气候变化对喀斯特地区农业的影响及适应策略——以贵州西部六盘水市为例*

敖向红

(1.贵州师范大学 南方喀斯特研究院，贵州 贵阳 550001；2.国家喀斯特石漠化防治工程技术研究中心，贵州 贵阳 550001)



气候变化对喀斯特地区农业的影响及适应策略
——以贵州西部六盘水市为例*

敖向红1，2

(1.贵州师范大学 南方喀斯特研究院，贵州 贵阳 550001；2.国家喀斯特石漠化防治工程技术研究中心，贵州 贵阳 550001)

全球气候变化已成为普遍共识，应对气候变化对农业生产所带来的危害是全世界所应关注的问题。中国南方以贵州为中心的喀斯特地貌区，山高坡陡，地形破碎，其特殊的地质、气候背景和尖锐的人地矛盾使该区生态环境脆弱、敏感、环境容量低、稳定性差。以严重水土流失——石漠化为主要特征的生态严重威胁着区域社会经济可持续发展和2.2亿人口赖以生存的空间。因此，气候变化背景下中国南方喀斯特地区的农业发展备受学术界和政府关注。

气候变化；喀斯特地区；农业；影响；策略

0 引言：

目前在全球气候增暖背景下，各国科学家及政府部门对可能引起的环境和生态变化给予了极大关注[1]-[4]。20世纪以来，全球气候变化对粮食生产的影响也引起国内外的广泛关注[5]-[7]。农业生态系统是受气候变化影响最直接、最脆弱的系统，对于发展中的农业大国——中国来说更是如此[8]。农业在进化中对环境和气候有一个自然选择的过程，对环境和气候变化有一个适应的能力，但是这种能力是有限的，超过一定范围，适应能力将被阻断，甚至难以恢复。为此针对当前全球温度增高的现实和发展趋势，加大科学研究力度，总结成功经验，提高中国农业适应能力已经成为紧迫的任务[8]-[9]。全球气候变暖是地球最显著的环境变化，政府间气候变换专门委员会(IPCC)第四次评估报告指出，最近100年(1906——2005年)地表平均温度增加0.74℃[10]。影响作物生长发育的日温和夜温都有相应的升高，1979—2003年，全球年均日温和夜温分别升高0.35℃和1.13℃[11]。根据贵州省气象信息中心和六盘水市气象局共15个气象观测站的数据显示：在贵州西部喀斯特地区，从1980年到2010年的气候资料分析可以看出研究区这三十年内整体气候变化趋势明显呈现为气温升高降水减少，即典型的干热型转变。在整个研究时段内，研究区域气温变化总体为升温趋势[12]。

1 研究区基本情况

六盘水别称“中国凉都”，位于贵州西部，市名由最初下辖的六枝、盘县和水城三个特区首字组成。六盘水在东经104°18′20"至105°42′50"，北纬25°19′44"至26°55′33"之间，总面积9965平方公里。地处川、滇、黔、桂四省结合部，为长江和珠江的分水岭，南北盘江从境内穿过。境内属北亚热带季风湿润气候区，受低纬度高海拔的影响，冬暖夏凉，气候宜人。年均温13℃至14℃，1月均温3℃至6.3℃，7月均温19.8℃至22℃；年降水量在1200——1500毫米之间；无霜期280天左右。由于地形起伏较大，局部地区气候差异明显。根据六盘水市年鉴统计：截止2013年末，全市辖4个县(区、特区)共计93个乡镇, 耕地面积18.35万hm2,户籍在本市的总人口有325.41万人,其中农业人口251.85万人，常住人口287.45万人。

六盘水是传统的农业大市，种植业、林业、畜牧业、渔业等均有涉及，1949年，境内农业耕作粗放，农村经济落后，处于自然经济状态。发展至2014年，全市生产总值为1042.73亿元，比上年增长14.1%。粮食产量达到81.41万吨，比上年增长0.6%。以马铃薯、蔬菜、畜牧养殖“三大产业”为重点的农业结构调整取得新进展，规模化水平和商品率进一步提高，全年粮食种植面积达到18.30万公顷，下降0.27%；油料种植面积1.01万公顷，增长17.4%；蔬菜种植面积2.39万公顷，增长9.1%。年末果园面积0.93万公顷，增长27.4%。今年雨水充沛，主要农产品产量有所增长。全年粮食总产量81.41万吨，比上年增长0.6%；油料作物产量1.24万吨，比上年增长7.8%。蔬菜、茶叶、水果等经济作物产量较快增长，分别比上年增长8.7%、20.0%和31.1%。

