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1高原農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

黃土高原曾是我國文化的發(fā)源地之一,秦、漢、唐等興盛的朝代都建都在黃土高原,但是由于氣候干旱,降水變率大,植被破壞,水土流失嚴重,土地貧瘠化和土壤荒漠化問題日趨突出,氣象災(zāi)害尤其是旱災(zāi)頻繁,加之長期不合理開發(fā),區(qū)內(nèi)各地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)差別很大,對氣候變化反應(yīng)敏感。在西部大開發(fā)過程中,政府和農(nóng)業(yè)部門在進行農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃時需要了解當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)對氣候變化可能帶來的有利和不利影響及其可能的響應(yīng)程度,以便有的放矢,合理安排開發(fā)資金,防患于未然;同時也可為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、中低產(chǎn)田改造、推廣生態(tài)農(nóng)業(yè)和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)以及實施退耕還林還草等生態(tài)再建設(shè)工程提供科學(xué)的參考。根據(jù)IPCC和FAO有關(guān)脆弱性的定義[1,2]及已有研究成果[3~7],本文認為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候脆弱性問題,即農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對氣候變化可能響應(yīng)問題,主要關(guān)心的是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程對各種氣候因素變化反應(yīng)的敏感性以及當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟、環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件對氣候變化的適應(yīng)程度。也就是說,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候脆弱性是指某地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程對各敏感氣候因素變化的可能反應(yīng),以及當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟、生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境要素對氣候變化可能適應(yīng)的綜合響應(yīng)程度。

2農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候脆弱性評估方案

本評估方案首先確定了敏感性和適應(yīng)性評估指標(biāo),采用AHP層次分析法分配指標(biāo)權(quán)重,其次根據(jù)有關(guān)研究成果確定單指標(biāo)評估標(biāo)準(zhǔn)和敏感性、適應(yīng)性計算方案,最后給出了脆弱性計算方案和等級劃分標(biāo)準(zhǔn)。

2•1脆弱性評估指標(biāo)體系及其權(quán)重

本文農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣候脆弱性研究指標(biāo)體系的確定,是在參考已有生態(tài)脆弱性研究和有關(guān)氣候變化對農(nóng)業(yè)影響研究成果及考察調(diào)研的基礎(chǔ)上,充分考慮研究區(qū)域內(nèi)的實際生產(chǎn)狀況,選取和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件密切相關(guān)的氣候、生態(tài)和持續(xù)發(fā)展能力的因子,采用數(shù)學(xué)分析和專家推薦相結(jié)合的辦法,分別選取敏感性指標(biāo)和適應(yīng)性指標(biāo)組合,根據(jù)專家打分結(jié)果,利用AHP層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重[8]。

2•2敏感性指標(biāo)分級及計算方案

敏感性各指標(biāo)的評判標(biāo)準(zhǔn)主要參考了有關(guān)文獻和前期科研成果[9~11],各指標(biāo)值具體分級及相應(yīng)敏感性程度等級劃分。

2•3適應(yīng)性指標(biāo)分級方案及計算方法

根據(jù)各地農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r、各種可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系和有關(guān)科研成果[12~14],可確定適應(yīng)性各指標(biāo)判別標(biāo)準(zhǔn)及適應(yīng)性程度等級劃分方案。

2•4農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣候脆弱性分級及計算方案

綜合考慮上述兩方面的影響,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候脆弱性Vp可由式(3)計算得出,并由式(4)作歸一化處理,具體等級劃分方案。

3農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候脆弱性現(xiàn)狀評估

本文選取的研究區(qū)域為黃土高原地區(qū)陜西、甘肅、寧夏3省區(qū)內(nèi)130個縣市。鑒于收集到的1990年和1997年資料最全,故本文以這兩年作為現(xiàn)狀研究個例年。根據(jù)前文介紹的評估方案和收集到的初始資料,可以估算出每一個縣市相應(yīng)的敏感性Vp1、適應(yīng)性Vp2和脆弱性Vp,從而確定研究區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候脆弱性分布現(xiàn)狀。

