当前世界环境

介绍

用简单的话来说，气候变化是地球气候统计特性在一段较长时间内发生的重大变化，具有持久的影响。生物圈、水圈、冰冻圈和大气中其他相互作用元素的变化促成了气候变化。人们普遍认为人为排放对气候变化有重大影响。除了在可比较的时间跨度内发生的自然气候变化之外，由人类活动直接或间接引起的大气成分的变化。尽管地球的气候在至少一万年里基本保持不变，但它仍在以自然速率变化，主要是由于火山爆发和大陆移动等自然事件。根据最好的预测，到2100年，世界平均气温上升1.8-4摄氏度将导致不可预测的降雨，严重干旱、热浪、寒潮和洪水的增加。

温室气体排放的增加增加了大气中反射红外线的不透明度，最终由地表-对流层系统温度的增加来补偿。的有限公司₂大气中的浓度在2014年急剧上升至400ppm，根据NASA 2020年10月的数据，最近的记录为415ppm(来源-https://climate.nasa.gov/vital-signs/)。从1906年到2005年，气温上升了0.74°C¹预计到2020年将上升0.5至1.2°C，到2050年将上升0.88至3.16°C，到2080年将上升1.56至5.44°C²最近的年平均异常(2019年)为0.99°C。到2100年，全球气温预计将上升6摄氏度，而二氧化碳₂在同一时期内，浓度可能上升至550至850 PPM^3.。

根据IPCC的报告，到2020年，印度次大陆的气温将上升0.5至1.2摄氏度，到2050年将上升0.88至3.16摄氏度，到2080年将上升1.56至5.44摄氏度，具体取决于未来的进展。⁴气候变化的主要因素是异常的降雨模式和不可预测的高温或低温制度，这两者都对农业，特别是园艺产生全面的影响。

气候变化对水果作物的影响

考虑到长代物种(多年生树木、灌木和草本植物)对新的选择压力的反应能力不如短代物种，水果作物在气候变化的情况下需要得到特别的关注。⁵与一年生植物相比，培育一个新品种需要15到20年的时间，这使得它更难与气候变化带来的障碍竞争。水果作物的重建具有挑战性，因为它们是高价值作物，产量高，产量高，在不断变化的气候环境中需要极其谨慎。

水果作物的生产受到气候这一重要环境变量的显著影响。果实质量差和产量低是由于植物的物理特性(如活力、冠层发育)和生殖特性(如结果能力和果实大小缩小)的变化，以及质量特性(如颜色发育少、果汁含量低、保质期缩短和虫害增加)的变化造成的。⁶温带作物在任何历史上温带作物居住地区的生长季节的特定时间适应天气突然变化的能力都处于危险之中，这可能在不久的将来导致严重的生产问题。⁷

就用来预测作物如何对气候变化做出反应的模型而言，目前有20多个可用的作物模型。这些模型中的大多数只考虑作物对一个气候变量的响应，如二氧化碳浓度、温度或水分胁迫，它们对变化响应的总体方向大致一致，但在预测未来变化的幅度上存在分歧。但是，正如已经指出的那样，这些技术大多数是为一年生作物开发的，或者只在少数作物上进行了试验。⁸

由于预期的温度和降雨变化，企业结构和位置的变化可能会对热带水果和地区产生影响。在气候变化的情况下，灌溉需求的增加以及灌溉方案效率和供水的改变可能是热带水果的重要问题。当前害虫、疾病和杂草的传播，以及入侵新作物的威胁增加，以及轻微害虫、疾病的发生率，以及包括晒伤、果实开裂和尖端烧伤在内的生理状况。⁹在温带水果品种中，充足的冷却时间对健康的营养生长和结果至关重要。在温带水果作物中冷却时间不足导致芽断和结果不一致。¹⁰

根据最近包括长期温度测量在内的许多建模尝试，最近全球变暖趋势的很大一部分可以与最低温度的增加有关，最低温度的增加速度比平均温度或最高温度快。¹¹由于它们的生产依赖于生长季节持续的低温，多年生果树特别容易受到气候变化的影响。

