全球气候变化对农业生态系统的影响研究进展

全球大气中CO2浓度升高、气温升高及降水量的变化等是全球气候变化对农业生产和农业生态系统影响最为重要的几个生态因子,其影响主要表现在对农作物产量、生长发育、病虫害、农业水资源及农业生态系统结构和功能等方面.在过去的几十年,全球气候变化已对我国农业和农业生态系统,特别是我国北方旱区农业造成重大影响,其中不少影响是负面的或不利的.本文综述了全球气候变化对农业水资源、农田土壤养分变化、农作物生长发育、农作物病虫害与杂草、粮食安全及农业生态系统的结构和功能等方面的影响.针对21世纪全球气候变化对我国农业生产和农业生态系统带来的挑战,探讨了今后研究的重点和难点问题.  

气候变化对我国华北地区冬小麦发育和产量的影响

验证作物模型在我国华北冬小麦主产区是否适应的基础上，采用作物模型与气候模式相结合的研究方法，定量化地模拟预测了未来100年气候变化对华北冬小麦生产的影响.结果表明，从2000～2004年，华北地区冬小麦产量的模拟值与实测值的变化趋势基本一致，且生育期和产量变化不大.未来100年内华北地区冬小麦的生长期可能会有所缩短，平均缩短8.4 d；产量也会有不同程度的下降，平均减产10.1％.适当采取应对措施可以有效降低冬小麦的减产趋势.  

人工控制有限供水对冬小麦根系生长及土壤水分利用的影响

试验在中国气象局固城农业气象试验基地的大型人工控制农田水分试验场进行。在底墒充足的条件下采用3种供水处理：拔节期一次性供水75mm(I1)；返青供水37．5mm和拔节期供水37．5mm(I2)；返青后生长期内无水分供给(Ick)。全生育期内用电动防雨棚遮去自然降水。试验结果表明，表层土壤(0～30cm)水多根多，根系反应敏感。上层干旱促使根系向深层发育，利用下层水量较多。I1处理减少表土层(0～30cm)的根量和根长密度，促进根系下扎，较多地利用深层土壤水分，并减少无效分蘖。虽然总穗数减少，但同I2、Ick相比籽粒数和籽粒重有较大幅度增加，提高了产量和水分利用率。根系吸水效率随土层深度增加呈下降趋势，I1在30cm以下其根系吸水效率超过了I2处理，并在100～200cm土层表现最为明显。Ick除0～30cm土层外，其余土层有效底墒供水率均较低；I1和I2两处理30～100cm有效底墒供水率均在84％以上，1～2m土层内I。大于I2。Ick由于土壤水分不足并未造成千粒重的明显下降，相反，3个处理中最高；土壤水分不足导致穗数、穗粒重、籽粒重和籽粒数的显著降低，从而造成了最终产量的降低。产量水平上的水分利用效率I1比其余处理提高了将近14％，其次为Ick，最低的是I2。在灌溉效率上，I1比I2提高了将近19％；在相同灌溉量的前提下，蒸腾效率I1比I2提高约7％。I1水分利用效率高于I2和Ick处理。可以认为：配合充足底墒，前期控水，有限的一定量的水分拔节期(关键期)一次供给比在返青和拔节分别供给，更为有效科学。  

中国植被对全球变化反应的研究

全球变化研究是本世纪80年代兴起的跨学科、跨国界、迄今为止规模最大的国际合作研究活动,涉及到地球科学、生物科学、环境科学、天体科学及遥感技术、地理信息系统及网络化高科技技术的应用等众多的学科领域,其规模之大、持续时间之久、经费投入之多和高科技技术的广泛应用,代表着当前世界科学的发展趋势。全球变化研究是由以下三个相互独立、相互依存的计划组成:以研究气候系统中物理方面的问题为主的世界气候研究计划(WCRP),以研究地球系统中的生物地球化学循环及过程为主的国际地圈-生物圈计划(IGBP)和以了解导致全球环境变化的人类因素为主的全球环境变化的人类因素计划(HDP)。  

气候变暖对东北三省春玉米严重低温冷害及种植布局的影响

以我国对气候变化较为敏感的东北三省为例,利用1961～2007年78个气象站的资料,结合玉米生长季温度距平冷害指标,分析了气候变暖对东北三省春玉米严重低温冷害及种植布局的影响.结果表明:(1)气候变暖背景下,从20世纪60年代到21世纪初,东北三省各地区春玉米严重冷害受害程度总体表现为减少趋势,但由于不同地方温度波动幅度较大,区域性的严重冷害发生频率也随之加大;就平均发生频率空间分布而言,1961～2007年严重冷害的平均发生频率表现为东北部高于西南部,最大值出现在黑龙江北部(38%),最低值在辽宁南部(4%).(2)气候变暖背景下,不同熟性玉米品种可种植界线明显北移东延,早熟品种逐渐被中、晚熟品种取代,中、晚熟品种可种植面积不断扩大.(3)随着不同熟性玉米品种种植区域北移东延,严重低温冷害出现频率明显增加,种植风险也在增大.  

