2005年世界健康报告概要——重视每个母亲和儿童的健康
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气候变化中的农作物生产

  与其他任何行业相比,农业也许能够更加明确地突出气候变化对粮食生产、粮食安全、生计来源的丧失、环境破坏和生态移民等问题产生潜在影响的范围和严重性。在农作物和农业技术领域开展一次“绿色地球革命”有助于减少污染气体的排放、降低损失并增强我们对变化的适应能力。

  20世纪人类最伟大的成就之一就是成功地扩大了粮食生产规模,使其满足了因人口增长和收入水平提高而不断增长的粮食需求。联合国粮食与农业组织估计,随着这两个因素继续推动粮食需求的增长,2030年全世界的粮食需求将比1998年增加50%。而气候变化将成为决定这一需求是否能得到满足的一个重要因素。

  政府间气候变化问题小组的最新评估预计,全球平均地表温度在1990-2100年会升高1.4~5.8℃,而同时期海平面会上升9~88cm。整个20世纪全球气温已经上升了0.6℃,而这种气候变暖现象主要是由于人类活动造成
的。

  气温的上升会对农作物产量造成以下影响:

  • 转移农作物的最佳种植地带;
  • 改变降雨的类型(雨量及变化性)以及可能产生的土壤水分蒸发蒸腾损失总量;
  • 减少冬季以降雪及冰川形式对水的储存;
  • 转移农作物病虫害的发生地;
  • 通过二氧化碳和气温的作用影响农作物产量;
  • 因海平面上升及脆弱的抵御洪水能力而减少耕地面积。

  这些作用的整体影响会因海拔高度、土壤类型、农作物和其他地方性因素的不同而变化。这些变化以及对长期气候预测的不确定性(尤其在区域范围)都使我们对气候变化影响农作物产量的讨论最多只能是初步的。这些概括性结论通常只能表明未来可能情景的范围。

  总的来说,许多温带地区的农业也许会从中受益,表现为农作物生长期延长,家畜过冬成本降低,农作物产量可能增加,森林的生长速度也许变快。但对于许多热带地区来说,整体的情况则是负面的:降雨量的变化性也许会变大,极端天气现象发生的几率会增加,而农作物可能会减产。农作物、耕作技术以及土地和水管理的改善也许可以起到补偿作用,但要增加这些热带地区的粮食产量则会变得异常困难。

  转移种植地带 随着气温的上升,因某些特定气候条件而使某种农作物生长良好的地带可能会向两极和海拔更高的地方转移。这将会导致粮食产量和某些热带国家出口收入的减少。例如,对于非洲和中美洲26个大部分都很贫穷的国家来说,咖啡占据着他们国家农产品出口的第一、第二或第三位。然而,咖啡对年平均气温的变化非常敏感。在乌干达,气温只需上升2℃就会导致适合种植咖啡的土地面积大量减少(图1)。

全球变暖可能会减少乌干达的咖啡种植面积

  在北纬地区,全球变暖也许会将潜在的农作物种植地区向北扩展,加拿大和俄罗斯将因此获得最大面积的这种地带。然而,新气候带的土壤类型却并不一定都适合目前在这些主要的农业生产国开展的高密度农业作业。

  降雨量的变化 全世界许多地区的降雨类型都有可能因全球变暖而发生变化。根据政府间气候变化问题小组的预计,全球年均降雨量在21世纪会有所增加,尽管某些地区的降雨量会有一定减少。在降雨量预计增加的地区,有可能每年的降雨量都会有很大变化。在开花、授粉和灌浆阶段的水分短缺被公认会造成玉米、大豆、小麦和高粱的减产。获取水资源及粮食安全

  降雨量的变化和土壤水分蒸发蒸腾损失总量的增加会进一步导致世界部分区域水资源的短缺,并影响其水质。获取水资源是确保粮食安全的主要因素(图2)。农业用水几乎占全球用水量的70%,而这一比例在亚洲和西亚地区则高达95%。因此,水资源的紧张会严重影响农业。

  降雨量的变化还会影响土壤的水分。最近对全球15个气候模型的分析表明所有气候模型都给出了一些相同的预测结果。美国的西南部、墨西哥、中美洲、地中海、澳大利亚和南部非洲一年四季都会因全球变暖而导致土壤水分蒸发增加,土壤变干。亚马逊河流域和西非的许多地区会在6月、7月和8月三个月出现土壤变干的现象,而亚洲季风地区出现土壤变干的时间是在12月、1月和2月。但预测土壤变湿的情景时,这15个模型分析只有在北半球中纬度和高纬度地区的非种植季节,才得到很一致的结论。这项研究总结认为,全球变暖可能会造成土壤缺乏水分,从而导致全球粮食生产潜力整体减少。

