书城科普读物新编科技大博览(A卷)——蓬勃发展的现代农业
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第31章 现代农业技术与机械(4)

与此同时,白色农业也受到了国际农业科技界的关注。“国际农业和生物科学中心”总裁吉姆·吉尔莫(Jim Gilmore)先生,1997年来中国考察白色农业后,热情地表示赞同并支持白色农业事业。1998年5月,国际农业和生物科学中心与山西省农科院白色农业开发研究中心,联合在太原市举办了“白色农业高级技术培训班”。1998年11月27日,于山东济南顺利地召开了全国第一届“白色农业”学术研讨会。目前,吉姆·吉尔莫总裁已在国际上募集到资金,联合中国农业科学院,于1999年5—6月在北京召开了“首届国际白色农业研讨会”,借此会议把白色农业推向了世界农业大舞台。

在中国开展新的农业科技革命,合理利用三大自然生物资源,大力发展节土、节水、无污染的“白色农业”,在实现“人畜分粮”的同时,节省出大量耕地,这无疑符合保护生态环境、实施可持续发展战略的国际大目标。

五、迎接新的农业科技革命发展白色农业是改革传统农业、建设新型农业的一项重要科技伟业。

1985年,我国著名科学家钱学森院士就提出:“创立农业知识密集产业,将会引起整个社会的生产体系和经济结构的变化,从而引发出第六次产业革命”。他把人类社会的产业革命划分为五次,第一次是农业革命,第二次是手工业革命,第三次是工业革命,第四次是商品国际化革命,第五次是现在正在进行的信息革命。大农业理论一旦付诸实践,将是第六次产业革命的开始。

如何开展新农业科技革命,迎接第六次产业革命的到来,这是摆在我们面前的一个很深刻也很现实的伟大课题。

展望未来,21世纪中国新农业科技革命将会呈现出绿色“露天农业”与白色“工厂农业”并存,绿色、白色“陆地农业”与蓝色“海洋农业”共兴的农业生产新局面。

到那时,湛湛蓝天下,山清水秀,江河壮丽,神州大地气象万千,草木如茵,花果成林,一个繁荣、富强、文明、美丽的社会主义中国将屹立于世界民族之林。

温室效应

1990年日内瓦在召开第二届世界气候大会上,与会的专家们一致认为:“全球气候变暖将是比以往任何自然灾害都更加严重的灾难。”1992在巴西召开“世界环境与发展”大会,有103位国家元首或政府首脑、180多个国家的代表参加,被称为“20世纪地球盛会”。会上签署了《气候变化框架公约》,有150多个国家在公约上签了字,其目标是通过控制温室气体浓度,使生态系统能够自然地适应气候变化,确保粮食生产免受威胁,并使经济发展能在可持续地进行的时间范围内实现。

近年来,气候变暖成为新闻媒介和公众的热门话题。未来气候变化必将对农业生产产生深刻的影响。为讨论这个问题,要从气候的过去、现在和未来谈起。

一、过去与现在

气候是基本的生活因子,又是经常起作用的环境因素。尽管今天人类已能飞入太空去探索宇宙的奥秘,但是,对于人类赖以生存的地球气候,依然有许多不解之谜。现有的科学技术,至今尚不能控制气候的变化。这样,就必须掌握气候变化的客观规律及气候影响农业生产的客观规律。

传统的看法认为,气候形成因子是太阳辐射、大气环流与下垫面。之后,有人提出“气候系统”的概念,认为该系统中有5种自然分量,即大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈。无论是三大因子,还是气候系统,气候应是太阳—地球、海洋—大气、陆地—大气,以及人类活动—大气之间四种关系错综复杂相互作用的最终结果,气候变化是它们之间的异常造成的。

20世纪70年代,地球上多处出现少见的气候。一时众说纷纭,气候变冷说曾占了上风。

更有危言耸听的推测,说地球将进入另一个小冰河期。而我国著名的气候学家竺可桢,根据我国特有的5000年的丰富史料,应用物候学方法,论述了我国近5000年的温度变化,指出5000年中气候曾有多次变动,其中前2000年黄河流域冬季偏暖,与现在长江流域相似;后3000年有一系列冷暖波动,但在一段时期内,这种波动仍属于正常的范围。他认为这种气候变化是全世界性的,并不限于中国。

