摘要：以氣溫和降水為主要?dú)夂蛞蜃樱x取河北及京津２３個(gè)氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)，分析河北地區(qū)１９５６－２００７年氣候變化特征：近５０年全區(qū)年均氣溫呈波動上升趨勢，且冬季氣溫升高對年氣溫的上升貢獻(xiàn)率最大；年降水量總體呈波動減少趨勢，其中夏季降水呈明顯波動減少趨勢。對未來該區(qū)氣候變化特征進(jìn)行了預(yù)估。從地下水位、土地環(huán)境、農(nóng)業(yè)病蟲害的角度分析了河北地區(qū)氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的影響；分析了近５０年來氣候變化對農(nóng)作物種植制度的影響以及對作物生理生態(tài)和品質(zhì)產(chǎn)生的不確定影響。氣候變化在一定程度上降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，提高了生產(chǎn)成本，頻發(fā)的極端氣候事件也會增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的損失。最后給出了未來氣候變化對該區(qū)農(nóng)業(yè)的可能影響。

　　關(guān)鍵詞：河北地區(qū)；氣候變化；農(nóng)業(yè)影響

　　ＩＰＣＣ第二工作組第四次評估報(bào)告指出［１］，全球氣候變暖對農(nóng)牧業(yè)、生態(tài)系統(tǒng)、水資源及沿海岸帶社會經(jīng)濟(jì)的影響最為嚴(yán)重。氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響已經(jīng)引起各國政府、社會和科學(xué)界的高度重視，成為了廣泛關(guān)注的問題。目前國內(nèi)的研究大多是根據(jù)全球氣候的變化特點(diǎn)和趨勢，或是根據(jù)我國大區(qū)域的氣候特點(diǎn)，分析對農(nóng)業(yè)的影響［２，３］。本文利用河北地區(qū)氣象站點(diǎn)的實(shí)測數(shù)據(jù)，分析本區(qū)的氣候變化特征，并據(jù)此推測未來氣候變化趨勢，探討氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，為推進(jìn)應(yīng)對河北氣候變化的農(nóng)業(yè)技術(shù)和措施提供科學(xué)依據(jù)，為河北地區(qū)應(yīng)對氣候變化的總體倡議提供決策支持。

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　　１近５０年來河北地區(qū)氣候變化特征

　　根據(jù)中國氣象局國家氣象信息中心提供的在河北地區(qū)（包括京津）均勻分布的２３個(gè)氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)，分析本區(qū)近５０年來主要?dú)庀笠氐臅r(shí)空變化特征。

　　１．１氣溫上升

　　圖１是１９５６－２００７年河北地區(qū)氣溫演變曲線，年均氣溫表現(xiàn)為波動上升趨勢，年均氣溫的氣候傾向率為０．３６４°C／１０ａ。從１９８０ｓ開始，各年代氣溫增幅不斷加大，冬季氣溫增加值最大。冬季氣候傾向率為０．５５９°C／１０ａ，對區(qū)域年均氣溫上升貢獻(xiàn)率最大，春季次之，為０．３８９°C／１０ａ，夏季和秋季略低于年均氣溫的增幅，增溫相對較緩［４］。就空間分布而言，總體上全區(qū)氣溫為升高趨勢，張家口、蔚縣一帶為增溫高值區(qū)，氣候傾向率達(dá)０．５°C／１０ａ以上，北京、廊坊及邢臺地區(qū)略低，氣候傾向率在０．４５°C／１０ａ以上，而天津、饒陽至南宮等東部平原增溫平緩。

　　１．２降水減少

　　由近５０年河北地區(qū)年降水變化趨勢（圖２）可知，年降水量總體呈波動減少趨勢，氣候傾向率達(dá)－２０．７６ｍｍ／１０ａ。四季中夏季降水量減少趨勢明顯，且幅度最大，氣候傾向率為－２４．２０ｍｍ／１０ａ，為影響河北地區(qū)全年降水的主要因素；秋冬季降水變化平緩，分別為０．２７ｍｍ／１０ａ和－０．３９ｍｍ／１０ａ，而春季則略有增加，氣候傾向率為３．５６ｍｍ／１０ａ。近５０年河北地區(qū)降水量變化的空間差異性較顯著，全區(qū)降水量均呈減少趨勢，由東北到西南減少幅度基本呈現(xiàn)低－高－低的形態(tài)，遵化－北京、保定一帶及黃驊附近都存在一降水量減少幅度較大的區(qū)域。

