مقاله در مورد اثر تغییر اقلیم بر تولیدات کشاورزی

بخشی از مقاله

مقدمه :
در اولين گزارش ارزيابي مجمع بين دول تغيير اقليم ( IPCC ) كه توسط سازمان هواشناسي جهاني و برنامه محيطي سازمان ملل متحد برگزار گرديد ( دسامبر 1995 ) نتيجه گيري شد كه : « كنار هم گذاشتن شواهد موجود حاكي از تأثير چشمگير انسان بر اقليم جهاني است » هر گونه تغيير در شرايط اقليمي بر سيستم هاي توليد كشاورزي جهان نيز تأثير خواهد گذاشت . تا كنون پيش بيني هاي سازمان خوار و بار جهاني ( FAO )اثرات بالقوه تأثيرات اقليمي ناشي از فعاليتهاي بشر را چه در مقياس جهاني و چه در مقياس منطقه اي مورد توجه قرار نداده است . در واقع تمركز اين اطلاعات بر افزايش جمعيت جهان ، نيازهاي اساسي اين جمعيت ، ضرورت افزايش رفاه عمومي و تقاضاي آينده براي منابع طبيعي ، بويژه زمين و آب بوده است تا غذا ، الياف ، خوراك دام ، فرآورده هاي جنگلي و فضاي زندگي مورد نياز اين جمعيت فراهم گردد . هر چند در مورد افزايش جمعيت و

تأثير آن بر پوشش و كاربري زمين ها ترديدي وجود ندارد در پيش بيني براي سال 2010 و بعد از آن لازم است كه تغيير شرايط اقليمي كشاورزي به دليل افزايش اثرات گلخانه اي ( شامل افزايش درجه حرارت ، دي اكسيد كربن و مشتقات نيتروژن ) نيز به طور جدي مورد توجه قرار گيرد زيرا پي آمدهاي ناشي از آنها بيش از كليه ي تغييرات اقليمي مشاهده شده در طي چند هزار سال گذشته بوده است .
با حمايت هاي مالي برنامه محيطي سازمان ملل متحد ( UNEP ) در دفتر مركزي ( FAO ) در رم سازمان مشاوره اي تأسيس شده است كه اثرات مستقيم و غير مستقيم اين تغييرات اقليمي بر توليدات كشاورزي را در مقياس منطقه اي مطالعه مي كند . در اين بررسي ها كشاورزي در معناي وسيع خود تعريف شده و توليد گياهان زراعي ، دامپروري ، جنگلداري و شيلات را در بر مي گيرد .
البته دلايل مختلف ، فعاليت اين گروه مشاوره و انتشارات مربوط به آن بر تأثير تغيير شرايط اقليمي بر رشد گياهان زراعي يك ساله و چند ساله و فرآنيدهاي فيزيولوژيكي آنها متمركز شده است . در اين راستا تلاش گروه مشاوره مطالعه ي تعادل بين اثرات منفي پيش بيني شده تغييرات اقليمي در اكوسيستمهاي طبيعي و مديريت شده و جنبه هاي مثبت درجه حرارت بالا ، افزايش غلظت CO2 و بهبود كارآيي مصرف آب در توليد گياهان است .
برآوردهاي جديد ( IPCC ) در سال 1995 مقادير كمتري هستند ( افزايش درجه حرارت بين 5/3-1 درجه سانتيگراد و افزايش سطح آب درياها بين 50-15 سانتي متر ) . همين وضعيت در مورد اندازه گيري ها و داده هاي آزمايشي مربوط به مطالعه افزايش غلظت CO2 اتمسفر بر رشد گياهان و شرايط خاك نيز وجود دارد .

فصل اول :
* تغييرات اقليم و تنگناهاي كشاورزي
امروزه بررسي تغييرات اقليم يك موضوع تمام عيار جهاني است . شواهد موجود حاكي از آن است كه امروزه فعاليت هاي انسان مي تواند اقليم را كه يكي از اجزاي اصلي محيط مي باشد تحت تأثير قرار دهد . و اقليم نيز به نوبه خود بر كشاورزي ، منابع غذايي انسان و دام ها تأثير مي گذارد . در مطالعات اثر تغيير اقليم نه تنها بايد اقليم مورد مطالعه قرار گيرد ، بلكه اثر آن بر جوامع انساني ، روند تكامل كشاورزي و فشارهاي حاصله نيز بايد در نظر گرفته شود . گردهمايي تخصصي بررس

ي اثر تغيير هيدرولوژي – پدولوژي و فرآيندهاي گياهي بر توليدات كشاورزي و با تأكيد بر مكانيزم هاي مربوطه از 10-7 دسامبر 1993 در دفتر FAO در رم تشكيل شد .
دددر اين جا ضمن بررسي جنبه هاي تكنيكي كشاورزي اهداف مهم FAO نيز ارائه مي شود

