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).     

全天增温对不同年代冬小麦品种生长发育及产量的影响

采用全天开放式增温方式,在江苏徐州和丹阳地区分别进行田间试验,研究了全生育期增温对不同年代冬小麦品种生长发育及产量的影响.结果表明:增温处理下不同年代冬小麦品种的有效分蘖在徐州和丹阳分别平均减少5.2%和9.6%,无效分蘖分别减少15.6%和9.7%.增温处理下徐州冬小麦的株高比对照高,丹阳比对照低,近期品种的株高矮于早期品种.增温处理下不同年代品种的叶面积指数均呈增加趋势.除徐州1950s—1960s、1980s、丹阳1950s—1960s和1990s品种的净光合速率在增温处理降低外,其他品种均增加,但夜间呼吸速率增减趋势不同.两试验地冬小麦地上部分生物量和收获指数均为增温处理高于对照,近代品种的收获指数比早期品种高.徐州和丹阳两地增温处理下不同年代品种的生育期均缩短,分别平均缩短3.2和4.1 d,主要是抽穗期前缩短明显,平均缩短7.5和8.5 d,而灌浆期延长,平均延长4.3 d.增温处理下,除徐州1950s—1960s品种减产外,其他年代的品种均表现为增产,增产幅度徐州和丹阳分别平均为21.0%和14.1%.统计分析表明,增温改变了产量构成因素对产量的贡献作用,且存在地域差异,在徐州增温处理主要影响实粒数和有效穗数,而在丹阳主要影响千粒重.     

不同小麦品种耗水特性和籽粒产量的差异

在田间试验条件下,采用10个小麦品种,设全生育期不灌水(W0)、灌底墒水+拔节水(W1)、灌底墒水+拔节水+开花水(W2)3个处理,每次灌水量60 mm,研究不同小麦品种不同生育阶段的耗水特点和籽粒产量的差异.结果表明:以W0、W1和W2处理的小麦籽粒产量和水分利用效率(WUE)2因子为指标进行聚类分析,可将10个品种分为3组:高产高水分利用效率组(组Ⅰ)、高产中水分利用效率组(组Ⅱ)和中产低水分利用效率组(组Ⅲ).在W0处理下,组Ⅰ小麦品种的总耗水量、开花至成熟期的耗水量和耗水模系数均低于组Ⅱ和组Ⅲ,籽粒产量最高;在W1处理下,组Ⅰ小麦品种拔节至开花期的耗水量和耗水模系数均低于组Ⅱ和组Ⅲ,开花至成熟期的耗水量和耗水模系数在组Ⅰ、组Ⅱ和组Ⅲ间无显著差异;在W2处理下,组Ⅰ小麦品种的土壤供水量、拔节至开花期的耗水量和耗水模系数均低于组Ⅱ和组Ⅲ,开花至成熟期的耗水量和耗水模系数为组Ⅰ和组Ⅲ低于组Ⅱ.表明组Ⅰ高产高水分利用效率品种为最适宜品种,而底墒水和拔节水各灌60 mm的W1处理是兼顾高产与节水的最佳处理.     

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.     

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。     

基于WOFOST作物生长模型的冬小麦干旱影响评估技术

为了反映作物与干旱的相互关系,人为再现干旱灾害对作物产量的影响程度,选择华北地区冬小麦干旱灾害为研究对象,对作物生长模型WOFOST在区域上进行适应性进行分析、检验的基础上,然后利用区域作物模型实现干旱灾害对作物影响定量分析和动态评估。以减产率和气象条件作为灾害严重程度划分的标准,利用数值模拟试验,确定导致减产的主要气象因子及其量值,对研究区干旱灾害进行影响评估,包括典型灾害年份影响评估和年代际灾害影响评估,并给出了评估结果。     

