内容简介
全球变化科学是从20世纪80年代发展起来的一个新兴的科学领域。其研究对象是气候系统(包括岩石圈、大气圈、水圈、冰冻圈和生物圈)、各子系统内部以及各子系统之间的相互作用。它的科学目标是描述和理解人类赖以生存的气候系统运行的机制、变化规律以及人类活动在其中所起的作用与影响,从而提高对未来环境变化及其对人类社会发展影响的预测和评估能力。近20年来,全球变化的研究方向经历了重大调整。首先是从认识气候系统基本规律的纯基础研究为主,发展到与人类社会可持续发展密切相关的一系列生存环境实际问题的研究;其次是从研究人类活动对环境变化的影响,扩展到研究人类如何适应和减缓全球环境的变化。全球变化的研究已经取得了重大的进展。
气候变化是全球变化研究的核心问题和重要内容。科学研究表明,近百年来,地球气候正经历一次以全球变暖为主要特征的显著变化。近50年的气候变暖主要是人类使用矿物燃料排放的大量二氧化碳等温室气体的增温效应造成的。现有的预测表明,未来50~100年全球的气候将继续向变暖的方向发展。这一增温对全球自然生态系统和各国社会经济已经产生并将继续产生重大而深刻的影响,使人类的生存和发展面临巨大挑战。
内页插图
目录
第一章 中国的气候变化
气候、气候变化与气候变暖
天气、气候和气候变化
气候变化的地理分布
近百年的气候变暖
近百年气候变暖在更长时间尺度的地位
气候变化(暖)的监测、特点与成因
气候变化的监测
近50年气候变化的特点
气候变化的因果分析
气候变暖与人类活动
人类活动
气候模式与气候模拟
人类活动对气候变化的可能影响
气候变暖与气候灾害
主要气候灾害
旱涝
台风
沙尘暴
气候变暖的模拟评估与趋势情景
20世纪气候变暖的检测
21世纪气候变化的趋势情景
第二章 气候变化(暖)对农业生态和生态环境的影响
对自然植被的影响
对特征性自然植被影响的模拟方法
对特征性自然植被的影响
对中国自然植被净第一性生产力的影响
对森林树种的影响
对中国荒漠化的影响
对农业气候资源的影响
对光资源的影响
对热量资源的影响
对农业水分资源的影响
对农业气象灾害的影响
农业干旱
低温冷害
高温热害
气候异常极端事件
对土地生产力的影响
土地质量评价
土地生产力的估算
气候变化对土地生产力的可能影响
农业土地利用的可能变化
对我国种植熟制的影响
对种植熟制影响的模拟评估
对种植熟制的可能影响
对农牧过渡带的可能影响
对农作物病虫草害的影响
对农作物病害的影响
对农作物虫害的影响
对农田草害的影响
第三章 气候变化(暖)对作物生长和农业生产的影响
对作物生长发育的影响
CO2浓度增加对作物生长发育的直接影响
气候变暖对作物生长发育的影响(间接影响)
对农业(作物)气候生产潜力的影响
对光温生产潜力和气候生产潜力的影响
对作物气候生产潜力的影响
对农业生产与作物产量的影响
对全球与中国粮食产量影响的模拟
对中国主产作物(稻、麦、玉米等)产量影响的模拟
对牧区草场和畜牧业的影响
草原类型与气候
对草场产草量和载畜量的可能影响
对畜种分布和畜产品的可能影响
第四章 农业生产的气候脆弱性评估
农业生产的气候脆弱性
农业生产对气候变化的敏感性
农业生产对气候变化的适应性
农业生产气候脆弱性含义
气候脆弱性的评估
气候脆弱性评估指标体系及其权重
敏感性指标分级
适应性指标分级
脆弱性估算与分级
气候脆弱性现状分析
1990年农业生产气候脆弱性分析
1997年农业生产气候脆弱性分析
未来气候变暖对气候脆弱性的可能影响
未来气候变化情景的设定
基于1997年适应性情景的脆弱性可能变化
基于未来社会经济发展情景的脆弱性可能变化
对策建议与讨论
加强生态环境建设,降低农业生产对气候变化的敏感性
积极开展生态环境的有效治理,提高应对气候变化风险的能力
促进区域经济与环境保护的协调发展,走可持续发展之路
重点区域发展对策的思考