.
1- كشاورزي پايدار و توسعه روستايي : ارتباطات و اثرات متقابل منابع طبيعي و نيازهاي انسان در 50 سال آينده چگونه خواهد بود ؟ آيا اين امكان وجود دارد كه بدون از دست دادن منابع محيطي از جمله خاك و تنوع زيستي ، توليدات غذايي را افزايش داد ؟
2- امنيت غذايي و تغذيه به عنوان دو حلقه از يك زنجير كه ناشي از فشار بي رويه ي جمعيت و فقر و تنگدستي روستائيان مي باشد : تحت شرايط تغيير اقليم در بسياري از كشورهاي در حال توسعه ، چه چشم اندازهاي دراز مدتي بين فقر و تندگستي وجود دارد ؟
* وضع كشاورزي جهان
به طور كلي رشد توليدات كشاورزي جهان نسبت به افزايش جمعيت سريع تر بوده است ( جدول 1-1 ) با اين حال قاره هاي مختلف از اين نظر بسيار متفاوت مي باشند . به عنوان مثال در آفريقا توليد غلات از رشد سريع تري برخوردار هستند . در مقابل ، گسترش و توسعه زمين هاي زراعي همواره از رشد جمعيت عقب تر است لذا در چنين شرايطي توليد محصولات كشاورزي به صورتي فشرده اجتناب ناپذير مي باشد . بر اساس بررسي هاي اخير انجام شده توسط FAO در سالهاي 90-1998 تا 2010 ، نرخ توسعه زمين هاي كشاورزي در دو دهه ي آينده روندي كاهشي خواهد داشت . در اين ارتباط فشار وارد بر منابع آبهاي شيرين را نيز نبايد از نظر دور كرد كه اين مورد ناشي از استفاده وسيع از زمينهاي موجود مي باشد . پيش بيني مي شود كه كاهش قابل ملاحظه اي در نرخ رشد جمعيت از 8/1% در سالهاي 90-1980 به 4/1% در سالهاي 2010-2000 حاصل خواهد شد .

جدول 1-1- روند جمعيت ، توليد غذا و زمينهاي فارياب قابل كشت در جهان ، اروپا و آسيا ، شامل شوروي سابق نمي باشد . زمينهاي قابل كشت تمامي زمينهاي كشاو.رزي به جز محصولات چند ساله و مراتع دائمي را شامل مي شود . زمينهاي آبي شامل محصولات زير كشت گياهان يك ساله و چند ساله است كه متوسطي از سال هاي 1981 تا 1990 مي باشد .
قاره نرخ رشد نمايي ( % ) در فاصله سالهاي 1990-1961 درصد افزايش عملكرد غلات
( 70-1961 و 90-1986 ) مصرف كود ( كيلوگرم در هكتار اراضي زراعي ) اراضي تحت آبياري

جمعيت توليد اراضي زراعي
غلات گياه زراعي حبوبات
آفريقا 83/2 95/1 74/2 58/1 44/0 32 2/1 8/5
آمريكاي شمالي و مركزي 52/1 32/2 3/1 53/1 59/0- 49 7/10 6/9
آمريكاي جنوبي 34/2 8/2 51/0 71/0 53/1 44 6/2 8/5
آسيا 11/2 3/3 95/1 26/0 07/0 86 5/14 0/31

اروپا 51/0 37/3 27/1- 57/1 53/0- 75 3/64 8/10
اقيانوسيه 72/1 14/3 62/1 76/13 23/1 34 0/2 1/4
جهان 88/1 66/2 78/0 83/0 12/0 65 6/9 2/15

- تا سال 2010 وقايع مهم زير حادث خواهد شد :
1- افزايش توليد غلات همچنان ادامه پيدا خواهد كرد ولي اين افزايش همگام با افزايش سرانه نخواهد بود .
2- رشد صادرات غلات در حد متوسطي ادامه پيدا خواهد كرد .
3- بخش دامپروري در كشورهاي در حال توسعه به رشد خود ادامه خواهد داد .
4- محصولات ريشه اي – غده اي و زميني همچنان اهميت خود را حفظ خواهند كرد .
5- در كشورهاي در حال توسعه گياهان روغني از رشد سريعي برخوردار خواهند بود .
6-بسياري از كشورهاي در حال توسعه وارد كنندگان مطلق محصولات كشاورزي خواهند شد .
همان گونه كه ذكر شد اختلاف شديدي در نرخ توسعه كشاورزي در بين كشورهاي در حال توسعه وجود دارد در حالي كه اين اختلاف بين كشورهاي پيشرفته در حال كاهش است .
پيش بيني مي شود كه تعداد افراد گرسنه يا داراي سوء تغذيه كه در حال حاضر جمعيت آنان بالغ بر 800ميليون نفر ( تقريباٌ 20 درصد از جمعيت 4 ميلياردي كشورهاي در حال توسعه ) مي باشد كاهش پيدا كند ولي به هر حال توده ي عظيمي با سوءتغذيه مواجه خواهند بود و همراه با آن فشار بر محيطي همچنان ادامه پيدا خواهد كرد و هر روز بر مقدار ان افزوده خواهد شد .

*دگرگوني محيط كشاورزي ( مجموعه ي عوامل اقليمي )
پارامترهاي اقليمي مجموعه اي از متغيرهاي به هم وابسته مي باشند كه بر اساس يك مكانيزم مشخص تغيير در يكي از متغيرها به ترتيب تغييرات مشابهي را در ديگر متغيرها به وجود مي آورد به استثناي تغييرات كيفي و ناگهاني احتمالي كه برخي متغيرهاي اقليمي با يكديگر هيچ گونه ارتباطي با گاز كربنيك موجود در اتمسفر ندارد . گ
بين بعضي از متغيرهاي اقليمي از جمله باد و درجه ابري بودن ، همبستگي ضعيفي وجود دارد . در صورتي كه متغيرهايي از جمله درجه حرارت – تبخير – و بارندگي همبستگي قوي با يكديگر دارند كه خود باعث تشديد چرخه ي هيدرولوژيكي خواهد شد ( شكل 1-1 )
مشكلات ناشي از بهره برداري هاي بي رويه از اراضي و مصرف آب باعث ايجاد رقابت بر سر منابع خواهد شد و اين موضوع مشكلات سياسي – اجتماعي زيادي در سطح جهان بوجود خواهد آورد .

