全球变化与农业可持续发展课件.ppt
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1、全球变化与农业可持续发展全球变化与农业可持续发展主要内容一一.全球气候变化全球气候变化二二.全球变化条件下的种植业对策全球变化条件下的种植业对策三三. .全球变化条件下的全球变化条件下的林业林业对策对策四四.全球变化条件下的渔业对策全球变化条件下的渔业对策五五.全球变化条件下的荒漠化防治全球变化条件下的荒漠化防治一一. .全球气候变化全球气候变化一一. .全球气候变化全球气候变化l1.1 1.1 主要的全球变化主要的全球变化l1.2 1.2 当代气候变化的证据当代气候变化的证据l1.3 1.3 气候变化的诱因气候变化的诱因l1.4 1.4 当代气候变化的特点当代气候变化的特点1.1 1.1 主
2、要的全球变化主要的全球变化l传统的全球变化的理解传统的全球变化的理解l全球变暖、气候变化、海平面上升全球变暖、气候变化、海平面上升l海平面上升海平面上升1.1 1.1 主要的全球变化主要的全球变化l传统的全球变化的理解传统的全球变化的理解l最新的理解最新的理解? ?l人口增长人口增长l土地利用和土地覆盖变化土地利用和土地覆盖变化l大气成分变化大气成分变化l全球气候变化全球气候变化l荒漠化荒漠化l生物多样性变化生物多样性变化 1.1 1.1 主要的全球变化主要的全球变化l人口增长人口增长l是最主要的驱动因子是最主要的驱动因子 l人类的影响导致大气成分变化人类的影响导致大气成分变化l土地利用变化土
3、地利用变化l生物多样性丧失等生物多样性丧失等 人类活动引起大气成分的变化土地利用方式的转变生物多样性任何物种的灭绝都会对其他物种产生严重的影响,包括人类。1.1 1.1 主要的全球变化主要的全球变化l大气成分的变化大气成分的变化l二氧化碳二氧化碳 l甲烷甲烷 l氧化亚氮氧化亚氮 l氟里昂类物质氟里昂类物质 l臭氧臭氧 二氧化碳最主要的温室气体,对全球温二氧化碳最主要的温室气体,对全球温暖化贡献率达到暖化贡献率达到60%“源源”“汇汇”甲烷和氧化亚氮甲烷和氧化亚氮都是极重要的温室都是极重要的温室气体,增温潜势大,气体,增温潜势大,分别是二氧化碳的分别是二氧化碳的25、310倍。倍。甲烷甲烷“源源
4、”真菌是温室气体甲烷的生物来源真菌是温室气体甲烷的生物来源 (Nature,2012)N2O “源源”氧化亚氮的去除主要在平流层的光分解氧化亚氮的去除主要在平流层的光分解 。废水处理与温室气体的产生废水处理与温室气体的产生污泥的处理过程中同样产生温室气体;污泥的处理过程中同样产生温室气体;废水处理工程为持续的温室气体发生器;废水处理工程为持续的温室气体发生器;我国废水处理领域甲烷排放量居世界第一,占总排放我国废水处理领域甲烷排放量居世界第一,占总排放量的量的21%21%; 废水处理与温室气体的产生废水处理与温室气体的产生废水过程中含碳有机物转化为废水过程中含碳有机物转化为COCO2 2和和CH
5、CH4 4; 微生物将废水中的有机质分解,其中一部分碳素物质转化为微生物将废水中的有机质分解,其中一部分碳素物质转化为CH4和和CO2;含氮物质转化为含氮物质转化为NHNH4,NONOX X, N, N2O O;1.1 1.1 主要的全球变化主要的全球变化l土地利用与土地覆盖的变化土地利用与土地覆盖的变化l2020世纪以来,陆地表面改变非常显著,大量世纪以来,陆地表面改变非常显著,大量开垦耕地;开垦耕地;l热带地区,森林开垦为耕地,温带地区农田热带地区,森林开垦为耕地,温带地区农田转变为自然植被;转变为自然植被;l土地利用方式的改变对区域甚至全球的生物土地利用方式的改变对区域甚至全球的生物地球
