2015年11月30日至12月11日在巴黎舉行。大會目的是促使196個締約方(195個國家+歐盟)形成統一意見,達成一項普遍適用于應對全球氣候變化的協議,并于2020年開始付諸實踐。我國在應對氣候變化方面,可謂“言必信,行必果”,在巴黎大會上的重磅承諾和近幾年的實際行動獲得了國際社會的多方點贊。
簡述我國應對全球氣候變化的主要措施。
關鍵詞:橫斷山區;參考作物蒸散量;貢獻率;傾向率;時空變化
中圖分類號:S161.4 文獻標識號:A 文章編號: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
隨著對全球各地差異性氣候的研究,溫度遞增已成為全球范圍內氣候變化的主誘因[1]。而氣候的變化很大程度上決定了水資源的時空分布。隨著人們對環境重視程度的不斷提升,氣候的變化也愈發得以重視[2,3]。
參考作物蒸散量又稱最大可能蒸散量,是表征氣候干旱程度以及水資源供需平衡的重要指標,對水資源利用與規劃以及節水農業的推廣有著深遠的指導意義。聯合國糧農組織(FAO)于1998年就參考作物蒸散量作出解釋,假設作物高度為0.12 m,并有固定的表面阻力70 s/m,反照率為0.23的參考冠層的蒸散量,相當于高度一致、生長旺盛、完全覆蓋地面而不缺水的開闊草地的蒸散量[4,5]。
近百年來,在全球變暖的大背景下,國內外學者利用聯合國糧農組織(FAO)推薦的公式分析世界各地參考作物蒸散量的變化規律。研究表明,全球范圍內,大部分地區的參考作物蒸散量呈下降趨勢。就中國而言,參考作物蒸散量呈減小趨勢,但各地差異較大,區域性明顯[6-11]。
橫斷山區幅員遼闊,其范圍包括青藏高原東南緣、川滇藏境內山川東西并列、南北縱橫的廣大地區。位于我國第一地形階梯與第二地形階梯交界處,是氣候變化反應較為敏感的區域之一[12]。近年來,許多學者針對橫斷山區溫度及降水的變化趨勢及規律進行了很多研究,但對于參考作物蒸散量的研究還較少[13]。本研究利用橫斷山區31個地面氣象觀測站點1960D2013年的逐月氣象資料,在采用公式計算出近54年橫斷山區各站點逐月參考作物蒸散量的基礎上,利用多元逐步回歸分析、氣候傾向率、累積距平法以及地理信息系統(GIS)等技術方法對橫斷山區參考作物蒸散量進行分析,以期為保護橫斷山區脆弱生態環境及水資源開發利用提供科學依據,進而促進橫斷山區農業及生態環境的可持續發展。
1 數據來源與研究方法
1.1 數據來源
利用橫斷山區31個地面氣象觀測站點1960D2013年的逐月平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、日照時數、平均相對濕度、平均風速等氣象資料及各地面氣象觀測站點的經緯度及海拔等地理信息,對橫斷山區參考作物蒸散量的計算及時空分布進行研究。考慮山脈及河流走向等因素的影響,確定橫斷山區范圍及所選站點分布情況如圖1。
1.2 研究方法
1.2.1 參考作物蒸散量的計算 利用聯合國糧農組織推薦的彭曼公式[4,5]進行計算,見式(1)。
1.2.2 反距離加權插值法 反距離加權插值法多應用于山區或地面氣象觀測站點較少的區域,可以提升預測值的精確度,通過調整權重改變等值線分布狀況。
1.2.3 參考作物蒸散量變化趨勢分析方法 采用累積距平法、氣候傾向率、多元逐步回歸和貢獻率的方法分析1960D2013年橫斷山區參考作物蒸散量的變化趨勢[14,15]。
2 結果與分析
2.1 參考作物蒸散量的空間分布特征
通過對橫斷山區31個氣象站點的氣象要素統計結果匯總分析得(圖2),橫斷山區1960―2013年參考作物蒸散量均值在727~1 275 mm范圍內波動,呈階梯狀分布。就區域變化而言,橫斷山區年蒸散量呈現出由北向南帶狀遞增的趨勢,低值區位于研究區東北部若爾蓋、松潘、都江堰一帶,最低值出現在若爾蓋(660 mm,1962年);高值區位于研究區南部元江一帶,最高值出現在元江(1 633 mm,1980年)。參考作物蒸散量均值隨緯度的降低而增大,但受經度變化的影響較小。
相較于年平均氣溫、年平均風速、年平均日照時數及年平均相對濕度的空間分布可知,氣溫較高、日照充足、風速較大且空氣濕度較小的區域,其對應的參考作物蒸散量較大。