未来气候变化对河南省冬小麦需水量和缺水量的影响预估

采用美国农业部土壤保持局推荐的方法计算有效降水量,应用Penman-Monteith模型和作物系数法计算需水量,在对河南省1981—2010年冬小麦生育期内有效降水量、需水量和缺水量分析的基础上,结合《排放情景特别报告》的两种排放情景A2(强调经济发展)和B2(强调可持续发展)预估的未来气候情景,探讨了未来气候情景下河南省冬小麦的有效降水量、需水量和缺水量的时空演变规律及其主要气候影响因素.结果表明: 从整体上看,相对于基准时段(1981—2010年),A2和B2情景下,不同时段冬小麦全生育期的有效降水量、需水量和缺水量均表现出增加趋势,有效降水量均以2030s时段增加最多,分别增加33.5%和39.2%;需水量均以2010s时段增加最多,分别增加22.5%和17.5%,年代间呈现明显递减趋势;缺水量在A2情景下以2010s时段增加(23.6%)最多,B2情景下以2020s时段增加(13.0%)最多.偏相关分析表明,A2和B2情景下,太阳总辐射是影响河南省冬小麦需水量和缺水量变化的主要气候因素.由于地理环境和气候条件的差异,不同时段河南省冬小麦全生育期有效降水量、需水量和缺水量的距平百分率在空间分布上具有差异.未来河南省水资源可能更趋于短缺.     

土壤水分对两个冬小麦品种产量和竞争能力的影响

研究了黄土塬区两个旱作冬小麦品种(长武135和平凉40,前者是后者的换代品种)在不同土壤水分条件下竞争能力和产量形成的关系。研究设2种土壤水分条件(土壤含水量为田间最大持水量的75%～80%和40%～45%),采用生态替代法设计了同一播种密度的6个播种比例组合的盆栽试验。低水分单播条件下,长武135具有较高的产量(长武135为27.59g/pot,平凉40为24.91g/pot),而混播条件下平凉40在产量和相对产量上较长武135品种具有明显的竞争优势。高水分条件下,平凉40产量随播种比例的减小下降较快(长武135产量曲线斜率35.468,平凉40为36.237)。平凉40低水分单播时花后干物质积累量较少(长武135为0.67g/pot,平凉40为0.55g/pot),而混播时较多(长武135各比例均值0.58g/pot,平凉40为0.71g/pot),导致了平凉40品种单播时产量较低和混播时产量较高。平凉40地下生物量显著大于长武135(高水分条件下,长武135为10.03g/pot、平凉40为11.51g/pot;低水分条件下二者分别为8.41g/pot和10.69g/pot),且耗水量大(高水分条件下平凉40多耗水2.72kg/pot,低水分条件下多耗0.98kg/pot),而耗水量/地下生物量的比值平凉40低于长武135,从而平凉40品种单位根量消耗的水分低于长武135。总之,在两个生长属性接近的冬小麦品种中,老品种以较大的根系生物量赢得了较高的竞争能力,消耗了较多的水分,而新品种虽然根系生物量较低,耗水量较少,但籽粒产量却较高。亦即,小麦新品种籽粒产量的提高是与根系的减少和对水资源竞争能力的下降相伴随的。     

不同土层测墒补灌对冬小麦耗水特性及产量的影响

于2010-2011年选用高产小麦品种济麦22进行大田试验,设置0～20 cm（W₁）、0～40 cm（W₂）、0～60 cm（W₃）和0～140 cm（W₄）4个测墒补灌土层,于越冬期（目标相对含水量均为75%）、拔节期（目标相对含水量均为70%）和开花期（目标相对含水量均为70%）进行测墒补灌,以全生育期不灌水处理（W₀）为对照,研究不同土层测墒补灌对冬小麦耗水特性及产量的影响.结果表明： 小麦越冬期、拔节期和开花期补充灌水量为W₃>W₂>W₁,W₄处理小麦越冬期和拔节期补充灌水量较少,但开花期补灌量显著高于其他处理;全生育期补灌量占总耗水量的比例为W₄、W₃>W₂>W₁.土壤水消耗量占总耗水量的比例为W₁>W₂>W₃>W₄;随测墒补灌土层深度的增加,土壤水消耗量占总耗水量的比例减少;W₂处理80～140 cm和160～200 cm土层土壤水消耗量显著高于W₃和W₄处理.各处理的总补灌量为W₃>W₄>W₂>W₁;籽粒产量为W₂、W₃、W₄>W₁>W₀,W₂、W₃、W₄间无显著差异;水分利用效率为W₂、W₄>W₀、W₁>W₃,W₂与W₄之间无显著差异.综合考虑灌水量、籽粒产量和水分利用效率,W₂处理是本试验条件下的最佳处理,即以0～40 cm土层测墒补灌效果最优.     

