河北地区气候变化及其对农业的影响

　　摘要：以气温和降水为主要气候因子，选取河北及京津２３个气象站点数据，分析河北地区１９５６－２００７年气候变化特征：近５０年全区年均气温呈波动上升趋势，且冬季气温升高对年气温的上升贡献率最大；年降水量总体呈波动减少趋势，其中夏季降水呈明显波动减少趋势。对未来该区气候变化特征进行了预估。从地下水位、土地环境、农业病虫害的角度分析了河北地区气候变化对农业生产环境的影响；分析了近５０年来气候变化对农作物种植制度的影响以及对作物生理生态和品质产生的不确定影响。气候变化在一定程度上降低了农业生产水平，提高了生产成本，频发的极端气候事件也会增加农业生产的损失。最后给出了未来气候变化对该区农业的可能影响。

　　关键词：河北地区；气候变化；农业影响

　　ＩＰＣＣ第二工作组第四次评估报告指出［１］，全球气候变暖对农牧业、生态系统、水资源及沿海岸带社会经济的影响最为严重。气候变化对农业生产的影响已经引起各国政府、社会和科学界的高度重视，成为了广泛关注的问题。目前国内的研究大多是根据全球气候的变化特点和趋势，或是根据我国大区域的气候特点，分析对农业的影响［２，３］。本文利用河北地区气象站点的实测数据，分析本区的气候变化特征，并据此推测未来气候变化趋势，探讨气候变化对农业生产的影响，为推进应对河北气候变化的农业技术和措施提供科学依据，为河北地区应对气候变化的总体战略提供决策支持。

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　　１近５０年来河北地区气候变化特征

　　根据中国气象局国家气象信息中心提供的在河北地区（包括京津）均匀分布的２３个气象站点数据，分析本区近５０年来主要气象要素的时空变化特征。

　　１．１气温上升

　　图１是１９５６－２００７年河北地区气温演变曲线，年均气温表现为波动上升趋势，年均气温的气候倾向率为０．３６４°C／１０ａ。从１９８０ｓ开始，各年代气温增幅不断加大，冬季气温增加值最大。冬季气候倾向率为０．５５９°C／１０ａ，对区域年均气温上升贡献率最大，春季次之，为０．３８９°C／１０ａ，夏季和秋季略低于年均气温的增幅，增温相对较缓［４］。就空间分布而言，总体上全区气温为升高趋势，张家口、蔚县一带为增温高值区，气候倾向率达０．５°C／１０ａ以上，北京、廊坊及邢台地区略低，气候倾向率在０．４５°C／１０ａ以上，而天津、饶阳至南宫等东部平原增温平缓。

　　１．２降水减少

　　由近５０年河北地区年降水变化趋势（图２）可知，年降水量总体呈波动减少趋势，气候倾向率达－２０．７６ｍｍ／１０ａ。四季中夏季降水量减少趋势明显，且幅度最大，气候倾向率为－２４．２０ｍｍ／１０ａ，为影响河北地区全年降水的主要因素；秋冬季降水变化平缓，分别为０．２７ｍｍ／１０ａ和－０．３９ｍｍ／１０ａ，而春季则略有增加，气候倾向率为３．５６ｍｍ／１０ａ。近５０年河北地区降水量变化的空间差异性较显著，全区降水量均呈减少趋势，由东北到西南减少幅度基本呈现低－高－低的形态，遵化－北京、保定一带及黄骅附近都存在一降水量减少幅度较大的区域。

　　２未来气候变化趋势预测

　　２．１气候自然变化趋势预估

　　（１）基于气候自然波动规律的预估。研究当前气候变化在自然波动中的位置意义重大，它是展望未来气候自然变化的出发点。当前气候是明清小冰期结束后的转暖期。历史上冷暖时段的持续期常是对应的，持续较长时段冷期后的暖期也较长，在经历了５００年长时期的“小冰期”后，现在的暖期有可能持续较长时期，其特点与隋唐暖期（５７０－７７０年）相似［５］。历史上１００～１０００ａ时间尺度的暖期往往伴随着降水的增加。利用旱涝资料计算河北２０００年来降水变化系列，得到隋唐暖期年降水比现在多１０％～１５％［６］。因此，河北气候自然变化趋势很可能是继续变暖而降水有所增加。

　　2．２未来人类活动影响气候变化趋势预估

　　人类活动对气候影响的研究方法一般采用气候模式做数值模拟试验。姜大膀等［８］采用ＩＰＣＣ资料中心提供的７个耦合模式的预测结果，分析ＳＲＥＳＡ２方案温室气体和气溶胶排放情景下内地前３０年的１０年际气候变化趋势，研究结果表明，２０２１－２０３０年，河北地区冬季和夏季表面温度分别升高１．５～１．８°C和１．３～１．６°C；夏季降水零距平在本区中部通过，其北（南）部是微弱的正（负）距平，这表明，未来３０年温室气体和气溶胶浓度的持续增加对河北降水可能没有明显的影响。