3•11990年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候脆弱性分析

1990年各縣市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對氣候變化的敏感性、適應(yīng)性和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候脆弱性估算結(jié)果。研究區(qū)內(nèi)1990年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對氣候變化反應(yīng)最為敏感的區(qū)域主要分布在陜北東部、關(guān)中東南部、隴東北部和寧南地區(qū)。適應(yīng)性較好的地區(qū)主要是在陜西關(guān)中地區(qū)渭河流域,蘭州市附近和寧夏引黃灌區(qū)等工農(nóng)業(yè)比較發(fā)達的地區(qū),較差的地區(qū)主要集中陜北大部、隴東北部和寧夏南部。綜合兩個方面的結(jié)果可知氣候脆弱性程度最高的地區(qū)主要分布于黃土高原中部黃土丘陵區(qū)和東部水土流失嚴重區(qū)。

3•21997年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候脆弱性分析

同上可以得到1997年研究區(qū)內(nèi)130個縣市敏感性、適應(yīng)性和脆弱性等級分布情況。從圖2來看,研究區(qū)內(nèi)1997年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對氣候變化響應(yīng)最為敏感的區(qū)域主要分布在陜西關(guān)中東部、陜北大部、隴東和隴中西部、寧南地區(qū)等。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對氣候變化影響響應(yīng)的敏感性較高的縣市增加,說明1997年的氣候條件更不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。適應(yīng)性較好的地區(qū)仍主要分布在陜西關(guān)中地區(qū)渭河流域和蘭州附近一帶,寧夏引黃灌區(qū)適應(yīng)性有所下降,榆林市及附近有所增加;適應(yīng)能力較差的地區(qū)主要集中陜北部分、隴東、隴中大部和寧夏南部。綜合兩個方面的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)氣候脆弱性較高的地區(qū)主要分布在陜北中部、隴東、寧夏南部和隴中南部一帶。

3•3農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候脆弱性變化分析

研究區(qū)內(nèi)1997年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對氣候變化最為脆弱的縣市有9個,與1990年持平;最不脆弱的縣市有22個,比1990年增加4個,說明有所減輕。綜合兩年的估算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣候脆弱性較高的地區(qū)主要分布在陜北中部、隴東、寧夏南部和隴中南部一帶,主要是由于當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)對氣候變化影響的反應(yīng)比較敏感,而當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟和生態(tài)環(huán)境狀況也不利于減輕氣候變化的不利影響,這與當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀基本一致。應(yīng)該指出的是,影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣候敏感性和適應(yīng)性因素很多,相互關(guān)系也十分復(fù)雜,限于資料和種種原因,本評估方案僅選取了若干主要的因素,設(shè)計了一個比較簡單的評估方法,與實際相比是不夠完整的,還存在著許多科學(xué)上的不確定性。但上述分析可以反映出黃土高原農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣候脆弱性現(xiàn)狀的一個大致輪廓,以供進一步研究借鑒和參考。

4未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣候脆弱性的可能演變

4•1我國西北地區(qū)未來氣候變化情景

為了了解未來氣候變化情景下,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候脆弱性可能變化,本文采用國家氣候中心提供IPCC推薦的5個最新GCM模式(CGCM、CSRIO、DKRZ、GFDL和HADLEY)模擬結(jié)果[15]來確定未來氣候變化情景。根據(jù)5個模式平均的模擬結(jié)果,我國西北地區(qū)在未來50年內(nèi)溫度和降水均有增加的趨勢,其中溫度增加的幅度比全國平均大,降水增加的幅度與全國平均持平。表5給出了西北地區(qū)未來50年溫度和降水的季節(jié)變化。可以看出,溫度和降水在春、冬季增加的幅度比夏、秋季大,可以認為我國未來氣候變化對西北地區(qū)作物越冬和春季生長有利。

4•2基于1997年適應(yīng)性情景的未來氣候脆弱性可能變化

采用上述氣候脆弱性現(xiàn)狀評估方法,在上列未來氣候變化情景基礎(chǔ)上,估算了有關(guān)敏感性指標(biāo)的未來可能變化(圖略),結(jié)果表明未來敏感性將呈波動型變化:2010~2020年增加,隨后減小,2040~2050年又稍微增加。為了解未來氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候脆弱性影響,首先假定以1997年社會經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境治理的適應(yīng)性情景為基礎(chǔ),分析脆弱性的可能變化,結(jié)果如圖3。從圖3可以看出,在只考慮氣候變化因素影響下,研究區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候脆弱性一直較高的地區(qū)集中在研究區(qū)中部,呈東北-西南向一線,其中2010~2020年脆弱性程度有微弱的增加趨勢,其他年份變化不是很明顯。顯然,這與未來氣候變化引起的敏感性波動趨勢有關(guān)。