利用多元逐步回歸分析的方法[15]對橫斷山區31個站點年參考作物蒸散量與各研究站點的年平均氣溫、年平均日照時數、年平均相對濕度和年平均風速等氣象要素進行統計分析,可以得到:
照時數,h;V為年平均風速,m/s。上式通過α=0.05的顯著性檢驗,其具體意義表現為,在橫斷山區范圍內,其它氣候條件保持不變,年平均氣溫每升高1℃,年參考作物蒸散量將增加15.39 mm;年平均相對濕度每增大1%,10年參考作物蒸散量將降低8.49 mm;年平均日照時數每增加1 h,年參考作物蒸散量將增加38.24 mm;年平均風速每增加1 m/s,年參考作物蒸散量將增加43.29 mm。
2.2 參考作物蒸散量時間分布趨勢及成因分析
2.2.1 年參考作物蒸散量變化趨勢 1960D2013年橫斷山區參考作物蒸散量平均值以4.5 mm/10a的傾向率呈顯著上升趨勢(圖3)。 橫斷山區參考作物蒸散量距平是對其1960D2013年54年均值的偏差值,從累積距平曲線(圖4)可得,1968、1984和2004年為參考作物蒸散量的轉折點。1960D1968年是參考作物蒸散量偏少的階段,以負距平為主,呈現較小的減少趨勢,其傾向率為-1.74 mm/10a;1968D1984年是參考作物蒸散量偏多的階段,以正距平為主,呈現微弱的增長趨勢,其傾向率為0.28 mm/10a;1984D2004年為參考作物蒸散量偏少的階段,以負距平為主,呈現微弱的增長趨勢,其傾向率為0.41 mm/10a;2004D2013年為參考作物蒸散量偏多的階段,以正距平為主,呈現較大的增長趨勢,其傾向率為35 mm/10a。近54年來,最小距平值(-43.88 mm)出現在2000年,最大距平值(52.27 mm)出現在2013年。
2.2.2 參考作物蒸散量變化的氣候成因 為確定近54年影響橫斷山區參考作物蒸散量變化的氣候成因,本研究利用1960D2013年橫斷山區31個氣象觀測點54年的氣溫、風速、日照時數及相對濕度等實測氣象數據,統計分析各因子與參考作物蒸散量的相關關系。結果表明,橫斷山區參考作物蒸散量與年平均風速相關不顯著,與年平均氣溫和年平均日照時數呈顯著正相關(P
統計分析1960D2013年各主要氣象因子的變化得出(圖6),近54年來,橫斷山區年平均氣溫以0.239℃/10a的傾向率呈顯著增加趨勢(P
2.2.3 各氣象因子貢獻率分析 統計分析各氣象因子對參考作物蒸散量變化的貢獻率得到(圖7),平均氣溫對參考作物蒸散量的貢獻率高值分布在研究區東北部及中部,結合橫斷山區參考作物蒸散量傾向率的變化得到影響研究區中部蒸散量增加的主要因素為平均氣溫;平均日照時數對參考作物蒸散量的貢獻率高值分布在研究區的南部及東北部的都江堰一帶,結合橫斷山區參考作物蒸散量傾向率的變化得到影響研究區南部蒸散量增加的主要因素為平均日照時數;平均相對濕度對參考作物蒸散量貢獻率高值分布在研究區中部及東北部若爾蓋一帶;平均風速對參考作物蒸散量貢獻率高值主要分布在研究區中北部及南部元江一帶,結合橫斷山區參考作物蒸散量傾向率的變化得到影響研究區中北部蒸散量減少的主要因素是平均風速。
3 結論
(1)參考作物蒸散量是一個衡量氣候變化的重要指標,可以很清晰地顯示出氣候變化的進程和類別。橫斷山區年平均蒸散量分布在727~1 275 mm范圍內,從南到北隨緯度增大而減小。
就整個橫斷山區年際變化而言,1960D1968年屬于逐步降低階段,1968D1984年屬于穩步上升階段,1984D2004年屬于穩步降低階段,2004D2013年屬于穩步上升階段。但是各個站點差異性明顯,對各個站點還有進一步研究的必要。
(2)橫斷山區31個站點的平均傾向率為4.5 mm/10a,表明研究區內蒸散量呈遞增趨勢。蒸散量呈現增加趨勢的區域位于研究區的中部以及南部,蒸散量呈現減少趨勢的區域集中于研究區北部。
(3)通過對研究區氣象因子與參考作物蒸散量相關性分析,參考作物蒸散量與平均相對濕度呈顯著負相關,與平均氣溫、平均風速、平均日照r數呈正相關,其中與平均氣溫和平均日照時數的相關性達顯著水平(P
參 考 文 獻:
[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.
