气候变暖(沈老师)

null气候变暖背景下的土壤水肥管理 应对技术气候变暖背景下的土壤水肥管理 应对技术沈阿林 博士· 研究员 河南省农科院植物营养与 资源 人力资源管理制度人力资源战略合作框架协议人力资源工作计划人力资源总监岗位说明书人力资源部经理岗位说明书 环境研究所null气候变暖趋势与食物挑战 全球气候变暖带来的困扰 气候变暖对粮食生产影响 气候变暖对水资源的影响 气候变暖影响土壤及肥效 气候变暖的土壤应变技术 土壤管理需要深化的研究null美国地球政策研究所创始人、所长 莱斯特.R.布朗 Who will feed Chinese? (1994) Out growing the earth (2004) null气温不断上升时代的食物安全挑战 谷物生产下降的三大因素：耕地减少（非农转移、荒漠化）；蓄水层亏耗（灌溉用水资源减少）；谷物价格疲软（种粮积极性受挫）。 1950年的9000万吨谷物产量，增加到1998年的3.92亿吨。其中1978-1984年的6年间增产1亿吨-----20世纪最杰出的成就。 1998年后谷物生产下降，至2004年降至3.45亿吨。减少量相当于加拿大一年的谷物生产总量。主要原因是耕地减少了14%（9000万顷降至7700万顷）。 2005年后连续四年丰收，但气候多变引起的农业灾害带来了食物生产与稳定供给困难。一、全球气候变暖大趋势一、全球气候变暖大趋势上个世纪地球的平均温度升高了0.74°C。 1995-2006的12年中，有11 年名列1850 年以来最暖年份。 气象监测表明，近50年来我国年平均气温升高以北方为主，东北北部、内蒙古及西部部分地区已经上升了2℃以上。 1975 年以后, 全球平均气温以每10 年以0.2℃的速率加速升高, 我国北方地区增暖趋势非常显著。 气象专家根据气候模式预测，未来100 年全球还将升温1.4℃～5.8℃，增暖的速率将比过去100 年更快。 一、全球气候变暖大趋势一、全球气候变暖大趋势全球变暖导致：高山冰川收缩，永冻土融化，河冰与湖冰提前崩裂，中高纬度生长季节变长，降水形式与洋流发生变化，以及部分地区的热浪、风暴、洪水和干旱频率与强度日益增大。 海平面的上升威胁到沿海地区的居民和主要经济中心，一些小岛国可能因此而消失。 中国未来30 年气候变化趋势中国未来30 年气候变化趋势中国大陆冬季温度呈现出不断上升趋势,华北地区将会是中国大陆增温最显著、增温幅度最大的地区,到2030 年,增温幅度将会达到2.5 ℃；西南地区南部的增温幅度最小,甚至会出现局部降温。 2001—2030 年,中国夏季东部地区降水将出现北多南少的分布形态 ,华北地区降水会明显增加,而南方地区的降水将会减少。 我国黄淮海地区的气候变化我国黄淮海地区的气候变化近百年中国降水变化有明显的年际震荡，整体趋势变化不明显，但华北变干趋势显著，尤其是黄河、海河、淮河流域平均降水量从1956年到2000 年约下降了50－120mm，导致春旱发生的频率增加，制约着作物需水关键期的生长发育。 占全年降水的比例较大的夏季降水量明显减少，当前的黄淮海地区的气候主要呈现暖干的趋势。气温偏高，地面蒸发损失加大；同时受到人类活动的影响，水资源补给量明显减少。二、全球气候变暖带来五大困扰二、全球气候变暖带来五大困扰1. 生态：海平面上升，降水重新分布，改变世界气候格局；气候变暖影响和破坏了生物链、食物链，带来严重自然恶果。干旱、洪水等。环境极端事件增加。气温变高、水分减少使土壤侵蚀和沙化加重；海平面上升使部分耕地无法继续耕种；北方草地质量下降使生物多样性减少、农牧带向农区转移使耕地减少。 