气候变化对水果作物物候的影响

植物生长活动时间的变化或物候变化是众所周知的气候变化影响之一。由于气候变化，果树的营养和生殖阶段发生了变化。开花是果实发育的关键阶段，对产量和生产力有重要影响。在温和的冬季，梨果中的花原始性可能全部或部分脱落¹²，产生较小的花芽簇，类似于叶刺。气候变化导致了开花、结果和最终产量的变化。12月和1月没有早冷，对制冷需求的数量有不利影响。¹³在苹果中，缺乏冷却时间导致开花不完全和坐果不良。¹⁴开花和随后的坐果在质量和数量上都受到冷却时间的影响。1973-2009年，早春气温升高0.45°C/ 10年，导致苹果和梨的开花时间提前1.6天/ 10年。¹⁵在世界各地的不同地方，以下作物也有类似的结果。在法国阿尔萨斯(Alsace)，平均生长温度上升2-3°C(1964-2009)，葡萄的开花、变型和收获时间提前了13-19天。¹⁶到2100年，“雷司令”(Riesling)和“Gewurtztraminer”(Gewurtztraminer)品种的版本将提前23天。¹⁷在过去的25年里，由于2月和3月的气温波动，樱花的花期提前了5.5天。在过去的25年里，气温上升了1.8摄氏度。¹⁸在温暖的季节，冷却需求不足会导致一些物候紊乱，包括开花晚，开花时间延长，开花和收获之间的时间较长。¹⁹在伊朗的几个地点(克尔曼，设拉子)，发现开花进度与最高和最低温度随时间的变化之间存在实质性的相关性。^20.在柑橘类水果中，发现克尔曼和设拉子的开花速度分别为3.15-3.39天/°C和4.3-4.47天/°C。在印度的Junagadh，由于温度超过了理想的昼夜温度范围，部分原因是多云天气，大多数芒果品种的开花时间都推迟了。花形成后，雌雄同体花与较高的温度关系更密切。²¹在15.9℃的高温下，雌蕊发育不全，比典型温度高3 ~ 5℃。²²

气候变化对水果作物生理的影响

有限公司₂效果

增加公司₂浓度影响植物的生理状态。它在产生植物生物量的光合作用中起着关键作用。然而，气温上升和降雨模式的变化可能会抵消这些积极影响。

增加CO增加葡萄净光合速率，降低气孔导度₂提高了葡萄牙天生的用水效率。²³总的来说，他们发现提高大气中的CO₂无论对葡萄成熟度有正面或负面的影响，水平都能提高产量。酸橙树对较高的CO尤为敏感₂尽管他们已经进入了生育成熟的中年(17岁)。最终采收时，含CO树种的根生物量、叶生物量、枝生物量、果实生物量和总生物量均显著高于其他树种₂富集(350-650 ppm的CO)₂)比生长在自然环境条件下的树木要多。²⁴由一氧化碳产生的热量₂开放环境中相关的全球变暖和土壤水分蒸发倾向于取代富集CO下的这些益处₂对于植物生物量生产，导致生长期缩短，产量下降，产量方差增大。²⁵

温度效应

温度调节植物的生理机能。温度不平衡会造成以下影响。即,1.热应力，2。温带作物的冷却不足;授粉活动中断。

热应激增加蒸发，导致气孔关闭和CO流入减少₂，最终推动呼吸作用，减少光合作用。根据2014年国家气候评估，到2050年，寒冷时间将减少30%至60%，到2100年将减少80%。气候变暖对桃树品种的开花、坐果、产量和品质均有显著影响。由于缺乏低温，桃树的花期不规则，花期较晚，花期较长。这些性状与核果物种的冷积累有直接关系。²⁶花败育发生在温暖的冬季，导致果实产量较低。²⁶

温度胁迫严重影响授粉活动的中断，而授粉活动占世界粮食产量的35%。²⁷由于时间(物候)和空间(分布)不匹配，植物与传粉者的相互作用受到干扰。时间变化已经可见为的蜜蜂在贫困地区，它们的活动期提前于它们的首选牧草，开花高峰和空间迁移。²⁸自交不亲和、传粉者有限、传粉者特定的作物植物更容易受到这种威胁。在芒果穗发育过程中，温度升高会加速穗的生长，减少成功授粉的天数。在温暖的夜间条件下，花蕾可以转化为营养体。²⁹

水果作物由于花期较长，更容易受到气候变化的影响。温度会改变树木生长发育所必需的激素。芒果和荔枝等水果作物已经开花早，收成好。在不断变化的气候条件下，芒果可以表现出早花期和晚花期。低温(11.5℃)、高湿(>80%)和阴天都推迟了1月份的穗状花序出芽，而整个穗状花序生长过程中的低温则使雌雄同体花减少。^30.芒果畸形在冬季严酷的地区很普遍，因此在温暖的气候下可能会受益。