6、化学循环产生影响;地球化学循环产生影响; 1.1 1.1 主要的全球变化主要的全球变化l土地利用与土地覆盖的变化土地利用与土地覆盖的变化l土地利用方式和土地覆盖变化对生态系统土地利用方式和土地覆盖变化对生态系统的结构和功能的影响:的结构和功能的影响:l土著种的减少和外来种的引入;土著种的减少和外来种的引入;l土壤碳和养分的丧失;土壤碳和养分的丧失;l增加温室气体向大气排放;增加温室气体向大气排放;l对区域气候的影响;对区域气候的影响;l植被生产力的变化;植被生产力的变化; 1.1.主要的全球变化主要的全球变化l全球气候变化全球气候变化l全球温暖化全球温暖化l降水格局的改变降水格局的改变l海平面
7、上升海平面上升l气候灾害事件气候灾害事件l厄尔尼诺和拉尼娜现象厄尔尼诺和拉尼娜现象1.1.主要的全球变化主要的全球变化l荒漠化荒漠化l荒漠化与人口增长导致的过度放牧、开垦等荒漠化与人口增长导致的过度放牧、开垦等有直接关系;有直接关系;l全球变化也是荒漠化发生的主要驱动因子;全球变化也是荒漠化发生的主要驱动因子;l荒漠化又引起气候变化和生物多样性减少;荒漠化又引起气候变化和生物多样性减少;1.1 1.1 主要的全球变化主要的全球变化l生物多样性变化生物多样性变化l当今国际生态学的三大研究热点之一当今国际生态学的三大研究热点之一l全球气候变化、土地覆盖和土地利用变化及荒全球气候变化、土地覆盖和土地
8、利用变化及荒漠化都会影响全球性生物多样性的减少和丧失;漠化都会影响全球性生物多样性的减少和丧失;l生物多样性又影响全球气候变化及土地覆盖变生物多样性又影响全球气候变化及土地覆盖变化等;化等;1.2 1.2 当代气候变化的证据当代气候变化的证据l气象观测证据气象观测证据l冰芯记录冰芯记录l树木年轮学证据树木年轮学证据l冰芯记录具有分辨率高、时间尺度长和信息多冰芯记录具有分辨率高、时间尺度长和信息多的特点的特点l不同长度的冰芯,可以反映不同历史年代不同长度的冰芯,可以反映不同历史年代的气候变迁,从中可以得到相应历史年代的的气候变迁,从中可以得到相应历史年代的气温和降水资料,以及二氧化碳等大气化学气
9、温和降水资料,以及二氧化碳等大气化学成分含量等信息。成分含量等信息。l通过测定发现,冰芯气泡中温室气体含量通过测定发现,冰芯气泡中温室气体含量从工业革命后呈现急剧升高态势,由此可推从工业革命后呈现急剧升高态势,由此可推断出人类活动对环境影响等断出人类活动对环境影响等( (侯书贵侯书贵) )。l人类迄今所拥有的最古老的冰芯人类迄今所拥有的最古老的冰芯l据德新社报道,多国科学家合作,于去年冬据德新社报道,多国科学家合作,于去年冬天从南极洲地表下天从南极洲地表下32003200米深处钻取了一块冰米深处钻取了一块冰芯形成于芯形成于9090万年前,是人类迄今所拥有的最万年前,是人类迄今所拥有的最古老的冰
10、芯。古老的冰芯。l借助新钻取的古老冰芯样品,能获得近几十借助新钻取的古老冰芯样品,能获得近几十万年间全球气候变化的具体证据。万年间全球气候变化的具体证据。l在温暖湿润的年份,树木生长快,年轮宽度大;在温暖湿润的年份,树木生长快,年轮宽度大;在寒冷干旱的年份,树木生长慢,年轮宽度小。在寒冷干旱的年份,树木生长慢,年轮宽度小。 l有关欧洲树木年轮的研究表明,温和的夏天可能有关欧洲树木年轮的研究表明,温和的夏天可能是罗马帝国兴盛的关键原因;而持续干旱、寒潮等是罗马帝国兴盛的关键原因;而持续干旱、寒潮等其他气候变化,则可能在历史动荡中起到了一定作其他气候变化,则可能在历史动荡中起到了一定作用;用;l小
11、冰河期(宋、明末年);小冰河期(宋、明末年);1.3 1.3 气候变化的诱因气候变化的诱因l温室气体与温室效应温室气体与温室效应l天文成因天文成因1.3 1.3 气候变化的诱因气候变化的诱因l天文成因天文成因l一些研究人员认为温暖化是由于别的原因一些研究人员认为温暖化是由于别的原因造成的;造成的;l太阳黑子相对数呈现增强趋势,这种趋势太阳黑子相对数呈现增强趋势,这种趋势与全球变暖相吻合;与全球变暖相吻合;l九大行星的力矩效应可使地球的公转半径九大行星的力矩效应可使地球的公转半径和速度发生改变,从而对气候变化有重要和速度发生改变,从而对气候变化有重要影响;影响;1.4 1.4 当代气候变化的特点
