农业适应气候变化能力研究—种植结构与技术方向

摘要

气候变化已经显著的影响着世界各国的农业生产，如何适应气候变化成为当务之急，进行农业结构调整(包括种植业结构调整)、栽培、育种等方面的农业适应技术措施研究及其效果的评估对于减小气候变化的不利影响，保证未来粮食安全十分重要。 本文以主要粮食作物种植比例为研究目标，首先确立综合模拟的方法，收集全国各省粮食作物、水稻、小麦和玉米的播种面积、价格、人口、耕地、温度、降水等历史资料，选择影响农民作物选择行为的因子，建立作物种植比例模型，预测未来A2和B2气候情景下作物种植结构的变化。在适应技术方面，以宁夏马铃薯为例，利用DSSAT作物模型进行改变播期和温度敏感系数等适应技术、措施的模拟，定量分析栽培和育种措施可能的适应效果。为了使适应技术和政策的实施能够克服资金短缺与新技术不足的差距，本文最后提出以市场为载体推进农业适应项目研究实施的初步思考，为提高农业适应气候变化的能力以及进行农业适应决策提供参考依据。 主要的研究结论如下： (1)从1987年到2004年，随着气候变暖我国北部地区水稻的种植比例增加，其中黑龙江省的水稻种植增加最多，东南和华南地区水稻的种植比例减少。黑龙江、内蒙古和新疆地区小麦种植比例减少在10％以上，西藏、贵州、河南地区小麦的种植比例有所增加。全国大部分地区的玉米种植比例呈现增加趋势。 (2)2004年与1987年相比，我国南部省份的年平均气温降低，如四川、贵州、云南、广西、广东等省，北部省份的年平均温度升高，升温幅度最大的是黑龙江、吉林两省。年降水量变化的总趋势是东南沿海降水量减少，其他地区增加。 (3)作物种植受气候、社会经济政策等综合因素的影响，本文通过考虑价格、产量、过去种植比例、人口密度、年平均温度和降水的综合影响，对未来(2012-2030年)A2和B2气候情景下作物种植结构的初步分析结果表明： (a)云南、安徽、江苏、浙江、四川、上海、黑龙江、辽宁和吉林省的水稻种植比例先快速减小后趋于平缓。福建、广东、广西、江西和湖北省的水稻种植比例一直呈减小趋势。河北、河南、山东、大津的水稻种植比例表现为先快速增加在趋于平缓的变化趋势，宁夏和贵州等省未来水稻种植比例的变化趋势不大，基本保持在原有的水平。 (b)安徽、江苏、山东、河南、河北、天津、甘肃、陕西、新疆、青海、山西省未来小麦种植比例均表现为减小趋势，2020年后趋于平缓。内蒙古、黑龙江、贵州、云南、四川各省未来小麦种植比例表现为先增加后变化平缓。北京和上海未来小麦的种植比例变化趋势为增加－平稳－减小。 (c)我国各省玉米种植比例均表现为增加趋势。 (d)在未来A2和B2气候情景下，各省农民的作物选择行为是不同的，大部分省份玉米种植比例将增加，水稻和小麦种植比例变化各异。 (4)作物模型模拟结果表明：在保持2005年的田间管理措施和作物品种不变的前提下，并考虑CO2的肥效作用对产量增长的促进作用，在B2气候情景下，生育期分别缩短5％和3％。采取改变播期和改种新品种等适应技术措施可以改变气候变化对马铃薯生产的影响。将播期提前5～20天马铃薯产量增加，如2020s马铃薯的产量将增加3％～8％；2050s，播期提前5d和10d将产量将增加2％和5％，播期提前超过10d后，增产幅度明显减小。如果将播期推迟5d或10d，马铃薯的产量将明显减少，2020s时段分别减产2.69％和8.86％，2050s时段将分别减产4％和10％。如果改种对温度敏感性弱(TC值小)的新品种，可以提高马铃薯的产量，反之则减产。将马铃薯新品种的温敏参数(TC)从当前值(18)减少到17，2020s和2050s年马铃薯的产量将分别增加0.64％和0.86％；如果TC值降低到16，2020s和2050s年马铃薯增产的幅度增大，分别增产1.77％和1.29％；如果TC值增加为19，2020s和2050s年马铃薯分别减产0.46％和0.87％，TC值增加的幅度越多，减产的幅度越大。 (5)初步研究结果表明农作物种植结构调整、改变播期、改种作物新品种等是可行的农业气候变化适应技术措施，通过模型模拟可以对适应技术措施进行量化分析，但发展中国家在提高适应气候变化的能力方面存在着技术落后和资金不足的障碍。 本文初步提出发达国家和发展中国家通过市场机制进行项目级适应性国际合作的新机制。发展中国家通过实施适应项目提高适应能力并间接产生减排量，发达国家、公司、企业等通过国际市场来购买适应项目所产生的减排量，从而实现通过适应项目应对气候变化的国际合作。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第一章引言

1.1研究背景

1.1.1气候变化及其影响

1.1.2应对气候变化面临的挑战

1.1.3国内外适应气候变化研究进展

1.1.4气候变化适应研究存在的问题

1.2研究目的和意义

第二章农作物种植结构调整：农业适应气候变化能力研究

2.1研究思路和技术路线

2.1.1研究思路

2.1.2技术路线

2.2概述

2.2.1当前主要作物种植比例

2.2.2年平均温度和年降水量变化

2.2.3作物种植比例与年平均温度和年降水的关系

2.3数据准备与处理

2.3.1资料来源

2.3.2数据处理

2.4研究方法

2.4.1建立模型

2.4.2模型验证

2.4.3应用模型进行预测

2.5预测结果与分析

2.5.1 未来水稻种植比例预测

2.5.2未来小麦种植比例预测

2.5.3未来玉米种植比例预测

2.5.4各省份作物种植结构分析

2.6结论

2.7讨论与小结

第三章以宁夏马铃薯为例的适应技术案例研究

3.1研究思路

3.2研究区域概述

3.2.1研究区域

3.2.2气候变化事实

3.2.3气候变化对马铃薯生产的影响

3.3资料与方法

3.3.1基本资料

3.3.2区域气候模式和排放情景

3.3.3 SUBSTOR模型

3.3.4遗传参数的确定和模型验证

3.4结果分析

3.4.1不采取适应对策情况下未来马铃薯的产量和生育期变化

3.4.2采取不同适应对策情况下未来马铃薯的产量和生育期变化

3.5结论与讨论

3.6小结

第四章探索适应能力建设的新机制

4.1适应的意义和作用

4.1.1适应的本质

4.1.2适应与适应能力

4.1.3适应与减缓

4.2 CDM的减缓作用

4.3建立适应项目的思考

第五章主要研究结论

第六章存在的问题与展望

6.1存在的问题

6.2研究展望

参考文献

附录

致谢

作者简介