近20年气候变暖对东北水稻生育期和产量的影响

为探究近20年气候变暖对东北地区水稻生育期和产量的影响,利用东北三省近20年水稻生育期、产量数据和气候观测数据,采用数理统计等方法进行分析.结果表明: 1989-2009年东北三省水稻生长季日平均温度、最高温度和最低温度均呈上升趋势,降水量均呈下降趋势.与1990s相比,2000s黑龙江、吉林和辽宁三省水稻全生育期分别延长了14、4.5和5.1 d.东北地区5、6和9月温度升高可延长水稻全生育期,而7月温度升高则缩短生育期.除黑龙江省外,东北地区的审定品种和观测站点水稻生育期均呈相似的变化趋势,审定品种生育期的延长是导致观测站点水稻生育期延长的主要原因.东北地区日平均温度、最低温度和最高温度的变化均会影响水稻产量,温度上升对黑龙江省的增产效应较明显,尤其是三江平原以西地区.除辽宁省南部以外,其他地区升温均表现为增产.东北地区可以采取育种、栽培和耕作等措施充分挖掘水稻适应气候变暖的能力.
     

城市绿地热效应全年变化特征及其与背景气象因子的关系

城市绿地能够调节热气候,是城市实现高质量可持续发展的重要空间载体。以往研究着重探讨城市绿地夏季降温效应的空间特征,较少分析绿地热效应的全年变化规律与潜在影响因子。在南京城区选择7个代表性城市公园,采用热气候定点观测方法获取公园大气温度全年观测数据,并与城市中心区参照点进行对比,分析公园热效应的全年动态变化规律及背景气象因子的影响。研究发现,由于植被覆盖率、冠层郁闭度及海拔不同,不同公园热效应的季节、昼夜规律存在显著差异,主要表现为3种形式：全年降温型,全年昼升夜降型,以及夏季全天降温、春秋冬季昼升夜降型。与城市中心区相比,公园夏季最高可降低气温7.7℃,冬季最高可增温3℃。大气温度、相对湿度,风速与太阳辐射4个背景气象因子能解释23.5%-77.4%的公园热效应变异。夏冬两季日间热效应主要受太阳辐射和气温的影响,夜间热效应主要受风速影响：太阳辐射每升高100W/m²,夏季日间降温强度减少0.3℃,冬季日间增温强度增加0.2-0.5℃;气温每升高1℃,夏季日间降温强度提高0.1-0.14℃,冬季日间增温强度提高0.05-0.08℃;风速每增加1m/s,夏季夜间降温强度减少0.05-0.78℃,冬季夜间降温强度减少0.4-1.1℃。研究结果有助于深入认识城市绿地热效应的复杂形成机制,并为夏热冬冷地区城市自然空间保护与气候适应性设计提供科学参考。     

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。     

气候变暖对中国西北地区农作物种植的影响

采用对农作物生长有指标意义的≥10℃积温和<0℃负积温与农作物适宜种植面积、生长发育速度及产量进行对比统计分析研究,指出气候变暖对中国西北地区农作物种植结构发生了较大改变,冬小麦种植区西伸北扩,棉花面积迅速扩大,多熟制向北和高海拔地区推移.农作物生长发育速度发生了明显变化,春播作物提早播种,喜温作物生育期延长,越冬作物推迟播种,生育期缩短.棉花气候产量明显增加.     

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。     

昆虫对全球气候变暖的响应

过去的100年全球地表平均温度显著上升,全球气候变暖对生物的影响引起世界范围内的广泛关注。和其他生物一样,昆虫也受到了气候变暖的影响,如繁殖发育速度增快、遗传变异、种群多样性降低、分布区扩大、种群爆发、外来入侵、种群灭绝等等。全球变暖引起的昆虫响应对农林业以及人类健康存在潜在风险,因此本文主要从物候、分布区、生长发育及繁殖、形态、行为与生理、分子水平这些方面综述全球气候变暖背景下昆虫如何响应,并讨论了目前研究动态和未来的研究方向,意在为气候变化条件下昆虫科学管理策略(如种群监控、模型预测、风险评估、遗传多样性、抗性遗传等)提供指导意义。     

