1-全球變化與農業(yè)可持續(xù)發(fā)展.ppt

《1-全球變化與農業(yè)可持續(xù)發(fā)展.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。

林杉資源與環(huán)境學院Email:linshan@mail.hzau.edu.cn電話：13277068237QQ:99484793華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院全球變化與農業(yè)可持續(xù)發(fā)展 主要內容一.全球氣候變化二.全球變化條件下的種植業(yè)對策三.全球變化條件下的林業(yè)對策四.全球變化條件下的漁業(yè)對策五.全球變化條件下的荒漠化防治 一.全球氣候變化 一.全球氣候變化1.1主要的全球變化1.2當代氣候變化的證據1.3氣候變化的誘因1.4當代氣候變化的特點 1.1主要的全球變化傳統(tǒng)的全球變化的理解全球變暖、氣候變化、海平面上升 海平面上升 1.1主要的全球變化傳統(tǒng)的全球變化的理解最新的理解?人口增長土地利用和土地覆蓋變化大氣成分變化全球氣候變化荒漠化生物多樣性變化 1.1主要的全球變化人口增長是最主要的驅動因子人類的影響導致大氣成分變化土地利用變化生物多樣性喪失等 人類活動引起大氣成分的變化 土地利用方式的轉變 生物多樣性任何物種的滅絕都會對其他物種產生嚴重的影響，包括人類。 1.1主要的全球變化大氣成分的變化二氧化碳甲烷氧化亞氮氟里昂類物質臭氧 二氧化碳最主要的溫室氣體，對全球溫暖化貢獻率達到60% “源” “匯” 海洋碳匯深海封存海洋生物固定濱海濕地固碳濱海濕地包括哪些，濱海濕地為啥可以固碳？ 甲烷和氧化亞氮都是極重要的溫室氣體，增溫潛勢大，分別是二氧化碳的25、310倍。 甲烷“源”真菌是溫室氣體甲烷的生物來源（Nature，2012） N2O“源”氧化亞氮的去除主要在平流層的光分解。 廢水處理與溫室氣體的產生污泥的處理過程中同樣產生溫室氣體；廢水處理工程為持續(xù)的溫室氣體發(fā)生器；我國廢水處理領域甲烷排放量居世界第一，占總排放量的21%； 廢水處理與溫室氣體的產生廢水過程中含碳有機物轉化為CO2和CH4；微生物將廢水中的有機質分解，其中一部分碳素物質轉化為CH4和CO2;含氮物質轉化為NH4，NOX,N2O； 1.1主要的全球變化土地利用與土地覆蓋的變化20世紀以來，陸地表面改變非常顯著，大量開墾耕地；熱帶地區(qū)，森林開墾為耕地，溫帶地區(qū)農田轉變?yōu)樽匀恢脖?；土地利用方式的改變對區(qū)域甚至全球的生物地球化學循環(huán)產生影響； 1.1主要的全球變化土地利用與土地覆蓋的變化土地利用方式和土地覆蓋變化對生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能的影響：土著種的減少和外來種的引入；土壤碳和養(yǎng)分的喪失；增加溫室氣體向大氣排放；對區(qū)域氣候的影響；植被生產力的變化； 生物入侵有哪些入侵物種？ 土壤碳的喪失 1.主要的全球變化全球氣候變化全球溫暖化降水格局的改變海平面上升氣候災害事件厄爾尼諾和拉尼娜現(xiàn)象 全球氣候變化之全球變暖 降水格局發(fā)生變化亞熱帶地區(qū)降雨量下降 厄爾尼諾造成秘魯漁場魚類大量死亡 1.