2 六盘水气候变化基本事实

六盘水地处亚热带低纬高原山区, 境内绝大部分为山区, 喀斯特地貌发育,属亚热带湿润季风气候,气候复杂多变,气象灾害频繁。每年因自然灾害造成的损失占GDP的6%～7%,其中气象灾害占80%以上,特别是进入21世纪以来,在全球气候变暖的大背景下,旱涝、寒暑等极端天气气候事件频繁发生[13]。六盘水市现有水利工程设施1635处,其中蓄水工程345处、引水工程1224 处、提水工程66处；有效灌溉面积约2.86万hm2,其中水田2.06万hm2、水浇地 0.79万hm2。通过对各干旱分区采用不同频率保证率对全市供需水进行分析计算, 全市各类水利工程所能提供的水量远远达不到用水要求,缺水率 (缺水量与需水量之比)在30%—80%之间,灌溉用水严重短缺,年年均有不同程度的干旱灾情出现。云贵高原年总降水量从60年代中期开始呈下降趋势,直到80年代末才缓慢增加,40年间年降水变化的主要突变点是1974年。在云贵高原地区,年平均气温与总云量和年平均相对湿度呈显著负相关,说明在云贵高原增温对水汽蒸发、相对湿度减小的贡献是明显的[14]。

2.1 气象要素变化

气温变化：近50a来六盘水市秋、冬季及年平均气温呈上升趋势，春、夏季气温呈下降趋势。降水变化：近50a来六盘水市春、秋季及年降水呈下降趋势，其中春季降水明显减少，而夏、冬季降水呈上升趋势。极端最低气温升高，极端最高气温降低。年雨日数减少,年暴雨日数增加。其他要素变化：近50a六盘水市的日照时间、总云量均呈显著减少趋势[15]。

2.2 极端气候事件变化

气候变化包括要素平均值和变率2个方面的变化，这种变化与极端气候事件的频率和强度相联系[16]。贵州处于东亚季风区，由于每年季风的不同变化，贵州夏季降水的变率较大，降水的多寡直接导致夏季旱涝的发生。贵州夏季降水呈准10a的周期变化，20世纪90年代处于相对多雨期，洪涝频繁，进入21世纪以来处于一个相对少雨期，2001—2006就发生了2001、2003、2005和2006年4年强度较重的干旱，2001年农作物受灾面积99 714hm2，农业经济损失216 527万元，直接经济损失220 243万元，2005年由于干旱造成的损失占各种自然灾害损失的56%，农作物受灾面积7 281 350hm2,农业经济损失177 790万元，直接经济损失179 635万元，2006年黔北遭遇自1925年以来最为严重的干旱，全省农作物受灾面积8 533 280hm2，农业经济损失297 156万元，直接经济损失301 654万元，其中仅六盘水市农作物受灾面积658 200hm2，农业经济损失148 509万元，直接经济损失150 828万元。夏季降水近几年呈减少趋势，但暴雨日数呈增加趋势，意味着短时强降水频率增加，由此引发的暴雨洪涝及滑坡、塌方、泥石流等地质灾害活动强度、规模和范围将加大，发生频率增大，损失更为严重，并诱发多种病虫害。春季降水减少趋势明显，气温总体上呈下降趋势，但近几年气温上升明显，气温高，蒸发大，西部春旱呈加重趋势，2004和2006年都发生了重级春旱；秋季降水减少，气温增加，雨日数减少，秋绵雨灾害减轻，与过去“贵州秋季低温阴雨”显著不同，秋旱影响日益突出，特别是伏秋连旱年份对当年乃至次年的农业生产和人民生活用水、工程蓄水都可能造成严重的影响。在全球气候变暖的大背景下,贵州主要表现在冬季气温升高,平均气温和极端最低气温都显著升高,与1986年以前相比,寒冷事件出现频率减少,暖冬现象明显,自1986年至今的20a中,贵州出现了14个暖冬。总体来看,贵州省20世纪50～60年代严冬、酷暑和旱涝(以旱为主)较多,而80年代后期以来(尤其是90年代)暖冬、旱涝(以涝为主)较多[16]。