2. 政治：限制二氧化碳的排放量，将对世界各国产生制约性影响。发展中国家的温室气体排放不断增加，减排集中在发展中国家。气候问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 成为国际性政治问题。 3. 气候：全球气候变暖使大陆地区，尤其是中高纬度地区降水增加，非洲等一些地区降水减少。有些地区极端天气气候事件（厄尔尼诺、干旱、洪涝、雷暴、冰雹、风暴、高温天气和沙尘暴等）出现的频率与强度增加。 二、全球气候变暖带来五大困扰二、全球气候变暖带来五大困扰4. 海洋：海洋中蒸发的水蒸气量大幅度提高，加剧变暖现象。海洋中的浮游生物群落使海洋向大气层中释放过量二氧化碳。 5.疾病：气候变暖直接导致部分地区夏天出现超高温（雅典前几日出现47 ℃ ），心脏病及引发各种呼吸系统疾病。气候变暖导致臭氧浓度增加，低空中的臭氧是非常危险的污染物，破坏人的肺部组织，引发哮喘或其他肺病。气候变暖还会造成某些传染性疾病传播。  三、气候变暖对农业生产的影响三、气候变暖对农业生产的影响大气CO2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。研究表明，在二氧化碳浓度倍增，可使C3作物生长且产量增加10%～50%， C4作物生长且产量的增加在10%以下（Kimball, 1983；王春乙等，1997）。 生长不利因素并存：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。三、气候变暖农业生产的影响三、气候变暖农业生产的影响农业气候条件变化：气候变暖使我国年平均气温上升，导致积温增加、生长期延长，种植成片北移。当年平均温度增加1℃时，大于或等于10℃积温的持续日数全国平均可延长约15天。全国作物种植区将北移，如冬小麦的安全种植北界将由目前的长城一线北移到沈阳-张家口-包头-乌鲁木齐一线。 作物种植 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 变化：据计算，到2050年气候变暖将使大部分目前两熟制地区被不同组合的三熟制取代，三熟制的北界将北移500km之多，从长江流域移至黄河流域；而两熟制地区将北移至目前一熟制地区的中部，一熟制地区的面积将减少23.1%。 三、气候变暖农业生产的影响三、气候变暖农业生产的影响作物品种布局受影响：华北目前推广的多数为冬性冬小麦品种，因冬季无法经历足够的寒冷期难以满足春化作用对低温的要求，将不得不被其他类型的冬小麦品种（如半冬性或弱春性）所取代。比较耐高温的水稻品种将在南方占主导地位，并将逐渐向北方稻区发展。东北地区玉米的早熟品种逐渐被中、晚熟品种取代。 如果不考虑水分的影响，在未来热量资源较为丰富的情况下，若仍维持目前的品种和生产状况，不但不能充分利用丰富的热量资源，还会导致不同程度的减产。 三、气候变暖农业生产的影响三、气候变暖农业生产的影响作物产量受影响：王馥棠等（2003）利用三种大气环流模式预测气候情景计算了我国主要作物水稻、小麦和玉米产量的可能变化。 在不考虑水分的影响下，早稻、晚稻、单季稻均呈现不同幅度的减产，其中早稻减幅较小，晚稻和单季稻减产幅度较大。 从区域看，单季稻由北向南减产幅度逐渐增加，在华北中北部产量下降最大（约为17%），黄河中下游和西北地区产量下降较少（10～15%），江淮地区和四川盆地产量下降最少（6～10%）；早稻则是长江以南的南方稻区中部产量下降最少（在2%以下），西部地区产量下降较多（2～5%，部分在6%以上）；南方稻区长江以南地区的西北部晚稻产量下降较多（10～15%），其东南部产量下降较少（7～10%）。 