气象经济学：气候变化对农业的影响及种子萌发

在人类社会的发展史上，气候扮演着重要的角色。其主要体现在：气候是人类环境的一个重要组成要素，气候是很多事物的主导或影响因子，适宜的气候是人类宝贵的资源，恶劣的气候是人类巨大的灾难。气候的哪怕是一点点变化，都会引起人类社会及国民经济各部门的重大和连锁的反应。因此，研究气候变化对人类及各行业的影响，就显得格外重要。

（一）气候变化对农业的影响

气候变化对农业的影响是显而易见、首当其冲的。农业是对气候影响较为敏感的产业部门。而农业又是国民经济的基础，是人体新陈代谢过程的主要物质来源，气候可以通过对农业的影响而对社会经济的其他领域产生影响。故研究气候变化对农业的影响也就成了研究气候变化影响的一个中心问题。

气候对农业的影响，一方面很大，另一方面又很复杂，因为农业并不完全取决于气候一个因素，它还同作物的品种、种植技术、土壤肥力、水利条件及政策措施等都有密切的关系。为了搞清气候变化对农业的影响，有必要提出气候资源潜力的概念。

气候资源潜力是一个假想的概念，它是指在一切其他条件（包括作物品种、土壤、耕作技术等）都能充分满足和发挥最大效能的情况下。各地气候条件所能允许的作物单产的上限。它将现有的气候状态直接同农作物的产量联系起来，这个产量应当是一切条件都理想化时的最高产量。从农业气候的角度出发，气候资源潜力又可以分解为光能潜力、水分潜力和热能潜力三个方面。这三种潜力都是理想的概念，因为作物品种、土壤、耕作技术等不仅难以十分理想地发挥最大极限的作用，而且它本身还处在不断地变化之中。气候要素的潜力不但受到时间、空间分布的限制，还同时处于多种因子的相互影响之中。气候资源潜力的计算是一个复杂的并在不断演变的概念。

气候变化是对气候资源的影响，气候变化对农业的影响说到底是通过对气候资源的影响来实现的。由于气候是经常变化的，所以气候资源潜力也随着气候的变化而变化。研究表明，当年平均气温变化1℃时，从积温统计和农作物的生长条件来看，各季作物的熟级均可相应变化一级（即从早熟到中熟，从中熟到晚熟或相反）。据计算，每相差一个熟级，作物产量变化约为10％。也就是说，年平均气温每升高1℃，我国粮食有可能增产50亿kg（以全国粮食总量约500亿kg计）；反之，则减产50亿kg。另外，年平均气温升高1℃，发生冷害的频率将大大减少，冷害范围也大大缩小，这对农业增产更加有利。反之，则更加不利。可见，气温变化1℃所引起冷害频率和范围的变化在农业生产上的影响是十分巨大的。

根据有关水分潜力的概念，100 mm降水量的变化相当于每亩收获量50 kg的变化。就我国16亿亩农田计算，经济作物的收获量将有800亿kg的变化，其影响是十分巨大的。当然，这只是理论分析的结果。事实上，年降水量±100 mm的变化对农业生产也是十分明显的。

在农作物与自然植被的区域分布中，年降水量线是区域划分的主要指标。在我国，年降水量增加100 mm时，500 mm等雨量线会向西北方向扩展100 km左右（我国500 mm等雨量线呈东北—西南走向）；年降水量减少100 mm时，500 mm等雨量线又会向东南方向退缩约100 km。可见，改变年雨量区域界线，会改变农业区划特征。在干旱和半干旱的草原、荒漠地区，这100 mm的变化影响会更巨大。

当然，以上只是理论分析的结果。事实上，在某些地区或某些时候的某些情况下，并不是降水越多越好。例如，长江以南地区降水很多，经常水满为患，经常因多雨而减产。可见，年降水量的变化对农业的影响要具体问题具体分析。

人类经过长期的实践，在适于农耕的地区发展农业。随着人口的增加，对粮食、纤维和原料作物的需求日增，农业活动渐渐扩展到不太适宜农耕的地带，这些地带就称为农业边缘地带。那里光、热、水条件不能经常保证作物的需要，产量显著地受到气候振动和气候变迁的影响。农业边缘地带正是研究气候对农业以至对社会、经济影响的天然实验区。

