预测未来40年气候变化对我国玉米产量的影响

气候变化将对我国农业生产造成重要影响.传统的积分回归模型和最新的气候预测相结合可能适合评估未来气候变化对作物产量的影响程度.本文首先利用积分回归方法建立了我国不同省区玉米产量与气象要素间的相关模型,然后利用最新的气候预测成果探讨了未来40年气候变化对我国玉米产量的可能影响,并分析了其原因.结果表明:如果玉米品种改良以及目前的科技水平发展速度不变,未来40年我国玉米单产将以减产为主,且随时间递增有减幅增大趋势,但一般在5%以内.A2气候变化情景下,除2021—2030年外,我国玉米减产幅度最大的地区为东北,在2.3%~4.2%;西北、西南和长江中下游地区在2031年以后减产幅度也较大.B2气候变化情景下,东北地区在2031—2040年减产幅度最大,达5.3%;其余仍以西南和西北地区减产幅度较大.两种情景下,华北地区减产幅度均较小,一般在2.0%以内,而华南地区几乎不变.A2相较B2情景下,除2021—2030年外,其余年代的绝大多数地区减产幅度均更大.各旬降水量在我国北方地区对玉米产量几乎都为正效应,而各旬温度对我国各省区玉米产量一般为负效应.未来我国各省区玉米减产的主要原因是气温升高,仅个别省份减产与降水量减少有关.不同方法对未来我国玉米产量变化的评估结果很不一致.进一步增强评估准确性一要考虑品种和科技进步因素的影响,二要增强各类评估模型的机理性.     

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。     

土壤水分胁迫对玉米形态发育及产量的影响

未来气候变化可能加剧的干旱化将对我国主要粮食和最重要的饲料作物玉米产生严重影响。为增进玉米对干旱化响应与适应的理解及制定应对策略 ,利用大型活动遮雨棚及池栽对玉米进行了全程水分控制试验研究。对不同土壤水分胁迫下的玉米形态表征、生长发育及产量的分析表明 ,玉米受干旱胁迫的影响程度因受旱轻重、持续时间以及生育进程的不同而不同 ,受旱越重 ,持续时间越长 ,影响越甚。大喇叭口期前 ,玉米株高和生物产量受有限供水或轻度干旱影响不算很大 ,但从大喇叭口期后直至抽雄和灌浆期 ,轻度干旱胁迫持续久了也会对株高和生物产量产生较大不良影响。严重干旱胁迫则从拔节始至灌浆期均对株高和生物产量影响更为不利。进而引起果穗性状恶化 ,穗粒数和百粒重减小 ,最终导致经济产量大幅下降。说明玉米生育前期(大喇叭口期前 )进行有限的控水可行。而玉米生育前期干旱胁迫将使生育进程明显延缓 ,严重干旱胁迫可使抽雄、吐丝期较水分充足滞后 4 d左右 ,并引起成熟期推迟     

干旱高温及高浓度CO2复合胁迫对冬小麦生长的影响

研究了不同CO₂浓度、不同温度和水分条件及其组合对冬小麦产量、光合及水分的影响,以阐明气候变化对冬小麦的影响.结果表明: CO₂浓度升高对冬小麦光合速率没有影响,而升温和干旱均使光合速率显著下降.升高CO₂浓度与温度对冬小麦旗叶水分条件没有影响,干旱胁迫下旗叶相对含水量显著降低,而升温与干旱同时发生可降低旗叶水势.气温、CO₂浓度升高以及干旱胁迫共同作用下,冬小麦光合速率和旗叶水分条件显著降低,产量下降41.4%.CO₂浓度升高使冬小麦增产21.2%,温度升高使产量降低12.3%,CO₂浓度和温度同时升高对产量没有影响,干旱胁迫下产量下降程度更大.未来气候变化情景下,保持较高的土壤水分含量是减少气候变暖危害的重要手段.
     