　　３气候变化对农业的影响

　　３．１气候变化对农业生产环境的影响

　　３．１．１气候变化导致井灌面积增加，地下水位逐年下降气候变化影响了整个水循环过程，水环境发生重大变化，地表水资源锐减，供需矛盾日益扩大，农业灌溉结构不断变化。河北省现有２万ｈｍ２以上的大型灌区１７处，设计灌溉面积共９７．８７万ｈｍ２，有效灌溉面积６９９．８７万ｈｍ２，２０世纪７０年代、８０年代、９０年代实际灌溉面积分别降为５３．２７万ｈｍ２、４１万ｈｍ２、３８．６万ｈｍ２。缩减的地表灌溉面积逐渐由井灌代替，７０年代、８０年代、９０年代已分别由５０年代的４．４７万ｈｍ２增至１５．５３万ｈｍ２、１９．１３万ｈｍ２、１８．６７万ｈｍ２。造成地下水超采严重，地下水位逐年下降。３．１．２气候变化对土地环境的影响１）土地干化、干旱威胁加重。由于地下水位明显下降，包气带大大增厚，削弱了地下水对土壤水分的调节功能，使土壤水分降低，加之降水减少和气温升高的影响，土壤湿度必然减少。有关卫星监测资料表明：河北土壤湿度呈下降趋势［９］。这样，干旱威胁加重，其发生频率和强度相应增加。２）土地沙化和草场退化。气温升高和降水量减少导致土地沙化和草场退化。河北省沙化土地面积已经由１９４９年的１２２．６万ｈｍ２增至２７２万ｈｍ２，占全省土地总面积的１４．５％，其中坝上地区沙化最为严重［１０］。草原面积日益减少，２０世纪５０年代初坝上地区草场面积８６万ｈｍ２，目前已减至５１万ｈｍ２。草场严重退化，牧草覆盖度由５０年代的９０％降到４４％，草高由６０～８０ｃｍ降到１５～２０ｃｍ［１１］，产草量由４２００ｋｇ／ｈｍ２降到６７５ｋｇ／ｈｍ２［１２］。３）湿地减少，农业生态环境恶化。气候暖干化导致湿地萎缩、消亡。湿地中大面积芦苇塘变成了湿草甸，又由湿草甸变成了干草地，局部地区出现了荒漠化。同时，由于人们对湿地功能和作用的认识不足，不少地方人为排水或为引水灌溉，在湿地腹地肆意挖沟、修渠，加速了湿地的破碎化和岛屿化，渠堤切断了植被的天然联系，也切断了鱼类和其他水生动物的迴游通道，破坏了其繁衍规律，瓦解了其季节性的迁徙模式［１３］，致使鱼虾及水生动植物资源遭受毁灭性破坏。

　　３．２．２气候变化对作物生理生态和品质的不确定影响

　　近百年来气候变化主要是由于大气中ＣＯ２等温室气体浓度增加造成的。ＣＯ２作为作物光合作用的重要原料之一，可直接在生理上影响作物生长。研究表明［１４－２１］，ＣＯ２增加表现为一种肥效作用，可促进冬小麦等农作物产量增加。但是高温对作物生产也会产生不利影响［２２］，尤其是返青后的高温对冬小麦产量不利［２３］。王春乙等［２０］认为，ＣＯ２对冬小麦、棉花和谷子品质有利，对玉米品质不利。但现阶段研究成果多为在封顶或半封顶式生长室及模型模拟的研究成果，其模拟条件只能部分反映气候变化的特征，与野外实际情况有一定差异，作物对ＣＯ２反应的长期效应还需继续探索，尚缺乏对作物模型结果的验证［２４］。因此气候变化对河北地区作物的最终影响还存在着很大的不确定性，需进一步实验研究。

　　３．３未来气候变化对农业影响的预估

　　未来气候变化对农业的影响是多方面的。首先是对农业的生产环境产生重大影响。随着温度显著升高，地表蒸发和作物需水量将大幅度上升，尽管未来降水量可能略有增加，但土壤墒情仍会降低，水资源趋于短缺，加之人口增加和人类不合理活动的影响，干旱化和沙漠化进程可能呈加剧趋势，农业生态环境进一步恶化，严重制约本区农业可持续发展。同时，在气候变暖背景下，气候干旱、高温酷暑和暴雨洪涝等极端天气和气候事件发生频率将会明显增多，农业生产将表现出更大的脆弱性。４结论由于河北处于东亚季风区北缘，受季风年（代）际变化的影响，气候变率大，生态环境脆弱，是气候变化影响最敏感的地区之一。在全球气候变暖的大背景下，河北地区近５０年来气候发生了明显变化，暖干化日益严重，极端天气气候事件出现更为频繁，给农业和生态环境带来了严重影响。未来降水虽会有一定程度的增加，但仍将延续暖干效应，将严重制约本区农业可持续发展。当前，气候变化预测及其对农业生产的影响还存在着很大的不确定性，为了更有效地适应气候变化，减缓气候变化对农业的负面影响，需进一步深入研究相关科学问题。

　　参考文献：

　　［１］ＩＰＣＣ．ＩｍｐａｃｔｓＡｄａｐｔａｔｉｏｎａｎｄＶｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙＷｏｒｋｉｎｇＧｒｏｕｐＩＩＣｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｏｔｈｅＩｎｔｅｒｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔａｌＰａｎｅｌｏｎＣｌｉｍａｔｅＣｈａｎｇｅＦｏｕｒｔｈＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔＲｅｐｏｒｔ［Ｒ］．ＢｒｕｓｓｅｌｓＩＰＣＣ，２００７．

　　［２］王向辉，雷玲．气候变化对农业可持续发展的影响及适应对策［Ｊ］．云南师范大学学报（哲学社会科学版），２０１１，４３（４）：１８－２４．

　　［３］周义，覃志豪，包刚．气候变化对农业的影响及应对［Ｊ］．中国农学通报，２０１１，２７（３）：２９９－３０３．

　　［４］张可慧，刘剑锋，刘芳圆，等．１９５６～２００７年河北地区气候变化时空特征研究［Ｊ］．安徽农业科学，２０１２，４０（１）：４１６－４１８，４５０．

　　［５］葛全胜，方修琦，郑景云．中国过去３Ｋａ冷暖千年周期变化的自然证据及其集成分析［Ｊ］．地球科学进展，２００２，１７（１）：９６－１０２

　　刘芳圆１，肖嗣荣１，刘寒２，穆仲义１

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