气候变化对农田生态系统的影响

1、气候变化对农田生态系统的影响设施102xx2008年，美国康奈尔大学全体学术人员参加了一项调查活动，评选当今世界十大最紧迫问题。评选结果表明，气候变化及其对生态系统的影响是全世界面临的头号危机。近年来，我国气候在全球气候变化的大背景下也发生了显著的变化。全球气候变暖和海平面上升、降水格局的变化、全球云量分布的变化、气候灾害等事件的频发，有力地证明了全球气候和我国气候的显著变化。当前全球气候正经历一场以变暖为主要特征的显著变化，这是目前国际社会普遍关注的重大全球性问题，必然会对全球的自然生态系统产生重大影响。农田生态系统是人类为满足生存需要，干预自然生态系统,依靠土地资源，利用农作物的生长繁殖来

2、获得物质产品而形成的人工生态系统。在当今社会背景下，资源、环境、人口之间的矛盾日益突出，全球气候变化对农田生态系统有显著的影响。农田生态系统是人类生存必需物质的最主要来源，气候变化会对农田生态系统作物的产量产生何种影响，它是否会威胁人类的生存等问题受到广泛关注。一、气候变化的原因温室效应地球表面温度是由吸收的太阳能和地表向大气发出的长波辐射所决定的。地表吸收太阳辐射之后向大气发出长波辐射，其中一部分透过大气进入太空，还有一部分被大气中的云、CO2和CH4等温室气体吸收。当温室气体增加时会减少地面能量的损失，从而产生温室效应。温室效应导致一系列的连锁反应，如降水格局的变化、海平面上升、局部气候的

3、剧变、极端气候灾害事件的增加等，这些都会直接或间接地对农田生态系统造成很大的影响。天文因素地球以外的星体作用会导致地球气候变化，有学者通过研究近百年太阳黑子11年周期的活动提出，太阳活动有增强的趋势，它与大气CO2浓度的变化趋势和全球变暖的趋势十分吻合，推断太阳活动对地球气候变化有重要影响。还有研究表明太阳系中星体地心会聚的力矩效应使地球冬的公转半径和公转速度发生改变，对千年和百年尺度上的气候变化有重要的影响。3陆地植被变化与大气xxCO2浓度的关系大气中CO2浓度增加是全球气候变暖的主要因素，植被吸收大量CO2,因此，植被的变化对研究全球CO2的分布有重要的意义。北半球植被变化对CO2吸收量

4、的影响是近2030年的研究热点。热带雨林面积的变化对全球变暖也有很大的影响。CO2分布具有区域性，且由于植被的生理周期，植被吸收CO2具有季节波动性，再加上各种陆地生态系统的植被种类、覆盖率的不同，导致陆地植被和CO2的分布存在很大的差异。二、气候变化对农田生态系统的影响气候的变化给农业带来的并非全是灾难，也有有利的一面。在某些区域，全球变暖对小麦的生长有益，但是在已经处于小麦生长最佳温度的区域，小麦产量将受到负面影响。未来气候变化将对我国农田生态系统产生显著的影响。气候变化对农田生态系统的影响不仅是单向的，农田生态系统对气候变化同样具有调节作用，如水稻田对地球大气层中甲烷的增加，贡献达10%

5、15%。对水资源的影响我国农业已经处于水资源缺乏的胁迫之下。我国北部黄淮海平原总面积占农田总面积的40%，但是水资源只占水总量的6%。随着水资源需求的不断增长，水匮乏将成为我国许多地区农业发展的限制因子，而一些地区暴雨、洪水频繁发生同样给农作物带来很大的损失。气候的变化对不同区域的降水产生影响，对农业用水的影响也越来越大。全球不同区域的降水变化具有差异性。20世纪以来，高纬度地区大部分陆地区域每10年降水增加0.5%1.0%；北纬1030大部分陆地区域降雨每10年减少了0.3%；北纬10至南纬10热带大陆地区降雨量每10年增加0.2%0.3%。气候变化对水循环、洪水、干旱等中国极端气候天气和气