第五章 农业可持续发展的对策概要
气候变化农业影响评估研究的不确定性
气候变化预测的不确定性
农业影响评估研究的不确定性
农业可持续发展的基本对策
控制减少农业生产二氧化碳排放源,提高其碳汇库容潜力
合理利用农业自然资源,加强生态环境的保护和治理
突出区域治理重点,调整产业(农业)结构,走综合开发之路
加强公众教育,提高农民科技素质
发展相关前沿学科与高科技
探索提高光合作用的新途径
研究提高生物固氮的效率
发展生物高科技
加强气候变化影响评估、模拟和预测的研究
参考文献
精彩书摘
与作物病害不同,作物虫害除与虫原生物、寄生作物以及环境条件有关外,还与天敌等其他生物有关。而天敌生物的繁育生长同样需要有适宜的环境条件,尤其是适宜的气候条件影响重大。当气象条件有利于虫原生物的生长繁育和迁移活动,而不利于寄生作物和天敌生物的生长繁育时,便容易发生虫害,包括远距离迁飞和大面积危害;相反,当气象条件有利于天敌生物和寄生作物的生长发育,而不利于虫原生物的繁育和迁飞时,则作物虫害便不容易发生,更不容易发生远距离迁飞和大面积危害。
害虫是变温动物,其体温随环境温度的变化而变化。环境温度高,其生理代谢旺盛,生长发育快;环境温度低,其生理代谢弱,生长发育就慢。有的害虫能主动选择环境,以适应环境温度的变化,如蝼蛄等地下害虫在冬季来临时会移入土温较高的地下休眠越冬;粘虫则在夏季往北迁飞,秋天时再迁飞南归,以适应环境的季节变化。当然,每一种害虫都有一定的适宜温度范围。在此范围内,害虫生长发育快,繁殖世代多;超出这一范围,则生长发育受抑,繁殖停滞,甚至死亡。一般,可将害虫生长所需的温度条件划分为致死高温、亚致死高温、适温、亚致死低温、致死低温等5个温度区(图2.18)(王馥棠,1999)。害虫与温度关系的另一特点是害虫完成一个生命期(常称之为虫期或世代)需要一定的积温。因此,当知道某一害虫完成一个世代所需的积温量和当地常年平均积温量后,便可据此估算出当地该种害虫可能发生的世代数,即一年中可繁殖几代和有可能危害几次。如估算表明,在中国东部地区,迁飞性暴食性害虫——粘虫发生的世代数随纬度增加而减少,即在台湾南部和海南岛一带一年可发生7~8代,南岭以南可发生6~7代,南岭以北发生5~6代,江淮和黄淮流域地区发生4~5代,华北北部发生3~4代,东北地区仅2~3代。
前言/序言
全球变化科学是从20世纪80年代发展起来的一个新兴的科学领域。其研究对象是气候系统(包括岩石圈、大气圈、水圈、冰冻圈和生物圈)、各子系统内部以及各子系统之间的相互作用。它的科学目标是描述和理解人类赖以生存的气候系统运行的机制、变化规律以及人类活动在其中所起的作用与影响,从而提高对未来环境变化及其对人类社会发展影响的预测和评估能力。近20年来,全球变化的研究方向经历了重大调整。首先是从认识气候系统基本规律的纯基础研究为主,发展到与人类社会可持续发展密切相关的一系列生存环境实际问题的研究;其次是从研究人类活动对环境变化的影响,扩展到研究人类如何适应和减缓全球环境的变化。全球变化的研究已经取得了重大的进展。
气候变化是全球变化研究的核心问题和重要内容。科学研究表明,近百年来,地球气候正经历一次以全球变暖为主要特征的显著变化。近50年的气候变暖主要是人类使用矿物燃料排放的大量二氧化碳等温室气体的增温效应造成的。现有的预测表明,未来50~100年全球的气候将继续向变暖的方向发展。这一增温对全球自然生态系统和各国社会经济已经产生并将继续产生重大而深刻的影响,使人类的生存和发展面临巨大挑战。