中国东北样带土壤活性有机碳的分布及其对气候变化的响应

 基于中国东北样带2001年考察采集土样的实测数据及CO2浓度升高和干旱胁迫的模拟试验资料，分析了土壤活性有机碳的分布特征及其对气候变化的响应。结果表明，样带土壤活性有机碳与土壤有机碳之间呈极显著正相关关系（相关系数Ｒ=0.993,p<0.001）。表层土壤活性有机碳平均为(3.5  

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。  

夏玉米苗期有限水分胁迫拔节期复水的补偿效应

以作物调亏灌溉原理为基础 ,对夏玉米苗期水分胁迫拔节期复水进行了试验研究。结果表明 ,复水增加了夏玉米叶片气孔导度和光合速率 ,提高叶片水平上的水分利用效率(WUE)。复水 2天后 ,叶片气孔导度和光合速率即恢复到对照水平 ,部分时段 ,特别在下午 ,复水处理表现出高于对照的“反冲”现象。复水使苗期受旱的夏玉米株高、叶面积、地上 (下 )部分干物重和根系生长发育都恢复到或接近充分供水的植株生长水平。使其产量及构成因子与对照接近 ,水分利用效率显著地提高了 2 4 7%。这为玉米中后期的水分管理 ,提高玉米水分利用效率 ,提供了一定的理论依据 ;也提供了一种便于广大农民掌握的简单易行的灌溉方式  

中国小麦白粉病发生地域分布的气候分区

根据全国１２０个气象站点小麦拔节一成熟期间的多年平均（１９７１—１９９８）旬≥０．１ｍｍ雨日出现机率、旬降雨量、旬平均相对湿度、旬平均温度、旬日照时效和白杨病病害资料，采用系统聚类分析法将中国小麦白杨病发生地域分布划分为发生气候带（１）和不发生气候带（ｌ）。Ｉ又分为常发气候亚带（１Ａ）、易发气候亚带（１Ｂ）、次易发气候亚带（１Ｃ）、偶发气候亚带（１Ｄ）。ＩＡ分为冬小麦白杨病西南常发气候区（１Ａ１）、冬小麦白杨病长江流域常发气候区（１Ａ２）、冬小麦白杨病淮河流域常发气候区（１Ａ３）共３个区５ＩＢ为冬小麦白杨病黄河流域易发气候区（１Ｂ区）１个区５ＩＣ分为南方冬小麦白杨病次易发气候区（１Ｃ１）、北方春小麦白杨病次易发气候区（１Ｃ２）、北疆春小麦白杨病次易发气候区（１Ｃ３）、西藏南部冬春小麦白杨病次易发气候区（１Ｃ４）共４个区５ＩＤ分为南方冬小麦白杨病偶发气候区（１Ｄ１）、北方春小麦白杨病偶发气候区（１Ｄ２）共２个区。评述了不同气候区小麦白杨病发生流行的气候生态特征。该分区结果客观揭示了小麦白杨病的发生地域分布规律，是针对不同气候条件下进行小麦白杨病分区预测预报和综合防治的基础性工作。  

水分胁迫效应对冬小麦生长发育影响的试验研究

利用大型水分试验场遮雨棚遮档自然降水，采用人工定量补水进水进行冬小麦土壤占田间持量40％－50％、45％－50％、50％－55％、50％－60％、55％－60％、60％－70％持续时间分别为5、10、15d水分胁迫处理的控制试验。试验结果表明：控制结束复水后，50％－60％、55％－70％水分胁迫处理诱发冬小麦根、茎、叶、总生物量显著增长或明显减缓其衰老速率。土壤含水量占田间持水量50％－60％处理，具有明显的增产、节水效率，确定土壤含水量占田间持水量55％为冬小麦拔期水分胁迫应增产节水的水分临界指标。