甘肃陇东黄土高原秋季冬小麦异常旺长对气候变暖的响应

使用甘肃西峰试验田的地面平行观测资料,分析了2006年陇东黄土高原冬小麦异常旺长的气候特征、多年秋季冬小麦生长高度对气候变暖的响应。结果表明：2006年秋季冬小麦异常旺长是发生概率相对较小事件;10月平均气温≥10．0℃时,多年秋季冬小麦高生长高度随气温的上升而显著增高,在≥10℃积温达到580℃以上时,随着积温的增加高生长高度明显增加;10月平均气温每升高1℃,叶面积指数增加0．4,在≥10℃积温达到550℃以上时,随着积温的增加叶面积指数明显增加;大蘖数随着10月平均气温和≥10℃积温的增加呈反抛物线型增加;为达到主动控制冬小麦冬前异常旺长和减少水分及养分不合理消耗的目的,秋播应推迟5d左右,积极有效地应对气候变暖对冬小麦的负面影响。     

甘肃陇东地区季节冻土变化对气候变暖的响应

受气候变暖的影响,季节冻土的冻结、融化及持续时间都发生了较大变化。运用陇东地区8个气象站1971-2005年温度、冻土观测资料,分析了该地气候变化对季节冻土的影响。结果表明：自20世纪70年代以来,该地冬季气温升高了2．7℃,30cm的冻土冻结时间大约推后了10d,冻土融化时间提前了10d,冻土持续时间缩短了20d左右;35年来平均最大冻结深度减少了约20cm;随着气候的持续变暖,最大冻土深度将进一步减少,预计2050年至少比现在减少15cm左右,对未来建设工程的设计及施工有较大影响。     

黄土高原半湿润区气候变化对冬小麦生育及水分利用效率的影响

利用黄土高原半湿润区1981～2010冬小麦生长发育定位观测资料和对应平行气象观测资料,分析气候变化对冬小麦生长发育的影响,以及冬小麦水分利用效率与气象条件的关系。结果表明:(1)研究区域降水量年际变化呈波动变化,20世纪90年代降水量最少,并存在3年、8年的年际周期变化;气温年际变化呈上升趋势,气温变化曲线线性拟合倾向率为0.325℃/10年;作物生长季干燥指数呈显著上升趋势,干燥指数变化曲线线性拟合倾向率为0.069/10年,20世纪90年代至2010年明显趋于暖干化;研究区域冬小麦播种至成熟期间≥0℃积温为2 000℃～2 200℃,降水量为300～350mm,日照时数为1 900～2 100h。(2)受气候变暖的影响,研究区域冬小麦播种期每10年推后2～3d,返青期每10年提前4～5d,开花期和成熟期每10年提前5～6d;冬小麦越冬期每10年缩短5～6d、全生育期每10年缩短7～8d。(3)由于研究区冬春季气温显著升高,越冬死亡率下降,冬小麦水分利用率呈上升趋势;冬小麦播种～出苗期和起身～拔节期气温对冬小麦水分利用效率的影响为负效应,其余时段气温对水分利用效率的影响为正效应,其中的乳熟期～成熟期水分利用效率对气温变化十分敏感;播种～出苗期、分蘖～冬前停止生长期和乳熟～成熟期降水量对冬小麦水分利用效率影响为负效应,且乳熟期～成熟期水分利用效率对降水量变化十分敏感;越冬期和返青～拔节期降水量对冬小麦水分利用效率影响为正效应,并在冬小麦越冬后期和返青期前后水分利用效率对降水量变化十分敏感。     

