內容簡介
全球變化科學是從20世紀80年代發展起來的一個新興的科學領域。其研究對象是氣候係統(包括岩石圈、大氣圈、水圈、冰凍圈和生物圈)、各子係統內部以及各子係統之間的相互作用。它的科學目標是描述和理解人類賴以生存的氣候係統運行的機製、變化規律以及人類活動在其中所起的作用與影響,從而提高對未來環境變化及其對人類社會發展影響的預測和評估能力。近20年來,全球變化的研究方嚮經曆瞭重大調整。首先是從認識氣候係統基本規律的純基礎研究為主,發展到與人類社會可持續發展密切相關的一係列生存環境實際問題的研究;其次是從研究人類活動對環境變化的影響,擴展到研究人類如何適應和減緩全球環境的變化。全球變化的研究已經取得瞭重大的進展。
氣候變化是全球變化研究的核心問題和重要內容。科學研究錶明,近百年來,地球氣候正經曆一次以全球變暖為主要特徵的顯著變化。近50年的氣候變暖主要是人類使用礦物燃料排放的大量二氧化碳等溫室氣體的增溫效應造成的。現有的預測錶明,未來50~100年全球的氣候將繼續嚮變暖的方嚮發展。這一增溫對全球自然生態係統和各國社會經濟已經産生並將繼續産生重大而深刻的影響,使人類的生存和發展麵臨巨大挑戰。
內頁插圖
目錄
第一章 中國的氣候變化
氣候、氣候變化與氣候變暖
天氣、氣候和氣候變化
氣候變化的地理分布
近百年的氣候變暖
近百年氣候變暖在更長時間尺度的地位
氣候變化(暖)的監測、特點與成因
氣候變化的監測
近50年氣候變化的特點
氣候變化的因果分析
氣候變暖與人類活動
人類活動
氣候模式與氣候模擬
人類活動對氣候變化的可能影響
氣候變暖與氣候災害
主要氣候災害
旱澇
颱風
沙塵暴
氣候變暖的模擬評估與趨勢情景
20世紀氣候變暖的檢測
21世紀氣候變化的趨勢情景
第二章 氣候變化(暖)對農業生態和生態環境的影響
對自然植被的影響
對特徵性自然植被影響的模擬方法
對特徵性自然植被的影響
對中國自然植被淨第一性生産力的影響
對森林樹種的影響
對中國荒漠化的影響
對農業氣候資源的影響
對光資源的影響
對熱量資源的影響
對農業水分資源的影響
對農業氣象災害的影響
農業乾旱
低溫冷害
高溫熱害
氣候異常極端事件
對土地生産力的影響
土地質量評價
土地生産力的估算
氣候變化對土地生産力的可能影響
農業土地利用的可能變化
對我國種植熟製的影響
對種植熟製影響的模擬評估
對種植熟製的可能影響
對農牧過渡帶的可能影響
對農作物病蟲草害的影響
對農作物病害的影響
對農作物蟲害的影響
對農田草害的影響
第三章 氣候變化(暖)對作物生長和農業生産的影響
對作物生長發育的影響
CO2濃度增加對作物生長發育的直接影響
氣候變暖對作物生長發育的影響(間接影響)
對農業(作物)氣候生産潛力的影響
對光溫生産潛力和氣候生産潛力的影響
對作物氣候生産潛力的影響
對農業生産與作物産量的影響
對全球與中國糧食産量影響的模擬
對中國主産作物(稻、麥、玉米等)産量影響的模擬
對牧區草場和畜牧業的影響
草原類型與氣候
對草場産草量和載畜量的可能影響
對畜種分布和畜産品的可能影響
第四章 農業生産的氣候脆弱性評估
農業生産的氣候脆弱性
農業生産對氣候變化的敏感性
農業生産對氣候變化的適應性
農業生産氣候脆弱性含義
氣候脆弱性的評估
氣候脆弱性評估指標體係及其權重
敏感性指標分級
適應性指標分級
脆弱性估算與分級
氣候脆弱性現狀分析
1990年農業生産氣候脆弱性分析
1997年農業生産氣候脆弱性分析
未來氣候變暖對氣候脆弱性的可能影響
未來氣候變化情景的設定
基於1997年適應性情景的脆弱性可能變化
基於未來社會經濟發展情景的脆弱性可能變化
對策建議與討論
加強生態環境建設,降低農業生産對氣候變化的敏感性
積極開展生態環境的有效治理,提高應對氣候變化風險的能力
促進區域經濟與環境保護的協調發展,走可持續發展之路
重點區域發展對策的思考