主要的全球變化荒漠化荒漠化與人口增長導致的過度放牧、開墾等有直接關系；全球變化也是荒漠化發(fā)生的主要驅動因子；荒漠化又引起氣候變化和生物多樣性減少； 當氣溫上升1.5℃時我國干旱區(qū)范圍的變化濕潤區(qū)減少約25萬公頃，干旱區(qū)總面積增加約18萬公頃（慈龍俊）。 1.1主要的全球變化生物多樣性變化當今國際生態(tài)學的三大研究熱點之一全球氣候變化、土地覆蓋和土地利用變化及荒漠化都會影響全球性生物多樣性的減少和喪失；生物多樣性又影響全球氣候變化及土地覆蓋變化等； 1.2當代氣候變化的證據氣象觀測證據冰芯記錄樹木年輪學證據 冰芯記錄冰芯記錄具有分辨率高、時間尺度長和信息多的特點 冰芯記錄不同長度的冰芯，可以反映不同歷史年代的氣候變遷，從中可以得到相應歷史年代的氣溫和降水資料，以及二氧化碳等大氣化學成分含量等信息。通過測定發(fā)現(xiàn)，冰芯氣泡中溫室氣體含量從工業(yè)革命后呈現(xiàn)急劇升高態(tài)勢，由此可推斷出人類活動對環(huán)境影響等(侯書貴)。 冰芯記錄人類迄今所擁有的最古老的冰芯據德新社報道，多國科學家合作，于去年冬天從南極洲地表下3200米深處鉆取了一塊冰芯形成于90萬年前，是人類迄今所擁有的最古老的冰芯。借助新鉆取的古老冰芯樣品，能獲得近幾十萬年間全球氣候變化的具體證據。 樹木年輪學在溫暖濕潤的年份，樹木生長快，年輪寬度大；在寒冷干旱的年份，樹木生長慢，年輪寬度小。 樹木年輪學有關歐洲樹木年輪的研究表明，溫和的夏天可能是羅馬帝國興盛的關鍵原因；而持續(xù)干旱、寒潮等其他氣候變化，則可能在歷史動蕩中起到了一定作用；小冰河期（宋、明末年）； 1.3氣候變化的誘因溫室氣體與溫室效應天文成因 1.3氣候變化的誘因天文成因一些研究人員認為溫暖化是由于別的原因造成的；太陽黑子相對數(shù)呈現(xiàn)增強趨勢，這種趨勢與全球變暖相吻合；九大行星的力矩效應可使地球的公轉半徑和速度發(fā)生改變，從而對氣候變化有重要影響； 天文成因俄羅斯天文臺首席科學家分析火星全球測量數(shù)據顯示，火星附近的南極已連續(xù)三個夏天不再發(fā)現(xiàn)二氧化碳“冰帽子”，這和太陽能量的劇烈波動有關。同時，也認為長期上升的太陽輻射是造成地球變暖的原因。 1.4當代氣候變化的特點人類活動影響大氣候變化速率快氣候變化區(qū)域差異大氣候變化預測的不確定性 氣候變化區(qū)域差異大俄羅斯對氣候變化的態(tài)度 氣候變化區(qū)域差異大多島嶼國家對全球變暖特別關注菲律賓代表含淚訴“海燕”絕食追討氣候債務 氣候變化預測的不確定性為了減少氣候變化預測的不確定性，需要開展的科學工作：改進并增加大氣和陸面觀測系統(tǒng)；發(fā)展水面（如海洋、湖泊）和冰面的觀測系統(tǒng)；發(fā)展更完善的氣候模型； (1)獲取小流域聯(lián)網觀測數(shù)據(2)理解碳氮氣體交換與氮流失的協(xié)同過程(3)模型修改與效驗減少氣候變化預測的不確定性采取的措施 密云水庫甲烷觀測消落帶區(qū)甲烷排放最大（楊萌等，2011）。 二.全球氣候變化條件下種植業(yè)對策 二.