三、气候变暖农业生产的影响三、气候变暖农业生产的影响气候变暖对春小麦的影响大于冬小麦，对灌溉小麦的影响小于雨养小麦，灌溉能减小气候变化对小麦产量的不利影响。对水资源比较缺乏的北方麦区而言，灌溉不是解决问题的根本途径，改变种植方式，选育抗旱、耐高温的品种等更为合理有效。 气候变暖将使春玉米平均减产2～7%，夏玉米减产5～7%；灌溉玉米减产2～6%，无灌溉玉米减产6～7％左右。气候变化将使我国玉米总产量平均减产3～6%，灌溉条件下减产的幅度比无灌溉的要小。气候变化对我国玉米生产的影响是弊大于利，减产的主要原因是生育期缩短和生育期高温的不利影响。 三、气候变暖农业生产的影响三、气候变暖农业生产的影响 气候变暖对施肥量的影响：气候变暖将加快土壤有机质的微生物分解，造成地力下降。在高二氧化碳浓度下，虽然光合作用的增强能够促进根生物量的增加，在一定程度上可以补偿土壤有机质的减少，但土壤一旦受旱后，根生物量的积累和分解都将受到限制。意味着需要施用更多的肥料以满足作物的需要。 肥效对环境温度的变化十分敏感，尤其是氮肥。温度增高1℃，能被植物直接吸收利用的速效氮释放量将增加约4%，释放期将缩短3.6天。要保持原肥效，施肥量将增加4%左右。施肥量的增加使农民增加投入，且对土壤和环境也不利。 气候变暖对冬小麦生长发育的影响气候变暖对冬小麦生长发育的影响以华北麦区为例, 由于气候变暖, 气温升高, 冬前积温明显增多, 按过去同期播种的冬小麦会出现旺长态势---叶龄偏大、植株较高、叶蘖不同伸、分蘖空位，甚至冬性较弱的品种年前进入起身期, 穗分化提前进入二棱期, 抗寒能力降低, 不利安全越冬。 旺长麦田在春季存在三个潜在危险：极端灾害性天气会引发春季冻害, 旺苗被冻死; 小麦前期生长过旺, 遇春季气温回升较快而不及时进行调控, 后期会引起倒伏、早衰； 旺苗消耗了土壤肥力, 增加了生产成本。气候变暖对冬小麦病虫草害的影响气候变暖对冬小麦病虫草害的影响随着气候变暖, 气温升高, 农作物病虫草危害总体呈加重趋势。对冬小麦而言, 气温升高, 特别是冬前气温升高, 会延长苗期地下害虫如金针虫、蝼蝼等为害期, 造成田间缺苗断垄; 越冬期遇暖冬, 会使麦田虫源、菌源越冬死亡率下降, 病虫越冬基数相应增加, 若春季再遇到适宜的气候, 会加重病虫危害。四、气候变暖对水资源的影响四、气候变暖对水资源的影响旱涝频率发生变化：全球气候变暖可能增加全球水文循环，使全球平均降水量趋于增加，但降水变率可能随着平均降水量的增加而发生变化，蒸发量也会因全球平均温度增加而增大，意味着未来旱涝等灾害的出现频率会增加。 区域水质出现变化：气候变暖使一些地区蒸发量加大，河水流量趋于减少，可能会加重河流原有的污染程度，特别在枯水季节。同时，河水温度的上升也会促进河流里污染物沉积、废弃物分解，从而使水质下降。 四、气候变暖对水资源的影响 四、气候变暖对水资源的影响 江河径流发生流量变化：模拟研究表明：气候变暖后长江及以南地区气候变化导致的年径流量变幅为-8%～8%。淮河的年径流量减少15%；海滦河流域的京津唐地区减少16%；辽河、黄河上游、松花江的增幅分别为17%、15%和12%。这些将直接影响农业生产。四、气候变暖对水资源的影响四、气候变暖对水资源的影响水资源的供需状况的变化：中等旱年及特枯水年，气候变化产生的缺水将大大加剧海滦河流域、京津唐地区、黄河流域及淮河流域的缺水程度，特别是对农业经济影响重大。气候变暖对农业灌溉用水的影响，远远大于对工业用水和生活用水的影响。 