在印度古吉拉特邦纳瓦萨里地区，芒果、香蕉、木瓜和番薯的产量和生产力在10年(2007-2017年)期间与温度和降雨量呈负相关。³¹在西班牙的帕伦西亚et al。³²对草莓cv的产量效率进行了研究。与温度的关系(T^一个)和太阳辐射。在15º甜2ºC。平均辐射在20至25 mJ/m之间时，将获得更高的产量(80 g/株)²。当平均辐射超过25 mJ/m时，总产量开始下降²。

气候变化对水果品质的影响

为了在出口市场上获得丰厚的价格，质量参数是至关重要的。不断变化的气候情景正在影响适当的色素沉着和次生代谢物生产的理想情况，这是生产优质水果的必要条件。温度的变化也可能对基于种植区域的理想条件产生协同作用。据报道，“肯特”草莓在温暖的白天(25°C)和温暖的夜晚(18-22°C)下具有较高的抗氧化活性。³³气候变化也有负面影响的记录，比如本世纪末加州的葡萄早熟，这可能导致该地区的葡萄质量下降。³⁴偶然的热冲击(超过35°C)导致50%的浆果因褐变和浆果烧伤而损失。³⁵在质量方面，模拟气候变化情景对技术成熟度(初级代谢)的影响比对酚类成熟度(次级代谢)的影响更为显著。³⁵琼斯和戴维斯³⁶据报道，葡萄生长季节平均温度每升高一度，葡萄成熟时间提前10-15天，酸度和花青素水平在法国葡萄酒品种中随着温度的升高而下降。通过加速葡萄的成熟阶段，减少酸度和色素沉着，温度升高对葡萄酒生产的质量有不利影响。升高的温度预计会加速果实的生长和柑橘、葡萄和荔枝的成熟。由于成熟和催熟较快，可缩短果实的有效期。³⁷在阳光直射下(35°C)生长的柑橘果实比在阴凉处(20°C)生长的果实结实2.5倍，因为阳光直射会降低生长过程中细胞壁酶(纤维素酶和聚半乳糖醛酸酶)的活性，从而延迟成熟。³⁸水果长期暴露在阳光下会导致果实表面温度升高，从而加速成熟和其他相关事件的发生。葡萄就是一个著名的例子，暴露在阳光直射下的葡萄比那些在树荫下的葡萄成熟得早。³⁹人们还发现，高温会阻碍水果的颜色形成。当温度和非季节性降雨增加时，霜霉病造成的损害也会增加。⁴⁰在高温下生产的水果在3℃下储存时发生了破裂，这是由于在高温下生长的水果中钙含量较低。⁴¹当荔枝等水果在生长发育过程中长时间甚至短时间处于极高温度下时，就会发生晒伤。⁴²荔枝果实大小和花青素含量的减少是由于蒸发量增加导致的浇水需求增加，同时由于热量单位积累速度加快导致树木发育加快。⁴³

苹果的红色在苹果的营销中是非常重要的。影响苹果果实红色发育的最重要因素之一是温度。通过水果组织的横切面解剖观察表明，如果在较高温度下培养，花青素色素仅局限于果肉和表皮的上层细胞。处理后的细胞比未处理的细胞大，并随着时间的推移不断增大。红色密度在20和25处理时较高^oC than at 30^oC。⁴⁴由于过度的温度和水分胁迫，日晒和果实开裂在苹果中变得越来越普遍，这大大降低了果实质量。⁴⁵高温会加速梨的水核发生。⁴⁶

气候变化对水果作物面积适宜性的影响

热带水果的产量、开花和品质的年际变化受到降雨分布格局变化的影响。⁴⁷在过去的几十年里，气候变暖扩大了热带地区⁴⁸这导致了热带水果的新区域的重要性。气温升高1℃就会改变热带水果的主要产区。一些水果作物适宜区可能会变得勉强适宜，而新的适宜区可能会出现。预计气温上升将对这些作物的生殖生物学产生更大的影响。

高温对作物生产有两大影响:限制营养生长和减少坐果。极端的蒸腾作用加上高温限制了容易遭受高蒸腾损失的水果作物。气温上升0.7-1.0℃，就会改变目前适合生产Dashehari和Alphonso芒果品种的面积。⁴⁹温度每升高1°C，最适合种植芒果品种Dashehari的区域就会急剧减少，而Alphanso(一种芒果品种)可能仅限于Ratnagiri地区，因为它适合气候变化。²⁹

