導(dǎo)語：如何才能寫好一篇氣候變化對生物的影響，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：氣候；生態(tài)系統(tǒng)；生物多樣性

自18世紀60年代的第一次產(chǎn)業(yè)革命以來，人類的生產(chǎn)生活發(fā)生了翻天覆地的變化。但人們?yōu)榱烁玫纳嬉约皩で蟾玫纳瞽h(huán)境，不斷向大自然爭取生存空間、獲取生存資源，大氣環(huán)境已經(jīng)發(fā)生了變遷。人類對大自然的影響不再只是局限于地表，而是擴張至大氣，將影響逐漸布及全球，大幅提高了全球暖化的可能性。數(shù)據(jù)顯示，大氣中的CO2濃度已由產(chǎn)業(yè)革命前的280μmol?mol-1，增加到20世紀 90年代初的350μmol?mol-1，地球表面年均溫也隨之上升0.6℃。而由于大氣的變化，也同樣影響到生態(tài)系統(tǒng)的平衡與發(fā)展，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各種生物的生活環(huán)境遭到破壞，進而對生物多樣性的穩(wěn)定遭到破壞。因此，探討氣候變化對陸地生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性的影響及其內(nèi)在機理具有的理論和現(xiàn)實意義，就顯得尤為重要。本文著手于氣候變化對陸地生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性的影響等研究成果進行歸納、綜述。

1.研究背景與進展

能引起氣候變化的因素非常多，比如石油燃料的燃燒、汽車尾氣的排放等，其中均含有能污染大氣改變氣候的物質(zhì)。迄今為止大家較為熟知的是大氣中的二氧化碳，當(dāng)二氧化碳含量增高時，會引發(fā)溫室效應(yīng)，導(dǎo)致各項氣候問題的出現(xiàn)。近年來，由于氣候變化直接或間接引發(fā)的全球、區(qū)域環(huán)境問題已經(jīng)引起了國際社會的廣泛關(guān)注。大量證據(jù)表明，由于大氣中CO2等溫室氣體含量的增加，全球的平均溫度從1900年開始已經(jīng)增加了0.8℃。且氣候變化越惡劣，物種滅絕的風(fēng)險就越大。中國幅員遼闊、氣候條件較為復(fù)雜、生態(tài)環(huán)境較為脆弱，極易遭受氣候變化所引起的不利影響，因此清楚認識氣候變化對生物多樣性所產(chǎn)生的影響，有利于保護生態(tài)環(huán)境、保護生物的多樣性。

2.氣候與陸地生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性的變化關(guān)系

2.1氣候變化對森林生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性的影響

森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，它具有很高的生物生產(chǎn)力和生物量以及豐富的生物多樣性，對維持生物圈的穩(wěn)定，維護全球生態(tài)系統(tǒng)的功能平穩(wěn)發(fā)展具有舉足輕重的作用。而森林生態(tài)系統(tǒng)與氣候變化之間也存在著緊密的聯(lián)系，氣候的變化將在某種程度上對森林生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響，特別是影響生物多樣性的變化。隨著氣候的變化可以發(fā)現(xiàn)，氣候不僅影響著森林的分布還影響著森林生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性的發(fā)展。有研究表明，北半球一些森林林線有明顯向更高海拔的區(qū)域遷移的趨勢。另外森林生態(tài)系統(tǒng)是眾多物種賴以生存和發(fā)展的基本環(huán)境，當(dāng)氣候變化超過了物種的遷移能力時，這些物種則無法抵御氣候變化所帶來的惡劣影響，使其生命遭到威脅，甚至出現(xiàn)滅絕的可能性。據(jù)預(yù)測，氣候變化可能導(dǎo)致43%的物種消失，即大概5.6萬種地方植物和3700種地方脊椎動物將會滅絕。

2.2氣候變化對草原生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性的影響

草原生態(tài)系統(tǒng)是草原地區(qū)生物和草原地區(qū)非生物環(huán)境構(gòu)成的，典型草原是溫帶內(nèi)陸半干旱氣候條件下形成的草原類型，其植物主要為旱生和廣旱生多年生叢生禾草，中國的典型草原主要分布于北緯35°―55°之間。據(jù)調(diào)查，每年因春旱嚴重導(dǎo)致草原植物返青率平均下降10%一20%；樂馗珊凳溝猛寥浪分蒸發(fā)量大于降水量，鹽隨水分蒸發(fā)被帶到地表，使大量鹽分積聚于地表，進一步加劇了草原的退化。且當(dāng)干旱發(fā)生時，草原土壤的蒸發(fā)量將遠大于降水補給量，植被的生長也會受到嚴重的限制。

2.3氣候變化對濕地生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性的影響

濕地生態(tài)系統(tǒng)屬于水域生態(tài)系統(tǒng)。主要包括：沼澤、湖泊、河灘、海岸灘涂、鹽沼及稻田等。其生物群落由水生和陸生種類組成，物質(zhì)循環(huán)、能量流動和物種遷移與演變活躍，具有較高的生態(tài)多樣性和物種多樣性。氣候變暖會使?jié)竦胤植济娣e縮小，大片的蘆葦、苔草濕地退化為堿蓬地甚至鹽堿光板地。使大量生存在濕地中的物種受到嚴重的影響，尤其是水生生物，由于水比列的下降使其生存空間受限，同時水中的含鹽量增高，影響淡水生物的存活。除了水生生物，氣候變化還會引起其他生物群落的變化，甚至有的種群可能會逐漸消失，嚴重危害濕地中生物的多樣性分布。

3.展望

通過上述總結(jié)可以看出，氣候的變化對陸地生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性已經(jīng)產(chǎn)生了很大的影響。陸地生態(tài)系統(tǒng)作為人類賴以生存和發(fā)展的環(huán)境主體，必須得到及時的改善與防護，其中保護生物多樣性，維持其穩(wěn)定發(fā)展是基礎(chǔ)。對于生物多樣性已經(jīng)遭到破化的生態(tài)系統(tǒng)要實施生態(tài)保護和修復(fù)工程，通過適應(yīng)性調(diào)整，減輕生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性，降低損失。但對于生物多樣性的保護，還需要從根源的環(huán)境保護做起，建立應(yīng)對預(yù)案。在未來的幾年中，我們?nèi)匀粚⒅匾暁夂蜃兓纳粕鷳B(tài)環(huán)境，保護生物多樣性。積極與廣大人民群眾配合，合力改善現(xiàn)有狀況。讓大家清晰地認識氣候變化背后的嚴重性，自覺從身邊小事做起，保護環(huán)境，倡導(dǎo)綠色，旨在建立一個良好的氣候環(huán)境，創(chuàng)建一個穩(wěn)定的生態(tài)環(huán)境。

參考文獻：

[1]顏廷武， 尤文忠. 森林生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)對氣候變化響應(yīng)研究綜述[J]. 環(huán)境保護與循環(huán)經(jīng)濟， 2010， 30（12）：70-73.

[2]趙慧穎. 氣候變化對典型草原區(qū)牧草氣候生產(chǎn)潛力的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)氣象， 2007， 28（3）：281-284.

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[6]倪健. CO_2增濃和氣候變化對陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響[J]. 大自然探索， 1998（1）：1-6.

篇2

關(guān)鍵詞：海洋環(huán)境科學(xué)；生物多樣性；海洋生態(tài)系統(tǒng)；氣候變化

由于人類活動的范圍日益擴大，一定程度上引起了全球氣候的變化。例如向大氣排放過多的二氧化碳會引起海平面上升、海水酸化。該問題已經(jīng)成為了全球變化研究的焦點問題，并引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注，本文將立足于氣候變化生態(tài)因子，深入研究氣候變化對海洋生物性產(chǎn)生的影響。

一、溫度升高對海洋生物多樣性的影響

根據(jù)IPCC的報告顯示，相比1860年，地球表面的平均溫度已經(jīng)升高了0.6℃左右。到了2100年，地球表面的平均溫度要比2000年升高3到4℃左右，同時，隨著溫度的持續(xù)升高，地球上會有百分之二十左右的動植物瀕臨滅絕。目前全球仍然處于上升時期，如果溫度過高，會引起整個地球系統(tǒng)的紊亂，從而引起大批動植物的死亡，因此隨著海洋表層溫度的上升，對海洋生物也會產(chǎn)生深遠的影響。

1.溫度上升對海洋生物物種分布的影響

一般來說，影響海洋生物物種分布的因素是水溫、海流以及鹽度，與陸生生物不同，海洋生物的遷徙非常頻繁，隨著溫度的升高，物種分布會呈現(xiàn)緯度變化，例如當(dāng)海洋表層溫度上升時，英吉利海峽附近的生物數(shù)量會發(fā)生明顯的改變，為了需求物種的延續(xù)，海洋生物會離開原本的棲息地，遷徙到更適合生存的地方。因此，自從1860年以來，暖水性生物已經(jīng)向北移動了3100km左右，因此英吉海峽附近的冷水性生物的比例下降，大量的暖水性生物選擇到英吉利海峽來棲息，可以說水溫變化會改變海洋生物的棲息范圍。

2.溫度上升引起物種組成發(fā)生變化

溫度上升時引起珊瑚礁死亡的主要原因，隨著溫度的持續(xù)上升，大西洋的珊瑚礁出現(xiàn)了大范圍的珊瑚白化的現(xiàn)象，而在1860年以前，珊瑚礁白化的出現(xiàn)頻率在十年到二十年間出現(xiàn)一次。因此溫度上升對熱帶海域的物種組成造成了巨大的影響，研究表明，如果在海域在短時間內(nèi)急劇上升，還會引起海洋生物的大批死亡。例如在1980年到1981年之間，大西洋的表層海面突然上升了2度，這不僅造成大量原生生物的遷徙，還使珊瑚礁魚類的物種數(shù)量減少了百分之二十左右，給該海洋的生物組成造成大量影響。除此之外，溫度上升還會海洋生物的性別產(chǎn)生一定的影響，研究發(fā)現(xiàn)，溫度上升會導(dǎo)致還會繁殖后代雌性比例遠遠高于雄性，這會給族群的繁衍產(chǎn)生不利影響。

根據(jù)上述研究表明，自20世紀80年代以來，全球增暖越發(fā)明顯，而且我國的近海洋表層溫度也不斷上升，根據(jù)國家海洋中心提供的數(shù)據(jù)顯示，我國廈門海域的水溫，在1965-1990年間，上升了0.2℃，1960年-2003年間，華南近海海洋的表層溫度增長率為0.012-0.019℃/a。

二、CO2濃度上升對海洋生物多樣性的影響

隨著現(xiàn)代化的進程不斷深入，大氣中CO2的含量越來越高，相比上世紀九十年代，如今大氣中CO2的含量增長了近一倍，CO2濃度升高會引起海水PH值降低，從而影響海洋中的碳酸鹽系統(tǒng)的化學(xué)平衡，對海洋的生態(tài)系統(tǒng)造成不良的影響。CO2濃度上升對海洋生物的多樣性的影響，最直接的表現(xiàn)在于海洋鈣化生物的鈣化速率下降，從而導(dǎo)致貝類生物的骨骼脆弱化，可以說，貝類生物和珊瑚礁受CO2影響尤為劇烈，造成大批貝類生物死亡，降低珊瑚礁的分布范圍，因此可以說CO2濃度上升對海洋生物的物種組成和群落結(jié)構(gòu)具有一定的影響。此外，CO2濃度的增加還影響藻類生物的光合作用能力，CO2濃度增加，藻類生物的光合作用能力就會隨之下降，而以藻類為食的非鈣化魚類也會受到一定的影響，形成惡性循環(huán)。

三、海平面上升對海洋生物多樣性的影響

據(jù)IPCC報告顯示，20世紀時，溫度上升導(dǎo)致全球的海平面平均上升10-20cm，預(yù)計2100年，全球海平面的將比1990年平均升高9-88cm，在這期間，海平面的上升速率為0.09-0.88cm/a。在我，各海域海平面上升最快的地方為南海，研究認為，海平面上升與海水變暖有著直接的關(guān)系，隨著CO2排放的增加，海平面的上升速率還在持續(xù)的提高，已經(jīng)威脅到海洋生物的生存。海平面上升對海洋生態(tài)系統(tǒng)會產(chǎn)生較大的影響，最直接的表現(xiàn)在于河口、濕地生態(tài)系統(tǒng)將會遭到破壞，而大部分生物會向內(nèi)陸遷徙，這種遷徙帶來的最直接的后果是海岸生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，受人類的活動影響，海岸附近的生物會消亡或遭受損失，在一定程度上對海洋生物多樣性的保持造成了不利的影響。

四、氣候變化對海洋生物多樣性的影響

1.影響海洋病原生物的傳播

研究認為，溫度上升，會造成還會變暖，一些細菌和寄生蟲的生長速度會加快，傳染期延長，從而導(dǎo)致了海洋病原蟲的快速傳播。此外，溫度上升還會增加海洋原生物疾病的傳播率，使節(jié)肢生物受到一定的影響。據(jù)一份調(diào)查表明，冬季變短則會加快霍亂、牡蠣病原體的傳播速度，導(dǎo)致海洋病原生物的擴展，從而引發(fā)海洋物種疾病的爆發(fā)，甚至危及到人類的生存空間，造成大量海洋生物的死亡。

2.影響海洋浮游生物的群落結(jié)構(gòu)

氣候變化還會對浮游生物的群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響，海洋生物的多樣性對氣候變化存在反饋機制，例如隨著冬季暖流的加強，暖水種的浮游生物的種類和組成會有所改變，但也會造成營養(yǎng)類群和功能類群不匹配。

五、結(jié)語

綜上所述，氣候變化對生物多樣性的影響是非常明顯的，但由于缺乏科學(xué)的監(jiān)測手段，人類對海洋物種的認知還不夠全面，相關(guān)研究人員需要加強對自然規(guī)律的認識，促進基于全球氣候變化的海洋生物多樣性的研究。

參考文獻：

[1]杜建國，WilliamW.L.Cheung，陳彬，周秋麟，楊圣云，GuanqiongYe.氣候變化與海洋生物多樣性關(guān)系研究進展[J].生物多樣性，2012，06：745-754.