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[12]中國科學院青藏高原綜合科學考察隊. 橫斷山區自然地理[M]. 北京:科學出版社,1997.
[13]李宗省,何元慶,辛惠娟,等. 我國橫斷山區1960D2008年氣溫和降水時空變化特征[J]. 地理學報,2010,65(5):563-579.
關鍵詞:氣候變化 原因 影響
導致氣候發生變化有兩個主要原因,一個是地球系統的自然變化規律,即周期性的冷暖干濕變化,從季節尺度到幾十萬年、甚至更長的周期變化;另一個是因為人類活動造成的氣候變化。最近50年的氣候變化主要是人類活動造成的,而人類活動對氣候的影響非常巨大,它可以改變自然界固有的規律,對我們人類的生存和發展造成了威脅,從而引起了科學家的關注,也引起了政治家和公眾的關注。所以,全球變暖問題和氣候變化問題,已成為各國政府、公眾和科技界共同關心的重大問題。但這個問題相當復雜,如果把氣候變化和全球變暖問題,簡單地歸結為溫室氣體排放問題,那么我們的認識就過于簡單化了。我認為,氣候變化不僅是科學問題,也不僅是技術問題,同時也是經濟、社會、政治、外交,乃至于國家安全問題,十分復雜。
人類活動引起氣候變化,主要是通過化石燃料燃燒排放溫室氣體和土地利用狀況的改變。人類活動排放的溫室氣體主要有六類,包括二氧化碳、甲烷、氧化亞氮和其他一些氫氟碳化物等。其中,二氧化碳的增溫效應占溫室氣體總效應的六成左右。現在大氣中的二氧化碳濃度不斷增加,至少可以追溯到西方工業革命。中國大量排放二氧化碳,是最近一二十年的事情。
由于二氧化碳一旦排放到大氣中,具有長達50年—200年的生命期。目前的全球變暖,是二氧化碳累計排放作用所導致的。據統計,1750—1950年發達國家排放的二氧化碳占世界總量的95%;1950-2002年,發達國家二氧化碳排放量占世界累計排放量的77%。發達國家在其200多年的工業化過程中無約束地大量排放溫室氣體,對氣候變化負有不可推卸的責任,理應承擔主要義務;發展中國家歷史排放量少,當前人均排放量低,屬于生存排放,其首要任務仍是發展經濟,消除貧困,提高應對氣候變化的能力。應對氣候變化,理應充分考慮發展中國家的發展權和發展空間。
隨著人們對氣候變化問題認識的不斷加深,世界氣象組織和聯合國環境署組織成立了政府間氣候變化專門委員會(IPCC),從上個世紀九十年代開始,相繼開展了四次氣候變化科學評估。今年2月正式的IPCC第四次評估報告,對氣候變化成因問題有了越來越清晰的認識。第四次評估報告指出,氣候系統的變暖是不爭的事實。氣候變暖的證據,不僅來自大氣圈,即近百年來全球地表溫度上升了0.74℃,而且也來自水圈和冰凍圈,海平面也在上升,北半球的積雪面積在急劇減少。
我國氣候與環境變化
2006年是我國自1951年以來最暖的一年。從1986-1987年冬季開始,我國已連續經歷了21個“暖冬”。同全球平均一樣,最近100年以來,我國的氣溫也是上升的,平均上升了0.5℃—0.8℃。
我們再看一看我國降水量的變化。整體說來,我國的西部和華南的降水是增加的,華北、東北大部降水呈減少趨勢。華北大部地區每10年減少20—40毫米,華南與西南地區每10年增加20-60毫米。華北、內蒙古中東部和東北的一部分地區,干旱趨勢非常明顯。2006年夏季,重慶遭遇了百年一遇特大伏旱,四川出現1951年以來最嚴重伏旱。6月1日-8月21日,重慶、四川平均降水量為345.9毫米,是1951年以來歷史同期最小值。除了溫度和降水之外,強臺風發生的頻率增加了。在上世紀七十年代的時候,登陸我國的強臺風出現頻率從20世紀70年代初的不到20%,增加到21世紀初的35%左右,幾乎翻了一番。2006年8月10日,超強臺風“桑美”(SAOMAI)在浙江蒼南沿海登陸,登陸時中心附近最大風力達17級(60米/秒),為百年一遇,是建國以來登陸我國大陸最強的一個臺風,比2005年“卡特里娜”颶風登陸美國時中心最大風力還強。