黄土高原半湿润区气候变化对冬小麦生长发育及产量的影响

利用黄土高原半湿润区西峰农业气象试验站冬小麦生长发育定位观测资料、加密观测和对应平行气象观测资料,分析气候变化对冬小麦生长发育的影响,以及冬小麦穗干重生长与气象条件的关系。结果表明,研究区域降水量年际变化呈波动变化,20世纪90年代降水量最少。降水量存在3、8a的年际周期变化。气温年际变化呈上升趋势,气温变化曲线线性拟合倾向率为0.325℃/10a。作物生长季干燥指数呈显著上升趋势,干燥指数变化曲线线性拟合倾向率为0.069/10a,20世纪90年代至2010年明显趋于暖干化。受气候变暖的影响,冬小麦播种期每10 a推后2—3d,返青期每10a提前4—5 d,开花期和成熟期每10a提前5—6 d。冬小麦越冬期每10a缩短5—6 d、全生育期每10a缩短7—8 d。冬小麦返青后第83天开始,穗干重的生长由缓慢转为迅速生长阶段,从返青后第101天开始,其生长从迅速生长又转为缓慢生长,在返青后的第87天,穗的干物质积累速度最大。由于气候变暖,冬小麦生育期大部分时段热量充足。播种—越冬前和拔节—开花期产量对气温变化的响应十分敏感;降水量的影响函数同温度的影响函数呈反相位分布,除成熟期降水量对产量形成为负效应外,其余时段降水量对产量影响均为正效应,而在冬小麦播种期和返青—拔节期产量对降水量变化的响应也十分敏感。     

气候变暖对高寒阴湿地区春小麦生长发育和产量的影响水

利用甘肃省岷县农业气象观测站1987--2004年的观测资料,探讨了气候变暖对高寒阴湿雨养农业区春小麦生长发育和产量的影响。结果表明：近18年来该地区气候变化呈明显的暖干化趋势,并且变暖的幅度和速率远远大于全国近50年的平均值,春小麦对气候变暖的响应表现在生长期缩短、产量增加;春小麦整个生长过程中,温度升高对各发育阶段的影响不完全一致,各阶段变暖对产量及产量构成要素的影响也存在差异,开花．乳熟期的温度增加和产量的相关性最大,达到极显著水平（P〈0．01）;出苗-拔节期、开花．成熟期的温度增加以及拔节-孕穗期的温度降低,是引起每穗籽粒数增加而不孕小穗率减少,最终导致产量增加的直接原因;春小麦生长期间日平均气温每升高1℃,生长期缩短约9．2d,产量增加约26．2％;预计随着未来气候进一步变暖该地区的春小麦生长发育和产量将会继续受到影响。     

沈阳城市森林主要树种物候对气候变暖的响应

采用统计和线性回归方法,探讨了近40年来沈阳城市森林主要树种物候对气候变暖的响应.结果表明,沈阳城市森林树木休眠期长短与冬季气温密切相关,适宜的寒冷条件有利于解除树木休眠期;树木萌动期早晚与冬季和早春气温高低呈显著的负相关关系,冬春季气温越高,芽萌动越提前.树木爆芽后15 d左右开始展叶,展叶早晚主要受展叶前的春季气温高低的影响,但与冬季气温没有相关关系.始花前2～8旬,特别是2～4旬气温对始花期影响最显著,春季气温升高始花期提前. 树木芽萌动期、展叶始期与寒冷指数（CI）呈显著正相关关系,而开花始期与CI没有相关关系.沈阳城市森林树木对气候变暖的响应,主要表现在年均温升高1 ℃,芽萌动期提前9 d,展叶始期提前10 d,开花始期提前5 d.     

气候变暖对高寒阴湿地区春小麦生长发育和产量的影响

利用甘肃省岷县农业气象观测站1987—2004年的观测资料,探讨了气候变暖对高寒阴湿雨养农业区春小麦生长发育和产量的影响。结果表明：近18年来该地区气候变化呈明显的暖干化趋势,并且变暖的幅度和速率远远大于全国近50年的平均值,春小麦对气候变暖的响应表现在生长期缩短、产量增加;春小麦整个生长过程中,温度升高对各发育阶段的影响不完全一致,各阶段变暖对产量及产量构成要素的影响也存在差异,开花-乳熟期的温度增加和产量的相关性最大,达到极显著水平（P＜0.01）;出苗-拔节期、开花-成熟期的温度增加以及拔节-孕穗期的温度降低,是引起每穗籽粒数增加而不孕小穗率减少,最终导致产量增加的直接原因;春小麦生长期间日平均气温每升高1 ℃,生长期缩短约9.2 d,产量增加约26.2%;预计随着未来气候进一步变暖该地区的春小麦生长发育和产量将会继续受到影响。     