　　２未來氣候變化趨勢預(yù)測

　　２．１氣候自然變化趨勢預(yù)估

　　（１）基于氣候自然波動規(guī)律的預(yù)估。研究當(dāng)前氣候變化在自然波動中的位置意義重大，它是展望未來氣候自然變化的出發(fā)點(diǎn)。當(dāng)前氣候是明清小冰期結(jié)束后的轉(zhuǎn)暖期。歷史上冷暖時(shí)段的持續(xù)期常是對應(yīng)的，持續(xù)較長時(shí)段冷期后的暖期也較長，在經(jīng)歷了５００年長時(shí)期的“小冰期”后，現(xiàn)在的暖期有可能持續(xù)較長時(shí)期，其特點(diǎn)與隋唐暖期（５７０－７７０年）相似［５］。歷史上１００～１０００ａ時(shí)間尺度的暖期往往伴隨著降水的增加。利用旱澇資料計(jì)算河北２０００年來降水變化系列，得到隋唐暖期年降水比現(xiàn)在多１０％～１５％［６］。因此，河北氣候自然變化趨勢很可能是繼續(xù)變暖而降水有所增加。

　　2．２未來人類活動影響氣候變化趨勢預(yù)估

　　人類活動對氣候影響的研究方法一般采用氣候模式做數(shù)值模擬試驗(yàn)。姜大膀等［８］采用ＩＰＣＣ資料中心提供的７個(gè)耦合模式的預(yù)測結(jié)果，分析ＳＲＥＳＡ２方案溫室氣體和氣溶膠排放情景下內(nèi)地前３０年的１０年際氣候變化趨勢，研究結(jié)果表明，２０２１－２０３０年，河北地區(qū)冬季和夏季表面溫度分別升高１．５～１．８°C和１．３～１．６°C；夏季降水零距平在本區(qū)中部通過，其北（南）部是微弱的正（負(fù)）距平，這表明，未來３０年溫室氣體和氣溶膠濃度的持續(xù)增加對河北降水可能沒有明顯的影響。

　　３氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響

　　３．１氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的影響

　　３．１．１氣候變化導(dǎo)致井灌面積增加，地下水位逐年下降氣候變化影響了整個(gè)水循環(huán)過程，水環(huán)境發(fā)生重大變化，地表水資源銳減，供需矛盾日益擴(kuò)大，農(nóng)業(yè)灌溉結(jié)構(gòu)不斷變化。河北省現(xiàn)有２萬ｈｍ２以上的大型灌區(qū)１７處，設(shè)計(jì)灌溉面積共９７．８７萬ｈｍ２，有效灌溉面積６９９．８７萬ｈｍ２，２０世紀(jì)７０年代、８０年代、９０年代實(shí)際灌溉面積分別降為５３．２７萬ｈｍ２、４１萬ｈｍ２、３８．６萬ｈｍ２。縮減的地表灌溉面積逐漸由井灌代替，７０年代、８０年代、９０年代已分別由５０年代的４．４７萬ｈｍ２增至１５．５３萬ｈｍ２、１９．１３萬ｈｍ２、１８．６７萬ｈｍ２。造成地下水超采嚴(yán)重，地下水位逐年下降。３．１．２氣候變化對土地環(huán)境的影響１）土地干化、干旱威脅加重。由于地下水位明顯下降，包氣帶大大增厚，削弱了地下水對土壤水分的調(diào)節(jié)功能，使土壤水分降低，加之降水減少和氣溫升高的影響，土壤濕度必然減少。有關(guān)衛(wèi)星監(jiān)測資料表明：河北土壤濕度呈下降趨勢［９］。這樣，干旱威脅加重，其發(fā)生頻率和強(qiáng)度相應(yīng)增加。２）土地沙化和草場退化。氣溫升高和降水量減少導(dǎo)致土地沙化和草場退化。河北省沙化土地面積已經(jīng)由１９４９年的１２２．６萬ｈｍ２增至２７２萬ｈｍ２，占全省土地總面積的１４．５％，其中壩上地區(qū)沙化最為嚴(yán)重［１０］。草原面積日益減少，２０世紀(jì)５０年代初壩上地區(qū)草場面積８６萬ｈｍ２，目前已減至５１萬ｈｍ２。草場嚴(yán)重退化，牧草覆蓋度由５０年代的９０％降到４４％，草高由６０～８０ｃｍ降到１５～２０ｃｍ［１１］，產(chǎn)草量由４２００ｋｇ／ｈｍ２降到６７５ｋｇ／ｈｍ２［１２］。３）濕地減少，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境惡化。氣候暖干化導(dǎo)致濕地萎縮、消亡。濕地中大面積蘆葦塘變成了濕草甸，又由濕草甸變成了干草地，局部地區(qū)出現(xiàn)了荒漠化。同時(shí)，由于人們對濕地功能和作用的認(rèn)識不足，不少地方人為排水或?yàn)橐喔龋跐竦馗沟厮烈馔跍稀⑿耷铀倭藵竦氐钠扑榛蛵u嶼化，渠堤切斷了植被的天然聯(lián)系，也切斷了魚類和其他水生動物的迴游通道，破壞了其繁衍規(guī)律，瓦解了其季節(jié)性的遷徙模式［１３］，致使魚蝦及水生動植物資源遭受毀滅性破壞。