不同作物对气候的要求不同，所以，不同的作物有不同的边缘地带。比如，玉米要求的水分、热量条件比小麦要低，仅能满足玉米要求的气候不能满足小麦的要求，由小麦到玉米的过渡带就成为小麦的边缘地带。边缘地带不完全由气候所决定，自然条件、社会经济因素共同决定一个地区种植何种作物较为适宜。

（二）气候变化对林业的影响

气候对林业有重大的影响。首先，太阳辐射是树木生长的主要能源；其次，CO2、水分又是植物进行光合作用的原料，是树木生长必不可少的气候条件。据研究，植物95％的干物质来自大气。植物的萌芽、生长、繁殖和休眠等都受到气候的影响。

树种与气候有着十分密切的关系，树种的分布同气候区划是相互适应的，故树种分布一般可作为气候区划的重要指标。因为，不同种类的树木要求的热量条件是不一样的。加椴松等高山性针叶树需要的积温仅为15～45℃·d，山毛榉等寒温带落叶松需要45～85℃·d，山桃等暖温带常绿树需要100～180℃·d，无花果等亚热带常绿树需要140～180℃·d。另外，不同树种的温度适应范围不同，如山毛榉为-20～-30℃，山桃为-7～-8℃，无花果为-3～-5℃。因此，某一地区广泛分布的树种对该地区的气候具有提示意义，如北方针叶林区是寒冷气候（高海拔）的象征，温带森林分布在冬季冷而夏季炎热潮湿的地区，热带而林地区则终年高温、雨量丰沛。它们的生长线可作为气候区界线划定的参考。当然，同一树种也可能在不同的气候区生长，但其生长状况不同。“橘生淮南则为橘，橘生淮北则为枳”，就是气候对同一树种生长状况影响的生动写照。

林木引种，除了解原产地和引种地气候条件的差异外，常常还需用人工的方法使林木逐渐适应新的气候条件，使之发生适应性的遗传变异，即“气候驯化”。

收获大量优良种是造林或更新树木的重要前提条件。种子生产的全过程都受到气候的影响，其主要表现在三个方面。①气候对结实期的影响。同一树种生长在不同的气候条件下，进入结实期的时间可能有很大的差别（多的可达5年之久）。因为气候不同，树木新陈代谢的速度不同，影响到种子生长的各个过程，如萌芽、分化、开花、授粉、结实等。②气候对种子萌发的影响。温度对种子萌发影响很大。因为各树种的发芽均有自己的最适宜、最低和最高温度，超过这个界限，种子便很难萌发。③气候对育苗的影响。育苗过程同气候的关系也很密切。一般说来，春季是播种的最好季节，因为春季便于出土幼苗在温度适中、空气潮湿的天气条件下顺利生长。

造林是林业工作的重要环节，必须根据气候规律进行。其重要的原则是被选择的造林树种的生物学特性应同造林地气候历史条件相适应。例如，杉木宜种在纬度22°～34°，经度102°～122°范围，最高海拔2900 m，最低气温-17℃，年平均气温15～23℃，适宜的相对湿度约80％，年降水量800～2000 mm。因此，在造林自然条件区划中，应优先考虑气候类型，再考虑土壤、地形等因子。我国属季风气候区，多数地区四季分明，而春季是树木休眠期即将结束，生长期即将到来的季节，故选择春季造林对苗木有机体损伤少，成活率高。可见，我国规定每年的3月12日为全民植树节，有其气候学的依据。

森林火灾常使大片森林被毁，是危害林业的一种主要灾害。而火灾的发生和蔓延，在很大程度上取决于气候条件。例如，高温、干旱的气候有利于火灾的发生和蔓延，故气象部门在天气预报中也增加了对森林火险等级的预报。

森林病虫害也属于森林灾害之一。而森林病虫害具有明显的季节性和区域性，季节性和区域性的根本原因是气候条件。当然，病虫害的种类和强度也与树种、树龄等有关。

（三）气候变化对牧业的影响

气候变化对牧业的影响是全方位的。其主要表现在：①气候变化对牧草的影响。草原地区的气候直接影响和制约着牧草的生长发育、产量形成和营养物质动态，决定着牧草和牧业的地理分布和生产力水平。②气候变化对放牧的影响。气候与放牧的关系十分密切，其中最明显的是越冬膘、抓绒剪毛和配种繁殖等几个关键时期。气候变化对牲畜的繁殖也有重要影响，因为气候条件对牲畜发情和精子质量等均有很大影响。③气候变化对牲畜疾病的影响。疾病对畜牧业是一个威胁，它也同气候有密切关系。一方而，气候的变化会破坏肌体与环境之间的平衡关系；另一方面，牲畜传染病、细菌、病毒的发生、发展等都与气候条件有关。一般来说，湿热天气牲畜容易发病。春天也是发病盛期。因为开春后，温度升高，各种病菌和寄生虫开始活动，繁殖速度加快，加上牲畜长期越冬，体质下降，抵抗力减弱，故发病率和死亡率均可达全年最高值。