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新人教版高中生物必修三第六章涉及關(guān)于生物多樣性的內(nèi)容，這部分內(nèi)容的教學(xué)難點在于：概念過于抽象，書本表述過于簡單，使一線教師在教學(xué)中很難將其與社會、科技的發(fā)展聯(lián)系起來，學(xué)生也只能死記硬背，學(xué)習(xí)效果較差。實際上，在高中進行生物多樣性概念學(xué)習(xí)時，完全可以引用書上的內(nèi)容引申開去，啟發(fā)學(xué)生進行發(fā)散性思維，考慮學(xué)生已經(jīng)具備較強的邏輯思維能力，教師可設(shè)計相關(guān)問題，引導(dǎo)學(xué)生搜集材料，分析材料中邏輯的正確性，進行深入思考。

以下介紹一種通過生物多樣性的概念，引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實際，進行深入思考的教學(xué)過程：

一、生物多樣性的分布格局

在介紹清楚生物多樣性概念的基礎(chǔ)上，強調(diào)生物多樣性受到氣候因素的影響，產(chǎn)生了生物多樣性在全球分布模式的不同。從赤道到兩極，生物多樣性隨溫度的降低呈現(xiàn)遞減趨勢。沿海拔高度的上升，氣溫下降，生物多樣性亦呈下降趨勢。沿海水深度，光線減弱，溫度降低，生物多樣性同樣下降。由此可見，在水分充足的情況下，生物多樣性應(yīng)該與溫度正相關(guān)。

媒體關(guān)于氣候變暖對生物多樣性影響的報道，主流媒體認為，人為地大量排放CO2導(dǎo)致全球氣候變暖，由此得出物種將在全球氣溫上升的大背景下加速滅絕，生物多樣性將呈迅速下降趨勢。

矛盾產(chǎn)生了：生物多樣性在全球的分布模式是與溫度正相關(guān)，為何全球氣候變暖反而導(dǎo)致生物多樣性下降？

二、分析以上結(jié)論的邏輯關(guān)系

人類工業(yè)活動大量排放二氧化碳空氣中二氧化碳濃度持續(xù)增加二氧化碳不阻擋太陽輻射中的可見光，吸收紅外線，地面熱輻射無法逃逸外太空，大氣溫度逐年增加冰川融化，不能再反射太陽光兩極地區(qū)的陸地和海洋底部永久凍土層融化，大量比二氧化碳級別更高的溫室氣體甲烷被釋放出來地球加速升溫，一發(fā)不可收拾過度炎熱的氣候摧毀岌岌可危的生物圈生物多樣性下降，人類生存受到威脅。

三、請學(xué)生分析上述邏輯鏈條的漏洞

引導(dǎo)學(xué)生思考以下問題：（1）目前的地球大氣溫度在地質(zhì)史上處于什么狀態(tài)？（2）全球氣候是否在持續(xù)變暖？（3）氣候變暖是二氧化碳引起的嗎？（4）生物多樣性與氣候之間究竟是一種什么關(guān)系？

在這個環(huán)節(jié)，教師需要對有關(guān)上述問題的各種不同觀點加以了解。

距人類最近的第四紀大冰期于200萬年前開始，截至目前，第四紀大冰期中至少有6個冰期，依次上溯分別為：玉木、里斯、民德、貢茲、多瑙、比貝等。目前，人類還遠遠沒有走出第四紀大冰期，甚至極有可能尚未走出玉木冰期，目前不過處于玉木冰期所屬的最近一次亞冰期和下一次亞冰期之間的一個氣候相對溫暖的短暫亞冰期內(nèi)。

氣候變暖的權(quán)威數(shù)據(jù)來自“政府間氣候變化專門委員會”（IPCC），2007年，其第一工作組的第四次評估報告稱：由于自1750年以來的人類活動影響，全球大氣二氧化碳、甲烷和氧化亞氮濃度已明顯增加，目前已經(jīng)遠遠超出了根據(jù)冰芯記錄得到的工業(yè)化前幾千年中的濃度值。全球大氣二氧化碳濃度的增加，主要由于化石燃料的使用和土地利用變化，而甲烷和氧化亞氮濃度的變化則主要是由于農(nóng)業(yè)。氣候的變暖是毫不含糊的，目前從全球平均氣溫和海溫升高、大范圍雪和冰融化以及海平面上升的觀測中得到的證據(jù)支持了這一觀點。在大陸、區(qū)域和洋盆尺度上，已觀測到氣候的多種長期變化，包括北極的溫度和冰、大范圍的降水量、海水鹽度、風(fēng)場以及包括干旱、強降水、熱浪和熱帶氣旋強度在內(nèi)的極端天氣方面的變化。但2009年哥本哈根氣候大會召開之前的“氣候門”事件（涉嫌操縱氣候數(shù)據(jù)）影響了該報告的可信度。

大氣二氧化碳與氣溫變化的因果關(guān)系學(xué)術(shù)界并未形成定論。究竟是人類大量排放二氧化碳導(dǎo)致氣溫升高，還是太陽輻射增強導(dǎo)致氣溫上升，從而加大了海洋、凍土層中二氧化碳和其他溫室氣體的排放？就此問題學(xué)術(shù)界一直在爭論。英國布里斯托爾大學(xué)日前公報說，該校研究人員通過分析歷史觀測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，自1850年以來，留在大氣中的二氧化碳占其總排放量的比例長期穩(wěn)定，幾乎沒有什么變化。但從那時到現(xiàn)在，人類排放的二氧化碳量已從每年約20億噸增長至約350億噸，這意味著地球吸收了越來越多的二氧化碳。另一種觀點認為，氣候變暖的主導(dǎo)因素是太陽輻射的增強和氣候自身活動性的影響。

生物多樣性與氣候的關(guān)系一直是學(xué)術(shù)界研究的熱點問題，目前主流觀點是生物多樣性受到溫度上升的影響會加快喪失速度。主要的原因有：生態(tài)環(huán)境的退化與喪失；物種向更高緯度和海拔遷移；生物物候期的變化，這種變化正造成生態(tài)紊亂；動物繁殖受影響；病蟲害增強。但反對的聲音也存在，即生物多樣性在氣候轉(zhuǎn)暖時可能有所增加。證據(jù)主要有地質(zhì)史上的泥盆紀、侏羅紀、新生代等溫暖期都伴隨著生物多樣性的極大豐富；另外，最新研究表明全球變暖對熱帶雨林的生物多樣性沒有影響，二氧化碳濃度的升高以及氣候變暖有利于那些生長迅速的樹木，升高的二氧化碳濃度是否扮演了一個肥料的角色而提高綠色植物的光合效率，尚是一個未解之謎；較高的溫度可能加速產(chǎn)生新物種的進化速度。

四、師生辯證分析、總結(jié)

通過對以上問題的思考，學(xué)生應(yīng)該對生物多樣性與氣候的關(guān)系得出自己的結(jié)論，形成自己的認識。在生物教學(xué)中處理生物多樣性與氣候變化的相互關(guān)系時應(yīng)持的態(tài)度：重視現(xiàn)狀，“不能無憂，不必過慮”，而不必過慮的前提是不能無憂。特別是在很多現(xiàn)象尚未得到合理解釋，人類對自然所知甚少的情況下，減少溫室氣體的排放，節(jié)約資源，保持環(huán)境，保護珍稀瀕危動植物資源，保護森林、草地、濕地等自然生態(tài)系統(tǒng)等做法，仍為明智之舉。為了人類的未來，采取謹慎的態(tài)度總是有益無害的。

同時應(yīng)告知學(xué)生，目前人類對自然界，尤其是生態(tài)系統(tǒng)中基本問題的認識還非常淺薄，在很多問題未得出明確結(jié)論的情況下，面對海量的媒體報道，要學(xué)會篩選合理的信息，對任何問題都要關(guān)注其正反兩方面的觀點，從而避免陷入認識誤區(qū)。

參考文獻：

[1]國家氣候變化對策協(xié)調(diào)小組辦公室，中國21世紀議程管理中心.全球氣候變化：人類面臨的挑戰(zhàn).商務(wù)印書館，2004.

篇4

人類對氣候變化的適應(yīng)能力包括遺傳和后天兩種。遺傳表現(xiàn)在各種氣候條件下表現(xiàn)形態(tài)和生理特征，為先天適應(yīng)。例如在熱帶地區(qū)，由于氣候原因，那里的人們具有皮膚色素深、身材矮小的特征，他們的后代基本繼承了這種特征來適應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍夂?后天適應(yīng)是指人類生命期限內(nèi)，在特有的氣候條件下繼承適應(yīng)能力形成的。例如，出生在高海拔地區(qū)的兒童體重較輕，神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育不健全，但因氧氣不足導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)更加健全。因此，人類一般適應(yīng)出生地氣候，例如：南方人適應(yīng)潮濕多雨，北方人適應(yīng)干旱多風(fēng)，遷居地改變就會出現(xiàn)水土不服而產(chǎn)生疾病。氣候變化對人體部位的反映是非常敏感的，氣象因素是通過人體的感覺器官影響到人體部位，各種天氣、氣候，以及氣象的變化，都會引起人體生理反應(yīng)。

氣候變化對人類生存健康帶來諸多危險，氣候變化的結(jié)果之一是氣候帶的改變，熱帶的邊界會擴大到亞熱帶，溫帶會變成亞熱帶。數(shù)據(jù)表明，全球平均氣溫升高1攝氏度，氣候帶約向極地方向推移100千米，而這種推移不可能是均勻的，某些氣候帶會因高山、海洋、荒漠的阻隔而間斷甚至消失。熱帶非洲是傳染病、寄生蟲病的高發(fā)地區(qū)，也是病毒性疾病最大的發(fā)源地。隨著溫帶地區(qū)的變暖，將使感染或攜帶病原體（尤其是病毒）的分布區(qū)域擴大，每年的危害期限延長，使這些疾病的擴散成為可能的事實。

氣候變化的另一結(jié)果是，適宜媒介動物生長繁殖時空范圍擴大，從而使細菌和病毒的生長繁殖期擴大。隨著全球氣候的變化，以及人與動物越來越頻繁的接觸，病原體（尤其是病毒）將突破其寄生、感染的分布區(qū)域，可形成新傳染病的病原體。由新病原體引起的新傳染病對人類是最具危害性的。氣候變化對人類健康最直接的影響是極端高溫產(chǎn)生的熱效應(yīng)，它將變得更加頻繁、更加廣泛。由于高溫?zé)崂藦姸群统掷m(xù)時間的增加，而導(dǎo)致以心腦血管和呼吸系統(tǒng)為主的疾病或死亡率增高。

空氣污染與氣候變化關(guān)系十分密切。在全球變暖的大背景下，由于極端天氣的出現(xiàn)，如夏季高溫、冬季溫暖、干旱等，往往會造成局地空氣質(zhì)量下降。特別是在人口密集的大城市，由于城市熱島環(huán)流的存在，導(dǎo)致空氣污染物不易排放出去造成嚴重污染。大氣中的污染物進入人體后會引起人體感官和生理機能的不適反應(yīng)，由此產(chǎn)生病理改變，出現(xiàn)臨床體征或存在潛在的遺傳效應(yīng)，由此發(fā)生急、慢性中毒或死亡等。例如，近年發(fā)生在北京等地的霧霾污染，不僅對人類健康構(gòu)成威脅，而且成為國家經(jīng)濟和社會發(fā)展的瓶頸。伴隨著全球氣候變化，導(dǎo)致紫外線輻射增加。試驗表明，大氣中的臭氧每減少1%，到達地表的紫外線輻射量將增加2%，皮膚癌變發(fā)生率則增加4%。地面增加的紫外線輻射對人類健康具有十分有害的影響。

氣候變化對人類健康影響的評估，目前還存在許多不確定性。

1.由于氣候變化通常伴隨其它各種環(huán)境變化，而氣候變化對人體健康影響不是唯一的，還受其它如遺傳、自身素質(zhì)、飲食、生活習(xí)慣，以及環(huán)境等因素的綜合影響，因此在氣候變化與健康影響的研究中，關(guān)鍵要從影響健康的諸多因素中分離出氣候?qū)θ祟惤】档挠绊憽?/p>

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另一方面，氣候變化已成為人類所面臨的最大挑戰(zhàn)之一，它幾乎影響到我們社會的所有方面，包括食物供應(yīng)，并給食物安全帶來嚴重后果。溫度上升是氣候變化最顯著的特征，它直接從生理角度影響作物生長，并因此影響糧食生產(chǎn)的能力。例如受氣候變化的影響，南非的主要作物玉米的產(chǎn)量到2030年預(yù)計會下降30%。氣候變化還會導(dǎo)致土壤微生物的活動增加，這將會導(dǎo)致土壤中的有機物質(zhì)和氮素損失，加速土壤退化、侵蝕和堿化，減弱農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)抵御自然災(zāi)害的能力。由于氣候變化引起環(huán)境變化還可能會加重植物病害、害蟲和雜草生長的蔓延。

對食品和生物燃料的需求的增加，以及由于自然災(zāi)害而造成的全球作物產(chǎn)量和儲量的減少，已導(dǎo)致全球糧食價格暴漲。氣候變化可能會讓局勢進一步惡化。目前世界上有9.25億饑餓人口，而由于氣候變化，這一數(shù)字到2030年可能會再增加6億。而隨著人口總數(shù)不斷增加，對食品的絕對需求量仍會逐年增加，因此面臨的挑戰(zhàn)將更加巨大。在氣候變化的威脅面前，系統(tǒng)改變才是最重要的。

生態(tài)農(nóng)業(yè)按自然原理進行生產(chǎn)，保護并合理利用自然資源，適應(yīng)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境并提供高度多樣化的操作模式。與當(dāng)前嚴重依賴于農(nóng)業(yè)化學(xué)投入的生產(chǎn)模式相比，生態(tài)農(nóng)業(yè)可有效降低溫室氣體排放量。此外，由于其特性，生態(tài)農(nóng)業(yè)更容易適應(yīng)氣候變化以及與之相關(guān)的問題，可以幫助確保國家的糧食生產(chǎn)和糧食安全。通過使用更多生態(tài)無害的方法可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)，為農(nóng)民加強自己的土地使用并增加糧食產(chǎn)量提供了可選途徑。2011年3月，聯(lián)合國食品方面特別報告員Olivier De Schütter了一份報告，呼吁全球轉(zhuǎn)向生態(tài)農(nóng)業(yè)，將其作為提高產(chǎn)量和改善農(nóng)村貧困狀況的方法，以迎接未來我們將面臨的氣候挑戰(zhàn)。

本文將介紹生態(tài)農(nóng)業(yè)優(yōu)勢和發(fā)展現(xiàn)狀，并列舉一些先進生態(tài)農(nóng)業(yè)理念的實例，以期對我國進一步發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)提供思路。

生態(tài)農(nóng)業(yè)的優(yōu)點及發(fā)展現(xiàn)狀

生態(tài)農(nóng)業(yè)最早受關(guān)注是在20世紀60年代。1973年，美國土壤學(xué)家W Albreche首次提出了“生態(tài)農(nóng)業(yè)（Eco—agriculture）”一詞。20世紀80年代，世界環(huán)境與發(fā)展委員會（World Commission on Environment and Development）出版了《我們共同的未來（Our Common Future）》一書，首次認真地、高調(diào)地試圖將減少貧困與自然資源管理和環(huán)境狀況相聯(lián)系。1981年，英國農(nóng)學(xué)家M. Worthington將“生態(tài)農(nóng)業(yè)”定義為生態(tài)上能自我維持、低輸入、經(jīng)濟上有生命力，并且在環(huán)境、倫理和審美方面可接受的小型農(nóng)業(yè)。1992年，聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展會議在里約熱內(nèi)盧舉行。在會議的主協(xié)議“21世紀議程（Agenda 21）”中，對可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)的原則，即最小化對環(huán)境和人類健康的危害，達成了協(xié)議。

生態(tài)農(nóng)業(yè)與自然合作而不是與之對抗，可以大大減少溫室氣體排放量。而且，與今天的破壞性化學(xué)成分和化石能源集約型農(nóng)業(yè)相比，生態(tài)農(nóng)業(yè)能更好地適應(yīng)氣候變化影響并從中生存。目前，有很多資源節(jié)約型的技術(shù)和做法，可以用來改善農(nóng)田及其周邊生態(tài)系統(tǒng)的供給和使用，例如綜合蟲害管理、綜合養(yǎng)分管理、保護性耕作、覆蓋作物、農(nóng)地林業(yè)、干旱地區(qū)集水、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中融入家畜和水產(chǎn)養(yǎng)殖等。增加水的利用效率、固碳以及減少農(nóng)藥使用這些事實，都證明生態(tài)農(nóng)業(yè)不僅可以增加產(chǎn)量，也能減少對環(huán)境的不利影響，同時為重要的環(huán)境問題做出了貢獻（如減緩氣候變化）。

通過生態(tài)農(nóng)業(yè)實踐增加作物產(chǎn)量方面的數(shù)據(jù)很多：在非洲，約1.25萬戶采用可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)的埃塞俄比亞家庭均表示，其農(nóng)作物產(chǎn)量增加了60%；將池塘養(yǎng)魚集成到低投入農(nóng)場系統(tǒng)中的2000多個馬拉維農(nóng)民表示，其蔬菜產(chǎn)量從2700千克/公頃增加到了4000千克/公頃，同時每公頃魚塘能產(chǎn)出1500公斤的魚，成為家庭的新食物來源。在拉丁美洲，恢復(fù)傳統(tǒng)的印加梯田導(dǎo)致秘魯?shù)暮档刈魑镌霎a(chǎn)150%；水土保持和有機肥料已經(jīng)使洪都拉斯的作物產(chǎn)量增加了三到四倍。在亞洲，參與式灌溉管理使菲律賓的大米產(chǎn)量增加了20%左右；采用農(nóng)業(yè)生態(tài)使得尼泊爾農(nóng)場的產(chǎn)量增加了175%；采用諸如地膜覆蓋、免耕生產(chǎn)、在雙挖床進行果樹堆肥與種植等生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)，巴基斯坦的芒果和柑橘類水果的產(chǎn)量增加了150-200%。

在生態(tài)農(nóng)業(yè)中，通過增加耕地中的生物多樣性，植物疾病可以通過不同的物種之間的自然競爭而被有效控制，從而大大減少對農(nóng)用化學(xué)品的需要，進而減少污染。例如將萵苣與黃瓜共同種植、稻田養(yǎng)鴨和稻田養(yǎng)魚系統(tǒng)都可以有效地控制疾病、害蟲和雜草，而農(nóng)民的收入也會提高。同時，這些方法也有助于減少因使用除草劑和殺蟲劑而對自然生態(tài)系統(tǒng)造成的人為干預(yù)。連續(xù)四年的稻田養(yǎng)鴨模式可以控制99%稻田雜草，將水稻根系的稻紋枯病染病率降低56%、稻條紋葉枯病的感染率降低57.7%。