藏东南冬小麦生育期变化及其对气候变化的响应

基于1991—2020年林芝冬小麦生育期及气温、降水量、日照时数等资料,采用线性倾向估计法、Pettitt法、相关分析法和优势分析方法等,在分析全球气候变暖背景下藏东南冬小麦生育期变化的基础上,探讨了影响藏东南冬小麦关键生育期的主导气象因子。结果表明：1991—2020年藏东南冬小麦营养生长期(VGP)、生殖生长期(RGP)和全生育期(WGP)的热量资源表现为升高趋势,降水量、相对湿度和日照时数均趋于下降;藏东南冬小麦三叶、分蘖和孕穗日期推迟0.16～4.12 d·10 a^-1,其他生育期日期提前0.41～4.42 d·10 a^-1,以开花期提前的最多;在生育期长度上,分蘖-返青、孕穗-抽穗、抽穗-开花、乳熟-成熟4个生育期长度缩短0.71～6.12 d·10 a^-1,其余生育期长度延长0.34～4.02 d·10 a^-1;VGP和WGP长度均呈缩短趋势,RGP长度对气候变化的响应不明显;冬小麦67%的生育期日期和70%的生育期长度出现了显著的气候突变,突变时间主要发生在21世纪初;≥0℃积温显著增...     

大连气候变暖及其对农业的影响

选取大连地区7个观测站1961—2007年历年月平均气温、最高气温、最低气温、≥0 ℃积温、≥10 ℃积温、<0 ℃负积温和无霜冻等指标,统计分析了近47年其变化特征,研究了大连地区热量资源对气候变暖的响应及其对农业生产的影响。结果表明: 月平均气温、最高气温、最低气温、≥0 ℃积温、≥10 ℃积温1988—2007年比1961—1987年的平均值明显增高(多),尤以最低气温增幅最大,冬季升温幅度大于夏季,大连地区气候变暖主要来自最低气温升高的贡献;<0 ℃负积温绝对值明显减少;初霜推后,终霜提前,无霜期日数增多;20世纪80年代后期大连气候明显变暖,尤其是21世纪初异常偏暖事件频发,热量资源增加,对冬季大棚蔬菜等设施农业的生产有利,病虫等越冬存活率上升,农业投入增加,气候变暖对大连地区农业影响是利弊并存。     

温度对玉米生长和产量的影响

为了明确气温变化对玉米生长发育和产量的影响,建立玉米低温冷害监测和气象评估模式,在东北地区中部的榆树市进行了玉米分期播种试验。试验采用3个品种,设置早、中、晚3个播种期,进行玉米生长发育进程、叶面积指数、生物量、产量和温度等观测。结果表明：玉米的生长速率与温度密切相关,平均气温每升高1 ℃,出苗速率提升17%,营养生长速率提升5%;积温每增加100 ℃·d,玉米最大叶面积指数增加10%,最大生物量和产量增加8%;玉米生长发育期(日平均气温稳定>10 ℃期间)间平均气温降低0.7 ℃,或活动积温减少100 ℃·d,玉米成熟期将延迟7 d,发生一般低温冷害,玉米单产减少8%;气温下降1 ℃,或积温减少140 ℃·d,生育期延迟10 d,发生严重低温冷害,减产10%以上;在水分条件比较适宜的前提条件下,气候变暖对东北地区玉米单产提高是有利的。     

气候变化背景下华北地区冬小麦生育期的变化特征

以21世纪初近10年的冬小麦(Triticum aestivum)生育期调研数据和气象站点数据为基础, 利用“多元逐步回归分析+残差插值”方法, 绘制了2000年后华北地区冬小麦生育期等值线图, 通过研究两个时期(1971-1980年和21世纪初近10年)华北地区气候资源及冬小麦生育期的变化, 探讨了气候变化对华北地区冬小麦生育期的影响。结果表明: (1)华北地区北部年均气温及≥10 ℃积温增加显著, 但降水减少, 暖干趋势明显, 中部和南部年平均气温和≥10 ℃积温也呈现增加趋势, 但降水增多, 日照下降, 出现暖湿趋势; (2)除南部江苏、安徽两省冬小麦播种期无明显变化外, 华北地区冬小麦播种期普遍推迟, 一般在7-10天; 冬小麦返青期变化较为复杂, 西部地区的冬小麦返青期推迟2-10天, 而东南部的山东、安徽及江苏地区冬小麦返青期明显提前, 一般在5-7天; 华北地区冬小麦的拔节期提前, 北部地区幅度较大, 为5-10天; 冬小麦抽穗期推迟明显, 以华北中部和北部最为明显, 为10-15天; 除华北南部胶东半岛外, 华北大部分地区冬小麦成熟期推迟, 一般在5-10天; (3)气候要素的波动是引起华北地区冬小麦生育期变化的主要原因: 日照时数与冬小麦返青期和拔节期呈显著相关, 日照时数减少, 冬小麦返青期和拔节期提前, 而受年平均气温升高的影响, 冬小麦抽穗期有所推迟, 积温的增加对冬小麦成熟期有推迟作用, 同时降水对冬小麦生长的拔节和抽穗有促进作用。     