4•3基于未來社會經(jīng)濟發(fā)展情景的氣候脆弱性可能變化

為了檢測環(huán)境治理和未來社會經(jīng)濟發(fā)展對脆弱性的影響,本文首先根據(jù)現(xiàn)行國家有關(guān)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃[16]、五年計劃發(fā)展綱要等[17,18]、西部大開發(fā)政策[19]和近期生態(tài)環(huán)境治理、退耕還林還草的實施情況,初步設(shè)定有關(guān)環(huán)境治理指標(biāo)變化如下:水土流失面積以1%a-1遞減,森林覆蓋率以0•2%a-1增加,需退耕還林還草的≥25°陡坡耕地比例按5%a-1遞減,土壤侵蝕模數(shù)按1%a-1遞減;進而設(shè)定了一個簡單的社會經(jīng)濟發(fā)展情景(表6),用上述同樣評估方法模擬研究區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對氣候變化的敏感性、適應(yīng)性及其脆弱性的未來可能變化。脆弱性變化總的分布趨勢為:2010~2020年有增加趨勢,隨后逐漸下降,高脆弱性的區(qū)域逐漸從研究區(qū)中部向中西部轉(zhuǎn)移并呈減少趨勢,脆弱性較高的區(qū)域逐漸縮小。2010~2020年有增加趨勢,與同期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對氣候變化的敏感性較高相一致,同時相應(yīng)的環(huán)境治理、社會經(jīng)濟發(fā)展還不足以抵御較高敏感性的影響。綜合以上結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),最為脆弱的縣市主要集中在六盤山西部會寧—武山一帶以及陜北中部、寧南和隴東部分縣市。

4•4未來氣候脆弱性的可能變化分析

綜合以上兩種方案,我們可以得出以下結(jié)果:在不考慮社會經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境治理情景下,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候脆弱性主要受氣候要素變化影響,2010~2020年有增強趨勢;在一定的社會經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境治理措施下,未來脆弱性的變化在2010~2020年雖有增強趨勢,但總體上脆弱性的變化逐漸減弱,高脆弱區(qū)向研究區(qū)西部轉(zhuǎn)移。這說明東部水土流失區(qū)和中部黃土丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候脆弱性在社會經(jīng)濟發(fā)展和實施一定的環(huán)境治理情景下比西部地區(qū)更快地減輕,因而在這些區(qū)域增加投資,加大水土流失和環(huán)境治理力度,推廣農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)的潛力比西部大。研究區(qū)內(nèi)西部地區(qū)由于自然環(huán)境惡劣,經(jīng)濟發(fā)展緩慢,加之受到西北部沙漠化和荒漠化的影響,近期內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候脆弱性還會維持較高水平,很難降低,在以后的規(guī)劃中應(yīng)綜合考慮有關(guān)對策,增強適應(yīng)能力,抵御氣候變化的可能不利影響。但是由于本評估方案與GCM模式本身存在科學(xué)不確定性,上述模擬結(jié)果也只是一種初步的探討,僅給出了黃土高原農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣候脆弱性未來變化的可能趨向和概貌,供討論。

5農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的對策措施討論

黃土高原有著特殊的地理地貌,水土流失嚴重,氣象災(zāi)害頻繁,同時長期以來農(nóng)業(yè)的過度開發(fā)給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成很大破壞,不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。如何面對現(xiàn)實,采取積極的適應(yīng)措施,防御氣候變化可能帶來的不利影響,防止環(huán)境進一步惡化,促進地方經(jīng)濟持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展,是決策者需要認真考慮的重大問題。本文僅在此提出能提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)對氣候變化的適應(yīng)性,走可持續(xù)發(fā)展之路的若干對策措施建議,以供各級決策者討論參考。

(1)防御與治理并重。調(diào)整現(xiàn)有農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、改變種植制度和耕作方式,采用農(nóng)業(yè)高新科技,主動防御氣候變化可能帶來的不利影響,趨利避害,以降低當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)對氣候變化影響的敏感性;同時加強對水土流失、土地退化等生態(tài)環(huán)境惡化的治理,促進自然生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù),提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)和自然生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化影響的適應(yīng)能力,實現(xiàn)發(fā)展農(nóng)業(yè)與保護環(huán)境相協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展。