生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)往往還具有一些景觀和經(jīng)濟職能，它們在為農(nóng)民和市場生產(chǎn)食物和其他物品的同時，也會有一系列的公共貢獻，如潔凈水、有益生物的棲息地、土壤固碳、防洪、地下水補給、景觀美化價值和休閑旅游等。稻田養(yǎng)魚系統(tǒng)顯示，它能改善土壤的氧化還原狀況，并顯著減少甲烷排放量。稻田養(yǎng)鴨系統(tǒng)表明，它能改善小氣候領(lǐng)域并減少甲烷排放量。有機化肥的使用還可以減少對含氮化肥的依賴，并減少氮氧化物的排放量。

很明顯，生態(tài)農(nóng)業(yè)高產(chǎn)，并具有滿足食品安全需要的潛力。此外，生態(tài)農(nóng)業(yè)方法可以讓農(nóng)民以較低的成本和現(xiàn)成的技術(shù)及投入來改善當(dāng)?shù)氐募Z食生產(chǎn)，而不會造成環(huán)境破壞。

雖然當(dāng)前目前有很多資源節(jié)約的技術(shù)和方法正在被使用，但全世界使用這些技術(shù)方法的農(nóng)民總數(shù)仍相對較小，因為要采用它們，對農(nóng)民而言不是一個不花錢的過程，農(nóng)民要付出代價。例如，農(nóng)民不可能簡單地削減現(xiàn)有的肥料或農(nóng)藥的使用卻希望保持同樣的產(chǎn)出，從而獲得更多的利潤；他們也不能在耕作體系中引入一種新的生產(chǎn)要素就希望它成功。另外，最近和當(dāng)前的政策傾向于促進創(chuàng)新能力較低的專業(yè)化、非自適應(yīng)系統(tǒng)，所以農(nóng)民要花時間學(xué)更多的多元化的做法和措施，以適應(yīng)生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求。在轉(zhuǎn)變的過渡時期，農(nóng)民必須做更多的嘗試，并承擔(dān)可能的錯誤以及獲取新知識和信息所產(chǎn)生的成本。

先進生態(tài)農(nóng)業(yè)理念案例

經(jīng)過幾十年探索和實施各種形式的生態(tài)農(nóng)業(yè)，許多農(nóng)場記錄下了他們的經(jīng)驗。在此列舉一些先進生態(tài)農(nóng)業(yè)理念的實例，從中我們可以了解自己與他們之前情況的不同，從而創(chuàng)造適合自己的特定地區(qū)和社區(qū)的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。

【物種多樣性】未來的經(jīng)濟、社會、生態(tài)和惡劣的氣候?qū)⑿枰墢姶蟮霓r(nóng)業(yè)恢復(fù)能力。要實現(xiàn)這一目標，唯一的途徑就是常年的糧食作物冗余性和互補性，即用多種作物物種解決每種食物營養(yǎng)細分，并盡可能解決更多的營養(yǎng)細分。在美國密歇根州13英畝的農(nóng)場上，Ken Asmus的木本作物目錄是生態(tài)農(nóng)業(yè)的寶庫。他種植、傳播并銷售各種各樣的多年生木本糧食植物，并提供非常好的常年蔬菜和固氮細菌。不僅他的農(nóng)場的物種多樣性令人驚嘆，每個物種內(nèi)還都有令人印象深刻的遺傳多樣性。在他的農(nóng)場中，采用主食作物種植時補充一系列不同的樹木和灌木的方法，這不僅能提供水果、堅果、可食用的葉子、燃料和纖維，而且還能保護土壤，采集雨水，并積累養(yǎng)分。、另外，他納入了自由授粉多樣性，雖然這意味著犧牲了產(chǎn)量最大化，但是能獲取產(chǎn)量規(guī)律性和復(fù)原能力。而要讓木本作物育種適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境，并保證在未來古怪的天氣條件下為家庭提供食物，這兩點正是關(guān)鍵。

【混養(yǎng)】面對安裝資源稀缺和氣候不穩(wěn)定，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)將需要更有效地營養(yǎng)捕獲能力，同時需要更強的適應(yīng)力來應(yīng)對越來越頻繁的中斷。只有在地面上和地上都具有遺傳學(xué)和結(jié)構(gòu)上的高多樣性才能達成這一目標。如果我們希望在以后的世紀繼續(xù)有食物可吃，就需要模仿自然生態(tài)系統(tǒng)的冗余性和互補性。作為永續(xù)農(nóng)業(yè)創(chuàng)始人Bill Mollison的門生，Geoff Lawton可以說是“地球的園丁”。在他加盟的澳大利亞的農(nóng)場中，模仿自然的森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、適應(yīng)性和功能，在多樣性混養(yǎng)中為子孫后代生產(chǎn)糧食、燃料和纖維。

【在土壤中捕獲雨水】在美國大多數(shù)地區(qū)，降雨變得越來越不均衡，經(jīng)常是長熱干旱中夾雜著短暫而強烈的降雨。雖然平均降雨量可能仍算“正?！保r(nóng)業(yè)和土壤的水分動態(tài)都發(fā)生了巨大的變化。所以當(dāng)雨水用這種奇怪的方式出現(xiàn)的話，我們需要讓它放緩、分散并滲透。這樣，更長的干旱都可以被安然度過，洪水會被最小化，溪流中的基流能被保持，山坡上的泉水會汩汩地起死回生，從而土地興旺。Mark Shepard是一名工程師，他運用工程師的眼睛和生態(tài)敏感性處理在威斯康星州106英畝的農(nóng)場上的降雨。通過相對較小但精心布置的土方工程，將輪廓洼地、底土翻地和集水池塘相結(jié)合，利用天時地利，Shepard能夠捕獲在農(nóng)場的土壤中和池塘里的大多數(shù)降雨，并讓雨水一直保持在它所屬的農(nóng)場，減緩其徑流，將其分散出去，并在糧食作物、草、動物和家人需要時讓它滲透到土壤中。該方法不僅只適用于大農(nóng)場，因為水管理策略對0.1英畝的土地也同樣重要。

【適應(yīng)性的一年生作物】在向常年農(nóng)業(yè)的必要過渡期間，具有彈性、適應(yīng)地方特點的一年生作物是必要的。在某些地方，可能會有挑戰(zhàn)性的時期，而那時只有一年生作物有效。例如，如果預(yù)期未來干旱變得非常嚴重，木本作物枯萎，則我們需要求助于短季的一年生作物，因為它們即使在短時間內(nèi)也能茁壯成長。另外，如果氣候災(zāi)害、社會動蕩、戰(zhàn)爭或嚴重的污染事件迫使我們遠離常年種植，我們可以使用并運送一年生作物的種子，從而確保食物安全。美國生物學(xué)家Carol Deppe發(fā)現(xiàn)，在她所在的地方，適應(yīng)地方特點的作物品種大多已被人們遺忘，而留下的品種因管理不善，導(dǎo)致許多重要品質(zhì)（口味、營養(yǎng)、存儲能力等）逐漸下降。為此，她開始培育對太平洋西北地區(qū)彈性食物供應(yīng)最關(guān)鍵的多種一年生作物，包括南瓜、玉米、豆子、和土豆等。這無疑是當(dāng)?shù)囟嗄晟魑锏挠辛ρa充。

【農(nóng)田池塘】低投入的農(nóng)田池塘能夠提供額外的食品安全，即在其他來源變得緊張時，能提供另一種補充的食物來源（植物和動物）。另外，當(dāng)我們從沉重的工作中脫身回到家庭、社區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)的時候，池塘還可以帶來令人耳目一新的家庭和社區(qū)樂趣。Gene Logsdon在離家不遠的地方有32英畝的農(nóng)場。在家人的幫助下，他在農(nóng)場打造了一個小的低投入池塘。這個小池塘不僅帶來了高產(chǎn)的糧食，對周圍的生態(tài)系統(tǒng)和他的家庭也十分重要。池塘已成為農(nóng)場擴展環(huán)境的一部分，在雨水管理和生態(tài)系統(tǒng)豐富性方面發(fā)揮極其重要的作用。這樣的農(nóng)場只有在自我維持的動物和植物環(huán)境下才可能繼續(xù)擴大，而供電和運作幾乎完全依靠太陽。

【可食用和治病的真菌】真菌可以通過其豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和有效的藥物特性幫助我們增強人類健康。它們可以通過建立土壤、協(xié)助植物生長、過濾水徑流和土壤解毒來幫助我們增強土地健康。Paul Stamets是杰出的真菌學(xué)家，在華盛頓州的農(nóng)場，Stamets正試圖改變?nèi)藗儗φ婢目捶?。他用碎木片和原木生產(chǎn)食用菇和藥用真菌，這兩者正是以植物為基礎(chǔ)的食物和藥物的重要補充。他也開拓了用真菌來讓土地恢復(fù)健康的方式，如使用菌絲過濾水并減少水土流失，使用菌根真菌再生森林，使用強真菌酶和超濃縮危險元素為土壤解毒，使用某些真菌威懾害蟲侵蝕等。

【養(yǎng)殖發(fā)酵物】我們可以與微生物結(jié)為盟友，改善食物的存儲壽命、營養(yǎng)和味道等。目前使用的用于食品保鮮的能量密集型工業(yè)方法不久將不會存在。我們的食物將不再能根據(jù)需求，從冷庫中直接轉(zhuǎn)到烤箱，然后放到盤中。因此，我們需要能在室溫下讓食物保存較長時間仍可食用并保持美味的方法。用微生物發(fā)酵不僅可以做到這一點，同時還能提高食物營養(yǎng)及更好的腸道健康。Sandor Katz在他的小廚房里養(yǎng)育的微生物，它們的數(shù)量比全世界現(xiàn)存的牛、羊、豬和雞還要多。Katz更像一個美食人類學(xué)家，將我們與工業(yè)化前的舊世界相連，在那時，大量的吃和喝的食物都是發(fā)酵的。發(fā)酵食品持續(xù)時間更長，口味更豐富，包含更多的營養(yǎng)物質(zhì)。這種對食物的“控制腐爛”對門外漢來說有點可怕，一旦我們學(xué)會信任古人的方式，它的光芒將會展露給我們的味覺（甚至是腸道）。

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關(guān)鍵詞：低碳農(nóng)業(yè)；外部性；市場失靈；氣候變化

中圖分類號：F323.3 文獻標識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006－6500.2012.02.018

Low-carbon Agriculture Externality and Market Failure

ZHANG Xin-min

(China Center for Industrial Security Research, Beijing Jiaotong University,Beijing 100044, China)

Abstract: Analysis of low-carbon agriculture in the mitigation of climate change, biodiversity conservation and agricultural ecological environment has positive externality, market failure was proposed to restrict the low carbon agricultural development the important factors. To establish a reasonable ecological compensation mechanism was the foundation of sustainable development of low carbon agriculture.

Key words: low carbon agriculture; externality; market failure; climate change

低碳農(nóng)業(yè)是指以減溫室氣體排放為目標，以減少碳排放、增加碳匯和適應(yīng)氣候變化技術(shù)為手段，通過加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、提高土壤有機質(zhì)含量、做好病蟲害防治、發(fā)展農(nóng)村可再生能源等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)民生活方式轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)高效率、低能耗、低排放、高碳匯的農(nóng)業(yè)。低碳農(nóng)業(yè)是氣候變化背景下中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展必然途徑。

全球氣候變化問題是人類迄今為止面臨的規(guī)模最大、范圍最廣、影響最深遠的挑戰(zhàn)之一，中國是全球氣候變化的最大受害者之一，同時，作為一個負責(zé)任的人口大國，也對全球治理氣候變化承擔(dān)重要的責(zé)任。聯(lián)合國糧食機構(gòu)指出，低碳農(nóng)業(yè)既能遏制氣候變化，又能增加發(fā)展中國家的糧食產(chǎn)量，并呼吁增加低碳農(nóng)業(yè)投資，引導(dǎo)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)向低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展。因此，低碳農(nóng)業(yè)是中國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

雖然低碳農(nóng)業(yè)兼顧經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益，在應(yīng)對全球氣候變化中具有重要地位和作用，但對于具體的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者來說，其行為選擇是理性的，他們更關(guān)注經(jīng)濟效益，機會成本增加和收益溢出，導(dǎo)致低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展動力不足。建立完善的補償機制是促進低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)條件。

1 外部性與市場失靈

所謂外部性，是指某一經(jīng)濟主體的活動對于其他經(jīng)濟主體產(chǎn)生的一種未能由市場交易或價格體系反映出來的影響，從而導(dǎo)致資源配置不能達到最大效率，即不能達到帕累托最優(yōu)。由于這種影響是某一經(jīng)濟主體在謀求利潤最大化的過程中產(chǎn)生的，是對局外人產(chǎn)生的影響，并且這種影響又是處于市場交易或價格體系之外，故稱之為外部性。

市場失靈是指市場無法有效率地分配商品和勞務(wù)的情況。對經(jīng)濟學(xué)家而言，這個詞匯通常用于市場無效率狀況特別重大時，或非市場機構(gòu)較有效率而且創(chuàng)造財富的能力較私人選擇為佳時。另一方面，市場失靈也通常被用于描述市場力量無法滿足公共利益的狀況。由于正的外部性所造成的市場失靈，通常需要政府介入，通過財政補貼或稅收機制來解決。

外部性的存在，使個人成本和個人收益與社會成本和社會收益相背離。作為經(jīng)濟理性人，生產(chǎn)者和消費者在決策時,以自身利益最大化為目標，不會考慮社會成本和社會收益，雖然可做到個體最優(yōu)，但很難達到社會最優(yōu)。以有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為例，由于在生產(chǎn)中嚴格限制使用化學(xué)肥料、農(nóng)藥和生長調(diào)節(jié)劑等，遵循生態(tài)學(xué)原理進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，其單位產(chǎn)品生產(chǎn)成本高于常規(guī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，這種成本投入，并不能完全轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟產(chǎn)量，也就是說，有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)負擔(dān)了本應(yīng)該由社會負擔(dān)的環(huán)境生態(tài)投入成本，而由此產(chǎn)生的環(huán)境生態(tài)效益和社會效益不可能完全由有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者占有，就出現(xiàn)有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟外部性，結(jié)果導(dǎo)致有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)供給不足，社會福利不能達到帕累托最優(yōu)。

解決外部性和市場失靈問題的典型辦法有：一是征稅和補貼，對負的外部性進行征稅，對正的外部性進行補貼。二是重新界定產(chǎn)權(quán)，1960年，科斯在《社會成本問題》中提出的解決外部性問題的方案是:在交易費用為零時，只要權(quán)利(產(chǎn)權(quán))初始界定清楚，并允許當(dāng)事人進行談判交易，就可以導(dǎo)致資源的有效配置或社會產(chǎn)值最大化的安排。由這個表述可以看出，科斯提出的解決外部性問題的方案包含3個要素:（1）交易費用為零；（2）產(chǎn)權(quán)或權(quán)利界定清楚；（3）允許產(chǎn)權(quán)或權(quán)利在當(dāng)事人之間自由交易。三是企業(yè)合并，使經(jīng)濟外部性內(nèi)部化。

2 低碳農(nóng)業(yè)能夠減和適應(yīng)氣候變化

全球氣候變暖是人類面臨大最大挑戰(zhàn)之一，人類活動引起溫室氣體的大量排放是氣候變暖的主要原因，這已成為國際公認的事實。根據(jù)《中華人民共和國氣候變化初始國家信息通報》（2004），1994年中國溫室氣體總排放量為36.50億t二氧化碳當(dāng)量，其中二氧化碳、甲烷、氧化亞氮分別占73.05%、19.73%和7.22%，農(nóng)業(yè)活動導(dǎo)致了50%的甲烷排放和92%氧化亞氮的排放。由于二氧化碳的農(nóng)業(yè)排放很低，沒有報告，因此，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動是非二氧化碳溫室氣體的主要排放源之一。農(nóng)業(yè)溫室氣體的排放主要包括稻田甲烷排放、農(nóng)田土壤氧化亞氮的排放、糞便管理系統(tǒng)中的甲烷和氧化亞氮的排放以及動物腸道發(fā)酵甲烷的排放。