شكل 1-1 : برخي ارتباطات بين متغيرهاي مهم اقليمي ( متوسط درجه حرارت – فشار بخار آب بارندگي – سرعت باد – درجه ابري بودن و تبخير و تعرق پتانسيل ) .
خطوط به هم پيوسته و خط چيت به ترتيب نشان دهنده ي همبستگي هاي مثبت و منفي است .
* گازهاي گلخانه اي ناشي از كشاورزي
علاوه بر بخار آب ، گاز كربنيك ( CO2 ) ، متان ( CH4 ) اكسيد ازت N2O ، ازن O3 و ك

لروفلوروكربنها ( CFCS )‌ از مهمترين گازهاي گلخانه اي هستند . خصوصيات مهم گازكربنيك – متان و اكسيد ازت در جدول 2-1 آورده شده است .
نسبت دقيق بين گازهاي گلخانه اي ناشي از فعاليت هاي انسان و گازهايي كه از اكوسيستم هاي طبيعي ( تالاب ، تندرا ) سوختهاي فسيلي ( زغال سنگ – نفت و گاز ) و منابع زمين شناسي ( آتشفشان ) به اتمسفر رها مي شوند يكي از جنجالي ترين مسائلي است كه بين كشورهاي صنعتي ، توليد كننده نفت و در حال توسعه وجود دارد .
جدول 2-1 بررسي اجمالي گازهاي گلخانه اي همراه با روند افزايش آنها در شرايط فعلي PPMV و PPBV به ترتيب قسمت در ميليون و قسمت در ميليارد در واحد حجم است .
CO2 CH4 N2O
طول عمر در اتمسفر ( سال ) 120 5/14 120
GWP مستقيم : گرمايش بالقوه جهاني 1 5/24 320
غلظت در دوران قبل از صنعتي شدن PPmv 280 PPmv 8/0 PPmv 288
غلظت در حال حاضر PPmv 360 PPmv 72/1 PPmv 310
منابع اصلي كشاورزي 5/0 9/0 25/0
درصدي از منابع كل جهان كه از كشاورزي منشأ مي گيرد تغيير پيش بيني شده براي سالهاي 2020-1990 30
- 40
+ 25
+
* اثرات اكولوژيكي و غير مستقيم ناشي از تغيير اقليم
در مقياس كيفي ، اثرات غير مستقيم متعددي از تغيير اقليم بر كشاورزي مي توان پيش بيني نمود . بسياري از آنها اثرات منفي مي باشد كه عمدتاٌ مورد توجه رسانه هاي گروهي است اين اثرات عبارتند از :
- از دقت پيش بيني هاي كلي مربوط به هوا و اقليم و در نتيجه ، مشكل تر شدن برنامه ريزي هاي ميان مدت مزرعه
- كاهش تنوع در بعضي محيط هاي حساس از جمله جنگل هاي ناطق حاره
- بالا آمدن سطح آب درياها ( 40cm ) درصد سال آينده
- افزايش شيوع آفات و بيماري ها خصوصاٌ انواع ناشناخته آن .
- تغيير مكان پهنه هاي اكولوژيكي فعلي در بعضي موارد در افق صدها كيلومتر و در ارتفاع صدها متر خواهند داد كه اين امر خود به خطرات متعددي از جمله عمدم تطابق گياهان و خصوصاٌ در

ختان با تغييرات حاصله و همچنين عدم سازگاري سيستم هاي مختلف كشاورزي با شرايط به وجود آمده منجر خواهد شد .
- درجه حرارت بيشتر سبب افزايش طول دوره ي رويش گياهان و محصولات زراعي در مناطق سرد و كوهستاني شده كه اين موضوع خود در بعضي مناطق باعث افزايش توليد محصولات زراعي مي شود و بالعكس در مناطقي كه قبلاٌ اقليم گرمتري داشته اند تغيير اقليم سبب كاهش توليدات كشاورزي مي شود .

- تعادل فعلي توليد غذا بين مناطق سرد و معتدل و مناطق گرم و نيمه گرمسيري مي تواند نامطلوب تر شود .
فصل دوم :
* اثر تغييرات چرخه ي هيدرولوژي جهاني در قابليت دسترسي منابع آب
توسعه سيستم هاي وسيع منابع آب حداقل 10 تا 20 سال از شروع مطالعات اوليه تا خاتمه آنها زمان لازم دارد . لذا ارزيابي اثر گرم شدن بر منابع اب يكي از نيازهاي ضروري به نظر مي رسد . هدف از اين موارد ، ارائه شواهدي در مورد برخي تغييرات هيدرولوژيكي است كه هم اكنون اتفاق افتاده و همچنين ارزيابي اين كه آيا دانش فعلي قادر است تغييرات چرخه هيدرولوژي را با دقت قابل قبولي براي برنامه هاي منابع آب پيش بيني نمايد .
توليدات كشاورزي جهان شديداٌ وابسته به آبياري است . از كل 1500 ميليون هكتار زمينهاي زراعي جهان تنها 16 درصد آن به صورت فارياب است . احتمالاٌ گرم شدن كره زمين اثرات مهمي را بر چرخه هيدرولوژي و در نهايت كشاورزي فارياب خواهد داشت . كه ممكن است اين اثرات از تأثير مستقيم درجه حرارت زياد ، مهمتر باشد . در بين بسياري از كشورهاي خاور نزديك و آفريقايي تمامي منابع آب موجود تقريباٌ استخراج شده اند و نياز آب براي 20 تا 30 سال آينده نسبت به زمان حال دوبرابر خواهد شد . حال اگر مشكلات ناشي از افزايش آب را به اين معادله اضافه كنيم در آينده يك وضعيت بحراني آب در اين كشورها به وجود خواهد آمد .