（四）气候变化对渔业的影响

渔业生物的行动分布、生活习性、资源数量变动、养殖、捕捞等与风、气温、降水、气压等气象条件之间的关系非常密切。研究这一关系，为充分利用海洋气候资源、开展渔情预报、预防渔业气象灾害、制定渔业区划，提供了渔业气象依据。

渔场位置也受气候条件的显著影响，根据渔场所处位置，可分为热带渔场、亚热带渔场、温带渔场和寒带渔场。热带渔场受赤道洋流的影响，鱼类适应的温度高，分布在太平洋和大西洋赤道附近海域；亚热带渔场受热带海洋性气候的影响，鱼类终年繁殖，生长迅速，鱼类群体补充快，一年四季都可以捕鱼；温带渔场受温带海洋性气候影响，四季明显，春季鱼类进行生殖洄游，并产卵、繁殖、生长，秋季则进行越冬洄游，鱼汛期分为春汛和秋汛；寒带渔场受圈地寒流影响，鱼类适应温低，分布在南极附近海域，白令海东部和鄂霍次克海附近。中国渔场属亚热带或温带渔场，亚热带渔场包括南海和东海南部，温带渔场包括东海北部、黄海和渤海渔场。

（五）气候变化对盐业的影响

盐是化工原料之一，也是人类生活必需品。由于海盐生产在露天条件下进行，必须利用自然蒸发。同时又要避免不利气候条件所造成的损失，故必须掌握当地的气候规律，才能达到高产、稳产的目的。

气候变化对盐业的影响主要反映在四个方面：①蒸发和降水对盐业的影响；②气温对盐业的影响；③风对盐业的影响；④制盐的季节性。

（六）气候变化对能源的影响

能源是人类面临的重要问题，在人类的生产和生活中有着重要的意义。由于人类使用能源的能力是在不断发展的、故气候对能源的影响在各个时期是有所不同的。

利用日光是人类对能源的最早利用，而“火”又是人类对化学能使用的开始，之后，风能、水能、核能等均被人类应用于日常的生活中。可以说，能源使用的全部过程反映了人类社会的发展过程，但在能源的勘探、开采、贮存和运输过程中，均受到气候的显著影响。

（七）气候变化对水资源的影响

气候对水资源的影响十分强烈地反映在降水的不均匀程度上。例如，我国降水的时间和空间分布极不均匀，多雨年和少雨年、多雨区和少雨区、多雨季节和少雨季节等，降水量的差别可达几倍甚至几十倍。

特别多雨的年份，不但水资源无法充分利用，而且往往会造成重大洪涝灾害。相反，在特别少雨的年份，干旱问题会严重威胁人类的生产和生活。干旱造成的损失总体上比洪涝更为严重。一般来说，洪涝来势凶猛，号称“洪水猛兽”；而干旱来势缓慢，但持续时间可能较长。洪涝和干旱的结果，往往使卫生条件无法保障，造成疾病流行，甚至发生瘟疫。

据不完全统计，全球每年由于自然灾害造成的直接经济损失超过400亿美元，其中洪涝和干旱约占其中的60％。由此可见，降水、水资源在人类生产、生活中的重要地位。

（八）气候变化对交通运输的影响

气候对交通运输的影响在我国古代就已为人们熟悉。那时，人们以车、马、轿、船等代步，虽然速度很慢，但受天气影响不大，也很少有“交通事故“发生。气候对古代交通的影响主要反映在交通方式上。例如，北方雨季短，雨量少，气候干燥，因而人们以车马代步；南方雨季长，雨量多，河湖港汊多，且十分稠密，船舶行驶十分方便，还可载重，因而历史上素有“南船北马”之说。这南北分界线大致在淮河一带。