低碳農(nóng)業(yè)對氣候變化影響包括減和適應(yīng)兩個有機組成部分。減是指為了減少對氣候系統(tǒng)的人為強迫而進行的人為干預(yù)，它包括減少溫室氣體的排放源和增加碳匯兩個方面。適應(yīng)是指自然或人類系統(tǒng)，為應(yīng)對實際的、或預(yù)期的氣候刺激因素、或其影響而做出的趨利避害的調(diào)整。

以水稻為例，通過改變稻田的生長環(huán)境、生態(tài)環(huán)境及相關(guān)管理措施，可以減少稻田甲烷的排放，如稻-魚共棲生態(tài)系統(tǒng)，能顯著降低甲烷排放量，主要原因之一是該系統(tǒng)改善了土壤的氧化還原狀況。低碳農(nóng)業(yè)的一個重要特點就是遵循生態(tài)學(xué)原理，不使用或減少使用化學(xué)合成的肥料和農(nóng)藥，注重生態(tài)環(huán)境管理，稻田水生動物增加，其活動起到攪動土壤，降低氧化還原作用，從而減少了甲烷的排放。又如稻-鴨生態(tài)系統(tǒng)是低碳生產(chǎn)通常采用的生態(tài)模式之一，該系統(tǒng)利用鴨子好動、勤覓食的生活習(xí)性，攪拌土壤，起中耕、除草作用，并增加土壤養(yǎng)分，改善田間小氣候，在產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益和社會效益的同時，減少了甲烷的排放。

農(nóng)田土壤是大氣中N2O的重要來源，化學(xué)肥料特別是氮肥的過量施用是氧化亞氮排放增加的主要原因。碳酸氫銨和尿素是中國農(nóng)業(yè)的主體肥料，但它們的肥效期短，揮發(fā)損失量大，氮素利用率低。有機農(nóng)業(yè)禁止施用化學(xué)肥料，通過生物措施和施用有機肥來保持和恢復(fù)地力，從根本上解決了N2O排放的來源。

低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要大量的有機肥料，為了解決肥料來源，發(fā)展沼氣是最為有效的途徑。沼氣是有機物質(zhì)在厭氧條件下，經(jīng)過多種細菌發(fā)酵作用形成的一種混合氣體。它的主要成分是甲烷，通常占總體積的50%。通過發(fā)展沼氣可以有效地減少由畜禽糞便等引起的甲烷排放以及燃煤、薪柴等導(dǎo)致的CO2排放，從而為全球溫室氣體排放做出貢獻。

低碳農(nóng)業(yè)在應(yīng)對氣候變化中具有巨大潛力，發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)是減和適應(yīng)氣候變化的有效途徑之一。有機農(nóng)業(yè)遵循自然規(guī)律和生態(tài)學(xué)原理，在減少化學(xué)物資和化石能源投入的同時，注重物資和能量的循環(huán)，直接和間接減少了溫室氣體的排放，增加碳匯。有機農(nóng)業(yè)兼顧了經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的成功模式之一，是農(nóng)業(yè)應(yīng)對氣候變化的有效措施之一。

3 低碳農(nóng)業(yè)有利于生物多樣性保護

人類為了生存和養(yǎng)活更多的人口，各國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均以追求最高產(chǎn)量和最高利潤為目標，農(nóng)業(yè)耕作強度不斷增加、種植結(jié)構(gòu)越來越單一、過多使用復(fù)合肥及農(nóng)藥除草劑等，導(dǎo)致土壤肥力衰減、土壤侵蝕酸化嚴重、土壤微生物種類和數(shù)量下降，農(nóng)業(yè)遺傳多樣性喪失，生物多樣性減少。

低碳農(nóng)業(yè)通過間作套種來恢復(fù)地力和防治病蟲害。農(nóng)田作物的間作套種打破單一的作物結(jié)構(gòu)，作物多樣性提高，對昆蟲種類、數(shù)量的增加和農(nóng)田生物多樣性的提高起積極的作用。而農(nóng)作物的間作套種有利于雜草和蟲害的控制，從而減少農(nóng)藥的使用，對于生物多樣性的保護起間接作用。相對于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)來說，低碳農(nóng)業(yè)更好地促進了生物多樣性的保護。

4 低碳農(nóng)業(yè)有利于農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護

低碳農(nóng)業(yè)能改善環(huán)境，減少環(huán)境污染，提高生態(tài)質(zhì)量，降低自然災(zāi)害，減少災(zāi)害給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來的影響?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)的低碳生產(chǎn)是中國“天人合一”傳統(tǒng)文化在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的具體體現(xiàn)，它以人類、生物、生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境的動態(tài)相互作用為基礎(chǔ)，最大程度地依賴當(dāng)?shù)乜色@得資源的數(shù)量和質(zhì)量，追求人類社會和自然的和諧相處，是一種真正的環(huán)境友好型生產(chǎn)。

4.1 低碳農(nóng)業(yè)能夠改善土壤質(zhì)量，保持土壤健康活力

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動對土壤的污染，主要集中于農(nóng)藥、化肥和除草劑的使用，污水灌溉，施用污泥等幾個方面。目前，中國每年要施用80～100萬t的化學(xué)農(nóng)藥，高毒農(nóng)藥占37.4%，其中對土壤造成污染的主要是有機磷、有機氯和含汞、砷等重金屬的農(nóng)藥。由于施用方法和農(nóng)藥種類的影響，大約有50%左右的農(nóng)藥會進入土壤。殘留在土壤中的一部分農(nóng)藥，最終會通過食物鏈的作用，進入人體并造成危害。長期過量施用化肥，則會導(dǎo)致土壤板結(jié)，土壤有機質(zhì)含量下降，進而影響土壤中微生物種群的種類和數(shù)量。土壤環(huán)境健康是農(nóng)村生態(tài)環(huán)境健康的基礎(chǔ)，土壤污染是農(nóng)村生態(tài)環(huán)境惡化的根源之一。因此，保護土壤環(huán)境是保護農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的根本措施之一。

低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，通過減少使用化學(xué)合成的農(nóng)藥、化肥和除草劑，通過物質(zhì)內(nèi)部循環(huán)、作物輪作以及生物技術(shù)來提高土壤肥力，防止病蟲害，控制了土壤污染物的來源。與常規(guī)農(nóng)業(yè)相比，長期進行有機生產(chǎn)的土壤，其有機質(zhì)含量、土壤團粒結(jié)構(gòu)、微生物和有益生物的數(shù)量都能得到非常大的改善，土壤活力明顯增強。

4.2 減少地下水污染，減輕水體富營養(yǎng)化的危害

天然地下水是潔凈的，含氮量極低，遠低于國家飲用水純氮10 mg?L-1的標準。但由于農(nóng)田化學(xué)肥料大量使用而造成的土壤養(yǎng)分特別是氮肥養(yǎng)分流失，已經(jīng)導(dǎo)致嚴重的飲用水安全問題。在一定的條件下，土壤―植物系統(tǒng)內(nèi)過量的氮素會以硝態(tài)氮的形式淋失，進入地下水，污染井水、河流和湖泊，造成水體富營養(yǎng)化，嚴重影響人們的健康和淡水養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。

據(jù)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供，凡施肥量超過500 kg?hm-2的地區(qū)，地下水的硝酸鹽含量都超過飲用水標準，硝酸鹽污染不僅發(fā)生在淺層地下水，而且已經(jīng)進入深層地下水。研究表明，飲用水和食品中過量硝酸鹽會導(dǎo)致高鐵蛋白癥，同時有致癌危險。中國許多地區(qū)地下水和飲用水硝酸鹽含量已經(jīng)超標。例如，對京、津、塘地區(qū)69個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的一項調(diào)查表明，地下水和飲用水1/2以上硝酸鹽含量超標。

低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，減少施用各種化學(xué)合成的肥料，通過施用有機肥來恢復(fù)地力，大大降低了氮、磷等營養(yǎng)元素在土壤中的積累，從而有效減少這些營養(yǎng)元素進入水體的數(shù)量，可以在一定程度上減少地下水的污染和水體的富營養(yǎng)化。

4.3 低碳農(nóng)業(yè)可以改善農(nóng)村生活環(huán)境

常規(guī)農(nóng)業(yè)大量施用化學(xué)合成的肥料和農(nóng)藥，加劇了農(nóng)村環(huán)境的惡化。養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，大量的畜禽糞便處理成為一個難題，嚴重威脅著農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，影響著人們生活質(zhì)量的提高；農(nóng)村每年有大量作物秸稈被焚燒和丟棄，造成嚴重的環(huán)境問題。農(nóng)村生活環(huán)境的惡化成為影響農(nóng)民身體健康和生活質(zhì)量的重要因素。低碳農(nóng)業(yè)通過物質(zhì)循環(huán)利用，減少化學(xué)肥料的施用，有機肥是最重要的物資投入，將畜禽糞便處理、農(nóng)業(yè)廢棄物的綜合利用與生產(chǎn)有機肥結(jié)合起來，不僅可以解決農(nóng)村生活環(huán)境問題，而且可以解決有機肥的來源問題。因此，低碳農(nóng)業(yè)有利于改善農(nóng)村生活環(huán)境，提高農(nóng)村居民的生活質(zhì)量。

綜上所述，低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有正的外部性，而這種正的外部性帶來福利和效益不可能由有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者自己獨自占有，也就是說，低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的社會經(jīng)濟效益和社會環(huán)境效益大于其個人所獲得的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。同時，由于低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入大于常規(guī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入，而這種成本并不能完全通過高質(zhì)量的低碳農(nóng)產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)優(yōu)價來彌補，結(jié)果就會造成有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的供給不足，導(dǎo)致低碳農(nóng)產(chǎn)品市場的市場失靈現(xiàn)象的發(fā)生。

5 建立完善的生態(tài)補償機制，促進低碳農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展

彌補市場失靈，促進低碳農(nóng)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展需要建立有效的農(nóng)業(yè)生態(tài)補償機制。將農(nóng)業(yè)生態(tài)補償機制引入低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展當(dāng)中，能夠增加農(nóng)民收入，彌補外部性帶來的額外成本，實現(xiàn)外部的環(huán)境效益和農(nóng)民的經(jīng)濟效益均衡一致，適應(yīng)低碳農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需求。

5.1 政策補償

政策補償是實施生態(tài)補償?shù)闹匾疤?，包括中央對地方，上級對下級，工業(yè)部門等農(nóng)業(yè)部門的補償，制定合理的政策，促進補償機制的建立和完善。確定補償原則、補償主體、補償對象、補償標準、補償監(jiān)管等具體措施。

5.2 資金補償

資金補償是生態(tài)補償?shù)淖钪苯佑行У氖侄?，涉及面較廣。主要包括農(nóng)業(yè)補貼、財政轉(zhuǎn)移支付等手段。建立資金補貼既可以直接發(fā)到農(nóng)民手中，也可以向農(nóng)民提供替代物質(zhì)（如生物農(nóng)業(yè)、有機肥料等），從而有效促進低碳農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展。

5.3 技術(shù)補償

低碳農(nóng)業(yè)不是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的回歸，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的必然趨勢，是技術(shù)密集型農(nóng)業(yè)。不斷開展低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)、創(chuàng)新，對低碳農(nóng)業(yè)從業(yè)者開展智力服務(wù)，提供無償技術(shù)咨詢和指導(dǎo)，培養(yǎng)培訓(xùn)技術(shù)人員和農(nóng)民，提高農(nóng)民經(jīng)營管理水平，增加農(nóng)民人力資本價值，促進低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展的內(nèi)在動力。

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關(guān)鍵詞 :氣候變化;環(huán)境規(guī)劃;“十二五”;適應(yīng);減緩

中圖分類號 X22 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104(2010)02-0079-05 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2010.02.014

全球氣候變化的發(fā)生機制、影響及應(yīng)對是當(dāng)今國際科學(xué)研究和社會政治的熱點和難點,IPCC 第四次評估報告指出全球氣候變化對眾多區(qū)域自然環(huán)境和人類環(huán)境的影響正在出現(xiàn)[1 ]。作為與生態(tài)環(huán)境相互影響日益重要的新型要素,將氣候變化納入到國家環(huán)境規(guī)劃的框 架中顯得十分迫切。本文從分析我國實際國情出發(fā),探討國家“十二五”環(huán)境規(guī)劃應(yīng)對氣候 變化問題的基本戰(zhàn)略,以此為依據(jù)有針對性的提出應(yīng)對氣候變化的具體規(guī)劃內(nèi)容。

1 將應(yīng)對氣候變化納入國家環(huán)境規(guī)劃體系的必要性和可行性

我國氣候條件復(fù)雜、海岸線漫長、人口眾多、經(jīng)濟發(fā)展水平較低,應(yīng)對氣候變化能力向來較 弱,而隨著城市發(fā)展和人民需求的提高,氣候變化影響有進一步擴大的趨勢,如2007年全國 平均氣溫達1951年以來的最高值,冬季取暖和夏季降溫耗電耗煤導(dǎo)致大氣污染特征變化[2],海平面持續(xù)升高使得沿海城市的氣候異常事件和災(zāi)害損失嚴重[3]。 將應(yīng)對氣候變化戰(zhàn)略和環(huán)境保護戰(zhàn)略緊 密結(jié)合起來已成為當(dāng)務(wù)之急。

作為未來一段時期指導(dǎo)我國環(huán)境保護活動的核心文件,在國家“十二五”環(huán)境規(guī) 劃中將應(yīng)對氣候變化戰(zhàn)略全面、系統(tǒng)地融入環(huán)境規(guī)劃中,其作用體現(xiàn)為兩個方面:一是在全 球氣候變化的大環(huán)境下,通過在自然生態(tài)、人居環(huán)境、產(chǎn)業(yè)部門等領(lǐng)域采取積極的應(yīng)對氣候 變化的措施,使氣候變化對生態(tài)環(huán)境的負面影響降到最低限度;二是將應(yīng)對氣候變化與環(huán)境 保護緊密結(jié)合起來,追求兩者之間的平衡,控制應(yīng)對措施對生態(tài)環(huán)境造成的破壞[4]。

我國環(huán)境規(guī)劃工作經(jīng)過近三十年的探索,已經(jīng)初步形成了一套從宏觀到微觀,從理論到實踐 ,從規(guī)劃編制到實施的體系、程序和方法,國務(wù)院《中國應(yīng)對氣候變化國家方案》的 下發(fā)將應(yīng)對氣候變化嵌 入到環(huán)境規(guī)劃體系中提供理論、技術(shù)和實踐應(yīng)用的支持,形成一套充分考慮應(yīng)對氣候變化的 國家環(huán)境規(guī)劃方案不僅必要而且可行。

2 我國環(huán)境規(guī)劃應(yīng)對氣候變化問題的策略

2.1 適應(yīng)和減緩:應(yīng)對氣候變化的基本途徑

減緩(Mitigation)和適應(yīng)(Adaptation)是應(yīng)對氣候變化環(huán)境影響的兩個基本途徑[ 5]。減緩是人類對區(qū)域環(huán)境作用的干預(yù),通過減少溫室氣體排放源或增加吸收匯減輕氣 候變化可能帶來的影響;適應(yīng)是在承認氣候 變化不可避免的前提下,人類為應(yīng)對現(xiàn)實的或預(yù)期的氣候刺激對生態(tài)系統(tǒng)和人居環(huán)境的影響 而做 出調(diào)整。減緩和適應(yīng)都是人類社會為應(yīng)對氣候變化所做出的政策響應(yīng)行為,但二者針對的主 體有所不同,減緩是針對地球氣候系統(tǒng)的人類干預(yù)行動,而適應(yīng)則是針對人類社會本身的自 我調(diào)整。

減緩和適應(yīng)行為并不總是協(xié)調(diào),本文根據(jù)減緩效果和適應(yīng)效果將應(yīng)對氣候變化的環(huán)境規(guī)劃措 施分為三類:一是雙效行為,即規(guī)劃措施既有利于適應(yīng)又有利于減緩氣候變化,如提高植被 覆蓋率在減少碳排放的同時提高了生態(tài)承載力;二是偏減緩的單效行為,規(guī)劃措施有利于減 緩但不利于適應(yīng),如增加水電開發(fā)可以減少碳能源消耗,但同時增加了相關(guān)流域的生態(tài)脆弱 性;三是偏適應(yīng)的單效行為,這類規(guī)劃措施有利于適應(yīng)但不利于減緩,如環(huán)境風(fēng)險應(yīng)急設(shè)施 建設(shè)加強了災(zāi)害適應(yīng)能力,但建設(shè)和運行過程增加了碳排放。