* روش هاي ارزيابي
راه هاي مختلف را مي توان جهت برآورد اثر گرم شدن زمين بر منابع آب استفاده نمود :
- استفاده از اطلاعات مفيد و سودمند .
- مقايسه اقليم با شرايط روزگاران كهن
- استفاده از مدل هاي چرخش عمومي جو ( GCM ) .
- در روش اول با استفاده از اطلاعات اقليمي در طي دوره هاي ترسالي و خشكسالي مي توان خصوصيات بارندگي را پيش بيني نمود . كوتاه بودن دوره هاي آماري از مهمترين مشكلات اين روش تلقي مي شود البته امروزه با استفاده از روش هاي بازسازي ، اطلاعات مي توان اين دوره ها را افزايش داد با اين حال تغييرات پوشش گياهي ، درجه حرارت سطح درياها ، وضعيت اقيانوسها و غيره پديده هايي هستند كه پيش بيني مي شود در دراز مدت با دو برابر شدن برخي فاكتورهاي اتمسفري از جمله CO2 اتفاق افتد .
چون دامنه برخي روندهاي هاي ثبت شده از جريان هاي رودخانه مشابه حالتي است كه CO2 دو برابر خواهد شد لذا بررسي تغييراتي كه اخيراٌ در چرخه هيدرولوژي حادث شده مي تواند در شناخت مشكلات ناشي از تغييرات درازمدت در منابع آب كمك نمايد .
2- روش استفاده از اطلاعات اقليمي دوران گذشته تقريباٌ در همان راستاي استفاده از اطلاعات اقليمي حال است ولي برآورد اقليم هاي گذشته بسيار غير قابل اعتماد است . مهمترين فايده ي اين روش ها ، توانايي پوشش دادن دامنه هايي از درجه حرارت است كه احتمالاٌ در يكي دو قرن آينده تجربه خواهد شد ( جدول 2 -1 ) .

جدول 1-2- درجه حرارت جهان در گذشته
متوسط درجه حرارت جهان بيشتر از مقدار فعلي تاريخ
C5/1+ 6000 سال قبل از ميلاد
C 5/2+ 125000 سال قبل از ميلاد
C0/4+ 400000 سال قبل از ميلاد

3- مدل هاي ( GCM ) تنها ابزار مطميئن براي پيش بيني تغيير اقليم و تهيه ي داده هاي ورودي مدل هاي هيدرولوژي مي باشد . متأسفانه در حال حاضر مدل هاي ( GCM ) مستقيماٌ قادر نيستند همانند مدل هاي هيدرولوژي ميزان بارندگي را پيش بيني نمايد . اطلاعات به دست آمده از مدل هاي ( GCM ) جهت پيش بيني داده هاي روزانه و ماهانه از دقت كافي برخوردار نيستند ( جدول 2-2 ) .
به هر حال استفاده از مدل هاي ( GCM ) تنها راه مناسب است و با شناخت بهتر و توسعه ي سيستم هاي مدل سازي همراه با حافظه هاي كامپيوتري بيشتر در طي زمان مي توان اين كمبودها را در آينده جبران نمود .

جدول 2-2 مقايسه بارندگي مشاهده شده و برآورد شده از 3 مدل (GCM ) ( در انگلستان )
منبع ( دي – اسفند )‌
مشاهده شده روز / ميلي متر 5/2
اداره هواشناسي بريتانيا روز / ميلي متر 2/1
GCM مركز ملي تحقيقات اتمسفري روز / ميلي متر5/4-4/3
انيستيتو مطالعات فضايي گودارد روز / ميلي متر5/4-4/3

* تغييرات اخير در بارندگي هاي جهاني
اگرچه نتايج حد واسط از پيش بيني GCM وجود ندارد كه بتوان مقايسه اي بين تغيير بارندگي مشاهده شده و ثبت شده بين سالهاي 1931 تا 1960 و 1961 تا 1990 انجام داد ولي مي توان يك مقايسه جالب بين شرايط روزهاي حاضر و پيش بيني هاي انجام شده در 50 سال پيش را انجام داد .
در يك مقياس الگوي جهاني مشابه تغييرات مدل سازي مي شود استثناٌ مهم اين است كه در آفريقا تا جحدي بهتر مي شود . اين موضوع با پيش بيني هاي برگشتي انجام شده در گرم شدن نيم كره اي سازگار است به طوري كه نيمركره شمالي سريعتر از نيمكره جنوبي گرم م

ي شود و عكس وضعيت فوق در طول 30 سال گذشته ديده شده است .
پيش بيني مي شود كه خشكي در استراليا افزايش يابد، همان روندي كه در سال اخير در اين قاره ديده شده است .اگرچه تغييرات كاملاٌ با نوسانات جنوبي ( Southern oscillation ) مرتبط است ولي در اطلاعات خرجي مدل در مقياس هر دهه اطلاعاتي در اين باره ارائه نشده است . همان طوري مشاهده مي شود ديگر قاره ها همان روند 30 سال گذشته را ادامه مي دهند با اين حال بايد با احتياط بيشتري با اين چنين پيش بيني هاي GCM برخورد كرد تا الگوهاي تغيير نسبت بارندگي به رواناب در طول 100 سال گذشته با يك دقت ، شبيه سازي شوند . براي اين منظور لازم است شنماخت از چرخه هاي اقيانوس ها افزايش يابد .