本世紀以來,我國北方的沙塵暴也出現了一些顯著變化。2006年春季共出現了18次沙塵暴,其中強沙塵暴過程5次,為2001年以來最多。今年春天北方沙塵暴比較少。我要特別跟大家講一講怎么樣科學看待沙塵暴的問題。我認為,沙塵暴基本上是一個自然現象。中國是一個受季風氣候影響的國家。什么叫季風影響呢?說得通俗一點兒,就是夏天的盛行風由海洋刮向大陸,為大陸送來了豐沛的水汽和熱量,帶來了降水。冬天,冷干空氣從北方,從西伯利亞向南推進,狂風卷起了沙塵,帶來了沙塵暴。這歷史至少有1200萬年。大約距今七八百萬年前,青藏高原迅速隆起,我國西北地區變成了干旱地區。打開地圖看,南北緯30度都是沙漠,但是我們江南這塊地方,由于季風的作用,變成了一片沃土。那么反過來,到了冬季,冷空氣(冬季風)過來,帶來大量的沙塵,重顆粒沉降,沉降到黃土高原,面積將近70~80萬平方公里,厚度最厚達到1000米,時間跨1200萬年。細粒物質繼續向海洋方向輸送,很細的物質到了高空5千、6千、8千米的地方,在太平洋上空形成了云凝結核。其中的礦物質沉降到海洋里,成為浮游生物的餌料,經過從浮游生物、小魚、蝦、大魚的食物鏈過程,最終變成我們餐桌上的美味佳肴。這個自然生物地球化學循環,你我都無力改變這個科學事實。所以,沙塵暴的形成源于自然過程,不可能根除沙塵暴,人類只能在力所能及的范圍之內改善環境,局部優化環境,宜林則林,宜草則草,宜沙則沙,這就是我的觀點。所以,我們一方面要優化環境,一方面要理解沙塵暴形成的原因,以及大自然固有的規律,切莫逞強蠻干,否則會遭到大自然的懲罰。
201*年6月7日,XXX會同有關部門就如何組織做好節能宣傳周和低碳日活動進行了認真研究,現將低碳日活動提出如下具體工作方案。
一、低碳日主題與口號
主題:踐行節能低碳 建設美麗家園
口號:選擇低碳 綠色相伴
踐行低碳生活,共建綠色家園
低碳生活山河美 持續發展事業興
追求低碳時尚 奔向生態文明
二、活動時間
201*年6月17日(星期一)全天
三、總體要求
發改委、經信委、機關事務管理局、教委、商委、共青團組織等各部門應按照國家14部委下發的通知要求,在本行業本領域動員社會各界廣泛開展全國低碳日主題宣傳活動,普及應對氣候變化知識,提高公眾應對氣候變化和低碳意識,在低碳日掀起節能減碳活動。具體工作按中央14部委下發的《201*年全國節能宣傳周和全國低碳日宣傳重點》、《關于抓緊做好全國低碳日活動的通知》要求做好工作。
四、重點活動及組織安排
我區今年低碳日重點活動為“1+5”系列活動,即1個低碳日主題宣傳儀式和低碳日進商圈、進機關、進校園、進企業、進社區等“5個進”宣傳活動。按照“總體牽頭協調、部門分工負責、發揮社會組織作用、提高宣傳效果”原則,落實好這次低碳日活動重點工作。
(一)主題宣傳儀式。以“踐行節能低碳 建設美麗家園”為主題在XXX廣場舉辦全國低碳日主題宣傳儀式。
宣傳形式:(1)在XXX廣場以圖文板形式展示氣候變化的現狀、成因、全球應對氣候變化的努力、全國和XXX的積極行動、低碳生活常識、低碳XXX建設等方面內容,全面展示氣候變化問題的來龍去脈。(2)組織低碳志愿者舉行低碳承諾儀式。(3)組織市民簽約《XXX市民低碳公約》。
組織單位:低碳協會、區政府。
責任領導:XXX
聯 系 人:XXX
(二)全國低碳日 “進商圈”活動。
地點:**時代天街北廣場
宣傳形式:1.**時代天街北廣場LED屏循環播放《環球同此涼熱》低碳日公益宣傳片; 2.**時代天街北廣場布置4x6M廣告桁架展示低碳相關知識及相關圖片;3.宣傳桁架前布置兩張條桌舉辦市民簽約《XXX市民低碳公約》儀式;4.**時代天街A/B館入口處放置水牌各一塊及咨詢臺臺卡展示活動相關內容。
參加人員:區領導1名,區發改委領導1名、工作人員3名,時代天街工作人員、青年志愿者。
組織單位:XXX區發改委、XXX區商委
責任領導:李 儀
聯 系 人:朱玲艷
(三)全國低碳日“進機關”活動。
地點:XXX區區級機關綜合大樓