2.2 基本途徑的分析判斷

由于大多數(shù)氣候變化應(yīng)對措施是減緩和適應(yīng)此消彼長的單效行為,分別將投資的一半用于更 有效率的減緩活動或適應(yīng)活動可能比投資于減緩和適應(yīng)協(xié)同措施的凈效益更好[6] ,因此單效方案對于我國這樣的發(fā)展中國家更為適宜。國家環(huán)境規(guī)劃應(yīng)對氣候變化的關(guān)鍵是 如何在有限資金的約束下權(quán)衡選擇何種單效方案,本文依據(jù)所收集的文獻資料,從行為效益 、實施成本和主體差異三個方面進行分析。

2.2.1 行為效益

國家“十一五”環(huán)境保護規(guī)劃雖然已明確加入應(yīng)對氣候變化的問題,但著重強調(diào)的是溫室氣 體減排,忽略了適應(yīng)氣候變化能力的建設(shè),這同多年來國際對如何減緩溫室氣體排放關(guān)注較 多,而對如何適應(yīng)氣候變化重視不夠[7]有關(guān)。由于各種氣候過程和反饋的時間尺 度大,即使在嚴格實施減排、溫室氣體濃度實現(xiàn)穩(wěn)定的情況下,全球氣候變化特征仍會因時 滯效應(yīng)持續(xù)若干個世紀[1],其影響所及的資源供需、生產(chǎn)系統(tǒng)、社會關(guān)系和政治 文化四個層次的變化難以避免[8]。雖然這些預(yù)期影響存在著大量不確定性,但相 應(yīng)的適應(yīng)行為必須及早作出, 并將其實施問題納入國家經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展長遠規(guī) 劃中[9]。與適應(yīng)行為相比,國際社會減緩氣候變化的收效甚微,且減緩行動的效 果較適應(yīng)所需時間長得多,近年來諸多研究和建議也表明,對于氣候變化十分敏感和脆弱的 中國而言,適應(yīng)行動更應(yīng)作為應(yīng)對氣候變化的當(dāng)務(wù)之急[10]。

2.2.2 實施成本

目前國內(nèi)外沒有低排放、高經(jīng)濟增長的發(fā)展模式可供采用[11],而工業(yè)化過程中人 均能源消費和相應(yīng)碳排放的拐點出現(xiàn)在國家實現(xiàn)工業(yè)化、城市化和現(xiàn)代化 之后,我國在基本實現(xiàn)現(xiàn)代化之前必然需要碳排放空間。更 為重要的是,煤在我國能源結(jié)構(gòu)中占主導(dǎo)地位的狀況短期內(nèi)難以改變,這一背景下溫室氣體 排放量的大量增長不可避免。

陳文穎等[12,13]應(yīng)用中國MARKAL-MACRO模型對我國未來碳排放基準方案造成的GD P損失率進行計算 ,顯示同樣的減排率下,越早開始實施 減排約束,GDP損失率越大,而如果提前10年或20年進行減排準備,則可以在技術(shù)儲備、資 本等方面逐漸適應(yīng)減排的需要,從而大大減小減排對經(jīng)濟的影響。如果現(xiàn) 階段的環(huán)境規(guī)劃中就實施雙效方案或以減緩為主的單效方案,則會嚴重制約我國的社會和經(jīng) 濟發(fā)展,可持續(xù)發(fā)展目標將受到較大阻礙。因此,以近期為準備,中遠期開始正式實施減緩 行為對我國應(yīng)對氣候變化問題較為適宜。

2.2.3 適應(yīng)性排放和國際因素

發(fā)達國家和發(fā)展中國家在適應(yīng)能力和未來排放需求上具有較大差異,基礎(chǔ)設(shè)施不完善是發(fā)展 中國家對氣候變化相對脆弱的重要原因,絕大多數(shù)發(fā)展中國家迫切需要加強工程性適應(yīng)措施 的建設(shè),由此也帶來對適應(yīng)性排放的巨大需求[6],我國南水北調(diào)、三峽工程都包 含應(yīng)對氣候變化方面的考慮。這進一步說明采用適應(yīng)行為的緊迫性和減緩行為的高成本性。

國際因素亦對減緩與適應(yīng)抉擇產(chǎn)生重要影響,其矛盾主要存在于減緩的長期和全球效益與適 應(yīng)的中短期局部效益之間的平衡問題,減緩的成本主要發(fā)生在發(fā)達國家,而不利影響的損失 主要由發(fā)展中國家來承受[10],美國等退出《京都議定書》也大大增加了減排策略 推 行的難度。對于發(fā)展中國家而言,適應(yīng)策略在近期比較現(xiàn)實,是環(huán)境規(guī)劃應(yīng)對氣候變化的合 理策略。

2.3 基本策略的分析結(jié)論

由于減緩和適應(yīng)之間存在復(fù)雜的權(quán)衡取舍關(guān)系,依據(jù)上述分析和國家方案提出的“適應(yīng)與減 緩并重”的原則,建議未來我國環(huán)境規(guī)劃中應(yīng)對氣候變化的方案為“適應(yīng)先行,減緩后舉, 單雙結(jié)合,重點突出”。在“十二五”期間,應(yīng)對氣候變化采用以適應(yīng)為主的“單效”方案 ,在同時融入減緩與適應(yīng)兩類措施的前提下,主要通過加大適應(yīng)行動的力度,使氣候變化對 生態(tài)環(huán)境的負面影響降到最低限度,減緩不作為主要規(guī)劃方案,但要納入中遠期規(guī)劃并逐步 推進取得階段進展目標(圖1)。這既涵蓋了適應(yīng)與減緩的雙重途徑,不會因偏廢一方而造成 近期或遠期的應(yīng)對成本升高,同時亦面向我國當(dāng)前應(yīng)對氣候變化的主要問題。

3 我國“十二五”環(huán)境規(guī)劃應(yīng)對氣候變化問題的重要領(lǐng)域

3.1 規(guī)劃層次與領(lǐng)域

按照張?zhí)m生等[14]提出的全球變化影響途徑,將環(huán)境規(guī)劃應(yīng)對氣候變化的領(lǐng)域劃分 為自然承載力、生產(chǎn)系統(tǒng)、社會人居環(huán)境三個層面。 根據(jù)文獻調(diào)研結(jié)果[1,2,6,11,15],自然承載力層面以自然生態(tài)系統(tǒng)、水資源和 災(zāi) 害風(fēng)險防范問題最被關(guān)注,生產(chǎn)系統(tǒng)層面的主要問題包括低碳經(jīng)濟和敏感生產(chǎn)部門應(yīng)對,社 會人居環(huán)境層面中,城市化環(huán)境效應(yīng)和海岸帶城市預(yù)期影響較大(圖2)。這七大問題中,適 應(yīng)行為 需求占絕大多數(shù),低碳經(jīng)濟體現(xiàn)了減緩行為,符合本文提出的“十二五”環(huán)境規(guī)劃應(yīng)對氣候 變化采取偏適應(yīng)的單效行為的基本策略。

3.2 自然承載力層面

自然生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化的響應(yīng)直接關(guān)系到人類社會的可持續(xù)發(fā)展,我國西部地區(qū)湖泊、冰川、凍土、積雪等多種生態(tài)系統(tǒng)呈衰退狀態(tài) 均與氣候變化有關(guān),如 氣溫上升1.5 ℃則草原旱區(qū)相應(yīng)增長總面積將占國土面積的20%,為荒漠化提供潛在條件 [11],海洋生態(tài)系統(tǒng)珊瑚礁、紅樹林的變化亦敏感。通過環(huán)境規(guī)劃增強自然生態(tài)系統(tǒng) 的適應(yīng)性包括兩個方面:一是生態(tài)系統(tǒng)和自然界本身的調(diào)節(jié)與恢復(fù),強化氣候變化背景下 的監(jiān)測評估和有效保護;二是減緩人為影響和干預(yù),通過情景 分析估算氣候變化背景下生態(tài)系統(tǒng)承載能力 并依此確定流域或區(qū)域開發(fā)利用的上限。

氣候變化對水資源的影響體現(xiàn)為徑流量和降水分布變化。近五 十年來我 國六大流域天然年徑流量整體上呈減少趨勢,其必然導(dǎo)致環(huán)境容量的降低,加劇環(huán)境污染,引起社會、經(jīng)濟、資源與環(huán)境的連鎖變化[16,17]。應(yīng)對氣候變 化的環(huán)境規(guī)劃在城市發(fā)展中必須考慮未來水資源的承載能力。 同時降水量的變化將直接影響城市用水尾水的水質(zhì)水量,對水量增多的地區(qū)要考慮環(huán)境規(guī)劃 中 污水處理能力和規(guī)模設(shè)計,對水量減少的地區(qū),則要考慮徑流減少導(dǎo)致的水質(zhì)進一步惡化和 最優(yōu)治污方式的選擇。

應(yīng)對氣候變化不僅需要關(guān)注最可能的氣候情景,并且要特別注意低概率、高影響事件即災(zāi)害 和風(fēng)險所帶來的影響。研究顯示,與溫度相關(guān)的極端天氣事件的變化與區(qū)域氣候變暖關(guān)系密 切[18],而水源地污染等相關(guān)環(huán)境風(fēng)險會同時增大。氣候變化中的環(huán)境風(fēng)險往往不 易事先被識別和判斷,很難在規(guī)劃措施中規(guī)避,制定和實施環(huán)境規(guī)劃時 應(yīng)根據(jù)可能發(fā)生的氣候變化災(zāi)害風(fēng)險充分設(shè)計、做好預(yù) 留,并建立各種情景模式下的風(fēng)險預(yù)警與應(yīng)對機制。

3.3 生產(chǎn)系統(tǒng)層面

全球變化同樣對經(jīng)濟效率和行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來日趨嚴重的影響。美國氣象局研究表明, 不同行業(yè)對氣候因素的敏感程度由高到低依次為農(nóng)業(yè)、航空、建筑、漁業(yè)、林業(yè)、交通、工 業(yè)[6]。如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)土壤有機質(zhì)的微生物分解將加快,造成地力下降,同時作物 生長季節(jié)延長,昆蟲繁衍加快,農(nóng)藥和化肥的施用量將增大,農(nóng)業(yè)面源污染面臨源強增加和 范圍擴大的壓力。工業(yè)部門需要能源的強力支撐和對水資源高度依賴, 化工、冶煉等高耗能和高耗水行業(yè)的擴張受資源和容量約束凸顯。納入氣候變化因素的環(huán)境 規(guī)劃應(yīng)當(dāng)從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整入手,以循環(huán)經(jīng)濟、高效農(nóng)業(yè)為主要規(guī)劃手段加以應(yīng)對。

生產(chǎn)系統(tǒng)既作為適應(yīng)氣候變化的重要方面,也是減緩氣候變化的最主要途徑。依據(jù)前文提出 的規(guī)劃策略,“十二五”環(huán)境規(guī)劃亦應(yīng)著手減緩應(yīng)對措施的準備,逐步開展“低碳經(jīng)濟”建 設(shè)將成為中國應(yīng)對氣候變化建設(shè)生態(tài)文明的重要突破口[19],減排的涵義不僅指污 染物排放的減少,還包括溫室氣體排放的減少[20]。從我國“十二五”環(huán)境規(guī)劃起 ,應(yīng)把低碳經(jīng)濟列為環(huán)境規(guī)劃節(jié)能減排的規(guī)劃指標之一,以循環(huán)經(jīng)濟為主要手段推進能源結(jié) 構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,探索符合中國國情的低碳經(jīng)濟發(fā) 展模式。值得指出的是,在目前的技術(shù)水平下,我國能源消費和二氧化碳排放量還將持續(xù)增 長,低碳經(jīng)濟將使中國面臨開創(chuàng)新型的、可持續(xù)發(fā)展模式的挑戰(zhàn),應(yīng)充分論證、逐步推行。 為在不影響社會經(jīng)濟發(fā)展目標的前提下逐步實現(xiàn)低碳經(jīng)濟模式,“十二五”環(huán)境規(guī)劃碳減排 指標可先在發(fā)達省市選擇性進行,在中遠期規(guī)劃再推廣為強制性約束性指標。

3.4 社會人居環(huán)境層面

作為高度開放、不完整和脆弱性強的復(fù)合 系統(tǒng),城市在人居生態(tài)和社會消費兩方面最為集中地承受了氣候變化環(huán)境效應(yīng)和問題。熱 島效應(yīng)是人居生態(tài)在氣候變化和城市化相結(jié)合的最突出表現(xiàn),其誘發(fā)的連鎖氣象變化(如“ 雨島效應(yīng)”、“霧島效應(yīng)”、“暗島效應(yīng)”等)近年來在我國逐漸突出[21],而應(yīng) 對氣候變化的社會消費隨著人民生活的不斷提高也日趨增加,中國氣候耗能量正由氣候災(zāi)害 驅(qū)動型向溫度驅(qū)動型過渡,特別是在較發(fā)達地區(qū)的城市,其中氣溫為關(guān)鍵性因子,氣候變暖將使城市用電壓力呈繼續(xù)增 大的趨勢[22,23],并由此帶來要素污染結(jié)構(gòu)和污染分布的變化。應(yīng)對氣候變化的 城市環(huán)境效應(yīng)和新發(fā)污染問題的關(guān)鍵是加強氣候變化對不同區(qū)域城市的影響和規(guī)劃研究,特 別是突出城市排水系統(tǒng)、污水處理設(shè)施以及城市能源供應(yīng)設(shè)施脫硫脫氮設(shè)施等適應(yīng)氣候變化 環(huán)境效應(yīng)的措施,并在環(huán)境規(guī)劃中予以體現(xiàn)和落實[15]。

沿海是中國人口稠密、經(jīng)濟活動最為活躍的地區(qū),中國沿海地區(qū)大多地勢低平,建成環(huán)境極 易遭受因海平面上升帶來的各種生態(tài)環(huán)境威脅,如沿海生態(tài)與環(huán)境受損、咸潮上溯加重、海岸侵蝕、土壤鹽漬化等。近30年來,以氣候異常為主要原因造成的中國沿 海海平面 平均上升速率為2.6 mm/a,并預(yù)計未來30年繼續(xù)上升至2008年升高80-130 mm[3] 。海岸帶地區(qū)環(huán)境規(guī)劃應(yīng)當(dāng)針對不同的人工 建成環(huán)境分類設(shè)計和實施規(guī)劃。在宏觀決策層面,對重要的沿海地區(qū)采用防護的方法,其它 地區(qū)根據(jù)發(fā)展需要選擇防護、順應(yīng)或后退;在微觀技術(shù)層面,對采用防護手段的地區(qū)按照預(yù) 防與治理相結(jié)合、陸地與海洋相結(jié)合、工程措施與生態(tài)措施相結(jié)合的原則強化防護對策,如 加強沿海及入海河流堤防工程建設(shè)和海防林建設(shè)。

4 結(jié) 語

把應(yīng)對氣候變化與實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會和創(chuàng)新型國 家結(jié)合起來,既是從源頭預(yù)防、根本解決氣候變化環(huán)境影響,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的途徑,也是 中國作為一個負責(zé)任的發(fā)展中大國承擔(dān)國際責(zé)任,從環(huán)境保護角度為減緩全球氣候變化而努 力做出的貢獻。采取適應(yīng)行動是國家“十二五”環(huán)境規(guī)劃應(yīng)對氣候變化最緊迫的任務(wù),減緩 不作為主要規(guī)劃方案的核心內(nèi)容,但要納入中遠期規(guī)劃取得階段進展目標,從長遠角度看, 其與應(yīng)對氣候變化國家方案協(xié)調(diào)一致。

必須指出,我國環(huán)境規(guī)劃的實施效果很大程度上取決于量化考核指標的系統(tǒng)性和重點實施工 程的可操作性,要保證“十二五”環(huán)境規(guī)劃中應(yīng)對氣候變化方案落實執(zhí)行,應(yīng)特別注意科學(xué) 規(guī)劃目標和指標以及重點工程的保障。規(guī)劃目標按照環(huán)境保護突出重點、少而精的原則增列 1～2項可監(jiān)測統(tǒng)計、能定量考核、易分解落實的鼓勵性指標,重點工程緊密圍繞三個層次覆 蓋七個重要領(lǐng)域,優(yōu)化預(yù)算投資和加強部門監(jiān)督。

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Discussion on Integrating Climate Change Factors into Environm ental Planning of the National 12th Five Year Development Plan in C hina

YANG Xiao LI Yangfan YIN Rongyao SUN Xiang ZHU Xiaodong

(State Key Laboratory of Pollution Control

and Resources Re use,School of the Environment,Nanjing University,

Nanjing Jiangsu 210093,China)

Abstract Effects on sustainable development of climate change have been going further now adays. National Five Year Development Plan in China should have specific po licies on how to take climate change impacts into account through the environmen tal planning. Based on analysis of behavior benefits, implementation costs, adap tive emission and international factors, a basic strategy called singleeffect

by adaptation was proposed. In the environmental planning of the national 12 th Five Year Development Plan, adaptation and mitigation should both be i ntegrated to respond to climate change, while adaptation behaviors weight more.