二、关注全球气候变化

自20世纪70年代以来,全球气候变化问题日益引起人们重视,现在已经成为举世关注的重大的环境问题。

1972年以来,联合国召开的一些世界性的会议,都把气候变化作为一个中心议题。世界气象组织在《气候变迁声明》中,要求各国政府关注气候大幅度变动对国民经济发展的影响。美国《研究气候变动的行动计划》,提倡把1980-2000年这一段气候多变时期,定为“国际气候二十年”,并强调:“本世纪,全球性的粮食生产和人口分布,与气候变动是有联系的。大规模的气候变化必将使经济和社会发生世界规模的调整”。

1978年美国在《公元2000年的气候预测》中,提出了未来气候变化的5种估计方案,并估算了气候变化对某些国家农业生产的影响。在1985年10月奥地利菲拉赫国际会议上,与会者普遍认为,到2030年左右,大气中二氧化碳及其他具有温室效应的气体,可达到20世纪工业发达前二氧化碳含量的二倍,从而导致地球表面平均温度升高1.5~4.5℃,气候的重大变化将会改变农业生产的格局。

1987年,联合国环境署和世界气象组织根据其成员国的要求,决定成立政府间气候变化委员会,即IPCC,以开展气候变化本身及其影响评价两方面的研究。1988年,在加拿大召开了“变化中的大气层对全球安全影响”的世界大会,有48个国家的政府首脑、外交官员与科学家出席了会议,在一项联合声明中指出:“人类正在进行一次失去控制的、影响全球的试验,其严重后果仅次于一次世界大战。”

20世纪地球盛会之后,政府间气候变化专业委员会(IPCC)再次组织了全世界上千个科学家,分温室气体和气候预测、影响和对策评价、气候变化的经济学等三方面的问题,开展了广泛的研究,并编写了1995年第二次评价报告。

报告指出,若在目前有对温室气体采取减排措施的前提下,考虑温室气体和气溶胶的共同作用,今后几十年乃至上百年的时间内,全球平均气温将每10年升高0.2℃;21世纪末温度将升高1~3.5℃,海平面可能升高15~95厘米。尽管这种预测还有很大的不确定性,但全球气候变化会给人类带来难以估量的损失,适应气候变化要花费人类巨额代价这一观念已为世界绝大多数国家所接受。

近年来我国政府对全球气候变化问题也极为关注。1990年国家科委发表了《气候》蓝皮书,全面总结了我国这一领域的研究成果。鉴于“气候变化对农业影响”问题的复杂性和紧迫的国际背景,在国家科委组织的国家“八五”、“九五”攻关项目中,都列入了“全球气候变化预测、影响和对策研究”的内容。

三、全球气温将相继变暖

根据国际上已进行的地球物理观测,以及大气环流模型(GCMs)最新的研究成果,关于全球未来变化的趋势,有若干意见是基本一致的。

温室效应日益增强:温室气体主要包括水汽和痕量气体。痕量气体(在大气中含量很低)主要指CO2、CH4(甲烷)、N2O(氧化亚氮)和CFCS(氟氯烃)等。前几种气体可以自然形成,也可以人为释放;CFCS则是人类工业活动的产物。其中最受重视的是CO2,据估计,它的持续增长要对近200年来的全球气候变暖负有49%~60%的责任,其浓度增长了26%。

令人担忧的是,随着石化燃料的大量燃烧,森林被过度地采伐,加之人口膨胀,植物在高温条件下呼吸作用将加强等原因,CO2浓度不断增长的势头在短期内将无法遏制。

CH4的残留期为10年左右,对以往全球气候变暖负有15%~18%的责任,主要释放源为沼泽地、水稻田、反刍动物的消化过程与天然气燃烧等。由于CH4的积累效应大,加上世界水稻总面积增加,反刍动物增殖以及工业化发展等因素,大气中甲烷含量亦明显增加。

不容忽视的是,CH4的增温效应要比CO2强20~30倍,而且随着温度的增高,释放强度将增加。

N2O释放源包括自然(海洋)和人为(石化燃料和生物质燃烧、农用肥料等)两个方面,它对近200年来的全球气候变暖负有3%~6%的责任。

CFCS又称氟里昂,是好几种有害气体的总称,其残留期可长达65~130年,据估计对近200年来的全球气候变暖负有15%~18%的责任。浓度尽管很低,但年增长率却是CO2的8倍,在增温方面起着相当大的作用。有人计算过,一个CFCS分子的作用相当于一个CO2分子的1万多倍,它还是破坏大气臭氧层的元凶。