第五章 農業可持續發展的對策概要
氣候變化農業影響評估研究的不確定性
氣候變化預測的不確定性
農業影響評估研究的不確定性
農業可持續發展的基本對策
控製減少農業生産二氧化碳排放源,提高其碳匯庫容潛力
閤理利用農業自然資源,加強生態環境的保護和治理
突齣區域治理重點,調整産業(農業)結構,走綜閤開發之路
加強公眾教育,提高農民科技素質
發展相關前沿學科與高科技
探索提高光閤作用的新途徑
研究提高生物固氮的效率
發展生物高科技
加強氣候變化影響評估、模擬和預測的研究
參考文獻
精彩書摘
與作物病害不同,作物蟲害除與蟲原生物、寄生作物以及環境條件有關外,還與天敵等其他生物有關。而天敵生物的繁育生長同樣需要有適宜的環境條件,尤其是適宜的氣候條件影響重大。當氣象條件有利於蟲原生物的生長繁育和遷移活動,而不利於寄生作物和天敵生物的生長繁育時,便容易發生蟲害,包括遠距離遷飛和大麵積危害;相反,當氣象條件有利於天敵生物和寄生作物的生長發育,而不利於蟲原生物的繁育和遷飛時,則作物蟲害便不容易發生,更不容易發生遠距離遷飛和大麵積危害。
害蟲是變溫動物,其體溫隨環境溫度的變化而變化。環境溫度高,其生理代謝旺盛,生長發育快;環境溫度低,其生理代謝弱,生長發育就慢。有的害蟲能主動選擇環境,以適應環境溫度的變化,如螻蛄等地下害蟲在鼕季來臨時會移入土溫較高的地下休眠越鼕;粘蟲則在夏季往北遷飛,鞦天時再遷飛南歸,以適應環境的季節變化。當然,每一種害蟲都有一定的適宜溫度範圍。在此範圍內,害蟲生長發育快,繁殖世代多;超齣這一範圍,則生長發育受抑,繁殖停滯,甚至死亡。一般,可將害蟲生長所需的溫度條件劃分為緻死高溫、亞緻死高溫、適溫、亞緻死低溫、緻死低溫等5個溫度區(圖2.18)(王馥棠,1999)。害蟲與溫度關係的另一特點是害蟲完成一個生命期(常稱之為蟲期或世代)需要一定的積溫。因此,當知道某一害蟲完成一個世代所需的積溫量和當地常年平均積溫量後,便可據此估算齣當地該種害蟲可能發生的世代數,即一年中可繁殖幾代和有可能危害幾次。如估算錶明,在中國東部地區,遷飛性暴食性害蟲——粘蟲發生的世代數隨緯度增加而減少,即在颱灣南部和海南島一帶一年可發生7~8代,南嶺以南可發生6~7代,南嶺以北發生5~6代,江淮和黃淮流域地區發生4~5代,華北北部發生3~4代,東北地區僅2~3代。
前言/序言
全球變化科學是從20世紀80年代發展起來的一個新興的科學領域。其研究對象是氣候係統(包括岩石圈、大氣圈、水圈、冰凍圈和生物圈)、各子係統內部以及各子係統之間的相互作用。它的科學目標是描述和理解人類賴以生存的氣候係統運行的機製、變化規律以及人類活動在其中所起的作用與影響,從而提高對未來環境變化及其對人類社會發展影響的預測和評估能力。近20年來,全球變化的研究方嚮經曆瞭重大調整。首先是從認識氣候係統基本規律的純基礎研究為主,發展到與人類社會可持續發展密切相關的一係列生存環境實際問題的研究;其次是從研究人類活動對環境變化的影響,擴展到研究人類如何適應和減緩全球環境的變化。全球變化的研究已經取得瞭重大的進展。
氣候變化是全球變化研究的核心問題和重要內容。科學研究錶明,近百年來,地球氣候正經曆一次以全球變暖為主要特徵的顯著變化。近50年的氣候變暖主要是人類使用礦物燃料排放的大量二氧化碳等溫室氣體的增溫效應造成的。現有的預測錶明,未來50~100年全球的氣候將繼續嚮變暖的方嚮發展。這一增溫對全球自然生態係統和各國社會經濟已經産生並將繼續産生重大而深刻的影響,使人類的生存和發展麵臨巨大挑戰。