宣傳形式:(1)機關大樓電子顯示屏滾動播出節能低碳宣傳標語,通過中國移動《手機報》向職工發送節能低碳宣傳提示語(6月15日-16日);(2)在全區機關單位張貼節能低碳宣傳畫報;(3)低碳體驗日,倡議職工走樓梯上下班,低碳出行(6月18日);(4)組織機關工作人員簽約《XXX市民低碳公約》;(5)在通遠門城墻公園舉行節能低碳宣傳活動。(6)與發改委聯合舉辦 “生態文明 低碳發展”專題報告會。
組織單位:區機關事務管理局
責任領導:繆躍華
聯系人:岳 紅
(四)全國低碳日“進校園”活動。
地點:XXX市XXX區精一民族小學校
宣傳形式:(1)在小學開展低碳日宣傳活動;(3)開展《XXX市民低碳公約》簽約活動。
組織單位:區教委
責任領導:甘乾彬
聯 系 人:肖 雷
(五)全國低碳日“進企業”活動。
地點:通遠門城墻公園
宣傳形式:(1)在“節能低碳萬家企業”中開展節能低碳宣傳;(2)開展綠色循環低碳建設項目宣傳活動。
組織單位:區經信委
責任領導:張利民
聯 系 人:王懷宇
(六)全國低碳日“進社區”活動。
范圍:全區12個街道77個社區。
重點社區及宣傳地點:上清寺街道曾家巖社區,XXX大廈前;七星崗街道通遠門社區,通遠門城墻公園。
宣傳形式:以低碳生活、低碳消費為主要宣傳主題,(1)組織社區居民簽約《XXX市民低碳公約》(重點社區);(2)發放低碳宣傳畫報、《低碳生活50招》、《XXX市民低碳公約》、環保購物袋等宣傳品;(3)向市民宣傳普及應對氣候變化和低碳知識,提高民眾應對氣候變化和低碳意識;(4)懸掛低碳日主題活動口號。
組織單位:區發展改革委
責任領導:XXX
聯 系 人:XXX
五、相關工作
(一)宣傳資料。《XXX市民低碳公約》、《低碳生活50招》、低碳宣傳畫報等宣傳品由市低碳協會統一制作,區發改委負責領取并配發給相關分項活動的牽頭組織單位(領取時間另行通知);(二)志愿者招集。由團區委組織志愿者招集工作,具體人數根據活動實際需要確定。
1.1產業水平低,應對能力弱
我國農業經營中存在農戶小規模經營與大市場之間的矛盾,且農村專業合作經濟組織不健全和農業產業化水平低等問題,這些都嚴重制約了農業產業結構優化和農產品競爭力的提高。同時,我國農產品種類不夠豐富,低質農產品被大量生產和積壓,而優質農產品產能不足,不能滿足消費者對高質量農產品日益增長的需要,造成國外高附加值農產品的大量涌入,形成發展高產優質農產品的投入不足,發展空間越來越小,應對市場和氣象災害風險的能力下降。
1.2教育程度低,應對水平差
近年來,我國農村人口受教育的程度比以前大大提高,但與發展高產優質農產品,應對氣候變化風險等時展的新需求尚有距離。日本農業人口平均受教育程度為11.7年,我國只有6.54年。在西歐,如:德國農業勞動力中有54%接受過至少3年的專業技術培訓,而我國幾乎是空白,所以,很多農業生產者不具備應對氣候變化的基本常識。
1.3人均土地少,應對栽培難
我國人均占有耕地量少,隨著人口增加,人均耕地越來越少,農田復種指數高,大區域改變種植方式和種植結構較為困難,因此通過改變種植模式應對氣候變化的難度較大,由此造成農作物栽培易受氣候變化影響。
1.4氣象災害多,應對成本高
在全球氣候變化的背景下,我國氣溫不斷升高,極端天氣氣候事件有不斷增多的趨勢,使農業生態環境進一步惡化,使農業生產與農業生態資源之間的矛盾更加突出,如:土地荒漠化危害范圍加大,土壤肥力下降,農業灌溉的需水量增加等,從而增加了農業生產應對氣候變化的成本。
1.5成果應用慢,應對科技少
目前,我國農業整體科研水平與發達國家相比尚有距離,加之農業科技成果推廣應用的政策、資金、人員等與農業科技進步不同步,造成農業科研成果轉化為現實生產力的能力弱,制約了通過農業科技應對氣候變化的能力。
1.6政策不健全,應對困難多
氣候變化問題已經引起各國政府的高度重視,我國政府更是從長遠發展的角度,積極參與成因分析、應對機制建立,編制了中國應對氣候變化的國家方案,但有關具體行業的應對策略,國內外只有相關研究報告和建議,尚沒有完備的政策法規支持,給應對氣候變化工作增加了難度。