全球氣候變化條件下種植業(yè)對策2.1溫室氣體的農業(yè)控制2.2發(fā)展能源林和能源作物生產2.3節(jié)水農業(yè)與雨養(yǎng)農業(yè)并舉2.4多樣化農業(yè)生態(tài)結構2.5推行生態(tài)農業(yè)2.6加強病蟲害的防治2.7推廣精確農業(yè)和可持續(xù)農業(yè) 二.全球氣候變化條件下種植業(yè)對策溫室氣體的農業(yè)控制增加單位土地上的林木生產量和土壤有機質含量； 農林復合系統(tǒng)固碳潛力Haile等(2010)的研究表明,農林復合系統(tǒng)能顯著增加0–50cm土層有機碳含量。 農林復合系統(tǒng)固碳潛力農林復合系統(tǒng)的固碳機制農林復合系統(tǒng)通過增加土壤有機質輸入量、減少土壤淋溶損失、促進根系周轉、提高凋落物的數(shù)量和質量等措施來增加土壤碳儲量(Kürsten,2000）；林草復合系統(tǒng)為草本植物的生長提供了較好的微環(huán)境,進而增加了其固碳潛力（Dubeetal.,2012）； 秸稈還田對稻田溫室氣體排放及土壤有機碳固定的影響秸稈覆蓋稻田土壤碳固定對減緩全球變暖的貢獻李成芳等，2011 土壤固碳與甲烷增排稻田CH4排放及其對秸稈還田土壤固碳的抵消在省級尺度上,僅山西、內蒙古、遼寧、吉林、黑龍江、西藏共10個省市自治區(qū)CH4增排的GWP小于土壤固碳效益;而在其他20個省份的稻田中,秸稈還田的土壤固碳減排效益可以完全被增排CH4的溫室效應所抵消。 土壤固碳與甲烷增排稻田CH4排放及其對秸稈還田土壤固碳的抵消在全國尺度上,秸稈還田通過稻田土壤固碳對大氣CO2的減少效果為38.43TgCO2-eqv·a-1,而稻田增排CH4的GWP則達到82.95TgCO2-eqv·a-1。 二.全球氣候變化條件下種植業(yè)對策溫室氣體的農業(yè)控制改進水田管理、改良飼養(yǎng)技術控制甲烷； 水分管理對稻田甲烷排放的影響稻田水分管理會影響土壤通透性及氧化還原狀態(tài)，進而影響稻田甲烷產生排放及氧化；水稻生長期持續(xù)淹水造成極端厭氧，有利于CH4的產生排放；相反，烤田增加土壤通透性，從而抑制CH4產生(Sassetal.,2002)；水稻生長期持續(xù)淹水，稻田CH4排放量遠遠高于經歷烤田和干濕交替處理的稻田CH4排放量（Caietal.,2004）； 水分管理對稻田甲烷排放的影響控灌處理水稻全生育期CH4平均排放率為7.96,淹水處理為12.98(彭世樟等，2007) 氮肥對稻田甲烷排放的影響銨態(tài)氮肥甲烷排放明顯高于硝態(tài)氮肥（Louetal.,2010）。 飼料對反芻動物甲烷排放影響動物品種、日糧類型、飼料種類、飼喂方式及添加物等都能影響動物甲烷的產生(桑斷疾等，2013)。 飼料對反芻動物甲烷排放影響飼喂不同粗飼料時公牛腸道甲烷排放量為干玉米秸稈>稻草>紫花苜蓿（樊霞等，2006）雙峰駝體內甲烷產生量的試驗表明：意大利黑麥草為19.6g/Kg、紫花苜蓿為26.6g/Kg、稻秸為17.5g/Kg、蘇丹草為28.4g/Kg、貓尾草為26.9g/Kg（李霞等，2007）。 日糧類型對細毛羊甲烷排放影響采食玉米比采食玉米秸稈組綿羊的日甲烷產量均低； 飼料對反芻動物甲烷排放影響飼料經粉碎或制粒后可顯著減少動物甲烷產量（Hironakaetal.,1996）。粗切的牧草比細碎的牧草能產生更多的甲烷（Lassey,1997）。 