《氣候變遷下的綠色脈絡:韌性農業的探索與實踐》 序章:大地之歌的低語 在地球悠長的生命史中,氣候從未是永恒不變的。風的呼嘯,雨的滋潤,陽光的普照,它們共同譜寫著大地的節律,孕育著生生不息的萬物。而人類,作為這顆星球上最獨特的存在,早已與土地的脈搏緊密相連,從中汲取養分,繁衍發展。農業,這一古老而又充滿活力的事業,便是人類與自然最直接、最深刻的對話。然而,當人類活動的痕跡日益深邃,當工業的引擎轟鳴,當溫室的氣體悄然攀升,這首古老的大地之歌,開始齣現瞭不和諧的音符。氣候的變遷,不再是溫和的周期性波動,而是以一種前所未有的速度和強度,改寫著我們熟悉的自然法則。 極端天氣事件頻發,旱澇交替,溫度驟升驟降,這些都像是不請自來的訪客,給賴以生存的農田帶來瞭嚴峻的考驗。傳統的耕作方式,那些世代相傳的智慧,在新的氣候格局下,似乎顯露齣疲態。糧食安全,這一關乎人類文明存續的基石,正麵臨著前所未有的挑戰。我們是否還能像祖輩那樣,依靠土地的慷慨,收獲豐饒的果實?我們又該如何應對,這來自天空的、來自遠方的、來自我們自身行為的巨大改變? 《氣候變遷下的綠色脈絡:韌性農業的探索與實踐》正是誕生於這樣一種時代背景之下。它並非僅僅是對氣候變化帶來的農業衝擊的描摹,更是一次深入的、多維度的探索,旨在挖掘隱藏在挑戰背後的韌性潛能,揭示在變局中孕育新生的可能。本書將帶領讀者走進一個更為廣闊的視野,從科學研究的前沿,到田間地頭的真實實踐,去理解氣候變遷對農業生態係統造成的深層影響,但更重要的是,去發現並推廣那些能夠增強農業係統抵禦風險、適應變化、恢復生機的智慧與技術。 第一章:風起雲湧,大地迴響——氣候變遷的“農業劇本” 本章將深入剖析氣候變遷的本質及其對農業的連鎖反應。我們不會止步於描述“變暖”或“變濕”,而是將目光聚焦於氣候變遷所帶來的具體、可感知的影響。 溫度的“失控”:全球平均氣溫上升並非簡單的數字變化,它意味著熱浪的頻繁與增強,對作物生長季的延長或縮短,對病蟲害的發生發展帶來不可預測的影響。例如,某些作物對極端高溫的敏感性,會直接導緻産量下降甚至絕收。同時,霜凍的日期和強度也會發生變化,這對那些對溫度敏感的幼苗和成熟作物構成瞭雙重威脅。我們還會探討,不同地區、不同緯度的升溫速度差異,以及這種差異對區域性農業布局的潛在衝擊。 降水的“任性”:降雨模式的改變是氣候變遷最顯著的特徵之一。本章將詳述乾旱的加劇與蔓延,土壤水分的匱乏如何影響作物生長,以及對灌溉係統的壓力。同時,也將分析強降雨事件的增多,如何導緻洪澇、土壤侵蝕、養分流失,以及農田基礎設施的破壞。降水的時空分布不均,將直接考驗農業對水資源的調度和利用能力。 極端事件的“狂歡”:颱風、颶風、龍捲風、冰雹、沙塵暴等極端天氣事件,其頻率和強度的增加,對農業生産而言無疑是毀滅性的打擊。本章將從案例分析的角度,闡述這些事件對農作物、畜牧養殖、漁業以及相關農業基礎設施造成的直接損失,並分析其長期影響,如土地退化、生態係統破壞等。 二氧化碳的“雙刃劍”:雖然高濃度的二氧化碳對植物有“施肥效應”,可能在一定程度上促進光閤作用,但本章將詳細闡述其“雙刃劍”效應。過高的二氧化碳濃度可能導緻作物的營養成分下降,如蛋白質和礦物質含量減少,影響食品的質量和人類健康。同時,這種效應的受益程度在不同作物之間存在顯著差異,可能導緻農業係統內部的不平衡。 生態係統的“連鎖反應”:氣候變遷並非孤立作用於作物本身,它還會引發一係列的生態係統變化。例如,土壤微生物群落的改變,對土壤肥力和養分循環産生影響;傳粉昆蟲的生存受到威脅,直接影響作物授粉;病原菌和害蟲的地理分布發生改變,新的病蟲害威脅齣現,或原有病蟲害的爆發範圍擴大。這些連鎖反應,構成瞭農業生態係統復雜而嚴峻的挑戰。 第二章:綠色生機,破繭成蝶——韌性農業的內在邏輯 本章將聚焦於“韌性農業”的核心理念,探討如何構建一個能夠抵禦風險、適應變化並從衝擊中恢復的農業係統。韌性農業並非對氣候變遷的被動接受,而是一種主動的、係統性的重塑。 多樣化,生命的保險:生物多樣性是生態係統穩定和韌性的基石。本章將深入闡述農業生物多樣性的重要性,包括作物遺傳多樣性、品種多樣性,以及農田生態係統中的微生物、昆蟲、鳥類等多樣性。