2氣候變化概況
氣候是指一個地方多年的天氣平均狀況,一個地方的氣候具有一定的特征,《聯合國氣候變化框架公約》(UNFCCC)第一款中,將“氣候變化(climatechange)”定義為:“經過相當一段時間的觀察,在自然氣候變化之外由人類活動直接或間接地改變全球大氣組成所導致的氣候改變。”國內如林學椿等一些氣象學者研究近40年我國氣候趨勢曾得出結論:我國平均氣溫以0.04℃•10a-1的傾向率上升,降水量以-12.66mm•10a-1的速度減少[5]。
2.1氣溫
《2010年全球氣候報告》指出全球變暖仍是世界氣候變化的主要趨勢。納利斯援引報告統計數據報道2001年至2010年是人類自1850年起使用儀器測量溫度以來最熱的10年。2010年的1月至10月,全球平均氣溫較往年同期升高了0.55℃以上(數據來自聯合國網站新聞中心),僅次于1998年和2005年。這種變暖趨勢將在全球范圍內廣泛蔓延,許多國家和地區都在2010年經歷了熱浪、洪水和旱災等自然災害,而未來由極端天氣引發的災害的發生頻率和強度將隨著全球氣溫的持續升高而不斷增加。
2.2降水
全球降水在中高緯度和熱帶地區增加,在副熱帶地區減少。全球平均氣溫增加很可能導致降水和大氣水分的變化,這是因為在全球變暖的條件下,水循環更為活躍,并且整個大氣容納水的能力增強。有科學家發現,降水具有百年尺度的增加趨勢[6]。
2.3農業氣象災害
我國氣象災害主要有:干旱、洪澇、連陰雨、夏季低溫、暴雨、臺風、寒潮、沙塵暴、高溫等。因氣象災害,我國每年農田受災面積達0.467億hm2以上,受災農作物占農作物面積20%~35%,造成糧食損失200億kg。
2.3.1干旱災害
從歷年統計數據可知,1978—2009年,我國深受旱災之害,年受災面積(1.3~2.0)×107hm2,嚴重年份可達4.0×107hm2,最終成災比例(成災面積/受災面積)達40%~60%。由于降水量顯著偏少,連續無有效降水時間長,致使黃淮、華北氣象干旱迅速發展。截至2011年2月4日,我國八省冬小麥受旱面積6.4×106hm2,占八省冬小麥種植面積的35.1%,占八省耕地面積的21.7%,受旱八省冬小麥面積和產量均占全國80%以上[7]。
2.3.2洪澇災害
我國是洪澇災害發生最頻繁的國家,自1970年以來一直呈波動上升的趨勢。近幾年來,所造成的農作物受害面積占氣候災害總面積的27%,年均受災作物9.0×106hm2[8]。
2.3.3臺風災害
據近15年統計,我國每年遭臺風危害的農作物面積達2.9×104hm2,在太平洋和南海、年均發生臺風約27個。
2.3.4高溫酷暑
近些年來,高溫干旱造成閩、贛、湘、浙四省的4.0×106hm2農作物受災,其中6.7×105hm2減產。
2.3.5寒潮、低溫冷凍害
東北三省1969年、1972年、1976年因低溫影響,糧食產量均在1.0×107t,1998年南方遭凍害,有1.0×106hm2作物受災,1999年華南及長江下游遭凍害,有2.6×106hm2作物受災[9]
3氣候變化對農業影響分析
3.1氣候變化對產量影響
中國國土大、生態類型多,農業極易受到氣候變化的不利影響。國際水稻研究所的試驗表明,最低溫度升高1℃,水稻的單產要下降10%。中國華北的試驗也表明:在夜間冠層增溫2.5℃,冬小麥生育期提前、生長期縮短,產量下降26.6%,所以說氣候變暖對農業的不利影響是客觀存在的[10]。另外,對過去30年的統計數據(源于中國統計年鑒)進行分析可以看出(表1),中國大部分地區,包括華北、西北、西南等地,溫度升高的年份糧食產量下降。此外,國家氣候變化專家委員會委員林而達在題為《積極應對氣候變化確保糧食安全》的文章中闡述:東北春旱對糧食產量的不利影響,在2030年氣候變化的情況下可能會加大40%左右。總的來看,在未來30~50年,氣候變暖將導致我國農業生產面臨3個突出問題:糧食產量波動增大、農業布局和結構將發生變化、農業成本和投資將增加。崔靜等將氣候因素以中性的方式引入生產函數模型[11]來研究氣候變化對農作物產量的影響,假定這些因素不改變投入要素的價格,主要包括:氣溫、降水和光照,檢驗其對糧食作物產量的影響程度。