(2)合理有效地利用農(nóng)業(yè)自然資源,保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展。研究區(qū)內(nèi)人均耕地較我國東部地區(qū)多,但區(qū)內(nèi)東部坡耕地多,水土流失嚴重,西部土壤貧瘠,自然條件差,造成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的后勁不足。在適宜的地方實施退耕還林還草,減少坡耕地,改造中低產(chǎn)田,發(fā)展旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè),提高光、熱、水資源的綜合利用效率和現(xiàn)有耕地的生產(chǎn)力,以降低遭受不利氣候變化影響危害的風(fēng)險,減弱農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對氣候變化反應(yīng)的敏感性,促進農(nóng)業(yè)自然資源合理高效的可持續(xù)利用。

(3)因地制宜,走綜合開發(fā)道路。研究區(qū)內(nèi)各地區(qū)的自然條件和經(jīng)濟條件差別很大,農(nóng)業(yè)比重也很大,不可能采取統(tǒng)一的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟開發(fā)模式。節(jié)水農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、設(shè)施農(nóng)業(yè)和小流域綜合治理等方式或模式,都可以因地制宜地借鑒采用。尤其是針對研究區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源和旅游資源比較豐富的特點,應(yīng)特別注意加強這些資源的有序開發(fā);將礦產(chǎn)、旅游資源開發(fā)和環(huán)境保護、扶持農(nóng)業(yè)、增加農(nóng)業(yè)投入和轉(zhuǎn)移農(nóng)業(yè)勞動力協(xié)調(diào)統(tǒng)一起來,推進農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)村產(chǎn)業(yè)開發(fā);適應(yīng)市場經(jīng)濟發(fā)展需求,走工、農(nóng)業(yè)和農(nóng)、林、牧、副業(yè)綜合開發(fā)道路,提高各地農(nóng)業(yè)和地方經(jīng)濟適應(yīng)氣候變化的經(jīng)濟實力,為降低其氣候脆弱性提供有力的經(jīng)濟基礎(chǔ)。

(4)提高農(nóng)民科技素質(zhì),推廣農(nóng)業(yè)高新科技。研究區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)人口比重大,文化水平普遍偏低,對農(nóng)業(yè)高新科技和新品種的推廣很不利。應(yīng)大力推廣文化掃盲和科技掃盲,提高農(nóng)民科學(xué)文化水平;同時建立健全農(nóng)村高新科技推廣服務(wù)體系,鼓勵發(fā)展資源節(jié)約型和高附加值農(nóng)產(chǎn)品深加工的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè),增強農(nóng)民集體或個體經(jīng)營農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對氣候變化的適應(yīng)能力。

6小結(jié)與討論

本文首先介紹了黃土高原農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候脆弱性評估方案,并利用1990年和1997年資料完成了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候脆弱性的現(xiàn)狀分析,脆弱區(qū)域和研究區(qū)現(xiàn)實狀況比較一致;其次利用IPCC推薦的5個最新GCM模式模擬結(jié)果,設(shè)定了我國西北地區(qū)未來氣候變化情景,并在不考慮社會經(jīng)濟發(fā)展情景(基于1997年適應(yīng)性現(xiàn)狀)和設(shè)定一定的社會經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境治理情景下,估算了脆弱性的未來可能變化。結(jié)果表明,如果進行積極的生態(tài)環(huán)境治理,考慮一定的社會經(jīng)濟發(fā)展,研究區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候脆弱性將逐漸減弱,說明環(huán)境治理和發(fā)展經(jīng)濟有利于減緩氣候變化不利影響,為尋求積極主動的適應(yīng)措施防御氣候變化的潛在不利影響提供了一定的參考。由于本研究中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣候脆弱性評估指標(biāo)的選擇和權(quán)重分配方案存在著許多不確定性;尤其是在模擬未來氣候脆弱性的可能變化時,氣候模式本身及其模擬結(jié)果的降尺度轉(zhuǎn)換等,還存在著許多局限性和不確定性,加之脆弱性評估模擬方法本身的局限性,包括對未來社會經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境治理等情景的粗略設(shè)計,所有這些均將對氣候脆弱性未來可能變化的模擬可信度產(chǎn)生影響。雖然如此,本研究旨在現(xiàn)有資料和模式模擬結(jié)果基礎(chǔ)上,尋求評估農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的氣候脆弱性評估方法,并初步取得了一些比較有意義的結(jié)果。如果進一步優(yōu)化評估指標(biāo)體系,采用更科學(xué)的考慮局地影響的降尺度方法以及更為合理地細化和設(shè)定未來社會經(jīng)濟發(fā)展情景,將有助于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣候脆弱性的進一步研究,以期為各級規(guī)劃、決策、管理部門提供科學(xué)借鑒,促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和地方經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。