北极气候和陆地环境变化对第一产业影响研究进展

赵涔良, 朱文泉, 郭红翔, 陈力原, 谢志英

The impact of Arctic climatic and terrestrial environmental changes on primary industry: A review

ZHAO Cenliang, ZHU Wenquan, GUO Hongxiang, CHEN Liyuan, XIE Zhiying

表1 气候及陆地环境变化对北极种植业主要要素的具体影响

Tab. 1 The specific effects of climatic and terrestrial environmental variations on the main elements of arctic plant cultivation

种植业要素 气候及陆地环境变化 气候及陆地环境变化的影响 研究区域 作物类型 气候适宜区北移 部分南方作物开始在北方地区进行实验性种植[35,41] 加拿大 欧洲 温度、干旱胁迫以及病虫害风险增加 能抵御高温、干旱以及病虫害事件，并能适应新光—热周期的作物育种及基因实验等进程加快[47-48] 欧洲 冰岛 平均气温增加 平均降水增加 苔原牧区及牧草种植区灌木化[49] 北半球高纬度 作物空间分布 平均气温升高 平均降水增加 极端事件频发 农业气候适宜区显著且大范围的北扩[11,50]，但部分作物的气候适宜区(例如硬质小麦)缩减[51] 美国阿拉斯加 欧洲 北半球中高纬度 作物长势 极端事件频发 极端事件的频发(包括冻雨天气、野火灾害等)，增加了作物生长受到毁灭性打击的风险[22] 北半球高纬度 平均气温升高 环境温度超过了部分植物的最佳生长阈值[44] 格陵兰岛 平均气温升高 干旱风险增加 作物的生长季延长，表现为春季物候提前和秋季物候推迟[17,52]。同时，部分地区的植被物候主要受水分条件驱动，而非温度[53] 北半球高纬度 格陵兰岛 平均气温升高 作物在生长季的光能利用率增加[54] 北半球高纬度 平均气温升高 病虫害风险增加 作物对病虫害的抵抗能力发生变化，多表现为降低，病虫害限制了作物的生产力[36] 欧洲 冬季雪情变化 未来更多的“低降雪且霜冻”情景会对种植业生产造成负面影响[55] 挪威 CO2浓度上升 CO2施肥效应增加了北极植被的生产力[56] 全球 气候模态变化 AO(北极涛动)和PDO(太平洋年代际振荡)分别调节低温和水分限制，显著影响农业系统。AO对生产力的影响呈现降低趋势，而PDO则表现为增加[57] 北半球高纬度 气候适宜区北移 若不考虑冻土、野火等因素对种植业的影响，模型显示未来北极种植业的生产力会整体提高[27] 北半球中高纬度 化肥农药 气候适宜区北移 干旱风险增加 病虫害风险增加 化肥和农药的施用量增加[32] 北半球高纬度 种植业设施 气候适宜区北移 土著社区种植业模式的革新[33,58] 加拿大 降水模式变化 对水利设施进行调整的需求增加，并且雨养和半干旱地区都需要在夏季进行更多的补充灌溉[59] 加拿大 病虫害 平均气温升高 气候适宜区北移 种植业病虫害的种类增加，其范围也不断北扩[28-29] 北半球高纬度 从业人员 气候适宜区北移 由社会经济因素驱动，在气候适宜区北移的支撑下，部分原驯鹿养殖从业者转变为种植业从业者[34] 俄罗斯