农业土地利用对干旱化的适应模式研究

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1、农业土地利用对气候干旱化的适应模式研究项目摘要本项目拟选择中国北方的灌溉农业为主的河北省邢台县、雨养农业区内蒙古兴和县为研究区，运用人工气候室内实验和实地观测实验相结合的方式，模拟不同气候变化情景下灌溉农业区和雨养农业区主要作物类型、品种及草地的干旱适应性。通过对主要农作物不同品种干旱适应性的模拟实验和不同作物类型干旱适应性的模拟实验，筛选适应干旱化情景条件下的作物品种和类型，建立农业干旱适应性模拟的模型和方法。根据干旱适应性模拟结果，以提高水资源利用效率、增加农业产出、减少农业旱灾为目标，通过调整农业土地利用类型，建立适应气候干旱化的基本模式。该研究不仅是当前人地关系

2、的前沿科学问题，而且对提高中国北方地区水资源的利用效率、建设资源节约型社会具有积极的现实意义。（一）立项依据与研究内容1、项目的立项依据干旱是指在相对广阔的地区长期无降水或降水异常偏少的气候背景下，水分供求严重不足的一种现象。持续干旱势必导致严重的灾害。据统计，在各类自然灾害造成的总损失中，气象灾害引起的损失约占85%，而干旱又占气象灾害损失的50%左右[1]。一些气候模拟研究表明：随着大气中二氧化碳和其它温室气体浓度的增加，气温升高，造成土壤中潜在水分损失，从而导致干旱化，尤其是中纬度地区干旱化加剧[2-3]。根据对全球1860-1995年全球格点(2.5°经度ⅹ2.

3、5°纬度)Palmer干旱指数(PDSI)资料以及通过修正的PDS程序计算结果表明：近百年来，除澳大利亚、北非干旱区外，南美洲、南非、北美洲、中亚和中国西北等全球主要干旱区呈明显变干趋势，且全球气候变暖时段干旱年发生概率明显偏高[4]。根据气象站点观测资料的分析结果，中国干旱区近52a干旱化有所缓和甚至有变湿倾向，而半干旱区干旱化加剧[4-9]。由国家重点基础研究发展规划“我国生存环境演变和北方干旱化趋势预测研究”对中国北方地区气候变化的最新研究结果表明：中国北方地区的气候呈现出明显的干旱化趋势[10]（图1）（符淙斌、马柱国报告）。就未来中国北方地区的干旱化趋势，科学

4、家提出四种情景：干旱化趋势逆转，气候转湿；干旱化趋势结束，干湿程度维持现有水平、干旱化趋势以现有的速率继续发展；干旱化速率加快（图2）。141920-2000年黄河中游的降水变化（据符淙斌、马柱国）未来中国北方地区降水变化的可能情景面对目前的干旱化形势，从事全球变化研究的科学家提出对全球变化的研究应该由以认识地球系统基本规律为主的纯基础研究，扩展到与人类社会可持续发展密切相关的一系列生存环境实际问题的研究；从全球变化对人类生存环境的影响和研究人类活动对环境变化的影响，扩展到研究人类如何适应全球环境的变化，开展以北方干旱化为对象的关于“有序人类活动”的理论和实践研究，将研

5、究全球变化区域响应中的敏感性、脆弱性和人类适应性，作为全球变化区域响应研究的一项主要内容[11-13]。将全球和区域环境变化的适应同可持续发展结合起来。因此，开展气候干旱化趋势下的人类适应性研究是人类应对干旱化形势的一个新的研究课题。有关人类对自然环境变化的适应性的研究是目前人地关系研究的一个新的方向，人地相互作用的适应性科学问题，在近10年中得到了广泛的应用，特别是在由世界气象组织开展的气候变化影响评价工作中（IPCC），得到了极为深广的使用。过去30年，在2286份出版物中，适应性术语出现了1084次。人地相互作用的适应性（Adaptability）与其脆弱性、恢复

6、性有着密切联系。脆弱性评价是恢复性改进的基础，恢复力的提高是适应性的一种具体措施。因此，一些学者认为，脆弱性、恢复性与适应性三个与理解人地相互作用机制与过程密切关联的术语，正在走向于整合[14]。适应性是对人地相互作用过程的一种表征，而脆弱性则是对人地相互作用过程之结果的测度，恢复性则刻画了人地相互作用机制与过程的一系列调控措施（包括工程与非工程措施）。从定量的角度来看，适应性强则脆弱性弱，恢复性则是适应性与脆弱性的函数[15]。作为对人地相互作用所形成的从地方到全球尺度的人地复合系统，正在受到全球化过程的深刻影响[16]14，即影响到人地相互作用所形成的社会－生态系统

7、的恢复性、脆弱性和适应性。这也从另一个角度揭示了人地相互作用的适应性，深受全球化和全球环境变化的影响。人地复合系统作为一类复杂的超反馈的非线性系统，已经从作为自然生态系统转变为“社会－生态系统”，其作为以地方（小）尺度为特色，或作为以全球（大）尺度为特色的动力学与非动力学行为，已经被人类所认识。当前最为困难的是认识这一系统作为中尺度特色的动力学与非动力学行为，诸如其表现为空间上的多样性、时间上的多变性，以及作为一种复杂开放系统演变的速度、规模，特别是其一旦受到外来打击，如巨灾或全球性能源、金融、生态危机等，这一系统应如何适应，或者学会如何