全球气候变暖对中国鸟类区系的影响

近百年来,气候系统变暖是毋庸置疑的.政府间气候变化专门委员会(IPCC)的第4次评估报告中指出,最近100年中(1906～2005年)气温上升了约0.74℃.已经有充分的研究表明全球气候变暖对鸟类分布,种群动态以及物候等方面产生了影响.根据作者以往研究经历以及对近20年来中国鸟类分布变化的资料进行统计分析,已知受气候变暖而改变分布范围的鸟类共120种,其中东洋界鸟类88种,古北界鸟类12种,广布种鸟类20种.因受全球气候变暖影响,中国鸟类区系的变化速率加快.本文初步探讨气候变化对我国鸟类产生的影响,并对今后该领域的研究提出一些建议.     

中国区域1960~2000年活动积温年代变化和地表植被的适应性调整

一年多季农业耕作区域的布局和植被物候变化是长期气候适应的结果.随着20世纪80年代中期之后全球气候的持续变暖,以活动积温和天数为综合指标的各种级别的气候区域边界发生变化,中国北方地区一年两季农业耕作区域和植被物候也发生了适应性调整.其中20世纪60～80年代,活动积温和天数空间分布相对比较平稳,边界没有发生明显的拓展和收缩,但随着气温升高,20世纪90年代活动积温边界发生改变,各量级的活动积温和天数综合指标边界明显向北推进.对应于气候的持续变暖,来自遥感数据的谐波分析和物候监测结果显示,90年代北方地区一年两季耕作面积增加,范围向北扩展;同时植被物候也发生明显改变,80年代和90年代的物候变化比较显示,1995年之后植被生长期比1985年之前普遍提前约10d左右,在一年两季耕作区域,植被生长期提前将近20d左右.     

三北地区防护林气候生态适应性分析

针对目前三北地区防护林出现的衰退、死亡等问题,探讨了该区林木生长的气候生态适应性,并指出这种现象的出现与当地恶劣的气候条件有很大关系.其中,限制三北地区防护林正常生长发育的主要气候因子是降水量不足、蒸发量过大,其次为风大且持续日数长;而温度与日照则不是限制三北地区防护林生长的气候因子.基于此,从气候生态适应性角度出发,提出因地制宜合理营造三北地区防护林的建议.     

中国北方气候暖干化对粮食作物的影响及应对措施

东北、华北和西北50a来的平均气温增幅高于全国平均水平,气候变暖明显,尤其冬季增温最显著。区域增暖的极端最低气温远比极端最高气温的贡献大。东北、华北大部、西北东部降水量明显减少,平均每10a减少20—40mm,尤其春夏季减少最明显。这种趋势一直延续到20世纪90年代以后,干旱化趋势非常突出。在综述我国北方现代气候变化基本特征是暖干化的基础上,重点阐述了喜凉作物冬小麦、春小麦、马铃薯和喜温作物水稻、玉米、谷子、糜子等7种主要粮食作物的生长发育、品种熟性、种植区域与面积、产量与品质等对气候暖干化的响应特征。揭示了气候暖干化使春播作物播期提早,苗期生长发育速度加快,营养生长期提前,生殖生长期和全生育期延长;秋作物发育期推迟,生殖生长期和全生长期延长;越冬作物播期推迟,越冬死亡率降低,种植风险减少,春初提前返青,生殖生长期提早,全生育期缩短。使作物适宜种植区域向高纬度高海拔扩展;品种熟性向偏中晚熟高产品种发展;喜温作物和越冬作物以及冷凉气候区的作物种植面积迅速扩大;在旱作区种植不较耐旱的玉米、春小麦等作物种植面积受到制约。对雨养农业区的作物气候产量影响严重,尤其对不够耐旱的小麦和玉米的气候产量受影响最大;对较耐旱的谷子、糜子、马铃薯等影响较轻。从作物属性而言,对喜温作物水稻、玉米和越冬作物冬小麦有利于气候产量提高;对喜凉作物春小麦和马铃薯的气候产量将产生不利影响。同时,提出了从5个方面应对气候暖干化的技术措施,调整作物种植结构,确保粮食生产安全;根据不同气候年型调整各种作物种植比例;针对不同气候区域发展优势作物和配置作物种植格局;采取不同栽培技术和管理模式应对气候变化;采取综合配套技术提髙抵御灾害能力。为粮食作物安全生产和种植结构调整与布局提供科学依据。     

