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气候因素对农作物生长的影响

 论文栏目:热带农作物论文     更新时间:2015/10/16 9:11:58   

一、气候因素变化情况

(一)大气中二氧化碳浓度增加

陆地生物圈通过光合与呼吸作用与大气不断交换二氧化碳气体。经过漫长的时间推移,大气中二氧化碳浓度达到了相对稳定的时期。但是自工业革命以来,人类对石化燃料的大量使用、森林破坏、人口与饲养家畜数量的急剧增加等人为因素的作用,引起全球大气二氧化碳浓度增加的速度比过去任何时期都快。

(二)全球气温升高

有报告指出,近100年来全球温度升高了0.74℃。这是近1000年来温度增加最大的一个世纪,尽管气候变暖问题仍然存在科学上的不确定性,但有90%的可能性是人类活动造成的。如果人类继续按照目前速度排放温室气体,那么二氧化碳有效倍增将在几十年内到来,届时全球平均气温将增加1.4~5.8℃。全球温度增高将改变各地的温度场,影响大气环流的运行规律,各地的降水量和蒸发量的时空分布也会改变;增温造成的海冰、冰川融化和海水受热膨胀还会使海平面上升,将给地球水资源、能源、土地、森林、海洋以及人类健康、物种资源、自然生态系统和农业生产带来巨大冲击,造成许多目前仍无法估计的重要影响。

(三)区域间降雨的不均衡

国家评估报告指出,近100年来,我国的年降水量有微弱的减少,虽然近50年来降水量呈现小幅度增加趋势,但区域间变化明显。未来降水频率和分布将发生变化,旱涝等极端天气事件发生频率会增加,强度会加大,对经济社会发展和农业生产等产生很大影响。气候变化将加剧水资源的不稳定性与供需矛盾,气温每上升1℃,农业灌溉用水量将增加6%~10%。

二、气候变化对农作物生长的影响

气候变化对农作物生长的影响是多尺度、全方位、多层次的,农业对气候因素变化非常敏感脆弱,是受气候因素变化影响最大的行业。光、热、水、二氧化碳是农作物生长发育所需能量和物质的提供者,它们的不同组合对农业生产的影响不同。温度增高将促进作物的生长发育,提早成熟,从而影响作物籽粒灌浆和饱满,降低作物营养物质含量和品质。

(一)二氧化碳浓度增加对农作物生长的影响

大气中二氧化碳浓度增加可以提高光合作用速率和水分利用率,有助于作物生长,小麦、水稻、大麦、豆类等C3作物产量显著增加,但对玉米、高梁、小米和甘蔗等C4作物助长效果不明显。现有研究指出,在二氧化碳浓度倍增,可使C3作物生长且产量增长10%~50%,C4作物生长且产量的增长在10%以下。然而,二氧化碳浓度增加对植物生长的助长作用(也称”施肥效应”),受植物呼吸作用、土壤养分和水分供应、固氮作用、植物生长阶段、作物质量等因素变化的制约,这些因素的变化很可能抵消二氧化碳增加的助长作用。

(二)降水对农作物生长的影响

农作物对降水存在类似倒U型曲线的敏感性关系。当降水严重不足时,农作物对水分的需求得不到满足,会出现干旱症状,从而影响作物的正常生长;当降水量增加到一定范围内,加上温度及光照的配合,作物得以茁壮成长;当出现连续大雨、降水量超过一定范围时,又会对作物产生不利的影响。在开花期出现阴雨会影响作物授粉,造成落花落果;长期阴雨还会诱发病害;降水量过多会造成农田渍害,严重时作物会被淹死。农作物各生育阶段对水分的需求是不同的,对水分的敏感性也不一样,也就是说敏感临界点和敏感性曲线的峰度都会发生变动。作物对水分最敏感时期,即水分过多或缺乏对产量影响最显著的时期,称为作物水分临界期。

(三)气候变化对农作物光合作用的影响

二氧化碳是植物光合作用的底物,其浓度升高必然会对植物的光合作用产生重要影响。当二氧化碳浓度增加时,植物光合作用增强、光合时间延长、光能利用率提高、光补偿点明显下降,而此时气孔阻力增加、气孔导度减小、蒸腾速率减少、呼吸速率降低,使单位叶面积土壤水分耗损率降低,提高了植物水分利用效率,从而提高了植物避旱能力。

(四)气候变化对农作物生育期的影响

温度和二氧化碳浓度的升高,可使大多数植物开花提前几天不等,一些主要农作物如小麦、水稻、大豆等在高浓度二氧化碳条件下,均提前数天开花。

(五)气候变化对农作物生长的区域水热要素分布和土壤肥力变化的影响

气候变化,无论变暖还是变冷以及温室气体浓度变化,都将导致光照、热量、水分和风速等气候要素的量值和时空格局发生变化,势必对农作物的生长产生全方位、多层次的影响。光照、水分、热量等条件决定着区域生物量,气候因素变化通过光、热、水等要素变化影响土壤有机质、土壤微生物的活动和繁殖而影响土壤肥力,温度升高或降水量减少会减少土壤有机碳含量,降低土地资源的生产力;温度降低或降水量增加有利于土壤有机碳的增多,其中以温度变化对土壤有机碳的影响起主导作用。

三、气候变化影响的对策

气候系统本身的庞大性、复杂性,且未来气候因素变化存在太多不确定性导致气候因素变化对农作物生长的影响仍具有太多不确定性,但事实表明,全球农业生产正遭受气候因素变化的多面影响,积极开展气候因素变化应对策略(减缓、适应对策与技术)研究,进行远期的规划和防御,对未来农业的可持续发展显得尤为重要。如采取有效得当的农业技术应对气候因素变化,可以有效降低气候因素变化所带来的破坏程度,调整耕作制度,提高复种指数,完善江河湖泊防洪工程和防洪减灾体系,防患于未来潜在的洪涝灾害,加强土地科学合理利用,改善区域生态环境,发展设施农业(塑料大棚、温室、雨水集蓄技术和浅层地下水技术等)等措施。

作者:赵提 单位:淮阳县气象局  

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