《气候变迁下的绿色脉络:韧性农业的探索与实践》 序章:大地之歌的低语 在地球悠长的生命史中,气候从未是永恒不变的。风的呼啸,雨的滋润,阳光的普照,它们共同谱写着大地的节律,孕育着生生不息的万物。而人类,作为这颗星球上最独特的存在,早已与土地的脉搏紧密相连,从中汲取养分,繁衍发展。农业,这一古老而又充满活力的事业,便是人类与自然最直接、最深刻的对话。然而,当人类活动的痕迹日益深邃,当工业的引擎轰鸣,当温室的气体悄然攀升,这首古老的大地之歌,开始出现了不和谐的音符。气候的变迁,不再是温和的周期性波动,而是以一种前所未有的速度和强度,改写着我们熟悉的自然法则。 极端天气事件频发,旱涝交替,温度骤升骤降,这些都像是不请自来的访客,给赖以生存的农田带来了严峻的考验。传统的耕作方式,那些世代相传的智慧,在新的气候格局下,似乎显露出疲态。粮食安全,这一关乎人类文明存续的基石,正面临着前所未有的挑战。我们是否还能像祖辈那样,依靠土地的慷慨,收获丰饶的果实?我们又该如何应对,这来自天空的、来自远方的、来自我们自身行为的巨大改变? 《气候变迁下的绿色脉络:韧性农业的探索与实践》正是诞生于这样一种时代背景之下。它并非仅仅是对气候变化带来的农业冲击的描摹,更是一次深入的、多维度的探索,旨在挖掘隐藏在挑战背后的韧性潜能,揭示在变局中孕育新生的可能。本书将带领读者走进一个更为广阔的视野,从科学研究的前沿,到田间地头的真实实践,去理解气候变迁对农业生态系统造成的深层影响,但更重要的是,去发现并推广那些能够增强农业系统抵御风险、适应变化、恢复生机的智慧与技术。 第一章:风起云涌,大地回响——气候变迁的“农业剧本” 本章将深入剖析气候变迁的本质及其对农业的连锁反应。我们不会止步于描述“变暖”或“变湿”,而是将目光聚焦于气候变迁所带来的具体、可感知的影响。 温度的“失控”:全球平均气温上升并非简单的数字变化,它意味着热浪的频繁与增强,对作物生长季的延长或缩短,对病虫害的发生发展带来不可预测的影响。例如,某些作物对极端高温的敏感性,会直接导致产量下降甚至绝收。同时,霜冻的日期和强度也会发生变化,这对那些对温度敏感的幼苗和成熟作物构成了双重威胁。我们还会探讨,不同地区、不同纬度的升温速度差异,以及这种差异对区域性农业布局的潜在冲击。 降水的“任性”:降雨模式的改变是气候变迁最显著的特征之一。本章将详述干旱的加剧与蔓延,土壤水分的匮乏如何影响作物生长,以及对灌溉系统的压力。同时,也将分析强降雨事件的增多,如何导致洪涝、土壤侵蚀、养分流失,以及农田基础设施的破坏。降水的时空分布不均,将直接考验农业对水资源的调度和利用能力。 极端事件的“狂欢”:台风、飓风、龙卷风、冰雹、沙尘暴等极端天气事件,其频率和强度的增加,对农业生产而言无疑是毁灭性的打击。本章将从案例分析的角度,阐述这些事件对农作物、畜牧养殖、渔业以及相关农业基础设施造成的直接损失,并分析其长期影响,如土地退化、生态系统破坏等。 二氧化碳的“双刃剑”:虽然高浓度的二氧化碳对植物有“施肥效应”,可能在一定程度上促进光合作用,但本章将详细阐述其“双刃剑”效应。过高的二氧化碳浓度可能导致作物的营养成分下降,如蛋白质和矿物质含量减少,影响食品的质量和人类健康。同时,这种效应的受益程度在不同作物之间存在显著差异,可能导致农业系统内部的不平衡。 生态系统的“连锁反应”:气候变迁并非孤立作用于作物本身,它还会引发一系列的生态系统变化。例如,土壤微生物群落的改变,对土壤肥力和养分循环产生影响;传粉昆虫的生存受到威胁,直接影响作物授粉;病原菌和害虫的地理分布发生改变,新的病虫害威胁出现,或原有病虫害的爆发范围扩大。这些连锁反应,构成了农业生态系统复杂而严峻的挑战。 第二章:绿色生机,破茧成蝶——韧性农业的内在逻辑 本章将聚焦于“韧性农业”的核心理念,探讨如何构建一个能够抵御风险、适应变化并从冲击中恢复的农业系统。韧性农业并非对气候变迁的被动接受,而是一种主动的、系统性的重塑。 多样化,生命的保险:生物多样性是生态系统稳定和韧性的基石。本章将深入阐述农业生物多样性的重要性,包括作物遗传多样性、品种多样性,以及农田生态系统中的微生物、昆虫、鸟类等多样性。