飼料添加劑對甲烷排放的影響微生物制劑減少甲烷的產生主要是通過改變瘤胃微生物區(qū)系和調整種群的平衡所致。研究表明，飼喂給公牛釀酒酵母（1.5Kg/t飼料），與對照組相比，培養(yǎng)后試驗組甲烷產量下降10%（Mutsvangwaetal.,2002）。添加絲蘭屬提取物顯著降了甲烷的產氣量（Akahashietal.,2001）。絲蘭屬提取物。 飼料對甲烷排放影響機制通過改變微生物群體（如甲烷菌、纖毛蟲）和瘤胃pH所致。當飼喂給動物粗飼料時，纖維素分解菌增加，瘤胃進行乙酸發(fā)酵，產生大量的氫，刺激甲烷菌大量增殖（王麗風，2004）。飼喂可溶性碳水化合物或淀粉使瘤胃pH值降低，抑制了甲烷菌和纖毛蟲，并增加了丙酸產量，而丙酸發(fā)酵是利用氫，減少了形成甲烷的原料，從而降低甲烷排放量。 二.全球氣候變化條件下種植業(yè)對策溫室氣體的農業(yè)控制控制氮肥使用和反硝化作用的途徑控制氧化亞氮保護性耕作 施肥對氧化亞氮排放的影響施氮可顯著增加氧化亞氮的排放，并且表施的排放量高于穴施（李鑫等，2008）； 施肥對氧化亞氮排放的影響N2O排放總量表現(xiàn)為緩釋肥處理較普通尿素處理顯著降低（李鑫等，2008） 耕作后土壤MBC和DOC動態(tài)變化（張磊等，2008）耕作使土壤礦化速率加快，土壤微生物量碳和可溶性有機碳含量呈增加或先增加后減小趨勢 免耕少耕降低土壤的侵蝕作用減少有機質流失耕作加大土壤侵蝕造成有機質的流失 保護性耕作顯著提高土壤有機質含量免耕處理比傳統(tǒng)處理固碳量增加了20％免耕土壤0－5cm的土壤有機碳是犁耕土壤的2倍免耕秸稈覆蓋極顯著提高了表層土壤全碳含量免耕少耕促進真菌的生長,顯著提高土壤微生物種類和數(shù)量,使更多的不穩(wěn)定碳得以固定積累,減少由于礦化引起的損失;也有利于大團聚體的形成 不同耕作措施對玉米生長季農田二氧化碳排放通量的影響（張宇等，2009）翻耕旋耕免耕 二.全球氣候變化條件下種植業(yè)對策節(jié)水農業(yè)與雨養(yǎng)農業(yè)并舉加大少量灌溉的節(jié)水型農業(yè)和完全依靠自然降水的雨養(yǎng)型農業(yè)的份額； 河北省灤平、豐寧、赤城三縣10.3萬畝水稻全部改種玉米。此舉每年可為北京節(jié)水6000余萬立方米，相當于一個中型水庫蓄水量，北京市財政每年補貼“退稻”農民4635萬元。河北水稻改種玉米為北京節(jié)水 二.全球氣候變化條件下種植業(yè)對策加強病蟲害的防治全球變暖使病蟲害加重，采取的措施有：研制農藥新品種；采取合理的品種搭配和間作套種技術；加強病蟲害的生物防治； 二.全球氣候變化條件下種植業(yè)對策推廣精確農業(yè)和可持續(xù)農業(yè)精確農業(yè)可實現(xiàn)節(jié)水節(jié)肥節(jié)能源，減少環(huán)境污染和溫室氣體排放，實現(xiàn)農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展精細耕作；測土配方施肥；衛(wèi)星監(jiān)控，電腦控制耕作； 例適應氣候變化的技術中國北方-冬麥北移目標：保證冬小麥安全越冬適應措施越冬前提早灌溉加大播種量套種經濟作物 