* توسعه ي آب
رودخانه ي ولگا نقش حياتي در اقتصاد كشورهايي كه اين رودخانه از آنها عبور مي كند ، دارد اين رودخانه براي اهداف مختلف استفاده مي شود كه عبارتند از :
- كشتيراني ( 151000 كيلومتر راه آبي اقيانوس منجمد شمالي را به درياي خزر وصل مي كند كه اين اتصال از طريق كانال مسكو – كانال ولگا – دن و راه آبي ولگا – بالتيك و تماماٌ با عمق 5/4 متر براي كشتيراني استفاده مي شود ) .
- توليد برق ( يك آبشار با 11 پروژه ي توليد برق از آب با ظرفيت 11000MW )
- آبياري ( در حوضه خزر – آزوف بالغ بر 5/7 ميليون هكتار از آبياري زمينهاي زراعي را توسعه داده كه از اين مقدار 4 ميليون هكتار با استفاده از سيستم آبياري باراني صورت مي گيرد 9 مصرف نسبي آب در طول سالهاي مختلف همراه با پيش بيني هاي انجام شده براي آينده بر اساس ساخت كانال هاي ابياري ولگا – دن و ولگا – چوگاري در جدول آمده است ( 3-2 )

جدول 3-2- خلاصه اي از مطالعات برگرفته از درياي خزر – ولگا بعد از سال 1930 ( )
مصرف آب 1980 1990 2000 2010
تأمين آب شرب 6/5 3/7 9 5/10
آبياري 6/18 23 33 36
منابع تبخير 6 7 8 9
پركردن منابع آبي 3 2 0 0
ميزان جريان آب به كارا – بوگاز – قول 0 2 2 2
مصرف آب در ايران 5/3 4 5 6
كل 37 44 57 63

با برداشت 37 ميليون كيلومتر مكعب آب و باقي ماندن 266 كيلومتر مكعب در سال از طريق جريان آب ورودي به درياي خزر ، انتظار مي رود كه سطح آب در يك حد تعادي 5/28- متر زير سطح آب درياها باقي بماند . اين موضوع در ارتباط با سطح مطلوب براي ماهيگيري حائز اهميت است . در طول هزاره ي گذشته به نظر مي رسد بالاترين سطح آب درياي خزر در دهه 1600 ثبت شده كه 22- متر بوده و پايين ترين سطح 31- متر در دهه 1400 و 29- متر در سال 1977 با يك محدوده 9 متر اختلاف ديده شده است ( شكل 1-2 )

شكل 1-2 تغييرات در سطح درياي خزر 1987-1839

فصل سوم :
* اثر تغيير اقليم بر شرايط خاك در ارتباط با رشد گياهان و توليد غذا
يكي از تغييرات بسيار مهم در عوامل تشكيل دهنده ي خاك كه مستقيماٌ ناشي از تغيير اقليم مي باشد تغيير ميزان مواد آلي آن است . ميزان مواد آلي خاك كه تحت تأثير ميزان بيوماس ، رژيم درجه حرارت و هيدرولوژي خاك مي باشد به علت جابجايي مناطق بارندگي و تغيير در تبخير و تعرق بالقوه دچار تحول مي شود .
بزرگترين تغيير خاك كه ناشي از تحولات فوق مي باشد آن است كه در اقليم هاي مرطوب و نيمه مرطوب شرايط فيزيكي و حاصلخيزي خاك به صورت تدريجي بهبود خواهد يافت تغيير عمده ديگر ممكن است عقب نشيني كوههاي يخي قطبي باشد . تغييرات وسيع تر ديگري نيز ممكن است صورت گيرد به اين صورت كه فرايندهاي اصلي تشكيل خاك از يك نوع به نوع ديگر تبديل شوند .
تغييرات درجه حرارت و به خصوص تغييرات بارندگي كه به عنوان يكي از نتايج گرم شدن كره زمين مورد انتظار مي باشد به چند دليل مورد ترديد هستند :
الف ) بررسي مدل هاي مختلف چرخش اتمسفر زمين ، منجر به دست امدن نتايج ثابت و مشترك نمي شوند.
ب ) همچنين اثر متقابل اين مدلها با تغييرات منطقه اي و تراكم جريان هاي دريايي عمده كه باعث ايجاد تعديلاتي در درجه حرارت سطحي آب درياها مي شود هنوز بسيار نامشخص است.
ج ) علاوه بر اثر متقابل اين مدل هاي با تغييرات احتمالي در ابرناكي آسمان ، پوشش گياهي زمين و در نتيجه تغيير ضريب البيد و تبخير تعرق واقعي هنوز نامشخص است .