CO2浓度升高、增温和冬小麦种植对土壤酶活性的影响

研究农田土壤酶活性对CO₂浓度升高和增温的响应,可为气候变化背景下农田生态系统养分管理提供科学依据。本研究在人工模拟气候室进行盆栽控制试验,设置了4种气候情景,分别为对照(CK,CO₂浓度400 μmol·mol^-1+正常环境温度)、CO₂浓度升高(ECO₂,CO₂浓度800 μmol·mol^-1+正常环境温度)、增温(ET,CO₂浓度400 μmol·mol^-1+增温4 ℃)及CO₂浓度和温度均升高(ECO₂+T,CO₂浓度800 μmol·mol^-1+增温4 ℃),研究有、无冬小麦生长下β--葡萄糖苷酶(βG)、β-N-乙酰葡糖苷酶(NAG)、碱性磷酸单脂酶(ALP)和多酚氧化酶(PPO)4种土壤酶活性在冬小麦拔节期(JS)、开花期(AS)、灌浆期(FS)和成熟期(MS)对CO₂浓度升高和增温的响应。结果表明:无冬小麦生长下,ECO₂与CK间4种土壤酶活性差异不显著,而ET和ECO₂+T处理对4种土壤酶活性有显著抑制作用。有冬小麦生长条件下,与CK相比,ECO₂和ECO₂+T处理对4种土壤酶活性均无显著影响;ET处理对土壤ALP和PPO活性有显著影响;ECO₂+T与ET间4种土壤酶活性有显著差异,与ET相比,ECO₂+T处理的土壤βG活性在JS期显著增加,NAG活性在JS期显著降低,ALP活性在AS和FS期显著增加,PPO活性在JS期显著降低,而在AS期显著增加。CO₂浓度升高与增温的交互作用在有、无冬小麦生长下均对土壤NAG和ALP活性有显著影响;无冬小麦生长下,增温和试验时段的交互作用对4种土壤酶活性有显著影响,而在有冬小麦生长下,增温和生育期的交互作用仅对ALP和PPO活性有显著影响;CO₂浓度升高、增温与试验时段的交互作用在无冬小麦生长下对土壤βG、ALP和PPO活性有显著影响,而在有冬小麦生长下CO₂浓度升高、增温与生育期对土壤NAG、ALP和PPO活性有显著影响。冬小麦生长对土壤βG、NAG和ALP活性在前两个生育期(JS+AS期)表现为显著抑制作用,在后两个生育期(FS+MS期)表现为显著促进作用,对土壤PPO活性在全生育期均表现为显著抑制作用。总体上,CO₂浓度升高对冬小麦土壤酶活性的影响不显著,而CO₂浓度与温度均升高对冬小麦土壤酶活性的影响在不同生育期因土壤酶种类不同而不同;此外,有、无冬小麦条件下4种土壤酶活性对CO₂浓度升高与增温的交互作用响应程度不一。     

