不同试点灌溉方式对冬小麦产量和品质性状的影响

小麦是我国主要的粮食作物之一。随着人们生活水平的提高,对小麦高品质的需求日益迫切。未来全球环境变化背景下,CO2 浓度升高、气候变暖、降水格局变化等将可能影响作物的生理过程,继而影响作物产量和质量。为此,选择两个试点(CO2 浓度、温度等环境条件不同) ,同期进行不同灌溉方式对两个冬小麦品种(中育5号和中优970 1)的产量和品质影响的试验研究。结果表明:2灌(拔节水和开花水)对小麦经济产量最有利;小麦生育后期增加灌溉可提高千粒重,尤其浇灌浆水对增加千粒重有利。在小麦拔节后期,随灌溉增加,小麦品质性状普遍呈现下降趋势,但个别品质性状因品种而异,即灌溉增加,对中优970 1的面包体积影响不大,对其沉降值、面团拉伸参数反而有利。同一品种产量和品质性状有明显的地域差异,在小麦开花至成熟期,大田环境CO2 浓度较高(增幅6 9.0μmol/ mol)、日均温度高2℃多的北京试点,与安阳试点相比,产量表现较低,多数小麦品质性状较优。说明北京试点的环境条件有益于品质改善,不利于产量提高,而且在小麦生育后期较高温度可能更为影响小麦产量和品质。从而在未来全球气候变暖背景下,温度小幅增加将可能改善小麦品质,但产量减少     

气候变暖对河西走廊绿洲灌区玉米产量影响及对策研究

利用河西走廊绿洲灌区西(酒泉)、中(张掖)、东部(武威)代表站25年的气温和玉米产量资料,计算出各区域玉米生育期内≥0℃、5℃、10℃、15℃、20℃活动积温,用正交多项式拟合分离出玉米气候产量。采用多项式法、线性倾向、累积距平等统计学方法分析积温和玉米气候产量的变化特征,以及气候变暖对玉米产量的影响。结果表明:随着全球气候变暖,河西走廊灌区不同区域积温变化均呈明显上升趋势;玉米生育期内≥10℃的活动积温与产量关系最为密切,是影响当地玉米产量的关键气象因子,玉米产量随≥10℃积温的增加而提高;灌区气候变暖后玉米气候产量比变暖前明显增加,自西向东分别增加124%、186%和301%。气候变暖、热量资源增加有利于提高喜温作物玉米产量,表明河西走廊绿洲灌区可以进一步扩大玉米种植面积,建立玉米种植基地。     

全球气候变暖影响植物-传粉者网络的研究进展

植物与传粉者间相互作用,构成了复杂的传粉网络。目前,以气候变化为主要特征的全球变暖对植物-传粉者网络的影响备受关注,概述了近年来这方面研究的几个主要热点问题及其进展,和相关研究方法。并在此基础上,提出了气温持续上升背景下,植物-传粉者网络未来的研究趋势。当前研究的主要热点问题有:(1)气候变暖使植物、传粉者的物候发生变化,并通过影响植物的开花时间和传粉者活动时间,导致两者在物候时间上的不同步。(2)气候变暖导致植物、传粉者的群落结构变化,促使其地理分布向更高纬度和更高海拔扩散,这可能潜在的导致两者空间分布的不匹配。(3)植物和传粉者通过增加或减少其丰富度来响应气候变暖,可能导致传粉网络结构特征发生变化。(4)面对气候变暖导致植物和传粉者间物候和地理分布错配所引发的互作改变、甚至解体,传粉网络可通过自身网络结构及快速进化来缓冲和适应。在今后研究中,以下几个问题值得探讨:1)气候变暖对植物-传粉者网络影响的大时空尺度变异模式。2)多因素协同作用对植物-传粉者网络的影响特征。3)全球气候变暖对植物、传粉者物候匹配性影响的机理。     

气候变化对植物有性生殖影响的研究进展

植物对全球气候变化的响应近年来已成为植物学研究热点之一,而有性生殖阶段对环境的变化最敏感。本文较系统地综述了过去数十年气候变化主要因子温度、温室气体、紫外线B辐射和气溶胶对植物花期、授粉受精和生殖产量等有性生殖过程的影响。主要概括:(1)温度适度升高促使大部分植物花期提前,加速授粉受精过程,但同时使传粉者活动期和花期分离而影响授粉受精,其部分增加生殖产量,但温度过高则减少产量。(2)温室气体中水汽过多或过少都减少植物生殖产量;CO2浓度升高一般有利于植物授粉受精,增加生殖产量;O3浓度增加则不利于植物生殖生长。(3)增强的UV-B辐射影响植物花期,不利于授粉受精,对生殖产量影响复杂。(4)气溶胶排放量增加对植物生殖产量的影响依据气溶胶浓度、植物冠层结构和环境条件不同而异。最后分析总结了国内外相关研究中仍存在的不足之处,为更好理解和深入研究植物对气候变化的响应机制提供参考。     