* اثرات تغيير بارندگي و درجه حرارت در اقليم هاي مختلف
در اقليم هاي گرمسيري و مناطق جنوب آسيا كه داراي بادهاي موسمي هستند افزايش شدت و ميزان كل بارندگي ، ميزان آبشويي را در خاكهاي بازهكشي مناسب و داراي نفوذپذيري بالا ، افزايش خواهد داد . همچنين اين امر باعث ايجاد سيل هاي موقتي و يا اشباع شدن خاك خواهد شد كه به نوبه ي خود منجر به كاهش تجزيه ي مواد آلي در بسياري از خاك هاي مناطق مسطح يا پست خواهد شد .

در مناطق نيمه گرمسيري ، نيمه مرطوب و نيمه خشك افزايش توليد و افزايش كارآيي مصرف آب گياهان به علت CO2 بالاتر منجر به توسعه پوشش گياهي سطح خاك و در مقابل افزايش درجه حرارت هوا خواهد شد . همچنين ممكن است كه در بعضي مناطق بارندگي به شدت كاهش يابد و افزايش تغييرات درون سالي و بين سالي بارندگي و در نتيجه نوسان توليد ماده ي خشك باعث كاهش مواد آلي خاك شود .
درجه حرارت بالاتر به خصوص در شرايط خشك ، تقاضاي تبخير را بالا مي برد . در مناطق فارياب كه آب كافي در خاك وجود دارد ، در صورتي كه مديريت مصرف آب كشاورزي و زهكشي خاك مناسب نباشد . اين امر منجر به شور شدن خاك مي شود . از طرف ديگر آزمايش هاي اخير كه توسط آزمايشگاه شوري « ريوسايد » در كاليفرنيا انجام شده به افزايش تحمل به شوري گياهان زراعي تحت شرايط CO2 بالاي اتمسفر اشاره كنند .
در اقليم هاي معتدله ، انتظار مي رود كه افزايش كم در كل بارندگي تا حد زيادي به وسيله افزايش تبخير و تعرق ناشي از درجه حرارت بالاتر در گياهان زراعي و پوشش هاي طبيعي جبران شود بنابراين اثرات شيميايي و هيدرولوژيكي خالص آن بر روي خاك ممكن است اندك باشد .
در اقليم هاي قطبي ، ناپديد شدن وسيع زمين هاي يخي و كاهش دوره ي يخبندان در كمر بند پهناوري در مجاورت مناطق يخبندان باعث بهبود زهكشي خاك در سطح وسيع خواهد شد .

همچنين انتظار مي رود كه به دنبال اين امر سرعت آبشويي نيز افزايش پيدا كند . افزايش محسوس طول دوره با درجه حرارت مناسب براي انجام فعاليتهاي ميكروبي ، باعث پايين امدن محتواي مواد آلي خاك مي شود به طوري كه اين كاهش به وسيله افزايش توليد اوليه ي گياهان كه ناشي از بالاتر رفتن فتوسنتز خالص و طولاني تر شدن طول دوره رشد است ، جبران نخواهد شد .

* فرايندهاي خاك
سريعترين فرايند تغيير شيميايي يا تغيير كلوئيدهاي خاك ، تلفات نمك ها و كاتيون هاي غذايي ، در شرايط افزايش آبشويي خواهد بود همچنين در مناطقي كه حركت آب خاك به علت بالا رفتن تبخير و تعرق كاهش بارندگي و يا كاهش آب آبياري بيشتر به سمت سطح خاك باشد شور شدن خاك اتفاق خواهد افتاد . تركيب كلوئيدهاي رسي و كانيهاي درشت تر حتي در مقياس يك قرن نيز تغيير كمي خواهند كرد .
تغيير در سطح كلوئيدهاي رسي يا تغيير تركيب سه بعدي آنها را مي توان به وسيله تعداد اندكي از فرآيند تبديلي كه در زير آمده اند نشان داد هر يك از اين فرآيندها مي توانند به وسيله تغيير شرايط خارجي كه معلول تغييرات كره زمين هستند تسريع يا متوقف شوند .
- هيدروليز به وسيله آب حاوي CO2 كه اين امر سيليس و كاتيون هاي اصلي را جابجا مي كند . – كلات سازي در جريان اين فرايند آلومينيوم و آهن به وسيله ي اسيد آلي كلات حل شده و جابجا مي شوند .
- فروليز ( تجزيه شدن به وسيله آهن ) ، نوعي فرآيند چرخشي از تبديل رس و حل شدن نسبي آن به وسيله اكسيداسيون و احياي آهن است اين امر ظرفيت تبادل كاتيوني را كاهش مي دهد چون آلومينيوم در بين لايه هاي كلوئيدهاي رسي جايگزين مي شود .
- حل شدن كلوئيدهاي رسي به وسيله ي اسيدهاي قوي و در نتيجه توليد نمك اسيدي آلومينيوم و سيليكات بي شكل .
- هواديدگي معكوس ، تشكيل و دگرگون شدن رس .

