全球气候变化下中国农业生产潜力的空间演变

分类：论文范文 发表时间：2021-01-05 09:11

　　摘要：农业生产潜力对区域农业发展和农业产业投资与布局等具有重要影响。然而，当前的研究较少探讨1980年代以来我国区域农业生产潜力空间演变特征，以及就未来气候变化对中国区域农业生产潜力所产生的可能影响也还较少关注。为此，论文对1980年代以来中国区域农业生产潜力的空间演变特征进行了分析，并就未来气候变化对中国区域农业生产潜力的可能影响做出了估计，研究发现：1961—2012年中国农业生产潜力的地理分异特征异常显著，其中东南较高，西北相对较低，同时呈现出较为明显的纬度地带性规律。1980年代以来我国农业生产潜力减少的区域主要是集中在胡焕庸线以东的地区，其中四川盆地和华北平原中部等地区的农业生产潜力减少最为明显，约在4%以上，而水分有效系数的下降是其农业生产潜力减少的主要因素，农业生产潜力增加的地区则主要位于长江中下游和华北平原南部等地。在当前的全球变化趋势下，模拟得到，2041—2060年我国农业生产潜力减少的区域可能主要位于长江以南以及青海中部地区，其中四川盆地和湖北中南部等地的农业生产潜力下降趋势最为明显，因而这也可能会给这些地区的平均粮食产量带来一定程度的下降。

　　关键词：气候变化；农业生产潜力；中国

　　随着全球变化研究的深入，评估并探讨未来气候变化对农业生产等带来的影响及其适应问题已经成为国内外研究热点[1-8]。这个问题的重要性在于全球变化下，未来农业产出可能变化，从而影响中国社会经济，因此需要研究适应策略。而这个问题的关键是农业生产潜力的变化[9-11]。所谓农业生产潜力，是指在太阳辐射、温度和水分等基础农业气候条件与所有土壤资源的共同作用以及最优管理条件下某地区农作物可能达到的期望农业产量[12-13]，它不仅能较好地反映基础气候资源对区域农业潜在生产能力的综合影响，也反映了区域生态的环境基础[14-15]。

　　1模型

　　要研究农业生产潜力在气候变化下的变化，我们首先要理清气候因素与农业生产潜力的关系。关于这个研究，国内外学者予以了广泛关注，如Bonner[23]提出农作物生产潜力的大小与光能利用效率的高低直接相关，Loomis等[24]从作物的光能利用效率以及干物质生产潜力的视角进一步分析了上述气候因素对农业生产潜力的影响，Higgins等[25]也分析了光合效率对农作物生产潜力的限制作用。此外考虑到C3和C4作物光合效率的差异，Rosenberg[26]进一步讨论了其对区域初级生产能力的影响。Akihiko等[27]研究了C4作物的G光合作用率对区域初级生产能力的影响。显然上述研究中还基于植物生理学层次。要从经济学角度考虑气候条件对农业生产潜力的影响，必须涉及温度和降水等气候因素。而事实上这一点早就引起了学者的关注，如黄秉维早在20世纪50年代就研究了农业生产潜力与积温、降水等气候因素的关系。与此同时，DeWit[28]将温度因素引入对光合生产潜力进行校正进而提出了计算作物生产潜力的模型。Hanks[29]也将光照、温度和水分等因素综合考虑进来探讨了基础气候资源对作物生产潜力的影响。此外，考虑到温度和降水等因素对区域农业生产的重要影响，由此从区域作物光合作用与其环境条件相互关系出发，根据区域内农业生产潜力形成的机理在中国发展了农业生产潜力的相关计算研究[9,12,16,30-31]，因此本文也沿用了该方法，其计算模型如下：

　　2数据来源及处理

　　本文所需要的经纬度、实际日照时数、温度、降水和小型蒸发量等数据均可从中国气象局国家气象信息中心最新提供与整编的1951—2012年中国824个地面测站点的逐日地面基础气象数据资料中获取，该数据集经过了较为严格的质量控制，包括极值检验、时间一致性检验和均一化检验。然而为了尽量获取所需时间序列内（1951—2012年）的各个测站点的连续记录数据，我们将国家气象信息中心和中国地面气候资料日值数据集台站提供的测站数据剔除了相应时段内缺测、漏测及异常等数据，最后整理得到1961—2012年内有连续记录的683个站点逐日地面数据资料集，而本文使用的就是整理后的数据，以该数据为基础，进一步在ArcGIS10.0中以地级行政区为计算单元进行空间插值后予以计算，另外，盐碱度、酸碱度、有机质含量、氮、磷和钾养分潜力等土壤数据的来源是《中华人民共和国国家自然地图集》。最后所有地图数据的处理是通过ArcGIS10.0操作完成，气候与土壤数据分析、处理与计算是在SQLSever、Excel以及ArcGIS10.0等软件的支持下完成。

　　31961—2012年农业生产潜力的空间格局

　　3.1基本特征

　　基于整编的1951—2012年中国地面测站点逐日的地面基础气象数据资料，按照第一部分的模型计算了1961—2012年的中国平均农业生产潜力，见图1。

　　3.2空间演变

　　为了认识气候变化的影响，本文研究了1980年代以来中国农业生产潜力相对1961—1980年的空间演变，之所以以1980年为界，是因为普遍发现，1980年后，气候变化在加快。1961—1980年的变化情况给出在图3中。图3(a)显示，与前20a相比（1961—1980年），1980年代长江以南大部、内蒙古西北部、华北平原大部、四川盆地以及陕西局部地区的农业生产潜力均呈现减少趋势，其中除云南南部、广东南部、江西、河北和山东局部等地区的农业生产潜力略有减少外，其他地区的农业生产潜力减少趋势较为明显，其幅度约在3%~15%之间。

　　42041—2060年农业生产潜力的变化及其影响

　　对全球变化的关注，更多地在于对未来气候变化的影响。本文通过利用RegCM3模型（区域气候变化预测模型）模拟得到的中国2041—2060年气温和降水等气候数据，对中国未来气候变化下的农业生产潜力做出估计。之所以采用2041—2060年数据，因为它代表了未来气候变化的一个关键点2050年前后的状况。更远的时期，由于人类正在采取减排二氧化碳等减缓气候变化的措施，纯粹的物理机制模拟已不可信了。

　　参考文献(References)：

　　[1]丁一汇,戴晓苏.中国近百年来的温度变化[J].气象,1994,20(12):19-26.[DINGYi-hui,DAIXiao-su.TemperaturevariationinChinaduringthelast100years.Meteorology,1994,20(12):19-26.]

　　[2]蔡运龙,SmitB.全球气候变化下中国农业的脆弱性与适应对策[J].地理学报,1996,51(3):202-212.[CAIYun-long,SmithB.SensitivityandadaptationofChineseagricultureunderglobalclimatechange.ActaGeographicaSinica,1996,51(3):202-212.]

　　[3]唐国平,李秀彬,FischerG,等.气候变化对中国农业生产的影响[J].地理学报,2000,55(2):129-138.[TANGGuo-ping,LIXiu-bin,FischerG,etal.ClimatechangeanditsimpactsonChina’sagriculture.ActaGeographicaSinica,2000,55(2):129-138.

　　作者钟章奇1，王铮1,2*，夏海斌1，孙翊2，乐群1

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