北方农牧交错区农业生态系统生产力对气候波动的响应——以准格尔旗为例

气候变化对区域生态系统结构和功能有重大影响。以中国北方农牧交错区的准格尔旗为例,利用气象和《统计年鉴》数据,采用数理统计方法分析准格尔旗1961—2009年降水量、平均气温的波动特征,计算出该地区1961—2009年农业生态系统NPP值和主要农作物的气候产量,论述了准格尔旗农业生态系统生产力对气候波动的响应。结果表明:(1)降水量和平均气温的年际、年内波动均显著。(2)准格尔旗农业生态系统生产力呈现阶段性地波动上升趋势。排除社会、科技等影响,气候生产力对气候波动表现出较强的敏感性,是作物气候生态适应的结果。(3)中国北方雨养旱作区,粮食气候产量受降水量年际波动(特别是7、8月)显著影响;谷子、糜黍、玉米、薯类、大豆和油料等农作物的气候产量与降水量年际波动呈显著正相关;谷子、糜黍的气候产量与生长季降水量年内波动呈显著负相关。集水型生态农业是北方农牧交错区生态环境友好的农业发展模式。(4)谷子、糜黍、薯类、大豆和油料等农作物的气候产量与6、7、8月平均气温年际波动呈显著负相关;生长季平均气温年内波动对谷子、糜黍、大豆和油料等农作物的气候产量有显著负面影响。因此,需要综合采取工程、生物和农业措施,将气候变化对主要农作物气候产量的不利影响降到最低。     

库姆塔格柽柳沙包年层稳定碳同位素与气候环境变化

采用年层环境分析法,建立库姆塔格沙漠柽柳沙包年层稳定碳同位素序列,并利用记录的环境信息和附近气象资料,分析柽柳沙包稳定碳同位素与气候环境变化。结果表明:(1)柽柳沙包年层稳定碳同位素比率(δ13C)在20世纪40—60年代出现波动,80年代后趋于下降,δ13C序列变化符合全球树轮δ13C下降趋势,表明大气CO2浓度增加会对柽柳沙包年层δ13C造成影响。(2)柽柳沙包年层稳定碳同位素分辨率(Δ)与全球气候变化趋势相一致,120a以来,全球气候变暖,柽柳沙包Δ偏重,为干热的气候环境,19世纪80年代以前,气温偏低,柽柳沙包Δ值偏轻,代表冷湿的气候环境。(3)不同生境环境下柽柳沙包年层Δ值对气候环境要素产生不同的响应,高海拔的山前柽柳沙包Δ值与年降水、湿度及季节性气压、光照相关性显著,Δ值受多个气候要素的影响,其滞后作用不明显;低海拔的干旱沙漠区柽柳沙包Δ值对年气温及季节性降水、湿度特别敏感,Δ值存在明显的滞后效应。     

土壤有机质对农田管理措施的动态响应

土壤有机质在农田肥力、环境保护、农业可持续发展等方面具有重要意义。它不仅决定农作物产量,而且在全球碳素循环中起着重要作用。由于大气CO2浓度升高与全球气候变暖等一系列环境问题的加剧,全球碳素循环受到越来越多的关注。农田具有大气CO2源和库的双重潜力。历史上由于人类对农田的过度开垦和耕种,造成土壤有机质含量大幅度下降,降低了农田的作物产量潜力;同时导致大量的碳以CO2形式由陆地生态系统排放到大气圈,加剧了全球温室效应。大量研究结果表明,诸如耕作、种植制度、施肥等农田管理措施能够显著地影响土壤有机质动态,而免耕、提高复种指数、合理的轮作换茬、有机肥料和化肥的施用以及弃耕农田还林还草等保护性管理措施则能够提高农田土壤有机质含量,使农田起到大气CO2汇的作用。综述了近年来农田管理对土壤有机质动态影响研究方面的进展。     