气候变化对邢台夏玉米的影响及品种适应性

研究气候变化对华北平原粮食生产的影响及其机理,对制定有针对性的适应措施以保证国家粮食安全具有重要意义.应用Hybrid-Maize模型研究了1981—2010年气候变化对河北邢台夏玉米产量潜力的影响及农民采用长生育期品种的适应措施.结果表明:研究期间,邢台地区气温显著上升,平均温度上升速度达0.49℃·10 a-1;日照时数和太阳辐射显著降低,降幅分别达0.56 h·d-1·10 a-1和265.1 MJ·m-2·10 a-1;降水量相对稳定,但年际间波动较大.在该气候背景下,利用20世纪80年代典型夏玉米品种模拟发现,21世纪初灌溉与雨养条件下夏玉米产量潜力均显著下降,降幅高达0.63~0.64 Mg·hm-2·10 a-1.产量潜力的降低主要是生育期内太阳辐射下降和由温度升高导致的生育期缩短共同作用的结果.其中,太阳辐射下降对产量下降的贡献较大,高达60%.在实际生产中,农民采用长生育期品种来适应气候变暖.21世纪初主要夏玉米品种出苗到生理成熟期有效积温比20世纪80年代增加19%(280℃),相应灌溉和雨养玉米产量潜力提高了34%~40%(2.73~3.40 Mg·hm-2).     

气候变化对大豆影响的研究进展

工业革命以来,全球大气中CO₂等温室气体浓度急剧升高,导致全球气温升高和降水格局发生变化.大气CO₂ 浓度升高、全球变暖、水分状况的变化将对大豆的生长发育、产量、品质等产生影响,未来气候变化下大豆生产将发生很大变化.大豆是世界及我国重要的粮食和油料作物之一,未来气候变化下大豆生产的变化将会影响全球粮油安全.本文从大气CO₂浓度升高、温度升高、水分胁迫三方面综述了气候变化对大豆影响的研究,并对未来的相关研究做了展望,为了解未来大豆的生产情况以及制定应对气候变化对大豆生产影响的相关政策提供依据.     

干旱高温及高浓度CO2复合胁迫对冬小麦生长的影响

研究了不同CO₂浓度、不同温度和水分条件及其组合对冬小麦产量、光合及水分的影响,以阐明气候变化对冬小麦的影响.结果表明: CO₂浓度升高对冬小麦光合速率没有影响,而升温和干旱均使光合速率显著下降.升高CO₂浓度与温度对冬小麦旗叶水分条件没有影响,干旱胁迫下旗叶相对含水量显著降低,而升温与干旱同时发生可降低旗叶水势.气温、CO₂浓度升高以及干旱胁迫共同作用下,冬小麦光合速率和旗叶水分条件显著降低,产量下降41.4%.CO₂浓度升高使冬小麦增产21.2%,温度升高使产量降低12.3%,CO₂浓度和温度同时升高对产量没有影响,干旱胁迫下产量下降程度更大.未来气候变化情景下,保持较高的土壤水分含量是减少气候变暖危害的重要手段.
     

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。     

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。     

吉林省中部玉米出苗率和产量对播种-出苗期水分胁迫的反应及其气象评估

2010-2011年春季,在吉林省中部玉米主产区开展春玉米水分胁迫和分期播种双处理试验,分析玉米出苗率和产量对土壤水分胁迫的反应,建立基于气象条件的玉米出苗率和干旱减产评估模式.结果表明： 研究期间,研究区春玉米出苗率和单产与0～20 cm土壤湿度和土壤有效水含量的关系均呈显著的二次函数关系,耕层土壤水分越充足,玉米出苗率和产量越高,干旱明显降低玉米出苗率和产量.土壤湿度在22%～24%或土壤有效水量在50～65 mm,玉米出苗率和产量较高;土壤湿度<19%或土壤有效水量<35 mm,玉米出苗率和产量明显下降.土壤湿度每下降1%,出苗率下降约6%,产量降低约7%;耕层有效水量每减少10 mm,玉米出苗率降低约13%,减产约14%.本文所设指标和模式可用于玉米出苗率和干旱减产的评估与预测.     

诱变后混合菌在锌矿中生长的研究

为了研究诱变后混合菌的生长情况,我们采用Leathen和9K培养基,培养保存2年的诱变菌群和连续传代的诱变菌群,做出它们的生长曲线。结果表明:连续传代的诱变菌群2天达到稳定期,而保存2年的诱变菌群生长达到稳定期,需要多生长2天;在培养基中,加入矿浆浓度(2%、4%、8%、16%、32%)的硫化锌矿,矿浆浓度在32%时E茵群生长量最高;矿浆浓度4%、8%、16%时B菌群生长量最高;矿浆浓度2%时D菌群生长量最高。实验结果说明:混合菌诱变可以大大提高菌群在锌矿中生长能力。     

RNA干扰机制及其应用研究进展

2006年诺贝尔生理学或医学奖,授予给了美国科学家Andrew Z.Fire和Craig C.Mello以表彰他们发现了RNA 干扰(RNAinterference RNAi)现象,使人们在基因治疗传染性、恶性肿瘤等危重疾病领域取得了突破性的发展.本文主要综述了RNA干扰系统的组成、分子机制、作用特点及其在探索基因功能、传染性、恶性肿瘤的基因治疗和药物研发等四个方面的应用.     