篇8

目前，大黃石生態(tài)系統(tǒng)面積達48562~72843km2，橫跨懷俄明、蒙太拿和愛達荷三州，由2個國家公園、6個國家森林地、3個國家野生動物保護區(qū)、3個印第安原著民保護區(qū)以及州立土地、城鎮(zhèn)和私人土地組成[5]，黃石國家公園是大黃石生態(tài)系統(tǒng)的核心。大黃石生態(tài)系統(tǒng)是地球上最大的保存完好的溫帶生態(tài)系統(tǒng)之一。熱泉特征、野生動物、湖泊、大峽谷以及石化樹構(gòu)成了大黃石的生物多樣性和自然財富。其中野生動物包括北美最大的麋鹿群之一，美國最大的放養(yǎng)的野牛群，稀有的灰熊群以及罕見的狼獾和猞猁。生物種類涵蓋了67種哺乳動物、322種鳥類、16種魚類、10種爬行動物和兩棲動物、12000種昆蟲和1150種原生維管植物[6]。大黃石生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的動物物種豐富度和分布取決于它們之間的相互作用以及它們所在棲息地的環(huán)境質(zhì)量[7]，并且受到了火山地質(zhì)運動、森林火災(zāi)、氣候變化以及越來越多的自然和人為的影響?？傮w來說，大黃石生態(tài)系統(tǒng)由氣象氣候、地質(zhì)地貌、生物水文和人類土地使用構(gòu)成，而各要素之間隨時間相互依賴、相互影響。如黃石地區(qū)獨特的間隙泉和溫泉受到火山活動的影響；熱泉中硫、碳、氮含量對水體底部的微生物(嗜熱菌、細菌、古生菌)等產(chǎn)生影響；土壤和水體中的礦物質(zhì)、大氣溫度濕度等變化帶來植被分布和數(shù)量的變化，進而影響著食草動物和狼群的分布和數(shù)量。同時，人的因素也不可忽略，人類在大黃石地區(qū)的伐木、狩獵、采礦、游憩、居住、工作等活動直接影響了植物和動物廊道；汽車尾氣、生活垃圾廢水、空調(diào)等對大氣中溫室氣體含量的影響，氣候變化是引起外來物種入侵的重要因素之一；另外，周期性的森林火災(zāi)也對黃石生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，成為維護黃石國家公園生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及其演化的直接動力之一。

2大黃石生態(tài)系統(tǒng)管理的體制適應(yīng)性

2.1管理機構(gòu)

大黃石地區(qū)的聯(lián)邦土地在行政區(qū)劃上由國家公園管理局、野生動物局、土地管理局和國家森林局共同管理，前三者隸屬于美國聯(lián)邦內(nèi)政部，而國家森林局隸屬于美國聯(lián)邦農(nóng)業(yè)部[7]。1964年，國家公園管理局和國家森林局2個部門通過“理解備忘錄(MemorandumofUnderstanding)”達成共識，合作共管大黃石地區(qū)，并成立了大黃石協(xié)調(diào)委員會(GreaterYellowstoneCoordinationCommittee，簡稱“GYCC”)。之后，美國野生動物局和土地管理局分別于2002年和2012年相繼加入GYCC。GYCC作為大黃石地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)管理的協(xié)作平臺，每年召開一次會議，會上四大政府機構(gòu)官員與當(dāng)?shù)乩鎴F體、商業(yè)團體、非政府環(huán)保組織和科研工作者共同商議區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)管理事務(wù)。大黃石地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)管理的相關(guān)組織機構(gòu)和利益團體及其相互關(guān)系如圖1所示。大黃石生態(tài)系統(tǒng)的分析評估、決策機制、項目實施等事項通過委員會進行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，各部門力圖找到交叉的任務(wù)，尋求共同管理大黃石地區(qū)資源的機會。其任務(wù)是：1)提供公眾服務(wù)和維持大黃石地區(qū)資源方面的領(lǐng)導(dǎo)策略；2)協(xié)調(diào)國家公園、國家森林、國家野生動物保護區(qū)和土地管理行政區(qū)規(guī)劃和監(jiān)測；3)設(shè)置大黃石生態(tài)系統(tǒng)為優(yōu)先考慮對象，并分配資源來實現(xiàn)目標；4)提供聯(lián)邦、州、地方機構(gòu)、民間組織和公眾之間互動論壇，鼓勵在聯(lián)邦單位和合作伙伴間的協(xié)調(diào)和共享；5)確定并解決持續(xù)出現(xiàn)的新問題，運用相互協(xié)作的戰(zhàn)略思維；6)減少重復(fù)工作，尋求共享信息、資源和數(shù)據(jù)的機會；7)在法律允許和機構(gòu)使命的范圍內(nèi)，制定大黃石地區(qū)統(tǒng)一的規(guī)則、要求、程序和公眾信息[8]。在大黃石生態(tài)系統(tǒng)委員會的統(tǒng)一合作戰(zhàn)略目標下，進一步設(shè)立多個專業(yè)委員會(簡稱專委會)實現(xiàn)主要生態(tài)系統(tǒng)議題的分項管理，包括水生入侵物種合作社、陸生入侵物種小組、清潔空氣合作伙伴、防火安全管理團隊、漁業(yè)團隊、水文團隊、白皮松委員會、可持續(xù)經(jīng)營委員會等。專業(yè)委員會成員來自與大黃石地區(qū)相關(guān)的聯(lián)邦、州立、縣機構(gòu)的管理者和專家。其他還有一些專業(yè)組織在GYCC統(tǒng)一協(xié)調(diào)下參與到大黃石生態(tài)系統(tǒng)的管理中，如1983年成立的跨部門的灰熊委員會(InteragencyGrizzlyBearCommittee，簡稱“IGBC”)，其成員組成包括了聯(lián)邦政府的國家公園管理局、野生動物局、森林管理局、土地管理局和地質(zhì)勘探局，州立政府的相關(guān)機構(gòu)以及非政府組織，他們在GYCC的協(xié)調(diào)下進行灰熊數(shù)量的監(jiān)測和保護[9]。由此可見，目標統(tǒng)一、職能細分的管理形式使大黃石生態(tài)系統(tǒng)委員會兼具綜合化和專門化的特點。

2.2當(dāng)前管理內(nèi)容與形式

2009年，大黃石生態(tài)系統(tǒng)委員會的聯(lián)邦政府機構(gòu)管理者、美國地質(zhì)勘查局和來自高校的科學(xué)家共同確定了威脅大黃石生態(tài)系統(tǒng)的三大外部力量：氣候變化、土地使用變化和入侵物種[10]。參與者總結(jié)大黃石生態(tài)系統(tǒng)所面臨的挑戰(zhàn)是：“理解大尺度的壓力是如何影響生態(tài)系統(tǒng)動力及其服務(wù)功能的，并在此理解的基礎(chǔ)上決定管理景觀的最佳途徑。”他們確定了研究的需求包括以下幾個方面：1)生態(tài)系統(tǒng)是如何響應(yīng)氣候變化的？尤其是水系統(tǒng)，高原和林木群落的變化，雪和土壤濕度的改變，以及諸如干旱、洪水、火災(zāi)、昆蟲騷擾和疾病等干擾過程；2)人類如何影響生態(tài)系統(tǒng)？例如如何管理人類聚居才能最小化野生動物生態(tài)的影響？放牧、采礦和能源發(fā)展這些人類活動是如何改變土地使用和生態(tài)系統(tǒng)的？3)是什么促使入侵物種的傳播？入侵物種如何影響大黃石生態(tài)系統(tǒng)的？氣候變化和土地使用的變化如何影響入侵物種以及它們的管理？這3部分的議題可歸結(jié)為對生態(tài)系統(tǒng)中各組成要素之間相互影響的屬性、程度、機制和規(guī)律的研究，在此科學(xué)研究的基礎(chǔ)上經(jīng)設(shè)定指標、確立閾值、風(fēng)險分析等步驟實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的管理，建立起生態(tài)科學(xué)研究和管理政策之間的聯(lián)系。針對氣候變化、入侵物種、物種保護、土地使用等問題，各小組通過制定清單普查、監(jiān)測評估、戰(zhàn)略計劃、實施計劃、管理導(dǎo)則、管理手冊等文件落實管理，并定期匯報完成成果和下一步的工作重點。管理內(nèi)容主要集中在幾個方面：1)對生物物種或自然災(zāi)害在尺度、范圍、結(jié)構(gòu)和功能等屬性上進行普查、制作清單，評估其狀態(tài)并建立監(jiān)測機制；2)采用適應(yīng)性管理策略進行生態(tài)系統(tǒng)的維持、保護和修復(fù)；3)制定物種管理或災(zāi)害防治的管理戰(zhàn)略(表1)。管理內(nèi)容細致地考慮了地質(zhì)、水文、生物資源、氣候以及人為要素對于大黃石地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的作用，旨在生態(tài)系統(tǒng)保護、生物資源可持續(xù)利用和共享生物資源三者之間達到平衡。既有以生物、環(huán)境質(zhì)量為核心的管理規(guī)劃，如《大黃石地區(qū)灰熊管理指導(dǎo)方針》《大黃石禿鷹管理計劃》《大黃石地區(qū)空氣質(zhì)量評估》《大黃石地區(qū)白皮松策略》等；又有將人類及文化的多樣性視為生態(tài)系統(tǒng)的一部分而進行的管理規(guī)劃，如《冬季游客使用管理：多機構(gòu)的評估》《春秋季大黃石地區(qū)游憩評估》等(表1)。

2.3管理途徑

大黃石生態(tài)系統(tǒng)管理涉及多個部門特別是國家森林局、土地管理局等，如何保證管理目標的順利實現(xiàn)，法律與制度是重要基礎(chǔ)。早在20世紀60年代美國森林局與國家公園局官方就達成了大黃石協(xié)調(diào)管理共識，圍繞野生動物問題、火管理計劃以及裝備政策等開展對話協(xié)調(diào)，也制定了合作計劃與實施方案，但效果不佳，直到1988年國會進入干預(yù)，制定促進協(xié)調(diào)的法案，加快大黃石協(xié)調(diào)管理政策的改革，促進國家公園局、森林局等部門捆綁政策的制定，1988年大黃石協(xié)調(diào)委員會成立區(qū)域領(lǐng)導(dǎo)團隊，負責(zé)機構(gòu)內(nèi)部以及區(qū)域之間長期目標、計劃與管理戰(zhàn)略的協(xié)調(diào)等，這樣大黃石生態(tài)系統(tǒng)管理才進入實質(zhì)性運作階段[6]。

3大黃石生態(tài)系統(tǒng)管理的特征和借鑒意義

3.1戰(zhàn)略上：跨邊界的生態(tài)系統(tǒng)管理思路

國家公園邊界常常是一個理想的和考慮實際成本以及其他因素后妥協(xié)的結(jié)果，邊界的修訂與公園游憩特征和機會、操作和管理上的議題有關(guān)，例如可達性、地形測量、自然特征、道路等，同時也受到管理授權(quán)的影響，如管理可行性、尺度、配置、所有權(quán)、成本和其他因素[9]。黃石國家公園的邊界雖然已經(jīng)包含了地?zé)豳Y源和多種野生動物棲息地，但生態(tài)格局的演變和生態(tài)過程相互作用的范圍遠遠超過了這個邊界，野生動物的遷徙和捕食路徑不會局限在此邊界內(nèi)，邊界之外的氣候、地質(zhì)、水文變化以及人類的生產(chǎn)生活活動都對國家公園邊界內(nèi)的自然資源產(chǎn)生影響。黃石地區(qū)從20世紀60年代開始運用生態(tài)系統(tǒng)的思想，從單獨的邊界內(nèi)的物種保護、恢復(fù)擴展到區(qū)域景觀的尺度；在管理上打破行政邊界的阻隔，以黃石國家公園為核心，針對特定保護目標的需要擴大管理邊界。我國風(fēng)景名勝區(qū)、自然保護區(qū)等保護地均有明確的邊界，但由于公園內(nèi)部及其周圍地區(qū)管理目標的不同導(dǎo)致了2個或多行政區(qū)域在邊界處的管理特別脆弱，城鎮(zhèn)化、工業(yè)化促進保護地邊緣地帶土地性質(zhì)轉(zhuǎn)變使物種棲息地受到威脅，生態(tài)系統(tǒng)承受的壓力增加[11]；另外，目前國內(nèi)風(fēng)景名勝區(qū)或自然保護區(qū)在進行資源調(diào)查分析時對區(qū)內(nèi)資源要素與環(huán)境屬性描述較多，但從生態(tài)系統(tǒng)角度對生物體、環(huán)境和人為因素之間相互長期的影響規(guī)律和分析明顯欠缺。黃石公園這種從區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)角度思考國家公園資源有效管理的思想對于我國目前自然保護區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園等保護地保護具有借鑒意義，即從區(qū)域角度構(gòu)建保護地生態(tài)安全格局，這種格局是基于保護地特定保護目標的需要而建立的。

3.2制度上：跨部門的合作協(xié)調(diào)機制

大黃石生態(tài)系統(tǒng)管理跨部門合作協(xié)調(diào)主要由大黃石協(xié)調(diào)委員會(GYCC)來實現(xiàn)。大黃石協(xié)調(diào)委員會的發(fā)展歷程可以分為3個階段：1)1964—1991年建立統(tǒng)一框架階段；2)1992—2005年內(nèi)部成員擴大和管理內(nèi)容細分階段；3)2006—2012年現(xiàn)狀成果評估和完善分項規(guī)劃階段。從大黃石協(xié)調(diào)委員會的形成歷程來看，其跨部門的合作協(xié)調(diào)機制同美國和加拿大共管的五大湖流域生態(tài)系統(tǒng)的管理框架非常相似(圖2)。框架揭示了實施生態(tài)系統(tǒng)管理方法的基本過程，其步驟是針對達成共識的生態(tài)系統(tǒng)問題制定戰(zhàn)略框架、實施行動計劃；其特色在于監(jiān)測評估反饋和利益相關(guān)者間協(xié)商的反饋。目前我國學(xué)界普遍認同美國國家公園的中央集權(quán)垂直管理模式要優(yōu)于我國保護地分權(quán)管理模式的觀點[13]。實際上美國國家公園的垂直管理模式并不是單向的管理，同樣存在多部門協(xié)調(diào)如同農(nóng)業(yè)部、森林局、土地局、地方利益相關(guān)者等，如何有效協(xié)調(diào)實施是該制度的關(guān)鍵，大黃石生態(tài)系統(tǒng)的跨部門合作協(xié)調(diào)機制為我國建立國家公園制度與政策提供了參考。針對生態(tài)系統(tǒng)問題建立統(tǒng)一的戰(zhàn)略框架，建立信息和數(shù)據(jù)的共享機制和平臺，加強協(xié)調(diào)和反饋，政策與法律賦予大黃石協(xié)調(diào)委員會的權(quán)力，保障發(fā)展計劃的實施。