  降雨量的变化还会对河流的水流以及灌溉用水产生影响。在那些依靠融雪进行农业灌溉的区域,例如在南亚的许多地区,冰川和降雪量的减少可能会对夏季供水带来严重的后果。

  降雨量变化的影响 气候变化将进一步加剧中亚、北部和南部非洲、中东、地中海地区和澳大利亚发生干旱的频率和强度。极端天气现象(包括干旱、暴风雨和洪水)发生频率及强度的增加都会导致对农作物的破坏以及土地退化。干旱和洪水已经成为导致发展中国家粮食严重短缺的最常见的原因(图3)。

发展中国家粮食短缺的原因

  因气候变化而造成的害虫、杂草、病菌数量和分布的变化也影响了粮食生产(专栏1)。

专栏1: 气候变化和害虫豆叶甲幼虫

  气候变暖的趋势会增加许多主要农作物害虫的数量、生长速度和地理分布的范围。同时,根据降雨类型的变化,气候变暖也有可能对微生物病原体产生刺激作用。

  气候变化对农作物害虫的影响在某些地区已经有所表现。这里我们就举一些全球不同地区的例子:

  • 在新西兰北部,霜冻发生几率的减少导致热带草地毛虫数量的增多,从而对牧场的草地造成了严重破坏。
  • 柑橘溃疡病是一种高度传染性细菌疾病,喜好酷热及大雨。这种病害通过飓风被传播到了美国的佛罗里达州,使该州所有的柑橘作物都感染致病。
  • 豆叶甲是一种通过传播豆荚斑驳病毒危害大豆的害虫。这种害虫已经从美国的南部扩散到了中部和中西部的北部地区。

来源:Willoughby 和Barnes,2002;Wildlife Trust,2005;Epstein 和Mills,2005;Pritchard 和
Amthor,2005

热带地区玉米及大米产量与气温升高之间的关系

  气温变化的影响 农作物的产量会因气温的不同而产生很大变化(图4)。即便是非常轻微的气温变暖也会造成水稻产量的下降,这是因为水稻适于生长在接近最大昼夜温差的气候条件下。最近在菲律宾进行的一项关于全球变暖对水稻产量产生影响的研究表明,在生长季节内,日均最低气温(夜间)每上升1℃,水稻产量就会减少10%。

  二氧化碳的影响 大气中二氧化碳浓度的升高可以提高许多农作物的净生产力,这是因为碳的“肥力”能够增加光合作用。这种影响的大小随不同的农作物而不同。二氧化碳对某些农作物,也就是我们说的C3农作物,有积极的施肥作用。这些农作物包括欧洲和亚洲的主要谷类作物,即小麦和水稻。另一方面,像玉米、高粱、甘蔗和小米这样的C4农作物对二氧化碳就没有什么特别的反应。由于C3杂草对这种变化的反应也可能很好,结果就有可能抑制C4农作物的产量。而C4农作物是热带非洲和拉丁美洲国家农业的主要粮食来源。

  最近进行的对生长在中国、日本和美国真实环境中的玉米、小麦、大豆和水稻试验农作物的研究表明,由于受到地面高臭氧浓度等其他环境因素的限制,农田中二氧化碳浓度上升而产生的肥力提升也许只有其理论最佳效果的一半。

  海平面上升造成的土地减少 全球某些人口最密集地区的肥沃土地面积可能会有一定减少,尤其在那些地势较低的三角洲地区,例如尼罗河、湄公河和恒河—布拉马普特拉河流域。举例来说,海平面上升1m就会造成尼罗河三角洲较低地区减少5 800km2土地,直接影响了埃及15% 的可居住土地。在孟加拉国,海平面上升1 m就会淹没几乎30 000km2的土地,对该国超过13%的居民产生影响;而如果这种情况出现在越南,40 000km2的土地就会消失,全国23% 的居民会受到影响(表1)。即使在那些未被海水淹没的地区,由于土壤和地下水被盐化以及潮汐涌浪风险的增加,土壤的质量也会下降。

表1: 一些亚洲国家不同程度海平面上升可能导致的土地减少量
 
假定的海平面上升值
可能的土地减少
2050 年被影响的人口
国家
cm
km2
%
106
%
孟加拉国
45
15 668
11
12.1
5
孟加拉国
100
29 846
21
32.8
13.5
印度
100
5 763
0.4
12.7
0.8
印度尼西亚
60
34 000
2
3.1
1.1
越南
100
40 000
12.1
26.9
23.1
注:不同的研究假定的海平面上升值也不同。
来源:IPCC 2001b,根据2005 年联合国资料对2050 年人口的预测进行了调整。
 

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