2.3 六盘水市历史干旱灾害情况

干旱灾害是六盘水市发生的主要自然灾害之一，干旱频发对全市的农业生产尤其是粮食生产构成了极大威胁，干旱灾害不仅直接影响群众的生产和生活，而且严重制约了该地区社会经济的稳步发展。根据《六盘水市志》历史资料记载：该地区旱灾最早见于1476年，如盘县大旱；1862年，盘县、水城大旱，盘县斗米银一两二钱，饥民死者相枕籍，水城人相食。场坝有商贩以人肉和牛肉合煮在市场上出卖，饥民采野草度日，死者不计其数；1900年水城春季遭大风久旱，小春颗粒无收，民多饿死, 暴尸无人收殓, 地方乐善好施者捐资催人在洗马潭挖 大坑埋葬,立1块“万人坟”石碑；1987年,六盘水市遭受半个世纪以来最严重的旱灾,连续干旱近8个月,全市受旱面积达6.75万hm2,河塘干涸,田土开裂,禾苗焦枯,夏粮大幅度减产。经初步统计,从1476年至1949年的473年间,六盘水市有史料记载的重旱年有26年,平均每18年有1次重旱；从1950年至2003年的54年间,六盘水市出现旱灾的年份有31年,平均每1.7年有1次旱灾,其中冬 春2季连旱的有14个年份、冬春夏3季连旱的有1年 (1987年)、春夏2季连旱的有3个年份、春夏秋3季连旱的有1年(1960年)。干旱导致植被覆盖率减少、自然绿洲萎缩、草场退化、山地石漠化严重。

3 气候变化对喀斯特地区农业的影响

气候变化对农业的影响是多方面的，从2004年至2014年六盘水市主要农业经济指标中，可以明显看出：2011年六盘水农业粮食产量严重减产，其主要原因是2011年中国南方大旱，六盘水也受到极为严重的影响(表1、图1)。

表1 六盘水市2004——2014年主要农业经济指标

注：粮食种植面积主要包括水稻、玉米、小麦、马铃薯的种植面积，不包括油料、蔬菜、水果、烤烟等经济作物的种植面积。

图1 六盘水市2004——2014年粮食产量图Fig.1 Liu panshui city 2004-2014 food production

3.1 气温变化对农业气候生产力的影响

年平均气温升高，可促进农作物的光合作用，年农业气候生产力随之提高；反之，年农业气候生产力下降[17]。但在不同季节，农作物不同的生长期内对气温的要求却并不全然相同。农业在进化中对环境和气候有一个自然选择的过程，对环境和气候变化有一个适应的能力，但是这种能力是有限的，超过一定范围，适应能力将被阻断，甚至难以恢复。

气温变化尤其是气候变暖会使农业病虫害的分布区发生变化，低温往往限制某些病虫害的分布范围，气温升高后，这些病虫害的分布区可能扩大，从而影响农作物生长，同时还使一些病虫害的生长季节延长，使害虫的繁殖代数增加，一年中危害时间延长。另外，暖冬背景下病虫原体越冬存活基数大，农作物受害可能加重。

3.2 降水变化对农业气候生产力的影响

降水对农业气候生产力的影响主要表现在对农业用水的影响，季节性降水的缺失会导致农业用水需求不足[18]。而适宜的降水则是农业发展的保障。大量的强降雨天气在贵州近十年来有所增加，主要出现在夏季。明显的强降雨在短时间内增加了喀斯特地区月降雨量，却相应地减少了降雨的天数。大量强降雨天气的增多，一方面增加了山洪、滑坡、泥石流等自然灾害发生的频率；另一方面在季节上的降雨分布不均，则容易导致随后农业生长期内的严重干旱，不利于农业用水的稳定[19]。据六盘水市政府公布，2015年5月5日六盘水市受冰雹影响，其中六枝特区、水城县、钟山区的部分乡镇发生灾情。共造成农作物受灾4.846万亩，成灾2.335万亩，绝收0.81万亩。初步统计受灾农户1415户，计5919人，预计经济损失3510.205万元。受灾作物主要是玉米、马铃薯、蔬菜、茶园、果园和烤烟。

3.3 日照时数变化对农业气候生产力的影响

日照时数是表征太阳辐射强弱的气象要素之一，也是表征气候变化的主要气象要素。日照时数的长短直接影响着大气热力状况、生物生长、农牧业生产，并对人类的日常生活有直接的影响[20]。农业生产发展中对日照时数的变化反应尤为直接，主要是由于农业的发展受日照时数等气候因素的直接影响。