6、候事件的发生概率产生很大的影响。同时近百年来，我国东北和北部平原的农田出现了水匮乏。我国中西部的土壤湿度增加将大大提高土地的生产力。有研究表明,近50年来长江中下游、东南地区、西部大部分地区的降水有明显的增加，而华北、西北东部及东北南部降水量有减少趋势。近40年来,我国西北地区水平衡出现赤字。土壤水资源的匮乏将导致土壤盐碱化，我国陕、甘、宁、青、新、蒙6省（区）盐渍地共占总耕地面积的4%,农田盐碱化已经成为提高农田产量和扩大耕地面积的主要限制因素之一。对土地生产能力的影响影响土地生产能力的因素是多方面的，气候变化对农田生态系统影响显著，同时，由于各地的土地利用状况、水资源分布状况、温度的波动等

7、因素，气候变化对土地生产能力的影响在不同地区存在较大差异。绿色植物在大气CO2浓度不足时光合作用受到抑制，可通过增加CO2浓度对其进行CO2的施肥作用。CO2浓度增加会使陆地生态系统的土地生产能力有所提高，而气候变化将导致温度、降水等发生改变。研究得出，由于温度、降水等自然因素改变，近20年来气候变化导致的中国东北区域土地生产能力减少；而科学家通过研究生态系统平衡方程和气候资料得出中国生态系统与大气的碳通量都有所增加。又通过模拟中国农业植被净生产力发现，农业植被净生产力的波动与近20年CO2的浓度变化具有相关性，呈总体性的上升趋势。对产量的影响报告指出，即使气温只有微弱的上升，也将引起许多热带

8、和亚热带国家、撒哈拉以南非洲地区等脆弱群体的农业产量减少。气候因子可直接作用于农田生态系统作物，改变其营养生长和生殖生长。全球气候变暖对我国作物的生育期有显著影响，如东北玉米、华北小麦、南方水稻生育期均有所缩短。研究表明长光照、较少的降水（与光照时间相对）、适宜的风速等气候因子对水稻高产有很大的促进作用。CO2本身对农作物生长也是有益的，但在22世纪将与区域温度、降水和日照协同作用。这些负面影响在世界许多地方将和不断增长的人口相关联，增加农作物供应的压力。科学家利用模型模拟亚洲区域22世纪的气候条件，得出亚洲区域的水稻产量将减少。对微生物的影响土壤微生物在农田生态系统的能量循环和营养物质的转化

9、中起着至关重要的作用，细菌分解土壤中的有机残体，释放CO2供植物进行光合作用，同时代谢产生的许多有机酸类物质能够提高土壤养分的有效性。研究表明，大气CO2浓度的升高对土壤中微生物数量有一定的影响。CO2浓度的升高将增加进入土壤的凋谢物数量，促进土壤呼吸作用，增强土壤微生物的活性，因此CO2浓度的提高不减缓凋落物的分解速度。此外，CO2浓度升高对微生物量的影响还与温度有关，CO2浓度高的土壤层较温暖，细菌总数通常较多。气候变化改变土壤环境条件，从而导致了土壤微生物群落结构的变化。对病虫害发生频率的影响中国是农业大国，在历史上发生过多次病虫害，而几乎所有大范围暴发性的农作物病虫害的发生都和气象条件

10、密切相关，并常与气象灾害相伴发生。我国的重要农作物病虫草鼠害达1400多种，其中重大流行性、迁飞性病虫害有20多种。气候的变化将加剧病虫害对农作物的损害，暖冬对农作物病虫的越冬十分有利，同时温度的上升缩短了病虫、病菌孵化、发育所需时间，病虫的世代增多。气候变暖将引起生物种间关系变化，破坏原先的种群食物链关系，害虫因得不到天敌的控制而迅速繁殖，就会出现害虫暴发。对自然灾害发生频率的影响气候变暖在全球显现出的不均匀性，使极端天气事件的发生频率、持续时间和分布发生变化，导致气象灾害的频率和强度增大。经统计，20世纪60年代特大沙尘暴在我国发生过8次,70年代发生过13次，80年代发生过14次，而90年代至今已发生过20多次，并且波及的范围愈来愈广，造成的损失愈来愈重。资料显示，近50年来，我国洪涝的发生具有明显的阶段性。60年代中期至80年代初期洪涝面积较小，80年代中前期洪涝面积趋于增加，80年代末至今更有明显增加的趋势，其中19911999年平均洪涝面积达1574.1万公顷，是19501999年平均洪涝面积（942.4万公顷）的