Onset of spring starting earlier across the Northern Hemisphere

Recent warming of Northern Hemisphere (NH) land is well documented and typically greater in winter/spring than other seasons. Physical environment responses to warming have been reported, but not details of large‐area temperate growing season impacts, or consequences for ecosystems and agriculture. To date, hemispheric‐scale measurements of biospheric changes have been confined to remote sensing. However, these studies did not provide detailed data needed for many investigations. Here, we show that a suite of modeled and derived measures (produced from daily maximum–minimum temperatures) linking plant development (phenology) with its basic climatic drivers provide a reliable and spatially extensive method for monitoring general impacts of global warming on the start of the growing season. Results are consistent with prior smaller area studies, confirming a nearly universal quicker onset of early spring warmth (spring indices (SI) first leaf date, ?1.2 days decade^?1), late spring warmth (SI first bloom date, ?1.0 days decade^?1; last spring day below 5°C, ?1.4 days decade^?1), and last spring freeze date (?1.5 days decade^?1) across most temperate NH land regions over the 1955–2002 period. However, dynamics differ among major continental areas with North American first leaf and last freeze date changes displaying a complex spatial relationship. Europe presents a spatial pattern of change, with western continental areas showing last freeze dates getting earlier faster, some central areas having last freeze and first leaf dates progressing at about the same pace, while in portions of Northern and Eastern Europe first leaf dates are getting earlier faster than last freeze dates. Across East Asia last freeze dates are getting earlier faster than first leaf dates.     

Radiation-constrained boundaries cause nonuniform responses of the carbon uptake phenology to climatic warming in the Northern Hemisphere

Climatic warming has lengthened the photosynthetically active season in recent decades, thus affecting the functioning and biogeochemistry of ecosystems, the global carbon cycle and climate. Temperature response of carbon uptake phenology varies spatially and temporally, even within species, and daily total intensity of radiation may play a role. We empirically modelled the thresholds of temperature and radiation under which daily carbon uptake is constrained in the temperate and cold regions of the Northern Hemisphere, which include temperate forests, boreal forests, alpine and tundra biomes. The two-dimensionality of the temperature-radiation constraint was reduced to one single variable, θ, which represents the angle in a polar coordinate system for the temperature-radiation observations during the start and end of the growing season. We found that radiation will constrain the trend towards longer growing seasons with future warming but differently during the start and end of season and depending on the biome type and region. We revealed that radiation is a major factor limiting photosynthetic activity that constrains the phenology response to temperature during the end-of-season. In contrast, the start of the carbon uptake is overall highly sensitive to temperature but not constrained by radiation at the hemispheric scale. This study thus revealed that while at the end-of-season the phenology response to warming is constrained at the hemispheric scale, at the start-of-season the advance of spring onset may continue, even if it is at a slower pace.     