植物给气候号脉

自公元10世纪以来,全球的气温就一直处于缓慢降温的时期,其降幅为0.1—0.2℃,到了20世纪20年代开始,温度则呈现迅速上升的趋势。值得注意的是,自100多年前人类有了准确气温记录以来,1998年是最暖的一年,而20世纪又是千年来最暖的百年,其中以这一世纪90年代为最暖的10年。因此,近年来全球气候变暖的趋势,已成为人们日常谈论的热门话题。也许人们会问,气候到底变化有多快?21世纪全球温度到底能上升多少度? 其他气候变量(特别是降水)如何变? 气候变化将对人类的生存环境,特别是人类赖以生存的生物圈将产生怎样的影响?……。如果要回答这些问题,…     

2020-2050年CO2施肥效应促进全球陆地生态系统碳吸收

CO₂施肥效应是全球变绿的主要原因,随着大气中CO₂浓度的持续增加,预估未来气候变化条件下,CO₂施肥效应对陆地生态系统的影响对减缓全球气候变化具有重大意义。基于未来气候情景数据和Farquhar模型,并结合生态过程模型BEPS(Boreal Ecosystem Productivity Simulator),定量化研究2020—2050年CO₂施肥效应对全球叶面积指数(LAI)和总初级生产力(GPP)的影响。研究结果显示2020—2050年,在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5气候情景下,CO₂施肥效应导致的LAI年际变化趋势分别为0.002、0.003和0.005 m^-2m^-2a^-1;三个气候情景下CO₂施肥效应对LAI的影响为CO₂每增加0.1%,LAI平均增加约8.1%—9.2%,由此导致GPP对应增加7.9%—14.6%;由CO₂施...     

昼夜不对称性与对称性升温对大豆产量和水分利用的影响

全球气候变暖并不是白天和夜间的平均变暖, 而是呈现一定的不对称性。大豆(Glycine max)是世界范围内种植较广泛的豆科作物, 也是中国重要的粮食作物。研究大豆的生长与水分利用对不对称性气候变暖的响应, 可为预测未来气候变暖情景下大豆的适应提供科学的参考依据。该实验在人工气候箱中采用盆栽方式进行, 设立对照(CON, 昼26 ℃夜16 ℃)、对称性升温(ETs, 昼夜均升高3 ℃)和不对称性升温(ETa, 昼升高2 ℃, 夜升高4 ℃)三个温度情景, 研究了大豆产量和水分利用对昼夜不对称性与对称性升温的差异性响应。结果表明: 在昼/夜26 ℃/16 ℃的背景下, 1) ETs对大豆产量影响不显著, 主要是因为生物量的增加缓解了收获指数下降对大豆的不利影响; ETa使大豆产量减少38.9%, 是由于大豆的收获指数和产量构成要素(荚数、粒数、百粒重)均显著降低。2) ETs对大豆全生育期蒸散量(ET)的影响不显著, ETa使大豆整个生育期ET减少14.8%。3)两种升温模式对大豆耗水量中蒸发量的影响都不显著, 耗水量的差异主要来自蒸腾量的差异, 其中ETs和ETa分别使大豆全生育期蒸腾量降低10.7%和26.1%。综上所述, 只针对ETs进行研究, 而没有对ETa进行研究的实验会低估真正的气候变暖情景(ETa)对大豆生长和产量的不利影响, 高估其对大豆耗水量的影响。     

气候变暖对西北雨养农业及农业生态影响研究进展

以全球年平均地表气温升髙为主要特征的全球气候变暖给农业、农业生态和区域粮食安全带来严峻挑战。气候变暖对农业发展、农业生态的影响已成为社会各界关注的热点。气候变暖对作物生育期、形态特征、植物生理、产量形成和品质的影响及其机理的研究,是认识气候变暖对农业影响,制定应对气候变化策略的科学基础。本文在给出西北区域气候变化基本特征的基础上,综述了气候变暖对西北旱作区主要粮食作物、经济作物和特色林果生长发育、生理生态、产量和品质影响研究的进展,以及气候变暖对农田生态环境、农业气象灾害及病虫害影响的主要进展。提出了以往研究中存在的问题,展望了未来西北地区应对全球变暖的农业研究重点,即:充分利用模拟、试验、观测手段,揭示气候变化多因子对主要农作物的综合影响;探索气候变暖对主要作物生理生态的影响;开展农业气象灾害对气候变暖的响应特征研究,开展农业气象灾害风险评估与应对技术研究;进行精细化动态农业种植区划、农业结构布局及种植制度方面应对气候变暖的技术策略研究。     

