全膜双垄沟覆盖条件下不同施氮量对春玉米氮素吸收利用及分配的影响

通过田间试验研究了黄土旱塬旱作全膜双垄沟覆盖栽培条件下,不同施氮量（0、100、200、250、300及400 kg/hm²）对春玉米氮素吸收、利用及分配的影响,为提高春玉米氮素利用效率及合理施氮提供理论依据。结果表明:（1）春玉米植株及籽粒含氮量、氮素累积量随施氮量增加而提高,但当施氮量超过250 kg/hm²后增加效果不显著。（2）春玉米植株含氮量随生育期推进而降低,但氮素累积量则随生育期推进而增加。（3）玉米叶片及茎+叶鞘氮素转移量及对籽粒氮素贡献量高于其他器官。（4）春玉米籽粒产量随施氮量增加先增加后降低,并在施氮量为250 kg/hm²时产量最大（11 932 kg/hm²）,此时氮素收获指数最大（69.12%）并显著高于其余处理,氮肥农学效率也显著高于施氮量为300、400 kg/hm²的处理。因此,从春玉米产量、氮素利用角度考虑,该试验条件下的合理施氮量为250 kg/hm²。     

控释肥对夏玉米产量及田间氨挥发和氮素利用率的影响

在大田条件下研究了树脂包膜控释肥（CRF）和硫包膜控释肥（SCF）对夏玉米产量、田间氨挥发及氮肥利用率的影响.结果表明：控释肥能显著提高玉米产量.在相同施肥量（N、P、K量相同）情况下,全量控释肥CRF(1428 kg·hm^-2)和SCF（1668 kg·hm^-2）分别比全量普通复合肥CCF（1260 kg·hm^-2）增产13.15%和14.15%;控释肥施肥量减少25%（CRF 1071 kg·hm^-2;SCF 1251 kg·hm^-2）时,分别比CCF增产9.69%和10.04%;控释肥施肥量减少50%时（CRF 714 kg·hm^-2;SCF 834 kg·hm^-2）,其产量与CCF无显著差异.对夏玉米田间土壤原位氨挥发进行研究表明,控释肥处理氨挥发速率上升缓慢,最大挥发高峰出现时间比普通肥处理晚7 d,土壤氨挥发量在0.78～4.43 kg N·hm^-2,比普通肥处理(9.11 kg N·hm^-2)减少51.34%～91.34%.控释肥的氮肥利用率和农学效率也均显著高于普通肥处理.     

寒地不同熟性品种水稻产量对CO_2浓度和温度升高响应的模拟

选择黑龙江省作为研究区域,根据主栽水稻生育期内所需积温选取3个代表性品种,重点分析增温和大气CO_2肥效作用对不同熟性品种水稻产量的影响.采用2013年的逐日气象资料及开顶式气室(OTC)(3个CO_2浓度:390、450和550μmol·mol~(-1))试验资料对品种的遗传参数进行调试;然后采用经验证的CERES-Rice作物模型分别模拟了3个CO_2浓度水平下,伴随温度升高1、2、3和4℃时早、中、晚熟品种水稻产量.结果表明:随CO_2浓度升高,不同品种水稻产量均上升;随温度升高,早熟品种产量持续下降,中、晚熟品种产量先上升再下降.若不考虑CO_2肥效作用,除了中熟和晚熟品种在增温1℃时会有3.1%和0.27%的小幅增产外,其余均表现为减产,其中早熟品种减产幅度最大,增温4℃时减产高达57.7%,而中熟和晚熟品种减产10%左右.若考虑CO_2肥效作用,450μmol·mol~(-1)CO_2浓度下,中熟和晚熟品种在增温2℃时仍增产0.75%和3.2%;550μmol·mol~(-1)CO_2浓度下,中熟品种在增温3℃时仍增产4.5%,晚熟品种在增温4℃时仍增产0.39%.而无论是否考虑CO_2肥效作用,早熟品种在增温作用下均表现大幅度减产.与不考虑CO_2肥效相比,大气CO_2肥效作用有效提高了水稻产量,但CO_2肥效对增产的贡献率在不同品种间差异不明显,且贡献率均小于10%.     

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。     

近60年广西北部湾红树林生态区气候变化及其影响因素

利用广西北部湾红树林生态区6个市（县）的国家气象观测站1961-2019年气象资料以及海平面资料,分析近60年来该生态区基本气候要素、极端天气气候事件及海平面的变化趋势及其对红树林的影响,并分析未来气候变化对区域红树植物可能造成的影响。结果表明：北部湾红树林生态区年平均气温、年平均最低气温升高,高温日数增多,低温日数和年降水量变化趋势不明显。最长连续无降水日数多数市（县）变化趋势不明显;年霜冻日数减少;热带气旋影响个数减少但平均强度呈微弱增大趋势;大风日数减少;海平面呈缓慢上升趋势。根据RegCM4区域气候模式预估,未来40年（2021-2060年）,在RCP4.5情景下,相对于参照时段（1986-2005年）,该生态区年平均气温将上升0.9-1.4℃,年平均最高气温和年平均最低气温均升高,高温日数增多、低温日数减少;年降水量将增多1%-2%;最长连续无降水日数增多;霜冻日数减少;预计未来30年,广西沿海的海平面较2019年上升40-160mm。年平均气温和极端气温的升高以及冬季低温日数和霜冻日数的减少将有利于热带红树植物的北扩;夏季高温导致的蒸发加剧及夏秋季最长连续无降水日数增多,可能加剧红树林病虫害。极端灾害性天气气候事件、海平面上升和人为影响等多重作用会对红树林分布格局产生重大影响,导致红树林生态退化风险增大。     