3.4 大气CO2浓度变化对农业的影响

目前关于CO2浓度升高对作物生产力的影响研究报道较多，如大气中CO2浓度升高会提高碳水化合物转化效率，作物产量将增加30%左右。而CO2浓度升高产生的正效应只有在光照、水分、营养状况等条件满足时才能体现，C3作物产量将因此提高约20%—45%，C4作物可提高0%—10%，显然C3作物增产潜力明显大于C4作物[21]。目前试验普遍采用控制环境中CO2浓度倍增一步到位的方法，而自然生态系统和作物农田却经历的是大气CO2浓度逐步增加的过程。较为接近大田状况的FACE(译为自由空气中CO2浓度增加)试验中当CO2浓度为550mg/kg时，叶面积增加及果实保留期延长，棉花产量提高37%一48%；水分满足下春小麦产量增加8%—12%，而N肥和灌溉均能满足时2个生长季总产量提高15%—16%。FACE试验中CO2浓度为600mg/kg时多年生牧草干物质量增加7%，单种多年生豆科植物增加17%。高CO2浓度下牧草—三叶草混种中豆科植物比例显著增加[21]。

4 减轻喀斯特地区自然灾害的对策和建议

针对气候变化对贵州省水资源、能源和农业生产可能带来的影响和冲击,应抓紧制定应对气候变化的地方方案。

(1)应抓紧石漠化地区的生态治理恢复工作，加大植树造林力度，对喀斯特山区严格实行封山育林，争取在30～50年内改善植被覆盖状况，提高森林覆盖比例，加大对“两江(长江和珠江)”防护林工程投入，改善“两江”上游生态环境，遏制水土流失现象，彻底改善我省的生态环境。优先发展经济林，既保障了生态环境的恢复和改善，又发展了地方经济。

(2)加强农业气象预报的准确性和及时性,积极开展人工影响天气活动。除开发适用技术、提高现有水资源利用率外，还要加强人工增雨作业工作和增雨技术的研究，提高空中水资源的利用率，调节水资源在时空上分布不均的矛盾，解决水资源短缺的问题。

(3)根据气候条件的变化合理调整农业布局，大力推进循环农业和生态农业。年均气温升高，可扩大喜温作物的种植面积，同时也可能缩小喜寒作物的面积。因此要根据历年气候数据，调整农作物的生产布局，积极适宜地发展立体农业，加强农田水利基本设施建设。根据农业生产布局利用气温在垂直方向上变化较大的特点，调整种植制度，易旱地区适当扩大低耗水或旱作农业的比例。

(4)加强应对气候变化的科学研究与技术开发。加强应对突发极端天气的处理能力。气候变暖背景下，中国农业气候资源发生了明显变化,在应对气候变化的过程中，需要大力增强农业防灾、抗灾减灾和综合生产的能力;提高复种指数，调整种植制度;加强农业生产管理措施，改善农业基础设施，进而减缓气候的不利影响，并提高防御气象灾害的能力;加强培育和选用抗逆品种等稳产增产技术研究;加大农业政策的扶持，以有效利用该地区的有利气候资源，减缓或适应气候变化带来的不利影响，确保中国农业的可持续发展。由于一个地区的种植制度和种植方式不仅取决于气候资源条件，还要考虑当地的农业生产技术水平、农业投入、土壤、农业政策、经济水平等，所以，在根据气候变化调整农业产业结构时，还必须因地制宜综合考虑利弊。

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Impact and Adaptive Strategies of Climate Change on Agriculture in Karst Areas——a case study of Liupanshui city in Western Guizhou

AO Xiang-hong1,2

(1.Institute of south China karst, guizhou normal university,Gui zhou guiyang 550001,China;2.National engineering research center for prevention and control of karst rocky desertification,Gui zhou guiyang 550001，China)

Global climate change has become a common consensus, the response to climate change in agricultural production is the problem of the whole world should pay attention to the problem. South China in Guizhou Province as the center of the karst landform areas, high mountains and steep slopes, broken terrain, the special geology, climate background and sharp man land contradiction the ecological environment in this area is fragile and sensitive, low environmental capacity, poor stability. Taking serious soil erosion as the main feature of rocky desertification, the ecological and sustainable development of regional social economy and the living space of 0.22 billion people are seriously threatened. Therefore, under the background of climate change, the agricultural development in southern Karst in China has received much attention from the academic and government.

Climate Change; Karst Region; Agriculture; Influence; Strategy

2015-11-28

国家“十二五”科技支撑计划重大课题：“喀斯特高原峡谷石漠化综合治理技术与示范”(项目编号：2011BAC09B01)。

敖向红(1988-)，男，贵州贵阳人，硕士研究生。主要研究方向：石漠化治理、喀斯特旅游资源评价与开发。

S165

A

1673-6125(2016)01-0058-05