第二节 全球气候变化与农业
生物圈是以全球为单位的大系统。全球气候变化是现实，也是趋势。作为后者，它更加重要，因为这决定了它的全部影响，特别是它对农业的影响。本节介绍著名的三种倍增CO2模型（GCM2×CO2）及其模拟研究的结果，分析气候变化对农业气候带、作物生育期，种植制度、农业虫害、草害发生的影响；也对农业生产对气候变化产生的效应作了简介。
一、全球气候变化及其影响自从工业革命以来，大气中二氧化碳（CO2）的浓度已增加了约28％。工农业的发展，也使大气中甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）的浓度增加。它们产生的效应约占温室效应的24％，氟氯烃（CFC）约占14％，而且CFC正在损耗大气臭氧层。
森林以及海洋中的浮游生物从空气中吸收二氧化碳释放氧气。而人类正以每年数百万公顷的速度毁掉森林（据1989年资料，全球1227km2热带雨林的一半以上已遭破坏）。同时，由于臭氧层变薄，局部地区上空的臭氧层出现空洞，这将使大量的紫外线长驱直入，威胁动植物的生存，使更多的海洋浮游生物死亡。一方面人类活动加大了二氧化碳的释放量，另一方面人类通过破坏地球上两个主要的二氧化碳吸收系统，而减少了二氧化碳吸收量。
尽管存在反对意见，但世界上绝大多数科学家和主要科学机构一致确认：全球温度升高已成事实。1990年，由世界气象组织（WMO）和联合国环境规划署（UNEP）召集的世界气候学家会议得出结论认为：地球表面平均温度到2050年可能上升1℃，到2100年可能上升3℃。
伴随全球平均气温的升高，可以预见全球的雨量分布将会发生广泛的变化。尽管目前对区域性降水方式的变化尚不能准确预测，但对大规模变化的估计已做了一些工作。例如，人们建立了一系列总循环模型（general circulation model, GCM），试图对此加以描述，其中最为著名的有三种倍增二氧化碳模型（GCM2×CO2）——英国气象局（UKMO）模型（1988）、美国纽约戈达德空间研究所（GISS）模型（1982）和美国普林斯顿地球物理流体力学实验室（GFDL）模型（1985）。这些模型把人地系统分成四个子系统：即大气成分、气候和海平面、人类活动和生态系统，重点考察它们之间的相互作用。所得到的研究结果表明，如果全球大气中二氧化碳浓度增加1倍，则全球平均气温将升高4～5.2℃，降水量将增加8％～15％。又如，马纳贝（Manabe）和威热拉德（Wetherald）在1980年运用一种全球气候模型来检验2倍和4倍于工业革命前的二氧化碳水平可能造成的气候影响，研究结果指出：①在北纬大约37°至50°地区，大气表层的气温将上升3℃；②在北纬大约12°至37°地区的降水量增加，而在北纬大约37°至50°地区的降水量将减少；③所有纬度上的蒸发量略有增加；④在北纬37°以南，土壤湿度将有微小变化，但在北纬大约37°至47°地区，土壤湿度将显著降低。由此，我们可以推测，美国、加拿大、欧洲和原苏联的大多数产粮区可能变得更加干燥并减产，而南亚、东亚、东南亚、北非、中非以及中东地区的沿海和低海拔平原地区，则由于海平面上升和暴风雨频繁发生，将会增加洪水灾害。另外，由于气温升高引起的蒸发量增加可能会加剧某些地区的干旱；再者，大气二氧化碳浓度的增加，会导致土壤的酸化和退化，也可使不同植物种的光合作用效率、生长效率、水的需求量等发生不同程度的变化。