自20世纪50年代以来，湖泊均向萎缩方向发展，有的甚至干涸消亡。气候变化是导致湖泊水位下降和面积萎缩的主要原因之一。预计未来中国水资源供需矛盾将会加剧，特别是在干旱年份，华北、西北等地区的缺水状况将更为严重。 四、气候变暖对农业用水的影响 四、气候变暖对农业用水的影响 旱涝灾害：全球气候变暖可能增加全球水文循环，使全球平均降水量趋于增加，但降水变率可能随着平均降水量的增加而发生变化，蒸发量也会因全球平均温度增加而增大，意味着未来旱涝等灾害的出现频率会增加。极端降水事件表现得更加明显。 华北地区近43 年来年平均干湿指数的主要演变特征是以旱为主，而且存在非常强的干旱化趋势，其旱涝变化有64～72 个月的周期；华北干旱主要以夏、秋旱为主，而且多两季连续干旱，自1999 年起的连续干旱是近半个世纪以来最为严重的。四、气候变暖对农业用水的影响四、气候变暖对农业用水的影响我国是世界上严重缺水的国家之一。每年农业灌溉缺水300亿立方米，8亿多亩灌溉农田中约有1亿亩得不到有效灌溉。 根据国家水资源发展规划，到2030年灌溉用水供给量将基本维持零增长，农业用水矛盾将更加突出。 近年来，我国农业生产方面的自然灾害种类增多，强度加大。主要自然灾害有干旱、干热风、洪涝、台风、雹灾、低温冻害、早霜等。而干旱对农业生产影响最大。 据专家分析，每年因干旱损失粮食占各种农业自然灾害损失粮食的60%。今年小麦生产遇到百年一遇的严重干旱，全国耕地受旱面积2.24亿亩，比多年同期平均值偏多4500万亩。 农田节水---农业可持续发展战略农田节水---农业可持续发展战略应对全球气候变化对粮食生产的影响，今后的重点是解决农业用水供需矛盾。目前我国灌溉水平均水分生产效益为每立方米1公斤粮食，低于发达国家水平50%以上。研究表明，通过发展农田节水，灌区小麦和水稻生产具有节水360亿立方米的潜力，旱作区增加自然降水利用效率具有260亿立方米的潜力。 农业部今年起把农田节水作为推动农业可持续发展的战略性措施。总的方向是：紧紧围绕粮食增产、农民增收、农业增效，立足田间节水，遵循需水规律，结合区域特点，改革耕作制度，优化种植布局，配套田间节水设施，集成创新节水模式，普及推广节水技术，完善监测服务网络，形成蓄、保、集、节、用一体化的农田节水格局，着力提高水的生产效率。 五、气候变暖对土壤肥力及环境影响五、气候变暖对土壤肥力及环境影响随着气候变暖, 地温升高, 土壤中各类微生物活性增强, 加快了有机质分解与养分释放,土壤有机质含量将呈下降趋势，土壤贫瘠化将加快。 温度升高加速土壤中氨态氮的挥发和反硝化作用, 使有效氮素含量下降，土壤中有效氮素将呈下降趋势。 土壤有机质减少, 土壤pH值升高, 除影响土壤中氮、磷、钾大量元素的有效态含量, 还影响钙、镁等中量元素及铁、锰、铜、锌、硼等微量元素的有效态含量。多数营养元素有效含量的降低。五、气候变暖改变土壤有机质及其分子结构五、气候变暖改变土壤有机质及其分子结构土壤中的有机物质为植物生长提供养料，同时有助土壤保持水分，并防止土壤侵蚀。土壤有机物质的自然分解过程为植物和微生物提供必需的能量和水分体同时向大气释放二氧化碳。日益升高的大气温度将加快这一分解过程。 多伦多大学环境系辛普森教授使用核磁共振，对土壤的分子结构以及内部发生的反应进行了仔细全面的观察分析。认为土壤中的碳含量是大气中的两倍，气候变暖正在改变土壤中有机物质的分子结构，土壤中失去过多的碳将会损失土壤的肥沃度，并使土壤更易受到侵蚀。 五、气候变暖影响土壤肥料用量及肥效五、气候变暖影响土壤肥料用量及肥效气候变暖对土壤肥料施用量和肥效有重要影响。