3.3決策程序上：基于科學(xué)研究的管理決策體系

大黃石生態(tài)系統(tǒng)的管理決策以大量的科學(xué)評估和監(jiān)測為依據(jù)，通過適應(yīng)性管理框架把科學(xué)知識和管理行動統(tǒng)一起來(圖3)，通過科學(xué)監(jiān)測和分析能夠證實或潛在地改變管理行動[10]。由于生態(tài)系統(tǒng)時空尺度變化的多樣性，使得生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測的結(jié)果可能是非線性的，具有不確定性，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)管理措施可能會根據(jù)科學(xué)研究的進展而不斷調(diào)整、完善。科學(xué)家一方面通過設(shè)計監(jiān)測模型幫助管理者理解管理行動及其成果，使管理者和科學(xué)家互動；另一方面，在生態(tài)資源評估時，管理者可能要求科學(xué)家給出更多信息，使科學(xué)家重新設(shè)計數(shù)據(jù)收集計劃，建立監(jiān)測模型，這就要求科學(xué)人員與管理者保持合作，對生態(tài)系統(tǒng)進行動態(tài)的監(jiān)測和管理，目的是指導(dǎo)科學(xué)研究能夠更好地服務(wù)管理者，從而不斷完善基礎(chǔ)數(shù)據(jù)清單和長期監(jiān)測項目，揭示更有意義的大黃石地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)象和所受影響。20世紀60年代以前黃石國家公園獵殺灰狼以增加鹿和野牛的數(shù)量使灰狼瀕臨滅絕，引進外來樹種培育風(fēng)景林，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)功能嚴重破壞[14]。這是由于規(guī)劃決策只注重人的觀賞體驗需要，忽略生態(tài)系統(tǒng)的自然運作規(guī)律所帶來的后果。生態(tài)系統(tǒng)管理提供了一個將多學(xué)科的理論與方法應(yīng)用到具體管理實踐的框架[15]。國家公園保護與管理是一項技術(shù)性很強的工作，黃石國家公園的教訓(xùn)以及今天在生態(tài)系統(tǒng)保護上的成功揭示了基于科學(xué)研究的管理決策體系的重要性，我國保護地的規(guī)劃管理應(yīng)該在動態(tài)的科學(xué)研究的基礎(chǔ)上進行決策，應(yīng)依靠多學(xué)科的力量，進行生物資源的專項分析，從而避免管理中的盲目性。

4結(jié)語

篇9

關(guān)鍵字：森林；土壤；有機碳

中圖分類號： S285 文獻標識碼： A

碳循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)，能量流動，信息傳遞等生態(tài)過程的基礎(chǔ)。大氣 CO2 濃度和氣溫升高將對陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量和循環(huán)產(chǎn)生深刻影響，如影響植物光合作用產(chǎn)物積累、運輸與分配，改變凋落物產(chǎn)量等，而后者的變化又可以通過影響大氣中溫室氣體濃度來加速或減緩全球氣候變化的進程。近年來，CO2等溫室氣體排放及其與全球氣候變化的關(guān)系已引起國際社會的廣泛關(guān)注，人們針對不同的生態(tài)系統(tǒng)開展了大量的研究。研究結(jié)果表明自1850 年以來，大氣CO2濃度升高了近100 umolmol－1， 地球表面溫度升高了0. 76℃。全球變暖以及人類生存環(huán)境的惡化已被越來越多的人所關(guān)注。

近年來，不同的學(xué)者就不同地區(qū)的土壤碳密度與碳儲量、土壤碳庫的在不同生態(tài)系統(tǒng)的分布特點以及土壤碳過程及其穩(wěn)定性開展了研究。但是由于森林生態(tài)系統(tǒng)的多樣性、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及森林對干擾和變化環(huán)境響應(yīng)的時空動態(tài)變化，至今對森林土壤碳庫的儲量和動態(tài)的科學(xué)估算，以及土壤關(guān)鍵碳過程及其穩(wěn)定性維持機制的認識還不是很多。尤其是對土壤碳的管理鮮有報道。由于人們對森林的經(jīng)營活動不可避免的影響到森林生態(tài)系統(tǒng)的碳過程，因此在全球氣候變化的背景下，應(yīng)該將碳管理的理念貫徹于森林生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)營活動中。

1 土壤有機碳庫研究概況

19世紀末到20世紀初，人們對土壤有機碳的研究主要集中在土壤有機質(zhì)中含碳有機物的種類，數(shù)量及其與土壤性質(zhì)與肥力之間的關(guān)系等方面。20世紀50年代，F(xiàn)rancis Hole在兩個森林生態(tài)系統(tǒng)和一個草地生態(tài)系統(tǒng)中設(shè)立DIRT 實驗研究土壤碳輸入來源和速率。20世紀70~80年代由于森林的大面積采伐與破壞，人們開始關(guān)注森林采伐，以及土地利用方式改變所引起的土壤碳流失。20世紀90年代關(guān)于土壤有機碳的研究已經(jīng)就不同尺度的土壤碳庫估算，土壤碳庫分布特征，土壤碳的影響因素和轉(zhuǎn)化過程與土壤碳庫動態(tài)及歷史演變等方面進行了大量探索。近年來，由于全球氣候變化引起的N沉降以及大氣CO2濃度升高對不同生態(tài)系統(tǒng)土壤碳的影響見于報道。這表明研究者已經(jīng)開始關(guān)注全球氣候變化與土壤碳庫的關(guān)系。森林是全球陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，約85%的陸地生物量聚集在森林生態(tài)系統(tǒng)中。森林對維持全球碳平衡起著非常重要的作用，但是關(guān)于森林生態(tài)系統(tǒng)土壤碳循環(huán)的研究卻依然相對較少。

2 土壤有機碳庫在全球碳循環(huán)中的作用

2.1 土壤有機碳庫的庫-源轉(zhuǎn)換

陸地碳循環(huán)是全球碳循環(huán)中最重要的環(huán)節(jié)，對大氣CO2濃度變化的影響僅次于海洋。據(jù)估算世界范圍內(nèi)約有1500 Pg有機碳儲存在1 m深度的土壤中，土壤碳儲量相當(dāng)于大氣碳庫的 3. 3倍和植物碳庫的 4. 5倍。全球森林土壤有機碳儲量為 402～787 G t，占全球陸地土壤中碳儲量的25 %～50 %，森林對維持全球碳平衡起著非常重要的作用 ，成為生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究的重點和熱點?？子袢A等人[11]對科爾沁沙地與遼河平原交界處的森林和草原的過渡帶上，不同利用方式下草地土壤碳積累及匯源功能轉(zhuǎn)換特征的研究表明，在不同的土地利用方式及一定的環(huán)境條件下，土壤碳在時空上表現(xiàn)出源與庫的轉(zhuǎn)換過程。據(jù)估計，年土壤呼吸所涉及的碳達68-77Gt，土壤碳庫的變化動態(tài)將影響大氣中CO2的濃度，加劇或減緩溫室效應(yīng)進而影響全球氣候變化，同時對生態(tài)系統(tǒng)的分布、組成、結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生深刻影響。由于土壤有機碳對生態(tài)過程以及土壤碳庫對大氣成分與氣候變化的反饋作用的重要性，了解土壤有機碳的分布規(guī)律及影響因素對了解陸地生態(tài)系統(tǒng)碳動態(tài)至關(guān)重要。對全球氣候變化的預(yù)測與應(yīng)對必須基于對土壤有機碳的分布狀況以及影響土壤有機碳輸入與輸出的各種因素的深入研究。

2.2 土壤有機碳的肥力特征

土壤有機碳在很大程度上反映了土壤有機質(zhì)的含量。土壤有機質(zhì)是土壤肥力的重要組成，也是土壤質(zhì)量評價和土地可持續(xù)利用管理的重要指標。許多研究表明土壤有機質(zhì)含量在在一定范圍內(nèi)不同程度上決定著各類土壤的肥力高低，增加土壤有機質(zhì)，可以使土壤為植物的生長提供更多的養(yǎng)分，改善植物生長的土壤環(huán)境，促進植物的生長。肖靚等認為土壤有機質(zhì)可以作為土壤營養(yǎng)狀況的主要判斷指標，周國模等則將其作為評價退化生態(tài)系統(tǒng)中的恢復(fù)效果的指標。土壤中移動快、穩(wěn)定性差、易氧化和礦化的那部分碳稱為活性碳，它對植物養(yǎng)分供應(yīng)有最直接作用，可以靈敏反映不同經(jīng)營措施對土壤碳庫和潛在生產(chǎn)力的影響，指示土壤有機質(zhì)的早期變化。

3 森林土壤碳儲量以及土壤有機碳庫的分布規(guī)律

歐美等主要國家在20世紀90年代初完成了國家水平的土壤碳庫估計和全球土壤碳庫總值估計，Post，Eswaran，Batjes等人基于植被單元或土壤分類單元的全球土壤碳儲量研究表明，在1m深度的土壤中土壤有機碳庫為15001600 Pg，Batjes認為如果將估算深度延伸至2m全球土壤有機碳庫估計量將增加60%。David等人估計美國的森林碳儲量為36.7Pg，其中50%儲存在森林土壤中。Kurz通過長期的定位研究認為1920~1989年間加拿大的森林每年固定的碳為0.2Gt。Alexeyev對俄羅斯森林生態(tài)系統(tǒng)土壤碳儲量的估算為74Pg。

20 世紀 90 年代中期以來，中國學(xué)者開始關(guān)注和研究土壤碳庫及其變化問題。不同的學(xué)者從各自所掌握的土壤數(shù)據(jù)資料入手，采用不同的估算方法對中國土壤有機碳儲量做了評估。由于各種碳庫研究的資料和方法的差異，致使估計值在50~185Pg的較大范圍內(nèi)變動。在第 236 次香山會議上， 與會土壤學(xué)家討論認為中國土壤總有機碳庫應(yīng)在70~90 Pg范圍， 提出可以將90 Pg作為中國土壤總有機碳庫的默認值。近10a 來，中國學(xué)者對本國不同氣候帶主要森林類型的土壤碳儲量進行的研究表明，我國各類森林的土壤碳儲量的變化范圍在44-264 t /hm2，平均為107.8 t /hm2。從熱帶至溫帶森林土壤碳儲量總體上呈增加的趨勢，不同森林類型之間土壤碳儲量 碳含量的差異主要表現(xiàn)在土壤表層。伴隨著林齡的增加，森林土壤碳含量和碳儲量呈現(xiàn)增加的趨勢；隨著海拔的增加，不同森林類型的土壤有機碳含量和碳儲量也表現(xiàn)為增加的趨勢。不同林分類型土壤有機碳存在明顯差異例如，對我國南亞熱帶 4 種主要人工林類型的研究表明：紅錐火力楠和米老排3 種闊葉人工林的表層土壤有機碳儲量比馬尾松人工林高出了11%~ 19%。

4 土壤有機碳化學(xué)結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性

土壤有機碳是由復(fù)雜多變的有機分子單體和化合物組成，土壤有機碳穩(wěn)定性的差別來自于土壤不同組分間化學(xué)結(jié)構(gòu)的差異。土壤中的糖類物質(zhì)( 氧烷基碳) 多為不穩(wěn)定易分解的碳組分，而富含脂肪類物質(zhì)( 烷基碳) 或木質(zhì)素( 芳香族碳) 的土壤有機碳由于內(nèi)在的分子特性而表現(xiàn)為相對穩(wěn)定且不易分解。因此，土壤碳是否能夠穩(wěn)定的固持，最終取決于土壤碳的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)。

隨著近年來激光分解波譜，固態(tài)13C核磁共振波譜，紅外光譜和熱解質(zhì)譜測量等土壤原位和非破壞性分析技術(shù)和手段等應(yīng)用，可以在分子水平上更深入地闡明土壤碳固持的狀態(tài)和過程。采用可見/紅外光譜和傅立葉變換紅外光譜研究土壤有機質(zhì)的光譜學(xué)特性發(fā)現(xiàn)，西雙版納次生林轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z園后，胡敏酸中羧基和酚基結(jié)構(gòu)比例降低，而脂肪族 芳香族和多聚糖比例增加。利用13C核磁共振波譜分析方法研究土壤有機質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)， 與馬尾松人工林比較，南亞熱帶3 種闊葉人工林的土壤表層具有較低的烷基碳，較高的氧烷基碳和較低的烷基碳/氧烷基碳比值，說明了馬尾松人工林土壤比3種闊葉人工林土壤碳庫具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性。

5 氣候變化和森林管理對土壤碳儲量的影響

土壤有機碳具有不同的更新和周轉(zhuǎn)速率，其碳轉(zhuǎn)移方向與強度在不同時間尺度上決定著大氣 CO2 的濃度。因此，研究全球變化影響下森林土壤碳庫的動態(tài)變化規(guī)律，已成為當(dāng)前土壤碳的源匯效應(yīng)演化與全球變化關(guān)系的重大基礎(chǔ)科學(xué)問題。國際上正在興起嘗試采用紅外地纜等加溫設(shè)備模擬研究溫度升高或降水變化對森林土壤碳儲量及碳過程的影響。近年來， 在我國西雙版納熱帶雨林，哀牢山亞熱帶森林，東靈山溫帶森林，河南寶天曼暖溫帶天然次生林和廣西亞熱帶人工林陸續(xù)開展了土壤增溫與降水控制的長期定位實驗，以期深入揭示區(qū)域氣候變暖情景下( 包括干旱脅迫) 森林土壤有機質(zhì)的動態(tài)響應(yīng)及其調(diào)控機理。在影響森林土壤碳庫變化的諸多要素中，氮元素逐漸引起廣泛關(guān)注。大氣氮沉降的變化直接或間接影響土壤碳的輸入輸出過程，對森林土壤碳庫產(chǎn)生影響。自2003年起，模擬氮沉降對森林生態(tài)系統(tǒng)影響的野外控制實驗在我國溫帶，亞熱帶和熱帶森林也逐漸開展，研究表明，氮沉降增加顯著增加氮飽和森林土壤可浸提有機碳的含量，表明氮沉降增加可能會提高森林土壤有機碳的固持能力，土壤碳氮耦合的研究成果表明氮沉降很有可能是影響森林土壤碳儲量的主要因素之一。

森林撫育、恢復(fù)、造林、采伐等經(jīng)營措施可以直接影響森林碳庫，并且能夠通過改變凋落物數(shù)量及其化學(xué)性質(zhì)和土壤有機質(zhì)的分解影響森林土壤碳庫。森林經(jīng)營方式的轉(zhuǎn)變，即將天然林轉(zhuǎn)變?yōu)榇紊只蛉斯ち趾?，土壤有機碳儲量顯著降低，土壤輕組有機碳降低尤為明顯。造成森林土壤有機碳降低的主要原因是森林凋落物歸還數(shù)量及其質(zhì)量改變，以及水土流失和經(jīng)營措施對土壤的擾動引起土壤有機質(zhì)加速分解或流失等。不同采伐措施對土壤碳儲量和活性有機碳含量也有影響，一般采伐會減少土壤儲存的有機碳，特別是強度采伐跡地增大，雨水沖刷嚴重，加之土溫升高，加速土壤有機碳的釋放和流失; 強度擇伐短期內(nèi)可增加土壤活性有機碳含量，而皆伐后造林土壤活性有機碳出現(xiàn)下降趨勢。綜上分析，維持森林的高生產(chǎn)力帶來的碳輸入，并且避免由于土壤干擾等造成的碳釋放是提高土壤碳儲量和土壤持續(xù)固碳的有效森林經(jīng)營措施如何通過合理的森林經(jīng)營模式，包括造林樹種的選擇森林撫育和采伐措施等，提高人工林的生態(tài)經(jīng)濟和社會效益并且獲得最大化的固碳潛力應(yīng)該引起研究者的重視。

6 土壤呼吸時空變異及其影響因子

目前，森林土壤呼吸主要集中研究時空變異規(guī)律，即日、季節(jié)動態(tài)，及其與日、季節(jié)動態(tài)相關(guān)的溫度、水分等環(huán)境因子間的關(guān)系。土壤呼吸的季節(jié)變化主要受非生物因子溫度和水分變化的調(diào)控，而晝夜變化則可能主要受植物生理活動周期性等生物因素的影響。在我國北亞熱帶-南暖溫帶過渡區(qū)，土壤呼吸速率手土壤溫濕度的交互影響。同海拔高度上土壤呼吸的空間變化與土壤溫度呈顯著的相關(guān)性，證明土壤溫度是調(diào)控土壤呼吸在海拔高度上變化的主導(dǎo)因子。

國內(nèi)外研究廣泛關(guān)注土壤呼吸溫度敏感性 ( Q10值) 及其在區(qū)域碳循環(huán)模擬估計中的重要性，其中土壤呼吸溫度敏感性與土壤質(zhì)量的關(guān)系引起廣泛討論。研究表明，Q10值表現(xiàn)出強烈的季節(jié)和年變異，影響其變化的主要因子是溫度而且受土壤溫度測量深度影響較大，而土壤濕度則是其變化的潛在影響因素。Q10值具有明顯的空間異質(zhì)性，其空間分布與降水和土壤有機碳含量及穩(wěn)定性的空間異質(zhì)性有關(guān)。