1961-2015年黄淮海地区冬小麦干热风灾害时空分布特征

干热风是影响北方小麦后期生长和产量形成的重大气象灾害之一,在黄淮海地区主要有高温低湿型和雨后青枯型两种类型。利用黄淮海冬麦主产区65个站点1961-2015年的逐日气象数据和冬小麦生育期资料,综合分析了过去55 a该地区干热风日数和干热风过程的总体时空分布与变化特征。结果表明：（1）年平均干热风日数、过程次数高值区位于河北中南部、河南北部、山东北部和西部等地,其中河北中南部为黄淮海地区的干热风重发区。（2）干热风多年平均初日和最早初日的空间分布均呈从南向北、从内陆到沿海逐渐推后的特征;随着小麦灌浆成熟进程,干热风发生日数呈逐渐增多趋势,灌浆中后期干热风日数多、程度重,是干热风危害的集中期和防御关键期。（3）黄淮海地区干热风日数、过程次数总体均呈减少趋势,其中重干热风日数、重过程次数减少趋势更为明显;从地区差异来看,冀东南、鲁西北、豫东北等地减少趋势更为明显。但在气候变暖背景下,极端天气气候事件频发,部分年份仍存在发生较重干热风的可能,如2001年区域平均干热风日数达8.1 d,成为1961-2015年干热风日数最多的年份,因此对干热风的防御仍需引起足够的重视。     

晋南地区冬小麦生育期气候变化特征及其对产量的影响

明确气候变化特征及其对小麦生产的影响,有助于为农业适应气候变化方案的制定提供理论依据.本研究分析了晋南小麦主产区临汾、运城市1957-2015年降水量、气温、日照时长、潜在蒸散量、干燥度等变化及其对冬小麦生育期及产量的影响.结果 表明:1957-2015年,临汾、运城市全年降水量和冬小麦生育期日照时长均呈下降趋势,冬小...     

冬小麦抗氧化酶对冬季节律性日变温和非节律性变温的响应

通过对冬季室内和室外分别生长30d的冬小麦在节律性和非节律性融冻变温过程中抗氧化酶活力和渗透调解物含量变化的分析,揭示其在冬小麦适应日融冻胁迫中的作用。结果表明:生育期不同的室内(均温11℃,拔节期)和室外(均温1℃,分蘖静滞期)冬小麦叶片抗氧化酶和脯氨酸对日光强和温度节律变化的响应趋势是一致的,即随日出而增高,中午气温较高时最高,日落而降低;在非节律性变温处理中,室外冬小麦抗氧化酶活力和脯氨酸含量随气温上升至18℃而增高,气温迅速下降到-2.5℃而降低,经历冻-融-冻胁迫冬小麦生长良好。室内冬小麦抗氧化酶活力随气温降低到-6℃,叶片结冻,迅速下降,气温升高到18℃而增加,经历融-冻-融胁迫后植株死亡;室外冬小麦光合速率(Pn)和比室内的低,而抗氧化酶活力高于室内;冬小麦快速提高抗氧化酶活力和脯氨酸含量,抑制氧自由基积累、维护细胞水分平衡,这在适应冬季节律性融冻胁迫中起重要作用;暖冬中冬小麦较高的Pn和较低的抗氧化酶活力可能是引起冬小麦在"倒春寒"中死亡的生理原因。     

Warming impacts on the dry matter accumulation,and translocation and nitrogen uptake and utilization of winter wheat on the Qinghai-Xizang Plateau

Aims Global warming is expected to be the strongest in high altitude mountainous areas, which are more ecologically fragile and economically marginalized. The Qinghai-Xizang Plateau is among such areas most vulnerable to global warming, and more than 80% of its population depends on subsistence agriculture. The aim of this study is to understand the impacts of warming on indigenous crop production, which can help to devise better strategies for crop adaptation and food security in this area.Methods A field warming experiment using a facility of free air temperature increase was conducted to simulate the predicted warming level in Caigongtang town, Lhasa City, China. The experiment consisting of two treatments (warmed and non-warmed) was performed using a completely random design with three replicates. An infrared heater (180 cm in length and 20 cm in width) of 1 500 W was suspended 1.5 m above the ground in each warmed plot. In each non-warmed plot, a ‘dummy’ heater of same dimensions was also suspended to mimic the shading effects. The warming treatment was performed from the sown date to the harvest date. We measured dry matter and nitrogen accumulation, partition and translocation of winter wheat (Triticum aestivum) using ‘Shandong 6’ under warming and control treatments.Important findings Results showed that, with 1.1 °C increase in daily mean air temperature during winter wheat growing season, the dry matter accumulation rate at population level from sowing to anthesis stage, grain dry matter partition ratio and contribution of dry matter translocation amount to grain after anthesis were 27.5%, 5.6% and 68.6% higher, respectively, in the warmed plots than those in the non-warmed plots. Meanwhile, warming increased nitrogen accumulation rate at population level of winter wheat. Nitrogen distribution proportions in grain and nitrogen translocation efficiency from vegetative organs to grain after anthesis in the warmed treatment were 6.0% and 5.5% higher than those in the non-warmed treatment, respectively. Compared with non-warmed treatment, warming decreased harvest index by 3.1%, though the difference was not statistically significant. Grain yield, nitrogen uptake efficiency, nitrogen partial factor productivity and nitrogen harvest index were 8.1%, 20.8%, 8.1% and 6.0% higher, respectively, in the warmed plots than those in the non-warmed plots. In conclusion, an increase in daily mean air temperature of about 1.1 °C can enhance plant growth during the pre-anthesis phase by mitigating the low temperature limitation, and accelerate dry matter and nitrogen partition and translocation to the grain after anthesis in winter wheat. These results suggest that warming may benefit winter wheat production through increasing nitrogen use efficiency in high altitude areas.     