فصل چهارم :
* اثرات مضر ميزان بالاي اشعه ي ماوراي بنفش ( UV-B ) و ازن O3 بر رشد و توليد گياهان
اشعه ماوراي بنفش و ازن از اجزاي اقليمي كره زمين بوده و هر افزايش در ميزان آنها مي تواند منجر به اثرات مضري بر رشد و توليد گياهان زراعي در يك مقياس جغرافيايي وسيع شود افزايش تشعشعUV-B سطحي به كاهش ضخامت لايه ازن استراتوسفر نسبت داده مي شود . از طرفي ديگر افزايش ازن سطحي كه در خيلي از مناطق در اثر وجود اكسيد كننده هاي فتوشيميايي اتفاق مي افتد يكي از عوامل افزايش غلظت گازهاي گلخانه اي ( CO2 – CH4 – NO2 – CFCS ) است كه خود باعث گرم شدن زمين مي شوند .

* اثرات افزايش تابش ماوراي بنفش و ازن سطحي بر گياهان زراعي
در سالهاي اخير بررسيها و ارزيابيهاي متعددي در مورد اثرات مستقيم افزايش UV-B و ازن سطحي كره زمين بر گياهان زراعي و ساير گياهان خشكي صورت گرفته است .
جدول 1-4 خلاصه اي از مقايسه اي از اثرات كلي UV-B و O3 بر روي گياهان زراعي را نشان مي دهد اين گزارش ها و بررسي ها پس از مطالعات بسيار بدين صورت خلاصه و تدوين شده است .

جدول 1-4- اثرات ميزان بالاي تابش UV-B يا O3 بر روي گياهان زراعي
خصوصيات گياه اثرات
UV-B O3
فتوسنتز كاهش در بسياري از گياهان C3 و C4 ( در شدت نوركم ) كاهش در اكثر گياهان
هدايت برگ كاهش ( در شدت نور پايين ) كاهش در گياهان و ارقام احساس
كارآيي مصرف آب كاهش در اكثر گياهان كاهش در گونه هاي حساس
سطح برگ كاهش در اغلب گونه ها كاهش در گونه هاي حساس
وزن ويژه برگ افزايش در اغلب گونه ها افزايش در گونه هاي حساس
سرعت رسيدگي گياه بي تأثير كاهش گلدهي
ممانعت يا تحريك كاهش تعداد گلچه بارور كاهش دانه بندي و به تأخير افتادن دانه بندي
توليد ماه خشك و عملكرد كاهش در اغلب گونه ها كاهش در اكثر گونه ها

اختلاف بين ارقام عكس العمل متفاوت بين ارقام اغلب عكس العمل هاي بسيار متغيير
تنش خشكي گياه به كمبود آب حساس تر شده ولي حساسيت آن به UV-B كمتر مي شود گياه به كمبود آب حساستر شده ولي حساسيت آن به O3 كمتر مي شود
تنش عناصر غذايي بعضي ارقام به UV-B حساستر شده ولي برخي ارقام مقاومتر مي شوند گياهان به خسارت O3 حساستر مي شوند .
جدول 2-4 عكس العمل گياهان زراعي به ميزان تابش UV-B بر اساس كاهش

در تجمع ماده خشك
گياه زراعي متغييري كه تحت تأثير قرار مي دهد محيط آزمايش
يونجه
جو
لوبيا
گل كلم

كلم فندقي
كلم
طالبي
هويج
كلم رومي
چغندر
كلم
ذرت
پنبه
نخود گاوي
خيار
بادمجان
كلم پيچ
كلم قمري
كاهو
خردل
يولاف
شاهدانه
پياز
وزن كل ماده خشك

وزن كل ماده خشك
وزن كل ماده خشك
وزن خشك اوليه برگ
وزن كل ماده خشك
وزن كل ماده خشك
وزن كل ماده خشك
وزن كل ماده خشك

وزن كل ماده خشك
وزن كل ماده خشك
وزن كل ماده خشك
وزن كل ماده خشك
وزن كل ماده خشك
وزن كل ماده خشك – عملكرد
عملكرد
وزن خشك كوتيلدون
كل ماده خشك
كل ماده خشك
كل ماده خشك
وزن كل ماده خشك
وزن كل ماده خشك
وزن كل ماده خشك
وزن كل ماده خشك Gh,gc
Gh,gc,Field
Gh,gc
Gh,gcFiled
Gh , gc
Gh, gc
Gh, gc
gc
Gh, gc
Gh, gc
Gh, gc