铝（Al）对不同耐性作物品种形态和生理特性的影响

铝（Ａｌ）对不同耐性作物品种形态和生理特性的影响彭嘉桂,陈成榕,卢和顶,刘海锋（福建省农业科学院耕作轮作研究所福州,３５００１３）ＥＦＦＥＣＴＯＦＡｌＯＮＴＨＥＭＯＲＰＨＯＬＯＧＩＣＡＬＡＮＤＰＨＹＳＩＯＬＯＧＩＣＡＬＣＨＡＲＡＣＴＥＲＳＯＦＣＲＯＰ...     

施氮对不同品种冬小麦氮素累积和运转的影响

在鄂北岗地以当地主栽的5个冬小麦品种‘鄂麦14'、‘鄂麦18'、‘鄂麦23'、‘郑麦9023'、和‘洛麦1号'为试验材料,通过田间裂区试验在不施氮(0 kg/hm2)和施氮(195 kg/hm2)条件下研究不同品种小麦氮素的累积、转移与分配规律的差异.结果表明:(1)在扬花期,不施氮处理叶片、茎鞘和穗部氮素累积量均为‘鄂麦14' 最大,积累量分别达到14.2 、16.6 和10.8 kg/hm2;施氮后‘鄂麦23' 的叶片氮素积累量最大(71.5 kg/hm2),‘鄂麦14' 的茎鞘积累量最大(69.0 kg/hm2),‘鄂麦18'的穗部积累量最大(34.2 kg/hm2).(2)成熟后不同部位氮素转移效率表现为叶片>穗>茎鞘,且叶、茎鞘、穗氮素转移效率存在品种差异;不同品种间氮肥效率差异显著,并以‘鄂麦23'的氮肥利用率、氮肥农学效率最高,而‘郑麦9023'的氮肥生理效率最高.(3)在氮胁迫条件下,扬花前‘鄂麦14'各器官氮素累积量、成熟期的氮素转移率及籽粒氮素累积量都显著高于其它品种;而在施氮条件下,冬小麦各器官氮素的累积、转移与分配因品种不同而异,‘鄂麦14'和‘鄂麦23'籽粒及植株氮素累积量都显著高于其它品种.研究发现,冬小麦氮素的累积、转移与分配受品种与氮素调控共同影响;施氮能显著提高各器官氮素的累积量,且提高的幅度因品种而异.     

品种、种子大小和施肥对冬小麦生物学特性的影响

试验设不同年代冬小麦品种、粒重、播种方式和施肥等4个因子,品种选用白芒麦（20世纪60年代）、咸农39（20世纪70-80年代）、小偃6号（20世纪90年代后期）、远丰998（近期）等不同年代的4个冬小麦品种,粒重分为2种截然不同重量的大粒和小粒,播种方式设小粒单播、大粒单播以及大小粒等比例混播等3种播种方式,施肥设不施肥（CK）、施氮（N）、施磷（P）和同时施氮磷（NP）等4种方式,共48个处理。以土垫旱耕人为土为供试土样,进行盆栽试验,研究不同品种、种子大小和施肥对冬小麦生物学特性的影响。结果表明,不同品种间、大小粒播种间、不同施肥间植株株高均存在极显著差异（p〈0.01）,且这些因子间存在显著的交互作用（p〈0.05）。品种间,苗期和越冬前以近期品种远丰998植株最高,灌浆期以早期品种白芒麦植株最高。株高稳定后以早期品种高,反映了育种的演变趋势。大小粒播种间,苗期和越冬前大粒株高均显著高于小粒株高,但灌浆期大小粒播种间株高差异基本消失,说明大粒种子植株在苗期生长具有一定优势。不同施肥处理间株高差异在苗期与越冬前表现一致,单施P和NP配施植株较高;灌浆期以NP配施植株株高明显高于其它施肥处理。不同品种、大小粒播种方式和施肥显著影响冬小麦分蘖和单株叶面积。白芒麦、咸农39和小偃6号的分蘖数基本一致,变化在4.37个/株-4.74个/株之间,远丰998最少,仅为2.95个/株;NP配施和施P能够显著增加分蘖数,其分蘖数几乎是不施肥（CK）和单施N的2倍;各品种大粒种子植株分蘖数均多于小粒种子植株。远丰998绿叶面积最大（45.72cm^2/单茎）,白芒麦最低（仅为26.97cm^2/单茎）;NP配施单株绿叶面积明显大于其它施肥处理。除远丰998大粒种子植株绿叶面积（50.42cm^2/单茎）显著大于小粒种子（41.01cm^2/单茎）外,其余品种大、小粒种子植株绿叶面积相当。就施肥处理而言,施肥对近期品种小粒种子株高、分蘖数和叶面积的促进作用相对较大,而对远期品种小粒种子植株的影响相对较小。     