夜间增温对冬小麦根系生长和土壤养分有效性的影响

气候变暖存在明显的昼夜不对称性,夜间气温升高幅度显著高于白天.本研究采用夜间被动式增温系统,于2009-2010年在我国冬小麦主产区（石家庄、徐州、许昌和镇江）进行全生育期田间增温试验,研究了土壤pH值、速效养分和抽穗期冬小麦根系对夜间增温的响应.结果表明： 与不增温对照相比,夜间增温显著降低了土壤pH值和速效养分含量,并在一定程度上提高了根系干质量和根冠比.冬小麦整个生育期,夜间增温分别使石家庄、徐州、许昌和镇江试验点土壤pH值平均降低0.4%、0.4%、0.7%和0.9%,碱解氮含量平均降低8.1%、8.1%、7.1%和6.0%,速效磷含量平均降低15.7%、12.1%、19.6%和25.8%;速效钾含量平均降低11.5%、7.6%、7.6%和10.1%.增温处理下,石家庄、徐州和镇江试验点抽穗期冬小麦根系干质量分别平均增加31.5%、27.0%和14.5%;石家庄、许昌和镇江试验点抽穗期冬小麦根冠比分别平均提高23.8%、13.7%和9.7%.夜间增温可能通过改变土壤化学特性影响土壤养分供应和冬小麦生长     

江苏省冬小麦湿渍害的风险区划

选取能较好反映冬小麦春季湿渍害特征的3个气象因子:旬降雨量、旬日照时数和旬雨日,计算了江苏省1960—2008期间历年3—5月这3个因子的逐旬统计值,分析了这些因子与冬小麦气候产量的关系,研究结果表明:(1)春季旬降雨量、旬雨日和旬日照时数对江苏省冬小麦气候产量有显著影响;(2)通径分析显示,旬降雨量和旬日照对气候产量有直接影响,而旬雨日对气候产量有间接影响;(3)构建了一个湿渍害判别指数Q用来判别湿渍害发生年份,并结合江苏省各地湿渍害年发生频率和冬小麦气候减产率,建立了冬小麦湿渍害风险指数模型;(4)利用所建风险指数模型对江苏省冬小麦的湿渍害风险进行了区划和评估,并提出了各风险区的防御对策。     

被动式夜间增温设施设计及其增温效果

为了建立一套简便节能的野外夜间增温设施,参照国际上夜间被动式增温系统（passive nighttime warming, PNW）,在江苏丹阳设计了稻麦系统夜间被动式增温设施.结果表明：该系统可以保证15.75 m²的有效采样区域,温度增幅均匀,水稻冠层全生育期夜间平均温度升高1.1 ℃,冬小麦冠层和5 cm土层全生育期夜间平均温度分别提高1.3 ℃和0.8 ℃;该增温系统在运行期间,水稻和冬小麦全生育期的冠层和土壤温度的日变化趋势与非增温对照区基本一致.该系统使麦田土壤含水量略微降低,但对小麦生长的影响不明显.将该系统在我国水稻和冬小麦主要产区应用时发现,该夜间增温系统可以使水稻和冬小麦始花期分别平均提前3 d和5 d.该系统的增温效果在不同区域和季节存在一定的差异,但综合考虑该系统的增温均匀性和增温区域有效性,及其对稻麦生育期的影响效果,该设施不仅节能,而且可以满足野外增温试验研究的基本要求.