我们将分析,为何推广多样化的种植模式,例如间作、套种、轮作,以及保留农田周边自然栖息地,能够有效降低单一作物因气候变化而遭受毁灭性打击的风险。 土壤,生命的根基:健康的土壤是韧性农业的命脉。本章将重点介绍保护和改善土壤健康的技术和理念,如免耕或少耕、覆盖种植、有机肥的应用、绿肥种植等。这些措施能够增强土壤的保水保肥能力,提高土壤的抗侵蚀性,并促进土壤微生物活动,从而提高作物对干旱、洪涝等极端天气的抵御能力。 水,生命的脉动:高效而节约的水资源管理是韧性农业的关键。本章将探讨多种节水灌溉技术,如滴灌、微喷灌、渗灌,以及雨水收集和利用系统。同时,也将关注如何通过改良土壤结构、选择耐旱作物品种等方式,降低对外部灌溉的依赖。 智慧,科技的赋能:现代科技为韧性农业提供了强大的支撑。本章将介绍一系列智慧农业的应用,包括精准农业技术,如利用传感器、无人机、卫星遥感进行作物监测和管理,实现精准施肥、灌溉和病虫害防治。同时,也将探讨大数据分析、人工智能在气候预测、灾害预警、作物育种等方面的应用。 循环,自然的智慧:发展循环农业,实现资源的有效利用和废弃物的减量化、资源化,是提升农业韧性的重要途径。本章将介绍畜禽粪便、农作物秸秆等废弃物的资源化利用技术,如沼气工程、堆肥技术,以及发展生态循环农场模式,将种植业、养殖业、能源生产等有机结合,形成良性循环。 知识,传承与创新:韧性农业的实践离不开知识的积累与传播。本章将强调传统农耕智慧的价值,并与现代科学技术相结合,推动农业知识的传承与创新。同时,也将探讨农业教育、技术推广、农民培训等在构建韧性农业体系中的作用。 第三章:田野上的低语,绿色的回响——韧性农业的探索与实践 本章将走出理论的殿堂,走进真实的田野,通过生动的案例和深入的访谈,展现韧性农业在世界各地的探索与实践。 非洲的“绿色长城”:我们将目光投向撒哈拉以南非洲,探讨当地社区如何通过恢复退化土地、推广耐旱作物、发展小规模灌溉系统等方式,抵御日益严峻的干旱威胁,提高粮食安全水平。 亚洲的水稻与智慧:在亚洲,水稻是重要的粮食作物。本章将介绍东南亚地区稻田生态系统多样化管理,如稻鱼共生、鸭稻共生等模式,以及如何在水资源压力下,通过技术改良,实现水稻的高产与高效用水。 欧洲的有机革命:欧洲在发展有机农业和生态农业方面走在前列。我们将分析其在减少农药化肥使用、保护土壤健康、提升农产品质量等方面所做的努力,以及这些努力如何增强了农业系统的韧性。 美洲的“再生农业”:我们将深入了解美国等国家推广的“再生农业”(Regenerative Agriculture)理念,其核心在于通过改进土壤管理、恢复生态功能,来提升农田的生产力和环境效益,如何应对气候变化带来的挑战。 中国的故事:本章还将关注中国在韧性农业领域的研究与实践。从推广绿色防控技术、发展生态循环农业,到智慧农业的创新应用,以及在国家层面推动的生态农业政策,都将是探讨的内容。 倾听农人的声音:在案例分析之外,本章还将穿插对各地农人的访谈。他们是韧性农业实践的第一线参与者,他们的经验、遇到的困难、以及对未来的期许,将为本书增添最生动的色彩和最真切的情感。 结语:播撒希望,收获未来 气候变迁是一场严峻的挑战,但它并非末日。人类的智慧和创造力,以及大地的顽强生命力,共同构成了我们应对挑战的力量源泉。韧性农业,正是这种力量的集中体现。它是一种对自然的敬畏,是对生命的尊重,更是对未来的责任。 《气候变迁下的绿色脉络:韧性农业的探索与实践》希望成为一座桥梁,连接起科学的认知与田间的行动,连接起理论的探讨与实践的经验,连接起当下的困境与未来的希望。它鼓励我们以更广阔的视野、更深刻的理解、更积极的态度,去拥抱变化,去探索创新,去共同建设一个更加健康、更加可持续、更加韧性的农业未来。因为,当大地的脉搏重新与健康的节律合拍,当绿色的生机重新绽放,人类文明的未来,也将因此而更加稳固和充满希望。