　　３．２．２氣候變化對作物生理生態(tài)和品質(zhì)的不確定影響

　　近百年來氣候變化主要是由于大氣中ＣＯ２等溫室氣體濃度增加造成的。ＣＯ２作為作物光合作用的重要原料之一，可直接在生理上影響作物生長。研究表明［１４－２１］，ＣＯ２增加表現(xiàn)為一種肥效作用，可促進(jìn)冬小麥等農(nóng)作物產(chǎn)量增加。但是高溫對作物生產(chǎn)也會產(chǎn)生不利影響［２２］，尤其是返青后的高溫對冬小麥產(chǎn)量不利［２３］。王春乙等［２０］認(rèn)為，ＣＯ２對冬小麥、棉花和谷子品質(zhì)有利，對玉米品質(zhì)不利。但現(xiàn)階段研究成果多為在封頂或半封頂式生長室及模型模擬的研究成果，其模擬條件只能部分反映氣候變化的特征，與野外實(shí)際情況有一定差異，作物對ＣＯ２反應(yīng)的長期效應(yīng)還需繼續(xù)探索，尚缺乏對作物模型結(jié)果的驗(yàn)證［２４］。因此氣候變化對河北地區(qū)作物的最終影響還存在著很大的不確定性，需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究。

　　３．３未來氣候變化對農(nóng)業(yè)影響的預(yù)估

　　未來氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響是多方面的。首先是對農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境產(chǎn)生重大影響。隨著溫度顯著升高，地表蒸發(fā)和作物需水量將大幅度上升，盡管未來降水量可能略有增加，但土壤墑情仍會降低，水資源趨于短缺，加之人口增加和人類不合理活動的影響，干旱化和沙漠化進(jìn)程可能呈加劇趨勢，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化，嚴(yán)重制約本區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，在氣候變暖背景下，氣候干旱、高溫酷暑和暴雨洪澇等極端天氣和氣候事件發(fā)生頻率將會明顯增多，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)將表現(xiàn)出更大的脆弱性。４結(jié)論由于河北處于東亞季風(fēng)區(qū)北緣，受季風(fēng)年（代）際變化的影響，氣候變率大，生態(tài)環(huán)境脆弱，是氣候變化影響最敏感的地區(qū)之一。在全球氣候變暖的大背景下，河北地區(qū)近５０年來氣候發(fā)生了明顯變化，暖干化日益嚴(yán)重，極端天氣氣候事件出現(xiàn)更為頻繁，給農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境帶來了嚴(yán)重影響。未來降水雖會有一定程度的增加，但仍將延續(xù)暖干效應(yīng)，將嚴(yán)重制約本區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前，氣候變化預(yù)測及其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響還存在著很大的不確定性，為了更有效地適應(yīng)氣候變化，減緩氣候變化對農(nóng)業(yè)的負(fù)面影響，需進(jìn)一步深入研究相關(guān)科學(xué)問題。

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　　劉芳圓１，肖嗣榮１，劉寒２，穆仲義１