例適應氣候變化的技術中國華北地區(qū)--“小麥-玉米雙晚栽培技術”目標：提高玉米產量保證小麥正常生產適應措施推廣玉米晚熟品種推遲小麥播種期該技術對小麥產量無負面影響，卻可提高玉米產量10%；每年可減少20-25%的灌溉用水，以華北地區(qū)小麥種植面積計算，每年可節(jié)約水資源90-100億噸；可減少氣候變暖對小麥的不利影響； 例適應氣候變化的技術西北綠洲農業(yè)區(qū)—綜合節(jié)水技術目標：提高灌溉用水的利用效率，發(fā)揮節(jié)水潛力適應措施建立灌區(qū)渠道防滲工程加強農業(yè)灌溉用水管理調整農業(yè)種植結構發(fā)展膜下滴灌技術到2020年，通過技術逐步推廣實施可節(jié)水量達到2-2.4億噸。 三.全球氣候變化條件下林業(yè)對策 三.全球氣候變化條件下林業(yè)對策3.1.天然林保護與管理3.2.人工造林對策 三.全球氣候變化條件下林業(yè)對策3.1.天然林保護與管理（1）保護現(xiàn)有的天然林資源（2）建立自然保護區(qū)走廊（3）開展區(qū)域引種實驗 例我國天然林資源及固碳能力我國天然林分布“天保工程”東北、西南高山林區(qū)，西北高山林區(qū)，南方熱帶林區(qū)； 例我國天然林資源及固碳能力流程圖（胡會峰等，2006）固碳能力估算：增加，減少 例我國天然林資源及固碳能力平均每年固碳4.26Tg,按單位面積計算,全國平均每公頃每年固碳率為1.41。 例我國天然林資源及固碳能力天然林保護工程固碳儲量天保工程區(qū)因減產帶來的固碳量為22.75Tg,平均每年固碳4.55Tg。 例大興安嶺地區(qū)北美短葉松引種成功大興安嶺地區(qū)自然條件嚴酷，氣溫低、生長期短、土層瘠薄、樹種品種單一，加之全球性氣候變化，生態(tài)環(huán)境已十分脆弱。為保護生態(tài)環(huán)境、增加物種多樣性，還要引進外來樹種。北美短葉松的成功引進，對生態(tài)建設具有極其重要的意義。 例華南地區(qū)引種木麻黃引種約有80多年歷史。本種是華南沿海地區(qū)造林最適樹種，凡沙地和海濱地區(qū)均可栽植，其防風固沙作用良好；可做行道樹、防護林或綠籬。 例適應氣候變化的技術川西天然林適應氣候變化試驗示范目標：提高植被結構穩(wěn)定性等，從而達到提高天然林適應氣候變化能力的目標適應措施封禁恢復技術封山改造恢復技術效果：水源涵養(yǎng)能力、植被覆蓋度、物種多樣性等 三.全球氣候變化條件下林業(yè)對策3.2.人工造林對策（1）適應氣候變化的間伐策略（2）適當發(fā)展超短輪伐期人工林（3）森林病蟲害防治的適應對策（4）發(fā)展薪炭林（5）森林防火對策 例氣候變化對森林病蟲害的影響隨著氣候變暖,以及異常氣溫繁出現(xiàn),森林生態(tài)系統(tǒng)的均衡局面常發(fā)變動,使病蟲害種類增多,發(fā)生危害面積增加（趙鐵良等，2003）。氣候變暖影響昆蟲區(qū)系的分布,昆蟲分布區(qū)系逐漸向北擴大；隨著全國氣候變暖,一些昆蟲的生物學特性正在逐漸改變,發(fā)生周期縮短；極端氣溫天氣的頻繁出現(xiàn)進一步激發(fā)了森林病蟲害的突發(fā)成災。 