Delayed autumn phenology in the Northern Hemisphere is related to change in both climate and spring phenology

The timing of the end of the vegetation growing season (EOS) plays a key role in terrestrial ecosystem carbon and nutrient cycles. Autumn phenology is, however, still poorly understood, and previous studies generally focused on few species or were very limited in scale. In this study, we applied four methods to extract EOS dates from NDVI records between 1982 and 2011 for the Northern Hemisphere, and determined the temporal correlations between EOS and environmental factors (i.e., temperature, precipitation and insolation), as well as the correlation between spring and autumn phenology, using partial correlation analyses. Overall, we observed a trend toward later EOS in ~70% of the pixels in Northern Hemisphere, with a mean rate of 0.18 ± 0.38 days yr^?1. Warming preseason temperature was positively associated with the rate of EOS in most of our study area, except for arid/semi‐arid regions, where the precipitation sum played a dominant positive role. Interestingly, increased preseason insolation sum might also lead to a later date of EOS. In addition to the climatic effects on EOS, we found an influence of spring vegetation green‐up dates on EOS, albeit biome dependent. Our study, therefore, suggests that both environmental factors and spring phenology should be included in the modeling of EOS to improve the predictions of autumn phenology as well as our understanding of the global carbon and nutrient balances.     

甘肃省河东地区春玉米气候因子及气候生产潜力时空变化

根据甘肃河东地区15个气象站点1961-2010年的气象资料以及春玉米生育期资料,利用数理统计分析方法及GIS技术研究了该区50年春玉米生长季的气候因子变化特征及光合生产潜力、光温生产潜力、气候生产潜力的时空分布特征.结果表明:近50年来,河东地区春玉米生长季平均气温波动上升,平均增温0.36℃·10a-1,太阳辐射总量明显下降,降雨量波动下降;光合生产潜力下降,光温生产潜力上升,气候生产潜力略微增加;光合生产潜力从南到北逐渐增加,光温生产潜力中部低,北部、南部及东部高,气候生产潜力从东南向西北递减;该区太阳辐射的下降导致了光合生产潜力的下降,但温度的大幅升高,弥补了太阳辐射带来的负面效应;另外,由于该区降水呈下降趋势,且季节分配不均匀,在一定程度上影响了作物气候生产潜力.研究结果揭示了甘肃省河东地区春玉米气候因子及气候生产潜力时空变化.     

甘、青两省春小麦遗传多样性演变

对甘、青两省自20世纪40年代以来生产上曾大面积应用的200多个春小麦地方品种和育成品种资料进行了分析,结果表明,19个形态性状,5个农艺性状和2个品质性状都存在着广泛的遗传多样性,虽然育成品种农艺性状和品质性状的遗传多样性总体上大于地方品种,但是从20世纪60年代开展春小麦杂交育种工作之后,育成品种形态性状,农艺性状和品质性状遗传多样性呈下降趋势,评价育种对小麦遗传多样性的影响,不能足将地方品种和育成品种的遗传多样性作一简单比较就得出结论,而是应该在遗传多样性演变的动态过程中去研究。     

京津冀地区植被物候时空变化及其对城市化的响应

温度在调节植被物候的变化中起着重要作用,气候变暖和城市化均会对温度产生影响进而影响植被物候。基于京津冀地区2001—2020年的归一化植被指数(NDVI)时间序列影像,参照物候观测站点监测数据,采用动态阈值法提取出研究区关键物候参数,即生长季始期(SOG)、生长季结束期(EOG)和生长季的长度(LOG),分析近20年京津冀地区耕地、林地、草地不同植被的物候时空变化特征及其城乡差异,从而探讨植被物候对城市化的响应。结果表明：(1)耕地SOG分布呈现双波峰现象,林地和草地的SOG相对集中,3种植被的EOG的分布均较为集中;2001—2020年京津冀大部分地区的SOG提前,EOG推迟,LOG呈现延长的态势。(2)从城乡梯度物候差异的空间分布特征来看,整体而言耕地、林地、草地3种植被类型的城区物候与农村相比都存在SOG提前,EOG推迟的情况,并且城区与农村的物候差异幅度要明显大于城乡过渡带与农村的物候差异。(3)从城乡梯度物候差异的时间分布特征来看,2001—2020年间,研究区中新老城区、城乡过渡带和农村的SOG提前,EOG推迟,LOG延长,但耕地、林地、草地3种植被物候参数的城乡差异在逐年...     