關(guān)于氣候變化引起的溫度，大氣CO2濃度變化以及氮沉降等對土壤呼吸的影響的研究多采用人工模擬的方式。模擬氮沉降實驗表明在不同林分類型中N沉降對土壤呼吸速率和 Q10值的作用效果不同，可能與微生物活性及細根生物量等有關(guān)。許多森林土壤模擬增溫試驗研究發(fā)現(xiàn)，增溫后土壤呼吸速率顯著提高。但是，模擬 CO2濃度升高對森林土壤呼吸作用的影響尚未確定，在紅松和長白松林中土壤呼吸速率明顯降低，土壤表面 CO2濃度升高導(dǎo)致 CO2擴散受阻可能是土壤呼吸受到抑制的主要原因，而在南亞熱帶人工林大氣 CO2濃度倍增和高氮沉降使土壤呼吸速率顯著提高。

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篇10

關(guān)鍵詞：石筍；氧同位素；MIS4/5a；Dansgaard/Oeschger（D/O）事件；晚更新世

中圖分類號：P532 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）03-0544-05

末次間冰期以來的氣候變化由于沉積記錄大多保存良好、沉積期后的次生變化小，而且相當(dāng)多的沉積記錄具有高分辨率的特征，適合高分辨率的古氣候研究，是古氣候研究中的重點[1-3]。特別是末次間冰期以來氣候變化很復(fù)雜，存在著一系列的百年、千年以及萬年尺度重復(fù)發(fā)生的氣候突變事件而成為全球氣候變化研究焦點[4]。對該時段內(nèi)高分辨率氣候演化歷史的重建及變化機制和表現(xiàn)形式等的研究，有可能為研究近現(xiàn)代氣候變化機制、氣候突變事件以及預(yù)測未來氣候變化速率、幅度、持續(xù)時間及趨勢提供重要的科學(xué)依據(jù)。

對于MIS4/5a轉(zhuǎn)換時間有學(xué)者認為是70～74 kaBP[5]。早期研究發(fā)現(xiàn)阿拉伯海鉆孔巖芯記錄的Toba火山灰層分布于MIS4/5a界限附近[6]，Rampino等[7]認為Toba火山的噴發(fā)是導(dǎo)致氣候變化的主導(dǎo)因素，并將其噴發(fā)時間作為MIS4/5a轉(zhuǎn)型時間。但有研究表明，Toba火山的噴發(fā)前后氣候并沒有顯著變化[8]，特別是低緯度地區(qū)的氣候變化幅度并不大。古生物研究同時顯示Toba火山噴發(fā)并未對生物的生存環(huán)境產(chǎn)生毀滅性的影響[9，10]。因此，Toba火山噴發(fā)對末次間冰期到末次冰期氣候轉(zhuǎn)換是否起到?jīng)Q定性作用有不同的觀點。通過系統(tǒng)回顧60～90 kaBP洞穴石筍、極地冰芯等古氣候載體的研究成果，探討72 kaBP氣候突變事件與Toba火山噴發(fā)的關(guān)系，提出72 kaBP的Toba火山噴發(fā)并不是導(dǎo)致72 kaBP氣候事件的主導(dǎo)因素；MIS4/5a的轉(zhuǎn)換時間不能以72 kaBP氣候事件為界，應(yīng)以D/O20事件為界；石筍記錄在晚更新世變化趨勢與太陽輻射曲線基本一致，但D/O18事件在不同地區(qū)、不同古氣候載體中存在差異性，說明全球氣候在長時間尺度下受太陽輻射影響，而在短時間尺度上受控于多種因素，尤其是區(qū)域因素的影響。

1 晚更新世氣候波動

從格陵蘭冰芯記錄GISP2和洞穴石筍記錄中能夠清晰地看到末次間冰期向末次冰期轉(zhuǎn)換的60～90 kaBP時段里氣候存在著不同幅度的振蕩[11-15]。末次間冰期氣侯整體比末次冰期氣候溫和濕潤，但氣候很不穩(wěn)定，發(fā)生了一系列全球性或區(qū)域性的氣候突變事件。在60～90 kaBP時段發(fā)生了D/O18～22等事件。其中區(qū)域性差異突出的有D/O18事件和72 kaBP左右的氣候突變事件。MIS5a作為末次間冰期中最后一個時期（關(guān)于末次間冰期的定義存在兩種意見，一種是只相當(dāng)于海洋氧同位素期MIS5e，持續(xù)時間約20 ka，另一種是指整個氧同位素5期，持續(xù)時間約57 ka，這里采用后者的定義），其向末次冰期變化的研究對未來氣候變化趨勢的預(yù)測有重要意義。目前人類正處于間冰期，下一個冰期何時到來，間冰期向冰期如何轉(zhuǎn)化的問題都引起了人們的關(guān)注。

1.1 Toba火山噴發(fā)事件及其影響

火山噴發(fā)會對地球氣候產(chǎn)生重要的影響，其改變氣候的方式主要是通過增加空氣中CO2的含量、火山噴發(fā)過程中產(chǎn)生的硫酸鹽氣溶膠以及進入平流層的塵埃[16]?；鹕絿姲l(fā)后產(chǎn)生的大量火山灰物質(zhì)進入平流層，削弱到達地表的太陽輻射，從而對氣候產(chǎn)生強烈的影響。72 kaBP左右的Toba火山噴發(fā)是第四紀以來最猛烈的火山噴發(fā)[17]，其噴發(fā)后產(chǎn)生的火山灰物質(zhì)總體積超過800 000 m3，覆蓋了整個地球表面積的1%[18，19]。Toba火山噴發(fā)產(chǎn)生數(shù)量如此巨大的火山灰物質(zhì)是否會引起地球氣候從間冰期轉(zhuǎn)變?yōu)楸?？不同學(xué)者的研究有不同的結(jié)論。從圖1神農(nóng)架山寶洞石筍記錄[11]、南京葫蘆洞記錄[15]與格陵蘭冰芯記錄[13，14]對比可以看出，山寶洞、葫蘆洞以及巴西洞穴石筍記錄在72 kaBP左右氣候發(fā)生變化，格陵蘭冰芯記錄在70 kaBP左右也存在一個大幅度的變化。格陵蘭冰芯記錄GRIP和GISP2氧同位素劇烈偏輕，山寶洞石筍SB22記錄的氧同位素顯著偏重，這些指示了北半球氣溫降低，亞洲季風(fēng)減弱，降水減少。印尼Toba火山噴發(fā)也在72 kaBP左右。因此，Schulz等[20]推測發(fā)生于D/O19和D/O20之間的Toba火山噴發(fā)是導(dǎo)致氧同位素劇烈波動的主導(dǎo)因子并稱其為“Toba事件”。在格陵蘭冰芯GRIP和GISP2記錄中D/O20暖峰之后氧同位素是處于一個偏輕的過程，而隨后72 kaBP左右Toba火山開始噴發(fā)，其加劇了氧同位素的變化，使得氣候發(fā)生更強烈的改變。這指示了氧同位素的變化先于Toba火山的噴發(fā)，Toba火山噴發(fā)加強了氧同位素的變化程度而非主導(dǎo)氧同位素變化的驅(qū)動因子。Zielinski等[17]也認為Toba火山噴發(fā)并沒有驅(qū)動氣候進入MIS4冰期時代。

由葫蘆洞石筍碳、氧穩(wěn)定同位素記錄[15]可知，73 kaBP左右碳、氧同位素曲線存在著差異。δ18O曲線在72.5 kaBP存在一個氣候突變事件，而δ13C曲線的氣候突變事件時間更早。由于碳、氧同位素是采自同一石筍樣品，因此兩者表現(xiàn)出的差異應(yīng)與定年誤差無關(guān)。按照MSL石筍記錄，在Toba火山噴發(fā)前δ13C曲線就開始發(fā)生偏輕的變化，且偏輕變化的時間遠比δ18O曲線在72.5 kaBP左右變化的時間長。說明了Toba火山噴發(fā)可能不是72 kaBP左右的冷事件發(fā)生的主導(dǎo)因子，也說明了碳穩(wěn)定同位素或上覆植被對氣候變化更為敏感，對Toba火山噴發(fā)前S-SO42-的反應(yīng)比較劇烈。這些假設(shè)還有待進一步研究證明。格陵蘭冰芯記錄與石筍記錄的72 kaBP左右氣候變化也存在差異。從圖1可以看出，格陵蘭冰芯記錄在D/O20事件之后氧同位素就開始偏輕隨后開始劇烈偏輕，這不同于石筍記錄在D/O20事件之后的直接變化，Toba火山噴發(fā)若是導(dǎo)致“72 ka氣候事件”的主導(dǎo)因子，為什么同一事件會引起變化的不同模式？另外，Toba火山噴發(fā)前后多項記錄無實質(zhì)性變化。例如，阿拉伯海的SO90-93KL巖芯記錄在Toba火山噴發(fā)前后SST均處于穩(wěn)定下降狀態(tài)[21]。東海MD97-2151巖芯記錄了在Toba火山噴發(fā)后SST并未有大幅波動[22]。蘇門答臘島的猩猩數(shù)量在Toba火山噴發(fā)后不減反增[9，10]。這些變化不大的記錄使得人們對Toba火山噴發(fā)是否能引起全球性的氣候變化產(chǎn)生了疑問。因此，作者認為Toba火山噴發(fā)并不是72 kaBP氣候突變事件的主導(dǎo)因子。

1.2 MIS4/5a轉(zhuǎn)型時間

對MIS4/5a的轉(zhuǎn)型時間有學(xué)者建議是70～74 kaBP[5]，但由于代用指標的差異、定年誤差等原因，不同學(xué)者對MIS4/5a的轉(zhuǎn)型時間還存在不同的劃分。覃嘉銘等[23]通過研究貴州七星洞石筍認為MIS4/5a為78.5 kaBP；在SPECMAP年代標尺中MIS5a結(jié)束的時間約為70 kaBP[5]；在格陵蘭GRIP冰芯記錄中則為75～80 kaBP[5]。早期的研究發(fā)現(xiàn)，阿拉伯海鉆孔巖芯記錄的Toba火山灰層分布于MIS4/5a的界線附近，以Toba火山噴發(fā)的時間為MIS4/5a轉(zhuǎn)型時期，是MIS4冰期的起點[7]。而從圖1格陵蘭冰芯記錄GRIP和GISP2曲線的變化趨勢可知，冰芯記錄的氧同位素早于Toba火山噴發(fā)時間（在D/O20事件暖峰之后）開始偏輕，因此傳統(tǒng)的將Toba火山噴發(fā)作為MIS4/5a的轉(zhuǎn)型時間不準確。由于D/O20事件氧同位素的振幅與MIS5c相當(dāng)，且D/O20暖峰后氣候總體維持在一個長達12 ka左右的相對較冷時段。因此，MIS4/5a的轉(zhuǎn)型時間應(yīng)以D/O20事件為分界。

1.3 MIS5a間冰階結(jié)構(gòu)

通過圖2、圖3可見，不同地區(qū)的石筍氧同位素記錄在MIS5a階段都具有相似性，并能很好地與太陽輻射變化進行對應(yīng)，說明全球氣候主要受控于太陽輻射[24]。此外，萬象洞等氧同位素曲線與南半球巴西BT洞氧同位素曲線存在反相位關(guān)系，說明南、北半球氣候存在蹺蹺板效應(yīng)（“seesaw”效應(yīng)）[25，26]。MIS5a階段的氣候也存在差異性。圖2中MIS5b向5a轉(zhuǎn)換時，不同的記錄轉(zhuǎn)換快慢不同。SB22記錄中轉(zhuǎn)換是緩慢進行的，而在萬象洞記錄、NGRIP冰芯記錄[27]和巴西BT洞記錄中卻是迅速轉(zhuǎn)換。安春雷等[25]認為這可能是由于萬象洞的地理位置決定了其對季風(fēng)變化較山寶洞更加敏感。

2 晚更新世D/O事件

氣候變化受到了許多因素的影響。辛普森假說指出由于太陽輻射量的改變引起氣候的變化，最終導(dǎo)致冰期、間冰期的出現(xiàn)，米蘭科維奇假說指出由于地球軌道參數(shù)的變化引起地球冷暖的變化，導(dǎo)致冰期、間冰期的出現(xiàn)，主要的驅(qū)動機制有400 ka和100 ka的公轉(zhuǎn)軌道偏心率周期、41 ka地軸傾斜率周期和21 ka歲差周期[28]，但這些地球外部因素并不能完全解釋長時間尺度背景下的短時間氣候突變事件，其他因子也會影響地球的氣候，例如溫鹽環(huán)流、火山活動、人類活動等都會對氣候產(chǎn)生深遠的影響。在60～90 kaBP的氣候變化過程中，D/O17～22事件呈現(xiàn)出明顯的千年尺度變化。圖1中D/O19、20事件在不同氣候代用指標記錄中都有很好的對應(yīng)關(guān)系，而D/O18事件在不同地區(qū)卻不能很好地重現(xiàn)。

D/O18事件在格陵蘭冰芯記錄GRIP和GISP2中表現(xiàn)得很顯著；巴西石筍BT2005在D/O18事件處也有大幅振蕩；神農(nóng)架天鵝洞石筍SW12中D/O18事件峰型顯著，強度同MIS3階段[29]；重慶新崖洞石筍XY2的D/O18事件也表現(xiàn)明顯[30]，而在高分辨率的葫蘆洞石筍MSL、董哥洞石筍D4、山寶洞石筍SB22中卻并不突出。同樣都是在亞洲季風(fēng)區(qū)，為什么幾個洞穴對同一氣候事件的記錄卻有如此大的區(qū)別？圖3中60～90 kaBP氣候變化的不同地質(zhì)記錄曲線具有很好的相似性，在長時間尺度背景下與65°N太陽輻射線能夠很好地吻合，說明太陽輻射是長時間尺度全球氣候變化的主導(dǎo)因素，但在短時間尺度內(nèi)還存在著其他影響氣候變化的因素。由于區(qū)域性差異導(dǎo)致不同氣候代用指標對一些短時間尺度氣候變化事件響應(yīng)存在一定的差異。D/O18事件是由多種驅(qū)動因子引起的。山寶洞石筍SB22記錄缺少D/O18事件是由于分辨率低導(dǎo)致其沒有體現(xiàn)[11]，而葫蘆洞、董哥洞石筍記錄中D/O18事件不顯著說明存在其他影響因素。不同地區(qū)石筍對D/O18事件記錄的差異性表明，D/O18事件可能受到太陽輻射、溫鹽環(huán)流等多因子綜合影響，導(dǎo)致不同地區(qū)對D/O18事件的記錄不同。

3 結(jié)論與展望

通過對比60～90 kaBP石筍、極地冰芯等古氣候載體的研究成果得出以下結(jié)論：

1）60～90 kaBP是末次間冰期向末次冰期轉(zhuǎn)型的階段，在長時間尺度上石筍氧同位素記錄曲線、格陵蘭冰芯氧同位素曲線等都與65°N太陽輻射曲線具有高度的相似性，說明氣候變化在長時間尺度受太陽輻射影響，符合米蘭科維奇假說。

2）60～90 kaBP時段不同的古氣候載體研究成果在短時間尺度上表現(xiàn)出差異性，如D/O18事件在不同記錄中存在明顯差異，這與古氣候載體自身特點和影響氣候變化的區(qū)域性因素有關(guān)。

3）Toba火山噴發(fā)并不是引起72 kaBP氣候突變事件的主導(dǎo)因子，其對氣候變化起到了加強作用。

為了更好地了解60～90 kaBP的氣候變化，應(yīng)加強60～90 kaBP時段氣候突變事件的研究，提高古氣候記錄的分辨率和定年的精度。對Toba火山噴發(fā)與72 kaBP氣候突變事件的關(guān)系，應(yīng)提高古氣候記錄的分辨率，為進一步判斷兩者的關(guān)系提供有力證據(jù)。為了確定MIS4/5a轉(zhuǎn)型時間，需要獲取更多不同地區(qū)的氣候代用指標，通過對比來達成統(tǒng)一的共識。要確認導(dǎo)致D/O18事件差異的因素，需要比較與之相類似的氣候突變事件，加強短時間尺度氣候突變因素的研究。

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