Gh,gc,Field
gh
gc,Field
Field
gc
gh,gc
gh , gc

gh,gc
Gh,gc,Field
Gh,gc
Gh,gc
Gh,Field

* اثرات بالا بوده اشعه UV-B يا O3 بر شيوع آفات كياهان زراعي
شواهد موجود به روشني نشان مي دهد كه اثرات UV-Bبر شيوع و توسعه بيماري هاي گياهان زراعي به رقم ، سن گياه سطح تلقيح پاتوژن زمان و طول دوره اي كه گياه در معرضUV-B قرار مي گيرد بستگي دارد . اورت و همكاران در تحقيقات خود ( 1990 ) سه رقم خيار ( CUCMIS SATIRUS ) را در يك گلخانه بدون سايه قبل و بعد از تلقيح با آنتراكنوز ( اسكاب ) در معرض اشعه UV-B موثر از نظر بيولوژيكي با غلظت روزانه k/m 6/11 قرار دارند . قرار دادن رقم حساس (‌استريت 8 ) به مدت يك تا هفت روز قبل از تلقيح در معرض UV-B باعث شيوع بيماري با شدت بيشتر توسط هر دو پاتوژن شد . قرار دادن گياه در معرض UV-B بعد از تلقيح با پاتوژن ، اثر بسيار كمتري داشت . اگرچه شدت بيماري آنتراكنوز در ارقام مقاوم ( پوئين ست و هيبريد كاپيسو ) تحت شرايط تلقيح شديد با پاتوژن در اثر قرار گرفتن در معرض UV-B ( چه قبل و چه بعد از تلقيح ) افزايش يافت ولي اين اثر فقط بر روي كوتيلدون مشاهده شد نه برگها . نظير UV-B در مورد بسياري از پاتوژن هاي قارچي ما به نظر ي رسد كه اثرات بالقوه O3 نيز بر روي اسپور قارچ ها حداقل است و پاتوژن ها بعد از استقرار آسيب پذير مي شوند زيرا بعد از جوانه زني ذخيره انرژي كربوهيدراتشان به سرعت كاهش مي يابد . اثرات متقابل بين O3 و سطح برگ به وسيله دوادينگ بررسي شده است ( 1988 ) اين اثرات شامل خصوصيات شيميايي كوتيكول صفات سطح برگ ، مواد مترشحه و عكس العمل روزانه ها مي باشد . رشد و توسعه پاتوژن بر روي گياه ميزبان ممكن است به وسيله اثرات مستقيم O3 كاهش مي يابد زيرا اثرات سمي O3 بر روي بافت كشت عاري از هر گونه ميكروب مشاهده شده است .
*عكس العمل گياهان زراعي به سطوح بالاي UV-B و O3

كراپا و كيكرت ( 1989 ) سه امكان جايگزين را براي اثرات توأم بالا بودن O3 و CO2 و UV-B بيان كرده اند :
1- ممكن است هيچ اثر متقابلي بين اين سه عامل وجود نداشته باشد كه بر اساس قانون عوامل محدود كننده ، مهمترين عامل ، تعيين كننده ي عمل العمل گياه است .
2- ممكن است اثرات تجمعي وجود داشته باشد به طوري كه عكس العمل گياه بدون در نظر گرفتن مدت زماني كه گياه در معرض تنش قرار گرفته است حاصل مجموع اثرات تنش زايO3 و UV-B بالا باشد .

3- ممكن است هنگامي كه گياه در معرض بيشتر از يك تنش قرار گيرد اثر هر يك از اين عوامل شديدتر شود همچنين چون ممكن است بالا بودن جزء CO2 اتمسفر باعث افزايش فرآيندهاي بازسازي در بعضي گياهان بشود بنابراين احتمالاٌ حساسيت به O3 و UV-B بالا كاهش خواهد يافت .

فصل پنجم :
* اثرات متقابل بالقوه تغيير اقليم بر توليد و امنيت غذايي
از اواخر دهه 1950 توليدات كشاورزي جهان هم از نظر سرعت و هم از نظر مقدار ، رشد بي سابقه اي داشته است اكثر اين افزايش مربوط به اصلاح واريته هاي پر محصول مصرف بالاي كودهاي معدني و آفت كش ها ، توسعه آبياري و مديريت متمركز مزرعه بوده است .
از دهه ي 1970 به علت بحران انرژي و شناخت اثرات زيست محيطي طولاني مدت ، نتايج ناشي از انقلاب سبز مورد ترديد قرار گرفته است . فرسايش خاك ، آلودگي هاي آبهاي زير زميني متراكم شدن خاك ، كاهش حاصل خيزي طبيعي خاك و تخريب سيستمهاي سنتي – اجتماعي همه ناشي از گسترش روش هاي كشاورزي پيشرفته مي باشد بنابراين لازم است كه تحقيقات كشاورزي توجه خود را بر روي سيستم هاي پايدار و سيستم هاي با كارايي بالاي استفاده از منابع و مديريت مزرعه متركز كند . از شروع دهه ي 1980 تهديد ديگري كه توجه عمومي را به خود جلب كرده گرم شدن قابل ملاحظه ي كره زمين به علت افزايش دي اكسيد كربن و ساير گازهاي گلخانه اي در اتمسفر بوده است . پيش بيني شده است كه در نتيجه اين امر تغييرات عمده اي در رژيم هيدرولوژي كره زمين اتفاق خواهد افتاد . وسعت و پراكنش جغرافيايي اين تغييرات اقليمي ممكن است بر توانايي ما در توليد غذاي لازم براي تغذيه بيش از 10 ميليارد جمعيت در اواسط قرن جديد تأثير بگذارد . تغيير اقليم ممكن است اثرات غير مستقيمي نيز بر الگوي تجارت بين المللي توسعه و امنيت غذايي داشته باشد .

* تأثير بر عملكرد گياهان زراعي
بسته به شرايط موجود ، گرم شدن زمين و افزايش CO2 ممكن است اثرات منفي

يا مثبتي داشته باشند پيش بيني ازفايش عملكرد در عرض هاي جغرافيايي بالا و مياني به علل زير مي باشد :
اثرات فيزيولوژيكي و مثبت CO2 : در مناطقي كه رژيم حرارتي سردتري دارند ، به علت گرم شدن هوا ، كوتاه بودن طول دوره رشد تا اندازه اي از طريق افزايش فتوسنتز جبران مي شود .
طولاني شدن فصل رشد و كاهش اثرات درجه حرارت پايين بر رشد : در بعضي

مناطق نزديك به عرض هاي جغرافيايي بالا ،‌افزايش درجه حرارت باعث توسعه فصل رشد عاري از يخبندان شده و توليد را بالا مي برد .