（九）气候变化对人类健康的影响

人是社会的主体，气候对人体健康的影响就是对社会的最大影响。所以，无论从社会整体还是从个人的角度，气候与人类健康的关系历来受到重视。

现实情况表明，人类的健康水平主要取决于社会环境。经济发展水平所决定的生活水平——营养、饮水、居住、医药和文体等是宏观上决定健康状况的因子。然而，人又是自然的产物，人体和自然界之间不断进行着能量和物质的交换，所以虽然健康水平决定于社会环境，但并不意味着自然环境（主要指气候）对健康没有影响，相反，影响还很大。例如，天气的某些变化会助长某些疾病的蔓延或使病情加重，许多疾病的分布与气候有关，许多疾病的死亡率有明显的日变化和年变化特征，有几种疾病被直接称为“热带病”，等等。

（十）气候变化对建筑的影响

居住是人们的基本生活需求，建筑工程担负着为人们提供舒适的工作、学习的场所和良好生活休息环境等任务，要求建筑物能充分利用当地有利气候条件，防御反复变化着的天气、气候的不利干扰。所以，建筑与气候的关系是要使建筑物适应气候特点，创造适宜的室内气候，与建筑物的气候效应相协调。建筑规划、布局、地基基础、结构、设备、供水、排水和施工以及设计师选择最佳方案等，都需要考虑建筑物所处地区的气候条件，及针对建筑的专门要求，对气候条件进行细致的计算，给出专门的气候指标。气候对建筑物影响最大的是气温、太阳辐射、风、降水、相对湿度等主要气候要素。

（十一）气候变化对城市规划的影响

气候变化对城市规划的影响表现在两方面：

一方面是，风对城市规划的影响。在城市规划中，对于一些有特殊用途的建筑物需要考虑更多方面的气候影响，工厂就其中之一。由于工厂在生产过程中要排放大量有害气体，所以必须考虑良好的通风条件。将工厂建设在一个狭小的山区盆地中显然十分不利于污染气体的排放和扩散，会对整个盆地的农业、工业、自然环境、人们的生产、生活等造成诸多的危害。即使工厂建在平原上，也可能在大气层结稳定时对周围环境造成危害。1953年，著名的伦敦烟雾事件就是在这样的条件下产生的。

另一方面是，降水对城市规划的影响。降水对城市规划的影响也很大，因为城市需要设计一个庞大而复杂的排水系统。城市地面吸水性能差，降水后必须在很短时间内变成径流排到城外。如果没有适当的排水系统，雨后就可能积水，从而影响城市交通和市民的生产、生活。但排水系统建设费用昂贵，只有根据当地的雨量进行设计，才能达到经济、合理的目的。

（十二）气候变化对人类可持续发展的影响

气候变化在最初似乎与可持续发展没有直接关系。然而，随着认识的深化，一个共识正在形成并得到认可：气候变化与可持续发展密不可分，人类需要在可持续发展的构架内，寻求减缓气候变化的最佳路径。

可持续发展所面临的挑战均与气候变化直接相关。首先，气候变化影响自然生态环境，对食物生产、土地利用、水循环、人类健康等产生直接影响。其次，气候变化也受到部分因子的强化作用。例如，交通运输、能源消费所排放的大量温室气体和土地利用变化使陆地植物碳库也发生变化。这些因子不仅是可持续发展社会经济方面的挑战，而且是气候变化的重要决定因子。同时，气候变化是可持续发展的一个重要成分。气候变化尤其是人为活动引发的、不利于社会经济发展的气候变化，不符合可持续发展的要求。任何防范或减缓气候变化的努力或活动，必然要影响到可持续发展的方方面面。可见，气候变化与可持续发展密切联系、需要纳入可持续发展的总体构架。

（十三）气候变化对自然生态的影响

气候变暖对全球自然生态系统已经产生了重大的影响，如海平面升高、冰川退缩、冻土融化、中高纬生长季延长、动植物分布范围向极区和高海拔区扩展、生物多样性减少等，有些变化甚至是不可恢复的，如脆弱性的系统包括冰川、珊瑚礁岛、红树林、热带林、极地和高山生态系统、草原湿地、残余天然草地和海岸带生态系统等。随着未来气候变化幅度的增加，遭受破坏的自然生态系统无论在数量上还是地理范围上都将增加。

全球气候变化是当今世界面临的最为重要和富有挑战性的问题。气候变化通过许多途径影响人类福利。温室气体排放“一切照旧”的发展状况将导致世界陷入气候变化的深渊。人类引发的气候变化将威胁到粮食生产、疾病防控、实现工业化，以及整个生态系统和数以百万计物种的生死存亡。