3.2對農作物生長生育的影響
研究表明:當年平均溫度增加1℃時,全國≥10℃積溫的持續日數平均可延長約15d[12]。氣候變暖對冬小麥生產影響較顯著,普遍表現為全生育期與越冬期縮短,返青期與成熟期提前[13-17],氣候變暖背景下中國的年平均氣溫上升、活動積溫增加,從而使得霜期縮短、作物的主要發育期提前、生育期縮短。
3.3氣候變化對農業種植制度的影響
我國農業以多熟種植為主。種植制度涉及氣候、土壤、地貌、人口、作物、水肥及社會經濟等多種因素,其中熱、水、光等氣候因素起著基本而重要的作用。用積溫為指標來衡量,氣候變暖將使現行的熟制線北移。目前的二熟制地區將北移到目前一熟區的中部,三熟制北界將從目前的長江流域移至黃河流域,復種面積擴大,糧食總產量將增加。氣候變化為我國多熟種植制度的增加提供了可能。但如果水分不增加甚至減少,溫度升高,也不能完全延長作物的生長期。我國作物的種植制度將可能發生變化。據國內學者的相關研究,一熟種植面積由當前的62.3%下降為39.2%,二熟種植面積由24.2%變為24.9%,三熟種植面積由當前的13.5%提高至35.9%(圖1)[18]。氣候變暖將使長江以北地區,特別是中緯度和高原地區的適宜生長季開始日期提早、終止日期延后,農業生產潛在的生長季有所延長。
3.4氣候變化對作物品質的影響
白莉萍等[19]認為CO2濃度的增高會導致作物的光合作用增強,而使根系吸收更多的礦物元素,這樣有利于提高作物產品的質量。例如水果中的糖、檸檬酸、比粘度等均有所提高。但是如果植株中含碳量增加,含氮量相對降低,蛋白質也會降低,糧食品質有可能下降,經濟系數也可能下降。因而為了補充莖葉消耗的土壤養分,必須施更多的肥料。同時,其他學者研究表明CO2濃度升高對品質的影響因作物品種而異[20]。如水稻籽粒直鏈淀粉含量(決定蒸煮品質的一個主要因素)會隨CO2濃度升高而增加,而其中對人體營養很重要的Fe和Zn元素則會下降。溫度和二氧化碳的濃度均增加的條件下水稻籽粒蛋白含量降低。
3.5氣候變化對農業生產成本的影響
在氣候變化的大背景下,異常氣候出現的概率將大大增加,尤其是極端天氣現象會越來越多,同時區域氣候災害、荒漠化、沙塵暴的加劇,必然會導致世界糧食生產的不穩定,從而提高農業成本。氣候變化尤其是氣溫升高后,土壤有機質的微生物分解將加快,化肥釋放周期縮短,在高CO2濃度下,雖然光合作用的增強能夠促進根生物量增加,在一定程度上補償了土壤有機質的減少,但土壤一旦受旱,根生物量的積累和分解都將受到限制[21]。這意味著需要施用更多的肥料以滿足作物的需要(圖2),而施肥量的增加不僅使農民投入增加,而且揮發、分解、淋溶流失的增加對土壤和環境也十分有害。氣候變暖后,農藥的施用量將增大。隨著氣候變暖,作物生長季延長,昆蟲在春、夏、秋三季繁衍的代數將增加,而冬溫較高也有利于幼蟲安全越冬,溫度高還為各種雜草的生長提供了優越的條件,因此,氣候變暖將會加劇病蟲害的流行和雜草蔓延[22]。另外,氣候變暖后各種病蟲出現的范圍也可能擴大并向高緯地區延伸,目前局限在熱帶的病原和寄生組織將會蔓延到亞熱帶甚至溫帶地區[23]。所有這些都意味著,氣候變暖后將不得不增加施用農藥和除草劑,而這將增大農業生產成本。此外,氣候變暖還影響了整個水循環過程,使蒸發相應加大,改變了降水分布格局和降水量,加劇了水資源的不穩定性和供需矛盾,使農業灌溉成本提高,進行土壤改良和水土保持的費用增大。據預測,未來氣候變化情景下幾大玉米種植區將會加大對肥水的投入[24]。
4農業應對氣候變化對策
積極應對氣候變化是全人類共同的課題,目前,主要從減緩和適應兩個方面入手。重點是加強應對氣候變化技術研究、制訂應對氣候變化的產業政策,讓全社會關注氣候變化,積極投身應對氣候變化事業。