红火蚁对8种植物种子的选择性取食及其对种子萌发的影响

在室内研究了红火蚁Solenops isinvicta种群对玉米、绿豆、芥蓝、芝麻、番茄、水稻、藿香蓟及象草等8种植物种子的选择性取食及其对种子萌发的影响,结果表明红火蚁对芝麻种子最为喜好,且刮啃率最高（82．4％）,对芝麻、藿香蓟、象草及芥蓝种子具有较高的搬运率（分别为100．0％、72．0％、44．0％及41．6％）和丢弃率（分别为86．4％、50．4％、79．2％及88．9％）。通过观察回收种子的萌发,结果表明红火蚁对芝麻、藿香蓟和象草种子的破坏最为严重,导致其未能正常萌发的种子分别占总数的64．3％、56．0％及49．7％。因此,通过上述指标可以判断红火蚁入侵后对芝麻、藿香蓟和象草种子存在较大潜在威胁。     

假基因研究进展

假基因是功能基因的缺陷拷贝,它在序列结构上与功能基因非常相似,但已丧失了正常的蛋白质编码功能．假基因曾被认为是一类典型的非编码“垃圾DNA”,而如今人们发现假基因在基因表达调控和基因组进化过程中发挥着重要作用．从假基因的起源、序列结构特征、假基因的识别、假基因在染色体上的分布、分子进化规律,以及假基因功能等几个方面较为全面地介绍了该领域的最新研究进展．     

细菌基因组进化的分子策略

论述了细菌基因组进化的 4个分子策略 :点突变 ,基因组内重排 ,基因水平转移 ,基因缺失。从经典的达尔文进化论角度探讨了细菌基因组进化与表型进化的关系。     

光合性能选种法研究

生物良种的选择,历来是人类最关心的事,本文讨论的是植物的选种方法,我们在品质基本相同的几个品种中选择最优品种.这里最优品种指的就是产量最高者.植物的产量是由光合作用所产生的生物量,所以,光合性能强的物种常为最优品种.本文所介绍的选种方法,就是根据不同品种的光合性能的强弱来研究品种的优劣,而植物光合性能强弱可以通过植物的光合总量来确定.本文计算了三个猕猴桃品种的光合总量,其中光合总量最高者为最优品种（产量最高）,这与生产实践完全一致,所以光合性能选种法得到了生产实践的验证.     

蛋白质磷酸化修饰的研究进展

蛋白质磷酸化是最常见、最重要的一种蛋白质翻译后修饰方式,它参与和调控生物体内的许多生命活动。通过蛋白质的磷酸化与去磷酸化,调控信号转导、基因表达、细胞周期等诸多细胞过程。随着蛋白质组学技术的发展和应用,蛋白质磷酸化的研究越来越受到广泛的重视。我们介绍了蛋白质磷酸化修饰的主要类型与功能、磷酸化蛋白质分析样品的富集及制备、磷酸化蛋白的鉴定及磷酸化位点的预测、蛋白分离后磷酸化蛋白的检测,及蛋白质磷酸化的分子机制,并综述了近年来国内外的主要相关研究进展。     

种子休眠机理研究概述

种子休眠是植物本身适应环境和延续生存的一种特性,是种子植物进化的一种稳定对策。野生植物特别是原产温带的植物,其种子大多有深而长的休眠期。关于种子休眠的概念有多种,这些概念引出了许多学说、假说和模型。种壳障碍、胚形态发育不完全和生理后熟以及种子中含有化学抑制剂等,都可导致种子休眠。根据不同的分类标准可将种子分成不同类型,一般将种子分为强迫休眠和机体休眠;机体休眠又可分为外部休眠、内部休眠和综合休眠。植物种类不同休眠特性也不同;同种植物的种子来源于不同的居群和植株时,若采集时期不同,其休眠也可能不同;甚至在同一果实中的不同种子,休眠特性亦可能有差异。影响休眠性状表达的基因既有核基因,也有质基因,休眠通常表现为一种受多基因控制的数量性状。种子休眠具有重要的生态学意义,能有效地调节种子萌发的时空分布。研究种子的休眠特性和机理及其解除方法,有助于农业生产和植物多样性保护。