增温对宁夏引黄灌区春小麦生产的影响

近40a来,宁夏引黄灌区年平均增温幅度高于全国平均值,对春小麦生产已经产生了重大影响。基于哥本哈根联合国气候变化大会控制未来50 a全球升温幅度的范围值,设计增温幅度为0.5-2.5 ℃,采用红外线辐射器大田增温模拟实验,研究增温对宁夏引黄灌区春小麦生长发育和产量的影响。结果表明:增温0.5-2.5 ℃,宁夏引黄灌区春小麦全生育期(播种-收获)缩短1-22 d,减产0.5%-18.5%;增温2.0-2.5 ℃,春小麦全生育期缩短18-22 d,减产16.5%-18.5%。增温引起春小麦三叶期和孕穗期光合速率下降,穗粒数减少,千粒重下降,最终导致减产。     

增温对西北半干旱区马铃薯产量和品质的影响

过去50年,西北半干旱区干旱化趋势明显加强,对作物生产产生了明显影响。未来50年全球气候继续变暖,直接影响农业生产,必将对粮食安全提出新的挑战。采用红外线辐射器田间增温模拟实验研究表明,随着温度升高马铃薯播种—出苗—现蕾—开花—成熟各生长阶段天数都发生变化。增温0.5—2.5℃,马铃薯播种—出苗、出苗—现蕾阶段分别缩短1—4 d、1—2d,现蕾—开花、开花—熟阶段分别延长1—2 d、1—10 d,马铃薯播种—成熟全生育期延长1—5 d。伴随温度升高,马铃薯全生长期有所延长,特别是盛花期至茎叶枯萎阶段延长明显,这将有利于防止茎叶早衰和淀粉的积累。增温显著减少了每株薯块量、提高了每块薯重,马铃薯产量总体呈现递增趋势,但差异不显著。增温1.5—2.5℃,马铃薯增产1.0%—3.5%。增温0.5—2.0℃,马铃薯干物质含量从22.4%增加到24.5%,淀粉含量从72.1%增加到74.4%,粗蛋白含量从1.82%减少到1.52%,还原糖含量从0.24%减少到0.22%,表明增温有利于马铃薯干物质和淀粉的积累,不利于粗蛋白和还原糖的形成。     

增温对宁夏北部春小麦叶片光合作用的影响

为探索宁夏北部春小麦叶片光合作用应对未来气候变化的响应机制,进一步阐明气候变暖对干旱半干旱区春小麦生长的影响。采用自动控制红外线辐射器野外增温模拟气候变化的方法,以不做增温处理的春小麦冠层温度为基础温度,设置不同增温梯度(CK:0℃、T1:0.5℃、T2:1℃、T3:1.5℃、T4:2.0℃),开展气温升高对宁夏北部春小麦全生育期叶片叶面积、光合色素含量、光合特性、叶绿素荧光参数、干物重、产量等指标的影响试验。结果表明:春小麦苗期—拔节期,温度增加0.5℃时叶片叶面积、叶绿素含量、Pn(净光合速率)、WUE(叶片水分利用效率)呈上升的趋势。温度增加1.0—2.0℃时以上指标呈下降趋势,同时Ls(气孔限制值)呈上升趋势,Ci(胞间CO2浓度)呈下降的趋势,说明此时叶片Pn的下降主要是叶绿素含量的下降和气孔限制导致的。春小麦拔节期之后,叶片叶面积、叶绿素含量、Pn、WUE、Ls随温度的增加呈下降的趋势,而Ci随温度的增加呈上升的趋势,说明此时叶片Pn的下降则主要是叶绿素含量的下降和非气孔因素导致。叶绿素荧光参数表明在苗期—拔节期,春小麦对温度升高具有一定的抗逆性,能应对增温胁迫以热耗散的形式做出自我保护。拔节期以后,春小麦叶片光系统Ⅱ反应中心受温度胁迫可逆性失活,光合机构受到破坏。另外,春小麦干物重的变化趋势与叶面积等指标的变化趋势基本一致,产量及产量构成因素小穗数、穗粒数、千粒重随温度的增加显著降低,说明春小麦拔节期之前增温0.5℃有利于提高叶片光系统Ⅱ的潜在活性,增加叶片抗逆性,促进光合作用的进行,最终使光合产物累积量增多。增温梯度过大或增温时间过长则会使春小麦受高温胁迫,导致叶片光系统Ⅱ原初光能捕获、电子传递等效率降低,光合机构受到破坏,致使叶片Pn、WUE等数值下降,光合产物累积量减少,产量减少。