吉林灌木群落物种多样性与气候和局域环境因子的关系

为了研究气候和局域环境因子对物种多样性的相对作用大小,以及验证两种均匀度地理格局的假说在半湿润地区次生灌丛的适用性,对吉林东、南部地区的灌木群落进行了研究。共调查森林破坏后形成的次生灌丛样方45个,结合气候数据和局域环境因子数据,研究了气候、局域环境因子对群落、灌木层、草本层的物种丰富度、均匀度的影响,以及对不同水分生态型(旱生、旱中生、湿中生)灌木影响的差异。结果表明:1)吉林次生灌丛的群落、草本层物种丰富度,以及草本层均匀度,随纬度增加而显著上升。2)对物种多样性和气候、局域环境因子的分析表明,群落、草本层物种数主要受局域环境因子而不是气候的影响;其物种丰富度与纬度的反常关系,是由于灌木层盖度随降水增加而上升,从而导致物种数下降。灌木层物种数与纬度、气候因子的相关性不显著,则是由于不同水分生态型对气候梯度的响应不一致,反映出功能群对多样性格局的影响。3)群落、灌木层均匀度主要受气候因子的影响;而草本层均匀度主要受局域环境因子的影响,降水同样通过对灌木层盖度的影响间接作用于草本均匀度。但群落、灌木和草本层的结果,都支持均匀度随着环境条件改善而增加的假说,而不支持随着生产力增加、竞争加剧,从而导致均匀度下降的假说。结果表明,物种丰富度和均匀度的影响机制存在很大差异,但二者都受到局域环境因子的强烈影响。气候通过局域生物因素(如盖度、生活型)间接作用于多样性格局,是气候对多样性影响的一个重要方面,但尚未得到应有的重视。由于局域生物因素也随气候而变化,仅研究多样性和气候的表面关系,将无法准确预测气候变化对多样性的影响。     

温度依赖型性别决定在爬行动物中的研究进展

爬行动物性别决定方式主要有遗传依赖型性别决定(genetic sex determination,GSD)和环境依赖型性别决定(environmental sex determination,ESD),而ESD又以温度依赖型性别决定(temperature sex determination,TSD)为主。研究爬行动物TSD有助于人们弄清楚环境条件对物种表型的影响,从而更好地利用环境条件和遗传基础的共同机制来人为的改善或者诱导具TSD型物种的进化方向,以实现自然和人类的最大利益。该篇综述从母系活动、气候变化(全球气候变暖)、类固醇以及TSD机制四个方面总结了近年来关于爬行动物TSD的最新研究。     

臭氧与其他环境因子对植物的交互作用

随着城市化进程加速,近几十年来全球范围内对流层的臭氧(O3)浓度持续增加,臭氧对植物的影响引起广泛关注。植物受到臭氧胁迫后,生理生化和形态上出现一系列变化。但臭氧对植物的影响受大气、土壤和光照条件的影响很大。全球气候变化和极端气候常态化使得臭氧和环境因子的交互作用大大增加,因此,臭氧和其他环境因子交互作用的实验条件更接近自然环境条件。这些交互作用很大程度上取决于植物种类、臭氧浓度、胁迫时间、植物对这些环境因子的敏感性以及具体的气候条件。本文综述了臭氧与二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)、酸雨、氮(N)素、干旱、光照和紫外辐射(UV-B)的交互作用对植物的影响,探讨了臭氧与其他环境因子对植物的交互作用机理,并提出未来的研究热点是臭氧与其他环境因子交互作用对植物地下部分及根际影响、植物根系及其功能变化与根际过程相互影响的机制研究,不同气候条件下,各种类型森林对臭氧和其他环境因子交互作用的响应,臭氧与气候、大气和重金属污染物的交互作用,与低温等逆境的交互作用对植物的影响,从而找出逆境状态下生物进化的若干规律,为合理筛选抗臭氧污染的植物提供参考,对于改善生态环境具有重要意义。     

陆生植物气孔参数与大气CO_2浓度变化

陆生植物的起源与演化与全球气候和环境的变化密不可分,利用植物气孔参数(气孔密度和气孔指数)来指示或重建古大气CO2浓度变化是近年来全球变化研究的热点之一。就陆生植物气孔参数的研究进行了概述,对研究中存在的问题及其前景作了简要探讨,并对植物生物学方法在定量研究古气候和古环境变化的趋势进行了分析。     