温度升高，土壤中速效氮释放量增大，释放速度加快，释放周期缩短。在450-1125kg／ha施肥水平下，每增温1℃氮释放量平均增加4％、释放周期缩短3.6天。同时，施肥量愈大，速效氮释放量也愈大，释放速度愈快。因此，在气候变暖的条件下，需相应调整施肥总量和施肥次数，减少每次施用量，提高肥效，减弱气候变暖对肥效的不利影响（王修兰  徐师华）。五、气候变暖对化肥利用率的影响五、气候变暖对化肥利用率的影响土壤贫瘠化必然导致生产中化肥的大量投入，造成土壤板结，理化性状恶化，通透性不良，引起土壤中反硝化作用的加强，使土壤中有效氮素含量下降。 随着温度的升高，还会加大土壤中的氨态氮的挥发，使化肥利用率降低。 现实：与1980 年相比，土壤中钾及微量元素含量降低明显。六、应对技术六、应对技术 重新调整播期, 实现壮苗越冬：气候变暖, 气温升高, 冬前积温增加, 冬小麦播种期必须适当调整。调整依据就是以冬前达到壮苗为标准。一般需0℃以上有效积温500～600℃。以3℃为停长温度, 从气温稳定降到3℃之日起, 向前推达到所需积温指标的日子为核心日期, 再上下浮动5 日即为适宜播期。六、应对技术六、应对技术调整品种类型, 达到高产高效：面对全球气候变暖的趋势, 在确保安全越冬的基础上可考虑选择冬性偏弱的品种。所选品种还应具有灌浆速度快、落黄好, 千粒重高, 高产稳产、优质, 节水抗旱、抗逆性强等特性。 加强预测预报, 综合防治病虫草害：加强麦田病虫草害预测预报, 及时发布信息, 为及时有效防治提供依据。农艺、物理、化学、生物防治多措并举, 把病虫草危害降到最低程度。苗期重点防治纹枯病、根腐病、全蚀病、锈病、白粉病、灰飞虱等；中后期重点防治锈病、白粉病、纹枯病、叶斑病、赤霉病以及吸浆虫和麦蚜等。突出搞好“一喷多防”。 六、应对技术六、应对技术增施有机肥, 平衡施用化肥：由气候变暖所引发的麦田土壤环境的系列变化, 要求在冬小麦生产上应大力采取粪肥入田、秸秆还田等多种形式增施有机肥, 增加土壤有机质含量,及时补充土壤有机质的消耗, 改善理化性状, 平衡酸碱度, 以促进各类有效养分的释放, 降低反硝化作用。同时要平衡施用化肥, 特别要做到氮素化肥深施, 减少氮素挥发, 提高化肥利用率。 改进耕作技术, 提高土壤保水能力：充分利用现有农业机械资源, 不断改进土壤耕作技术, 在隔年深耕的基础上, 积极推广农田免耕、少耕、深松耕作等保水技术措施, 以减少土壤水分蒸发, 不断提高土壤蓄水保墒功能。六、应对技术六、应对技术加大资金投入力度, 通过平整土地、培肥地力、排灌配套、林网道路建设等，积极主动地应对或旱或涝的气候变化。同时,从加强科学技术入手, 因地制宜地改变农业结构和耕种方式。 在高产地区应当采取有利于土壤肥力维持、减少退化的技术措施，保持土壤的高生产能力。同时，扩大生产规模， 增加基础建设和力度， 提高机械化程度， 以提高农业生产率。 ---加强低中产田开发和高产土壤保育六、应对技术六、应对技术2006年8月，《气候变化国家评估 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 》正式发布。分三个部分：“气候变化的历史和未来趋势”、“气候变化的影响与适应”和“减缓气候变化的社会经济评价”。 核心是控制和减少温室气体排放。