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...     

灌溉和种植方式对冬小麦耗水特性及干物质生产的影响

于2008—2010年通过田间试验,以高产中筋冬小麦品种济麦22为材料,设等行距平作、宽窄行平作、沟播3种种植方式,每种种植方式下设不灌水(W0)、拔节水(W1)、拔节水+开花水(W2)、拔节水+开花水+灌浆水(W3)4种灌溉处理(每次灌水量为60 mm),研究不同灌溉和种植方式对冬小麦耗水特性及干物质积累与分配规律的影响.结果表明:随灌水量的增加,3种植方式下农田总耗水量均增加,灌水量占总耗水量的比例也增加,而土壤贮水消耗量及其占总耗水量的比例显著降低;与W0处理相比,各灌水处理提高了开花后干物质的积累量、小麦籽粒产量,而水分利用效率(WUE)降低.同一灌溉条件下,与其他两种种植方式相比,沟播方式土壤贮水量消耗比例、籽粒产量和WUE均较高.综合考虑小麦的籽粒产量和WUE,沟播结合灌拔节水+开花水是华北平原冬麦区较适宜的节水种植方式.     

气候变化背景下东北水稻的时空分布特征

以受气候变化影响显著的中国东北地区(黑龙江、吉林和辽宁)为研究区域,以水稻为研究对象,利用1980—2010年东北三省分县水稻播种面积、水田分布以及水稻气候适宜性分布等多源数据,结合作物空间分配模型(SPAM),在5′×5′的像元尺度上模拟了东北地区水稻时空变化过程,结合气温、降水等气候因子的空间分异,重点分析了水稻分布在不同积温与降水区间的时空变化特征.结果表明: 水稻分布的核心纬度由北纬39°—46°推移至41°—47°,经度则由122°—127°向东推移至131°,同时还呈现向200 m以上的较高海拔地区扩展的趋势;区域内积温带均向北偏移,新增的水稻面积主要集中在2800～3400 ℃·d的积温区间;研究期间区域内降水量2000年以前呈增加趋势,之后下降,水稻面积变化则主要发生于300～600 mm的降水区间内.     

IPBES框架下生物多样性和生态系统服务情景和模型方法评估及对我国的影响

随着国际社会对生物多样性保护关注度的提升, 生物多样性和生态系统服务情景和模型方法逐渐成为国际进程和条约关注的焦点问题。生物多样性和生态系统服务政府间科学-政策平台(Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services, IPBES)将“生物多样性和生态系统服务情景和模型方法评估”列入2014-2018年工作方案, 作为IPBES首批评估活动之一, 其评估报告及决策者摘要已在IPBES第四次全体会议上获得通过。本文概述了该评估报告的主要内容和结论, 探讨了报告与其他国际进程的关系及其可能对中国的影响。该报告梳理了国际上现有的生物多样性和生态系统服务相关情景和模型方法, 综合分析了它们的优缺点、适用范围和限制条件, 提出了使用过程中应对数据和知识空缺的方法, 为制定、使用及优化情景和模型提供了指导。IPBES的一系列评估报告将引领生物多样性和生态系统服务相关科学领域的发展, 为各国在生物多样性领域进行对话、权衡与博弈, 实现本国利益最大化提供一个高效的平台。中国作为一个发展中的生物多样性大国, 积极参与、发声必然是应对IPBES未来发展的最优方式。     