例氣候變化對森林病蟲害的影響分布在遼寧、北京、陜西、山西、山東等省的油松毛蟲,近年來出現(xiàn)向北、向西的擴展趨勢；熱帶、亞熱帶地區(qū)常見多發(fā)的白蟻,危害范圍也在由南向北擴大；過去很少發(fā)生病蟲害的云貴高原近年來病蟲害頻發(fā),云南迪慶地區(qū)海拔高山上冷杉林內的高山小毛蟲常成災； 例氣候變化對森林病蟲害的影響年平均氣溫變化與森林病蟲害發(fā)生關系圖（趙鐵良等，2003） 例氣候變化助長森林火災研究人員預測，2035年以前，森林野火肆虐面積將增加20%；2065年以前，過火面積還將增加40%；到本世紀末，這一數(shù)字還將翻番。生態(tài)學家們利用模型分析指出，在氣候變化的影響下，未來數(shù)十年內，美國黃石國家公園的森林火災可能會更加頻繁，森林的構成也會發(fā)生改變； 例氣候變化助長森林火災云南省各生態(tài)區(qū)森林火災受害率與氣候因子的回歸分析生態(tài)V區(qū)受氣候因素的影響最大，由于V區(qū)植被為寒溫帶針葉林，森林可燃物較易燃，可燃物對氣候變化的響應比較敏感（陳峰等，2012）。 四.全球氣候變化條件下漁業(yè)對策 四.全球氣候變化條件下漁業(yè)對策4.1.實行季節(jié)性休漁等措施4.2.加強特定漁場的監(jiān)管和跟蹤研究4.3.關注溫暖化引起的赤潮災害和水體缺氧等問題4.4.注意濕地、珊瑚礁的保護和恢復特定漁場 例澳大利亞南部海域魚類大量死亡或與氣候變暖有關據英國《衛(wèi)報》報道，由于海水變暖，澳大利亞南部海域的海豚和魚類的死亡已經變得越來越頻繁。一些科學家表示，氣候變化將會帶來更極端的天氣事件，這就意味著赤潮的發(fā)生頻率會越來越高。 例三亞珊瑚礁保護措施開展資源調查公眾意識教育珊瑚礁繁殖、移植試驗生物監(jiān)測體系的建立設置了野外長期監(jiān)測樣地、設施。將收集的數(shù)據及環(huán)境狀況調查歷史數(shù)據進行數(shù)字化處理，并轉換為ArcGIS平臺中的基礎地理數(shù)據信息圖層。 五.全球變化條件下荒漠化防治對策 五.全球變化條件下荒漠化防治對策5.1.加強生物治理技術的應用5.2.加大工程治理力度5.3.興辦節(jié)水灌溉農業(yè)5.4.建立荒漠化自然保護區(qū) 五.全球變化條件下荒漠化防治對策加強生物治理技術的應用農田防護林技術；流動沙丘造林固沙技術；引種耐干旱植物；小流域水土保持林技術； 例適應氣候變化的技術高寒草原區(qū)—生態(tài)恢復技術目標：保護草場生態(tài)、恢復草場生產力適應措施篩選適于高寒地區(qū)的牧草在黃河上流開展人工補水適應技術藏北高寒草地放牧管理適應技術經2年的示范，示范區(qū)的植被覆蓋度由原來的65%提高到96%，植物種類由19種提高到29種。 例適應氣候變化的技術安西荒漠自然保護區(qū)位于亞洲中部溫帶荒漠、極旱荒漠和典型荒漠的交匯處，面積800000公頃。主要保護對象戈壁荒漠草場及珍稀動物。是中國目前第10位的大型自然保護區(qū)。是目前中國唯一以保護極旱荒漠生態(tài)系統(tǒng)及其生物多樣性為主的多功能綜合性自然保護區(qū)。 例適應氣候變化的技術安西荒漠自然保護區(qū)目標：保護動物有足夠的水，植被不退化適應措施強化保護區(qū)管理采用人工撫育等方法擴大珍稀植物種群數(shù)量擴大人工防風固沙灌木規(guī)模采取應對氣候變化的適應措施后，自然植被得到恢復，地下水位基本穩(wěn)定。 作業(yè)全球變化對生態(tài)系統(tǒng)帶來主要影響是什么？查閱文獻，說明全球變化的最新應對策略。