在气候变化情景下的全球香蕉生产及其适宜性研究中，得出了一些结论;如适宜地区因气温升高而增加，主要地区有?平均温度24°C。⁵⁰根据对全球24个地点的研究，可以得出结论，所有地点的温度都呈线性上升，这使得气候变化成为文明的一个问题。只有三个地点，其中两个在印度(即。巴加尔科特和北方邦)和阿根廷的一个地区显示出极端高温的趋势，这可能会减少香蕉的生长。据预测，热带生长气候的面积将会增加，而目前的热带地区将面临极端气候的威胁。⁵⁰

气候变化对果树病虫害发生的影响

气候变化改变了水果作物病虫害的发生。花期的变化和温度的波动可能导致新害虫的传入，小害虫成为主要害虫，以及抗性的破坏。根据印度自然资源保护委员会2012年年度报告，由于气候变化，斑疹病在马哈拉施特拉邦发生了破坏性的比例，而以前从未被认为是一个问题。由于暴雨天气频繁，导致梨果、核果细菌性牙龈病增多。⁵¹气候变化可以改变病原体的发育阶段和速率，以及宿主的抗性和宿主-病原体相互作用的生理学。⁵²与高纬度地区的昆虫相比，升温对热带昆虫(生理最佳)的危害更大。⁵³在热带地区，特定病媒昆虫数量的减少可以减少特定病毒的流行，如柑橘麻风病(粉蚧)、木瓜环斑病(蚜虫)、菠萝枯萎病(粉蚧)等。⁵⁴

各种害虫的生命周期直接受到季节变化的影响，包括温度和降雨模式的变化。气候变化可能导致地理分布、种群增长率、代数、越冬、发育季节、作物-害虫物候同步性、迁徙害虫入侵风险增加和种间相互作用的变化。⁵⁵在芒果cv中，温度从20℃升高到35℃，果蝇的发育增加。Chausa。未来的气候环境会影响苹果冷蛾的发生和生命阶段，这是害虫防治的关键。⁵⁶在瑞士，第三代人可能面临的风险也在大幅上升。由于有可能出现第三代冷蛾，有必要加强和扩大保护措施(如杀虫剂)，以控制这额外的一代，这意味着农药残留对水果的影响风险增加。⁵⁶气候变化导致疾病发病率、用水量和虫害增加，这导致巴基斯坦旁遮普省平原柑橘园投入成本增加。⁵⁷

表1:气候变化情景下虫害事件发生的有利机会。

作物	害虫	参考文献
苹果	温度每升高2℃，棉蚜每年可多繁殖5代。	哈林顿等。58
苹果	气温每上升1摄氏度，臭虫的冬季死亡率就会降低(Halyomorpha halys)减少了15%。	Kiritani59
香蕉	穴居线虫的严重程度(Radopholus冲沙)会随着气候的干燥而增加。	维拉纽瓦60
柑橘类	在春季和夏季，增加的芽形成会增加叶蝉的数量(面部斜视，眼尖畸形。和Dilobopterus costalimai)是柑桔斑绿病的主要病媒。	Milanez等人。61

未来弹性战略

适应是必要的，但减缓也必须包括在内，因为即使停止所有排放，温度也会持续上升几十年，直到稳定下来。如果上升速度得不到控制，它将达到几个关键的临界点，加速气候变化，达到适应将不够的地步。⁶²实现更高水平的适应和缓解的最佳办法是将适应和缓解结合起来。^3.

在气候变化的背景下，植物遗传多样性的系统性退化损害了为潜在生境培育新品种的能力。如今，随着单一栽培在世界范围内的传播，园艺作物正在失去遗传多样性。由于物种无法适应气候变化，全球变暖加速了物种的灭绝。植物多样性对园艺产业抵御病虫害和环境威胁的潜在能力至关重要。任何作物改良计划的核心是多样化的种质收集。种质资源可能包含基因或特征，这些基因或特征应该结合起来创造新的或改进的品质，以抵抗非生物/生物胁迫。水果育种者、科学家和其他用户可以受益于从各种农业气候条件下收集并保持移地和原地的遗传多样性，从而在气候变化的情况下增加产量。为了我们和我们的子孙后代的利益，应该保护、保存、管理、收集、维护、鉴定和利用植物种质资源。⁶³

砧木为农民提供了一系列选择，以提高产量和果实质量，实现早期收获，最大限度地减少幼龄阶段，控制树木活力，实现高密度种植(HDP)等。砧木的选择至关重要，因为气候和土壤因素有相当大的影响。砧木能适应多种土壤类型，具有抗旱、耐盐、耐铁黄化、耐淹等特点。⁶⁴在50%水分胁迫条件下，夏拉德无籽在狗狗砧木上出芽，植株水分利用效率(WUE)较高。⁶⁵