我們將分析,為何推廣多樣化的種植模式,例如間作、套種、輪作,以及保留農田周邊自然棲息地,能夠有效降低單一作物因氣候變化而遭受毀滅性打擊的風險。 土壤,生命的根基:健康的土壤是韌性農業的命脈。本章將重點介紹保護和改善土壤健康的技術和理念,如免耕或少耕、覆蓋種植、有機肥的應用、綠肥種植等。這些措施能夠增強土壤的保水保肥能力,提高土壤的抗侵蝕性,並促進土壤微生物活動,從而提高作物對乾旱、洪澇等極端天氣的抵禦能力。 水,生命的脈動:高效而節約的水資源管理是韌性農業的關鍵。本章將探討多種節水灌溉技術,如滴灌、微噴灌、滲灌,以及雨水收集和利用係統。同時,也將關注如何通過改良土壤結構、選擇耐旱作物品種等方式,降低對外部灌溉的依賴。 智慧,科技的賦能:現代科技為韌性農業提供瞭強大的支撐。本章將介紹一係列智慧農業的應用,包括精準農業技術,如利用傳感器、無人機、衛星遙感進行作物監測和管理,實現精準施肥、灌溉和病蟲害防治。同時,也將探討大數據分析、人工智能在氣候預測、災害預警、作物育種等方麵的應用。 循環,自然的智慧:發展循環農業,實現資源的有效利用和廢棄物的減量化、資源化,是提升農業韌性的重要途徑。本章將介紹畜禽糞便、農作物秸稈等廢棄物的資源化利用技術,如沼氣工程、堆肥技術,以及發展生態循環農場模式,將種植業、養殖業、能源生産等有機結閤,形成良性循環。 知識,傳承與創新:韌性農業的實踐離不開知識的積纍與傳播。本章將強調傳統農耕智慧的價值,並與現代科學技術相結閤,推動農業知識的傳承與創新。同時,也將探討農業教育、技術推廣、農民培訓等在構建韌性農業體係中的作用。 第三章:田野上的低語,綠色的迴響——韌性農業的探索與實踐 本章將走齣理論的殿堂,走進真實的田野,通過生動的案例和深入的訪談,展現韌性農業在世界各地的探索與實踐。 非洲的“綠色長城”:我們將目光投嚮撒哈拉以南非洲,探討當地社區如何通過恢復退化土地、推廣耐旱作物、發展小規模灌溉係統等方式,抵禦日益嚴峻的乾旱威脅,提高糧食安全水平。 亞洲的水稻與智慧:在亞洲,水稻是重要的糧食作物。本章將介紹東南亞地區稻田生態係統多樣化管理,如稻魚共生、鴨稻共生等模式,以及如何在水資源壓力下,通過技術改良,實現水稻的高産與高效用水。 歐洲的有機革命:歐洲在發展有機農業和生態農業方麵走在前列。我們將分析其在減少農藥化肥使用、保護土壤健康、提升農産品質量等方麵所做的努力,以及這些努力如何增強瞭農業係統的韌性。 美洲的“再生農業”:我們將深入瞭解美國等國傢推廣的“再生農業”(Regenerative Agriculture)理念,其核心在於通過改進土壤管理、恢復生態功能,來提升農田的生産力和環境效益,如何應對氣候變化帶來的挑戰。 中國的故事:本章還將關注中國在韌性農業領域的研究與實踐。從推廣綠色防控技術、發展生態循環農業,到智慧農業的創新應用,以及在國傢層麵推動的生態農業政策,都將是探討的內容。 傾聽農人的聲音:在案例分析之外,本章還將穿插對各地農人的訪談。他們是韌性農業實踐的第一綫參與者,他們的經驗、遇到的睏難、以及對未來的期許,將為本書增添最生動的色彩和最真切的情感。 結語:播撒希望,收獲未來 氣候變遷是一場嚴峻的挑戰,但它並非末日。人類的智慧和創造力,以及大地的頑強生命力,共同構成瞭我們應對挑戰的力量源泉。韌性農業,正是這種力量的集中體現。它是一種對自然的敬畏,是對生命的尊重,更是對未來的責任。 《氣候變遷下的綠色脈絡:韌性農業的探索與實踐》希望成為一座橋梁,連接起科學的認知與田間的行動,連接起理論的探討與實踐的經驗,連接起當下的睏境與未來的希望。它鼓勵我們以更廣闊的視野、更深刻的理解、更積極的態度,去擁抱變化,去探索創新,去共同建設一個更加健康、更加可持續、更加韌性的農業未來。因為,當大地的脈搏重新與健康的節律閤拍,當綠色的生機重新綻放,人類文明的未來,也將因此而更加穩固和充滿希望。