陆生植物气孔参数与大气CO2浓度变化

陆生植物的起源与演化与全球气候和环境的变化密不可分,利用植物气孔参数(气孔密度和气孔指数)来指示或重建古大气CO₂浓度变化是近年来全球变化研究的热点之一。就陆生植物气孔参数的研究进行了概述,对研究中存在的问题及其前景作了简要探讨,并对植物生物学方法在定量研究古气候和古环境变化的趋势进行了分析。     

水稻高温热害的研究现状与进展

全球气候变暖环境下,水稻高温热害频发,孕穗-开花期和灌浆期高温已成为制约水稻产量和品质的主要因素之一。本文综述了水稻高温热害的发生特点(鉴定与分级、区域和时间)和高温对水稻生长发育(生理、产量和品质)的影响,总结了水稻高温热害的数量性状座位定位、转录组和蛋白质组分析等分子生物学研究及监测预警与风险评估,重点阐述了高温热害的防御措施,包括选用耐热品种、改善田间管理和喷施外源物质,并对今后水稻高温热害研究进行了展望,以期为水稻高温热害防御和农业减灾增效提供科学支持。     

气候变暖对土壤动物群落结构的影响机制

目前全球处在平均气温变暖状况中,并且已经对全球范围内的生态系统带来了深远影响。土壤动物是陆地生态系统中最为丰富的生物组分之一,在环境指征和生物地球化学循环等方面起着重要的作用。研究表明,气候变暖对土壤动物群落结构具有影响,但对其影响机制缺乏系统总结。基于此,本文总结了近年来国内外的相关研究,指出气候变暖主要通过影响土壤动物的生长发育和生殖状况、生境环境条件、食源和食物网结构等方面,进而对土壤动物的群落结构产生影响。未来在研究区域上应更加关注气候变暖敏感区,研究方法上应进行长期的野外观测,探索新型获取土壤动物的方法并综合应用同位素和高通量测序等研究手段,在机理研究中应更加关注功能性状分析,研究内容上加强气候变暖对土壤动物生态功能影响的研究并综合考虑全球变化中其他因素的影响。     

多年冻土退化对湿地甲烷排放的影响研究进展

全球气候变暖导致北半球大部分多年冻土区的冻土已经开始退化。多年冻土退化对冻土区湿地CH₄排放产生重要影响,可能直接决定冻土区湿地对全球气候变暖的反馈方式。综述了近年来多年冻土退化对湿地CH₄排放影响的研究。多年冻土退化导致的土壤活动层深度增加和植被类型由中生向湿生的转变都可能会大大增加冻土区湿地CH₄排放量,从而可能对全球气候变暖产生正反馈作用。但多年冻土退化导致的水文条件变化、土壤温度变化和微生物组成及活性变化对湿地CH₄排放的影响却存在一定的不确定性。多年冻土退化除了影响湿地CH₄排放量之外,还可能通过改变土壤冻融过程而影响湿地CH₄排放的季节分配模式。最后提出目前研究中存在的问题,并对未来研究方向进行了展望。     

气候变化下寒露林蛙在中国的潜在地理分布

近几十年来,全球变暖对全球生物多样性及其地理分布产生了重要影响,特别是对气候变化敏感的两栖动物。寒露林蛙(Rana hanluica)是中国特有种,但在濒危物种红色名录中处于无危状态。为了评估寒露林蛙种群的生存现状,掌握该物种在中国的潜在分布区,以及在未来气候变化条件下适宜生境区的变化,本研究利用最大熵(MaxEnt)生态位模型和地理信息系统,对中国未来气候变化情景下(2050和2070年)寒露林蛙的适宜生境区进行识别。基于47个寒露林蛙分布位点和20个典型环境因子,建立了寒露林蛙在当前和未来气候条件下的适宜生境模型,并分析了相关的环境影响因子。结果表明: MaxEnt模型的预测准确度较高,受试者工作曲线面积值达0.993;寒露林蛙在当前气候条件下的潜在适宜生境面积为36.36万km²,潜在地理分布区域主要位于湖南省和贵州省;影响潜在地理分布的主要环境因子为最干月降水量和海拔。在未来2种典型浓度路径的气候情景下(SSP1-2.5和SSP5-8.5),寒露林蛙适宜生境区均出现不同程度的缩减,导致总适宜生境面积呈减少趋势;其高适宜生境向高纬度地区转移,其核心分布区仍以湖南省为主。