维持热带水果最直接的策略是在特定地点采用适应性强的品种和栽培技术。⁶⁶某些水果的耐旱品种可以选择在较高温度胁迫的地区种植，即' Deanna and Excel '(图)，' Arka Sahan ' (Annona)， ' Ruby '(石榴)。⁶⁷由于其进化起源，单胚芒果品种比多胚芒果品种具有更强的耐寒性。⁶⁸荔枝和龙眼生长在温暖的亚热带到热带气候中。龙眼对0℃以下的温度敏感，-2 ~ -3℃的温度会伤害或杀死幼树。红毛丹生长在温暖的热带地区，温度在22至30°C之间，但它容易受到低于10°C的寒冷的影响。⁶⁹Aonla能够承受各种气候情况。⁷⁰但是，它受到霜冻的严重损害，幼芽植物或嫁接的接穗部分干燥。它是一种被认为对气候变化更有弹性的水果，因为它可以抵御干旱。霜冻前成熟的品种产量最高。⁷¹

实施新的农业实践和资源节约技术(例如，水果套袋、施肥、覆盖等)可能是有益的。在大理石阶段用牛皮纸和剥皮袋袋装的芒果果实保有量最高(%)，而用报纸袋袋装的芒果果实重量最高，没有海绵组织。⁷²石榴果套袋可减少果实开裂和晒伤生理障碍。⁷³

使用壳聚糖、高岭土等抗透湿剂来反射植物部分的太阳辐射，从而减少蒸腾作用造成的水分损失，降低果实和叶片表面的温度。与其他处理相比，使用2%的抗吸入壳聚糖导致香蕉的平均手指重量、平均手重量和束重显著增加。⁷⁴在石膏粉处理中发现的优质石榴果实，因为相对于对照，它降低了果实和叶片的平均温度⁷⁵高岭土处理显著降低了石榴果实的晒伤。⁷⁶

以特定地点的方式适应气候变化是农民的主要选择，而将当前的生产系统转移到更适合的地方也是全球范围内的一种选择。由于热带果树的多年生特性，人们认为它们对气候变化的抵抗力更强。^30.一年生作物每公顷可以吸收0至450公斤的土壤碳，而多年生作物每公顷可以吸收320至1100公斤的土壤碳，而且它们更有可能在更高的温度下实现更高的产量。通过控制土壤湿度和温度来提高土壤中的碳固存，在枯竭的土地上恢复土壤碳，以及保留多余的农业用地，都有助于减少CO₂农业排放。施肥、少耕、残茬混作、覆盖、微团聚和改善土壤生物多样性都有助于固碳。农民可以很容易地实施某些策略，如间歇性干燥和特定地点的氮管理，几乎不需要额外投资，而其他策略则需要财政激励和政策支持。⁷⁷

结论

在21^圣21世纪以来，气候变化是人类最关心的问题。全球气候变化可能会给水果生产带来压力，限制实现未来水果生产目标的能力。气候参数的变化影响了生长发育，改变了开花行为，影响了果实品质，并引起病虫害发病率的变化。最近的气候变化似乎影响了地理分布、当地植物种群、传粉媒介和物候。应对这一挑战的关键战略将是开发耐高温、抗病虫害和在逆境条件下高产的园艺作物新品种，以及采用高科技园艺和谨慎的自然资源管理。尽管大气中的二氧化碳不断上升₂在美国，由于全球变暖和降水变化同时发生，未来的粮食生产是不可预测的。关于病虫害在气候变化中的实际影响的数据缺乏，这可能通过降低水果产量和水果质量而对未来的粮食供应产生影响。植物多样性丧失和区域适宜性问题将导致更多的问题。面对世界水果生产面临的这些挑战，应该对这些影响以及适应和缓解战略进行基于计划的战略科学评价。

未来的推力

需要研究温度、CO升高对水果作物生理、物候、生长、产量和品质的影响₂以及缺水和缺水。迫切需要园艺作物的作物模拟模型，以允许区域影响，其次是适应性和脆弱性分析。

鸣谢

我们感谢我们在这篇综述文章中提到的作者，因为他们的精确内容使整个过程更容易收集有关气候变化对水果作物影响的具体信息。

利益冲突

作者之间没有任何利益冲突。

资金来源

本研究工作没有资金或财政支持。

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