镉不同积累型作物品种对镉吸收、转运和积累特性的研究进展

农田土壤镉污染问题日趋严重, 利用可食部位低积累镉的农作物品种成为保障食品安全的有效策略之一。镉在作物可食部位的累积与镉的吸收转运有关。分析了根系对镉的吸收、镉向地上部的运输和分配及镉在细胞内的分布和结合形态与作物积累镉的关系, 指出作物品种间的镉积累差异受以上多种因素的调控, 但不同作物之间影响镉积累的主要因素存在差异。同时提出在对低镉积累作物品种的筛选和机制研究方面还有很多工作需要开展。     

不同带长微喷带灌溉对土壤水分布与冬小麦耗水特性及产量的影响

于2010—2012年度冬小麦生长季,选用高产冬小麦品种济麦22,采用测墒补灌方式,设置40m(T40)、60m(T60)和80m(T80)3种带长的微喷带灌溉处理,研究不同带长微喷带灌溉对土壤水分分布及冬小麦耗水特性和产量的影响.结果表明:拔节期和开花期采用微喷带补灌,随微喷带带长缩短,灌溉水在土壤中的水平分布均匀系数显著增加.拔节期补灌,T40和T60处理在距畦首0～40m范围内各小麦行间的0～200cm土层土壤含水量均无显著差异;T80处理在距畦首38～40m、58～60m和78～80m处各小麦行间的0～200cm各土层土壤含水量变化规律一致,均表现为随距微喷带的距离增加而减小.T40处理的小麦在拔节至开花期间和开花至成熟期间分别对40～60cm和20～80cm土层土壤贮水的消耗量显著高于T60和T80处理,而对深层土壤贮水消耗量和总土壤贮水消耗量、开花期补灌水量、总灌水量和总耗水量显著低于T60和T80处理.随微喷带带长缩短,小麦籽粒产量、产量水分利用效率显著升高,而流量降低,在灌水量一定的情况下,单位时间内的有效灌溉面积减小.综合考虑小麦籽粒产量、水分利用效率和流量,40和60m是本试验条件下的适宜微喷带带长.     

基于作物模型的低温冷害对我国东北三省玉米产量影响评估

以东北三省玉米低温冷害为研究对象,对作物生长过程模式WOFOST进行适当改进,同时对模型在区域上的适应性进行分析、检验,然后利用改进的作物模型实现低温冷害对玉米影响定量分析和动态评估。以1961—2006年共46a平均气温驱动下的模拟产量作为正常年份的产量水平,当年实际气温驱动下的模拟产量跟平均气温驱动下的模拟产量对比,以减产率和气象条件作为灾害严重程度划分的标准,利用数值模拟试验,确定导致减产的主要气象因子及其量值,进而确定农业气象灾害评估指标,在此基础上,进行区域低温冷害影响评估,包括历年典型低温冷害年份影响评估和年代际影响评估。从年代模拟结果来看,近50a来各年代冷害分布大致规律均表现为北部大于南部、东部大于西部地区,即表现为由东北至西南方向呈递减的趋势,冷害造成玉米减产面积及冷害等级各有差别。评估结果基本上可以较好地反应历史实际情况且与前人已有研究成果相一致。     

灌溉和种植方式对冬小麦耗水特性及干物质生产的影响

于2008-2010年通过田间试验,以高产中筋冬小麦品种济麦22为材料,设等行距平作、宽窄行平作、沟播3种种植方式,每种种植方式下设不灌水(W₀)、拔节水(W₁)、拔节水+开花水(W₂)、拔节水+开花水+灌浆水(W₃)4种灌溉处理(每次灌水量为60 mm),研究不同灌溉和种植方式对冬小麦耗水特性及干物质积累与分配规律的影响.结果表明： 随灌水量的增加,3种植方式下农田总耗水量均增加,灌水量占总耗水量的比例也增加,而土壤贮水消耗量及其占总耗水量的比例显著降低;与W₀处理相比,各灌水处理提高了开花后干物质的积累量、小麦籽粒产量,而水分利用效率(WUE)降低.同一灌溉条件下,与其他两种种植方式相比,沟播方式土壤贮水量消耗比例、籽粒产量和WUE均较高.综合考虑小麦的籽粒产量和WUE,沟播结合灌拔节水+开花水是华北平原冬麦区较适宜的节水种植方式.