4.1發展低碳農業
低碳農業[25]是低碳經濟在農業發展中的實現形式,低碳農業是為維護全球生態安全、改善全球氣候條件而在農業領域推廣節能減排技術、固碳技術、開發生物能源和可再生能源的農業,是以“低能耗、低排放、低污染”為特征,具備“農業生產、安全保障、氣候調節、生態涵養、農村金融”多元功能的新型農業。發展低碳農業,主要包括兩個主要方面:(1)技術層面。遵循低碳農業的節碳固碳機理,研發并推廣各種節碳固碳技術和模式。包括重建農業濕地系統、減少高碳能源及化肥應用、改良固碳型農業品種、推廣農業固碳技術、發展農業循環經濟。(2)發展機制。建立利益聯結機制,讓低碳農業成為農民獲益的重要途徑。包括國際碳匯交易機制,農民合作組織訂單機制,農民利益共享機制等。
4.2強化農田水利基礎
加強農田水利建設是提高農業綜合生產能力、加快現代農業建設的關鍵措施之一,是應對氣候干旱、促進農業增產和農民增收的根本舉措。以淮河流域的山東省為例,山東省從該省水資源嚴重缺乏的實際情況出發,大力加強小型農田水利建設,節約了水資源,增加了農業產出效益,實現了農業增產增效不增水,讓有限的水資源有力地支撐了現代農業的發展。截止到2010年,全省重點縣共整合各類資金18.26億元,集中投入到小型農田水利設施建設中,大大減少了農田灌溉用水,不僅節約了水資源,而且減少了農業生產對水資源的污染和農民的水費開支,增加了農業生產效益。2011年是“十二五”的開局之年,山東省正集中力量,繼續大力推進小型農田水利重點縣建設,努力提高水資源使用效率,不斷邁上節水農業的新臺階。
4.3提高農業防災減災水平
加強天氣氣候的監測預報預警,合理利用氣候資源,加強生態環境的保護和治理;加快農業高新技術和適用技術的推廣應用,提高農業氣候資源開發利用的有序性和效率,使單位土地面積的產出大幅度提高,根據我國不同區域地理與氣候條件的多樣性所產生的極其豐富的區域特色氣候資源,開發區域特色農業,節約資源與能源,實現農業的可持續發展。
4.4加快產業結構調整
我國農業已由追求溫保的產量型向追求效益的高產優質生態環保型轉變,由數量型農業向數質并舉、以質取勝方向發展。因此,調整農業結構的指導思想,抓住西部大開發和惠農政策的機遇,在繼續改善農業生產條件,穩定提高農業綜合生產能力的前提下,適應農業發展新階段的要求,面向國內、國際市場,依靠科技進步,著力改善農產品的品質和質量,突出區域優勢,大力發展高產優質高效農業,努力提高農業的綜合效益,不斷增加農民收入。
4.5制定配套政策
中國作為一個負責任的發展中國家,對氣候變化問題給予了高度重視,成立了國家氣候變化對策協調機構,并根據國家可持續發展戰略的要求,采取了一系列與應對氣候變化相關的政策和措施,積極應對氣候變化給農業帶來的影響。2009年以來,農業部出臺了《熱帶作物種質資源保護項目資金管理暫行辦法》、《熱帶作物病蟲害疫情監測與防治項目資金管理暫行辦法》、《植物新品種保護項目管理暫行辦法》、《農業轉基因生物安全項目管理暫行辦法》、《超級稻新品種選育與示范項目管理辦法》等文件,這些文件的出臺為農業應對氣候變化提供了政策支持。
4.6加強科技支撐
農業生產既是溫室氣體的排放源,又是溫室氣體的吸收匯。研究表明[1]大氣中70%的甲烷和90%的氧化氮來源于農業活動和土地利用方式的轉變,而在《京都協定書》中并沒有認同土壤固碳和農業土壤碳庫,據當前主要研究結論,農業甲烷主要來自水稻田和反芻動物消化排放,因此,強化這方面的減排技術研究,有利于農業減排。化肥硝酸銨可在微熱情況下,產生氧化亞氮,氧化亞氮在大氣中的存留時間長,并可輸送到平流層,導致臭氧層損耗,因此充分利用生物肥料,減少化肥的使用量非常重要,要集成環境友好型農業技術創新,充分利用現有的生態資源,開發和引進先進的農作方式和養牧方式,積極發展低投入、低污染、低風險的農業,充分將固氮技術與生物防治技術相結合,進一步優化大農業匹配結構,特別是農業、畜牧業等產業結構,走低投入可持續農業發展之路。
5結論以及展望