1994年中国温室气体排放量1994年中国温室气体排放量1994年中国能源活动二氧化碳排放27.95亿吨，工业生产过程排放2.78亿吨，土地利用变化和林业部门的碳吸收汇约4.07亿吨； 1994年甲烷排放总量约为3429万吨，其中农业活动排放1720万吨，能源活动排放约937万吨，废弃物处理排放约772万吨； 1994年氧化亚氮排放总量约为85万吨，其中农业活动排放约78.6万吨，工业生产过程排放约1.5万吨，能源部门排放约5.0万吨； 1994年中国温室气体总排放量为36.50亿吨二氧化碳当量，其中二氧化碳、甲烷、氧化亚氮分别占73.05％、19.73％和7.22％。六、应对技术六、应对技术减少CO2 排放的主要措施和对策包括： 调整能源结构(降低煤炭消费比例、适度提高天然气比例和发展核能)； 提高能源生产、转化、分配和使用过程中的效率； 开发利用水能、风能、太阳能和生物能等可再生能源； 通过植树造林，推广秸秆还田、平衡施肥和少(免)耕等增加陆地生态系统的碳吸收。18亿亩农田土壤有机质提高1%，相当于吸收306亿吨CO2 。 ---进一步减少温室气体的排放六、应对技术六、应对技术减少CH4 排放的主要措施和对策包括： 回收利用煤层气； 改造生活垃圾填埋场地和筛选环境适应性强的CH4 氧化菌并接种于填埋场； 改善反刍动物的营养成分； 稻田合理灌溉（适当的间歇烤田能减少CH 4排放量30％ ～72%）、提高水稻的收获指数（较高收获指数的品种CH 排放较低，杂交稻替代常规稻）、选育和种植CH4排放低的水稻品种等（高秆品种(株高120cm)的CH 排放是矮秆品种(株高90cm)的2.9倍）。 ---进一步减少温室气体的排放六、应对技术六、应对技术减少农田N2O排放的主要措施和对策包括： 提高氮肥利用率； 推广施用长效肥和控释肥； 施用生物抑制剂和实施微生物 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 等。 ---进一步减少温室气体的排放 六、应对技术六、应对技术政策和技术： 提高能量效率 使用低碳的可再生资源，如生物燃料、太阳能、风能和地热能等。 碳捕获和存储，如把CO2 深埋于地下。 适应气候变化： 纯粹技术方面，如建造防御工事抵御海洋灾害 行为方面，如改变食物和娱乐选择 经营方面，如改变耕作做法 政策方面，如规划法规。 ---减少温室气体排放的政策和技术 七、需要深化的土壤研究领域七、需要深化的土壤研究领域作物营养规律与施肥的深化研究。在高产超高产目标下作物的营养吸收规律研究；在不同生态类型区秸秆还田条件下作物的高产高效施肥研究；中草药材、特种蔬菜、花卉及观赏植物的需肥规律及施肥技术。 测土配方施肥技术的深化研究。至2007年，全国实施项目县总数已达1200个。河南作为国家粮食的核心主产区，三年来实施的项目县达到110个，实施效果明显，促进了粮食增产、农民增收，推动了肥料施用结构的优化、肥料生产营销体系的创新。 农田肥水耦合关系与高效利用研究。不同生态和土壤条件开展作物不同生育期的需水需肥规律，寻找作物对水、肥的需求临界期，水肥的最佳施用量及水、肥协同作用的最佳时期及相互配合，实现水肥的时空调控，达到水肥互促，提高作物产量。 七、需要深化的土壤研究领域七、需要深化的土壤研究领域新型肥料的创制与推广研究。有机废弃资源的快速发酵、除臭及造粒技术；高效多功能固体和液体肥料的研制；新型缓释材料筛选和缓控释肥料的研制；各类新型肥料的施用技术及配套机械研究。通过农艺、农机技术的有效结合，实现有机废弃物的无害化、资源化，田间施肥的轻便化、高效化。 施肥与农业环境的关系研究。施肥不当会带来严重的农业生态环境风险，应探讨肥料投入与养分资源效率及其环境风险；研究土壤重金属和有机物污染阈值及污染修复途径与技术。 清洁生产与循环经济相关的土壤管理技术研究。 null谢 谢 各 位 ！