估计未来大气温室气体的增长,是件相当困难的事,由于不确定因素太多,科学家只能借助于各种各样的情景进行分析。考虑到世界经济将不断发展和一些国家已从目前开始采取控制措施,一般认为温室气体年增长率将维持当前水平。这样在21世纪的中期或中后期,大气中CO2浓度的水平,与工业化前相比,将达到“倍增”。

全球持续变暖:在过去130年里,全球平均气温上升0.6℃。全球平均气温自70年代末期起,已稳定上升到1951—1980年的平均值以上。为评价未来全球气候变化,当今最先进的手段是建立大气环流模型(GCMs),又称全球气候模型。因为气候问题毕竟不同于其他学科中的某些问题,可在实验室里求得答案。人们不可能将气候“装入”一间实验室,通过释放温室气体或融化海冰对它进行实验。

GCMs是大气科学家为了评估全球气候变化而设计的大型三维数值模型,根据能量守恒、物质守恒和气体定律等物理学理论,及其对气候反馈机制的理解,采用复杂的联立方程组来描述决定气候的诸因子(太阳辐射、海洋、海冰、冰川、云量、云高及其光学特性,大地形、地面水文状况、下垫面反射率,同高度上的温、压、湿、风、CO2,以及地面降水的时空分布等)之间的相互关系,最终可以模拟全球各区域当前以及未来在不同大气CO2浓度水平时的气候。

GCMs还有一些局限性,如分辨率较低;对海洋环流过程、海洋内部以及海洋一大气之间热量和CO2交换的机制还了解不够;对云的形成及反馈机制还认识肤浅等,需在今后的研究中改进。

从趋势上看,各种GCMs的结果相符,即全球气温将相继变暖,降水总量亦随之增加。

四、中国未来气候变化

由于模型不可能把影响大气运动过程的因素都考虑在内,因而存在着不确定性。也就是说,现在我们能够知道的,只是一个大致的趋势。综合已有研究成果,预计21世纪中期或中后期,我国农业主产区气温平均可能上升1.5℃,总体变化趋势评估如下:

广大农业主产区平均气温将不均匀地呈上升趋势,特别是在东北、西北、华北地区农业生产的热量条件可望普遍得到改善,但地区间、季节间的增温强度和时间分布有较大差异。

冬季的增温幅度一般要高于夏季;低纬度地区的增温幅度一般要小于高纬度地区;沿海地区的增温幅度一般要小于内陆地区。

广大农业主产区的降水状况和土壤水分将发生不均匀的变化。除北部农业区外,处于中纬度地区的农业,可能面临降水不均匀减少的趋势。但是,在夏季除西北地区外,其他一些地区降水将呈不均匀性增加趋势。夏季降水增加对江淮平原、松辽平原农业有较好的影响。

黄淮平原和西北地区,降水量和土壤水分未来减少或有少量增加,以及夏季蒸发量有可能增大的变化趋势,都将导致这些地区农业生产的水分亏缺,特别是冬季降水的减少,使春旱对农业生产的危害将更加突出。

五、作物对气候变化做出反应

水稻:干旱与热害加重。

旱灾对水稻的危害总体上有加重趋势,特别是原来初夏旱较重的地区矛盾更为突出,温度升高也是加剧旱情的因素之一。南方部分地区晚稻生育期水分增加,有可能减轻伏旱的影响。

涝渍灾害的影响因地区而异,华北地区的危害将有所减轻,长江流域的情况和现在相近,而华南部分地区的危害将加重。由于气温升高,低温冷害的发生几率将降低。增温使南方双季晚稻生长季节延长,生育期缩短,其危害关键时期可在较高温度下度过,减少或避免了低温的影响。高温热害的危害正好相反,由于温度增高,现有易发生高温热害的地区危害将加重,即使在原先高温热害很轻或不出现危害的华北、东北等地区也有可能受到危害。

小麦:冻害会减轻。

我国小麦的主产区在北方,未来气候变暖加上水分条件不利,后期干热风和高温逼熟的危害将更加突出。越冬冻害是影响目前小麦生产的一种主要灾害,未来气候变暖改善了越冬条件,无疑会使冻害减轻。但是温度的年际变化依然存在,而且可能增大,加上种植制度变化的因素,小麦北界将转移到黑龙江省的部分地区,冻害的威胁仍然不能忽视。另外,暖冬与干旱、春季气温波动和霜冻相结合,会给小麦生产带来新的损失。小麦湿害主要发生在南方部分地区,危害将更突出,总体上危害不会低于当前水平。