寒地春玉米生长发育及产量对花前夜间增温的响应

采用田间开放式夜间增温试验方法,研究雨养农区寒地春玉米生长发育及产量对花前夜间增温的响应.结果表明:夜间增温条件下,0 ～ 10 cm耕层土壤夜间温度升高1.7℃,土壤水分略有下降;夜间增温使春玉米物候期明显提前,花前生育期缩短ld,花后生育期延长1d;夜间增温明显促进春玉米幼苗生长,提高根系长度,单株绿叶面积和棒三叶面积分别比对照提高13.5％和14.6％;与对照相比,春玉米地上生物量和籽粒产量分别显著增高8.2％和9.3％,百粒重显著增高7.1％.东北地区气候变暖尤其是日最低温度升高对春玉米的直接影响效应可能以增产为主.     

华北冬小麦降水亏缺变化特征及气候影响因素分析

为了探究气候变化背景下作物降水亏缺变化规律和影响因素,该文基于华北地区1971－1980年和2001－2010年气象数据和冬小麦生育期资料,研究了冬小麦生育期内降水亏缺变化特点,利用构建的敏感度分析模型探讨了降水亏缺量对主要气候要素的敏感性特征,主要结论：2001－2010年华北中部地区冬小麦全生育期内干旱加重,降水亏缺面积略有增加;播种—返青期内降水亏缺程度自江苏徐州—河南许昌一线往北都有所加剧,返青—拔节期内降水亏缺程度缓解,拔节—抽穗期内降水亏缺程度加重,仅在山西中部太原地区降水略有盈余,抽穗—成熟期内降水亏缺有所缓解;冬小麦拔节—抽穗期降水亏缺量对日照时数高度正向敏感站点最多,主要分布在河北北部地区和安徽省,其次是风速,对温度和降水的高度正向敏感站点最少。该文为制定灌溉定额,农业水资源管理和缓解水资源供需矛盾提供科学依据。     

Contrasting resistance and resilience to extreme drought and late spring frost in five major European tree species

Extreme climate events (ECEs) such as severe droughts, heat waves, and late spring frosts are rare but exert a paramount role in shaping tree species distributions. The frequency of such ECEs is expected to increase with climate warming, threatening the sustainability of temperate forests. Here, we analyzed 2,844 tree‐ring width series of five dominant European tree species from 104 Swiss sites ranging from 400 to 2,200 m a.s.l. for the period 1930–2016. We found that (a) the broadleaved oak and beech are sensitive to late frosts that strongly reduce current year growth; however, tree growth is highly resilient and fully recovers within 2 years; (b) radial growth of the conifers larch and spruce is strongly and enduringly reduced by spring droughts—these species are the least resistant and resilient to droughts; (c) oak, silver fir, and to a lower extent beech, show higher resistance and resilience to spring droughts and seem therefore better adapted to the future climate. Our results allow a robust comparison of the tree growth responses to drought and spring frost across large climatic gradients and provide striking evidence that the growth of some of the most abundant and economically important European tree species will be increasingly limited by climate warming. These results could serve for supporting species selection to maintain the sustainability of forest ecosystem services under the expected increase in ECEs.     

SSR水平上甘、青两省春小麦品种间的遗传多样性现状及演变趋势

利用22对SSR引物的扩增结果计算品种间的Jaccard相似系数,在此基础上用UP(GMA方法进行了聚类分析,检测了43个春小麦品种间在DNA水平上的遗传变异。22对引物共扩增出102条多态性带,平均每对引物可扩增出4．64条多态性带,具有较好的多态性。SSR水平上43个品种间遗传距离变异范围为0.2222～0.8393,平均遗传距离GD％=0．6055。43个品种聚为两大类,除佛手麦自成一类外,其余42个品种聚为第二大类。聚类结果真实地反映了品种间基因型差异。历史上地方品种间SSR水平上的遗传变异最大,育成品种遗传多样性水平总体上呈下降趋势,且低于地方品种和引进品种。1BL／1RS易位片段特异性引物Rye检测结果显示,共有7个品种含有1RS片段,结果需进一步证实和深入研究。