12、当代气候变化的特点l人类活动影响大人类活动影响大l气候变化速率快气候变化速率快l气候变化区域差异大气候变化区域差异大l气候变化预测的不确定性气候变化预测的不确定性 l气候变化区域差异大气候变化区域差异大l俄罗斯对气候变化的态度俄罗斯对气候变化的态度l气候变化区域差异大气候变化区域差异大l多岛屿国家对全球变暖特别关注多岛屿国家对全球变暖特别关注l菲律宾代表含泪诉菲律宾代表含泪诉“海燕海燕” 绝食追讨气绝食追讨气候债务候债务 气候变化预测的不确定性气候变化预测的不确定性 l为了减少气候变化预测的不确定性,需为了减少气候变化预测的不确定性,需要开展的科学工作:要开展的科学工作:l改进并增加大气和陆面
13、观测系统;改进并增加大气和陆面观测系统;l发展水面(如海洋、湖泊)和冰面的观测发展水面(如海洋、湖泊)和冰面的观测系统;系统;l发展更完善的气候模型发展更完善的气候模型;(1)获取小流域联网观测数据(2)理解碳氮气体交换与氮流失的协同过程(3)模型修改与效验 减少气候变化预测的不确定性采取的措施减少气候变化预测的不确定性采取的措施 密云水库甲烷观测l消落带区甲烷排放最大(杨萌等,消落带区甲烷排放最大(杨萌等,20112011)。)。二二. .全球气候变化条件下种植业对策全球气候变化条件下种植业对策二二. .全球气候变化条件下种植业对策全球气候变化条件下种植业对策l2.12.1 温室气体的农业控
14、制温室气体的农业控制l2.2 2.2 发展能源林和能源作物生产发展能源林和能源作物生产l2.3 2.3 节水农业与雨养农业并举节水农业与雨养农业并举l2.4 2.4 多样化农业生态结构多样化农业生态结构l2.5 2.5 推行生态农业推行生态农业l2.6 2.6 加强病虫害的防治加强病虫害的防治l2.7 2.7 推广精确农业和可持续农业推广精确农业和可持续农业二二. .全球气候变化条件下种植业对策全球气候变化条件下种植业对策l温室气体的农业控制温室气体的农业控制l增加单位土地上的林木生产量和土壤有机质含量;增加单位土地上的林木生产量和土壤有机质含量;l农林复合系统的固碳机制农林复合系统的固碳机制
15、l农林复合系统通过增加土壤有机质输入量、减少土农林复合系统通过增加土壤有机质输入量、减少土壤淋溶损失、促进根系周转、提高凋落物的数量和质壤淋溶损失、促进根系周转、提高凋落物的数量和质量等措施来增加土壤碳储量量等措施来增加土壤碳储量(Krsten,2000););l林草复合系统为草本植物的生长提供了较好的微环林草复合系统为草本植物的生长提供了较好的微环境境, 进而增加了其固碳潜力(进而增加了其固碳潜力( Dube et al., 2012 ););二二. .全球气候变化条件下种植业对策全球气候变化条件下种植业对策l温室气体的农业控制温室气体的农业控制l 改进水田管理、改良饲养技术控制甲烷改进水田
16、管理、改良饲养技术控制甲烷;二二. .全球气候变化条件下种植业对策全球气候变化条件下种植业对策l温室气体的农业控制温室气体的农业控制l控制氮肥使用和反硝化作用的途径控制氧化控制氮肥使用和反硝化作用的途径控制氧化亚氮亚氮l保护性耕作保护性耕作免耕少耕降低免耕少耕降低土壤的侵蚀作用土壤的侵蚀作用减少有机质流失减少有机质流失耕作加大土壤侵蚀耕作加大土壤侵蚀造成有机质的流失造成有机质的流失翻耕旋耕免耕二二. .全球气候变化条件下种植业对策全球气候变化条件下种植业对策l节水农业与雨养农业并举节水农业与雨养农业并举l加大少量灌溉的节水型农业和完全依靠自然加大少量灌溉的节水型农业和完全依靠自然降水的雨养型农
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