15N交叉标记有机与无机肥料氮的转化与残留

有机无机肥配施能够培肥土壤,改善土壤氮素供给,但目前有机无机肥配施主要集中在化肥氮的研究,忽略秸秆氮对化肥氮转化的影响。为了解秸秆还田对不同氮源转化和残留的影响,采用¹⁵N对尿素和水稻秸秆进行交叉标记,在两种不同肥力水稻土 (粘土矿物类型为1 ∶ 1型红黄泥和2 ∶ 1型紫潮泥) 进行水稻盆栽试验。设置对照(CK),单施尿素(¹⁵NU)、标记尿素与稻草配施(¹⁵NU-S) 和标记稻草与尿素配施(¹⁵NS-U)4个处理。结果表明,水稻吸收的氮素60%以上来自土壤氮,土壤氮素肥力相对较低的红黄泥较之紫潮泥对肥料氮的依赖更强;水稻生长期间微生物同化的尿素氮占标记底物的百分数红黄泥为1.8%-8.3%,紫潮泥为1.8%-19.2%;微生物同化的秸杆氮占标记底物的百分数红黄泥为1.7%-5.0%,紫潮泥为2.0%-6.2%。而粘土矿物固持的尿素氮占标记底物的百分数,红黄泥为0.3%-2.1%,紫潮泥为3.5%-18.7%;粘土矿物固持的秸杆氮红黄泥为0.2%-0.9%,紫潮泥为1.7%-5.0%。水稻成熟期尿素氮的残留率,红黄泥¹⁵NU处理、¹⁵NU+S分别为14.5%和17.0%,紫潮泥分别为16.9%和17.1%。秸秆氮的残留率分别为红黄泥38.8%、紫潮泥41.5%;有机无机肥配施提高了微生物同化化肥氮的能力,降低了粘土矿物晶格固持化肥氮的水平。有机无机配施提高了化肥氮利用率同时,提高了有机形态氮残留,降低了无机形态氮(矿质氮+固定态铵)的残留。     

模拟氮沉降和接种外生菌根真菌对马尾松(Pinus massoniana)幼苗营养元素的影响

量化植物地上部和地下部元素含量对于理解和预测植物养分平衡如何响应大气氮沉降的变化至关重要。通过盆栽试验研究了氮沉降增加背景下外生菌根真菌对马尾松幼苗营养元素的影响。对马尾松幼苗进行了接种两种外生菌根真菌：（彩色豆马勃（Pisolithus tinctorius,Pt）与厚环乳牛肝菌（Suillus grevillei,Sg））以及4种氮素浓度添加：0 kg N hm^-2a^-1（N0）、正常氮沉降30 kg N hm^-2a^-1（N30）、中度氮沉降60 kg N hm^-2a^-1（N60）、重度氮沉降90 kg N hm^-2a^-1（N90）,共12个处理,测定了马尾松地上部和地下部大量元素和微量元素的含量。结果表明：施氮改变了营养元素在马尾松幼苗地上部和地下部的含量,马尾松幼苗磷（P）、钙（Ca）、铁（Fe）、锰（Mn）等元素均在N60时达到临界值,而当输入的量超过了马尾松对氮的需求时,氮沉降会使马尾松营养元素含量较最适浓度时降低,地上部碳（C）随施氮浓度的升高先升高后降低,N随施氮浓度的升高而升高,根系和叶片钾（K）、Ca、镁（Mg）均随施氮浓度的升高而降低,施氮也降低了根系C及微量元素的含量。但在同一施氮浓度下,接种外生菌根真菌（EMF）后能够提高大多数元素的含量,N90时接种厚环乳牛肝菌（Sg）和彩色豆马勃（Pt）的叶片N含量与对照相比分别提高112.6%和138.6%,根系N含量分别提高73.1%、71.6%;N60时接种Sg和Pt的植株叶片P含量比不施氮未接种对照分别提高了166.3%、132.9%,根系P含量分别提高了40.8%、38.5%。EMF能够维持植物养分平衡,从而降低高施氮量对植物的影响效果。这为未来气候变化情景中氮沉降增加下接种EMF可以调节植物元素含量,从而达到更适应环境的元素平衡来促进生长提供理论依据。     

钙对镉胁迫下花生生理特性、产量和品质的影响

通过盆栽试验,选用高油品种豫花15和高蛋白品种XB023,研究了不同浓度钙对镉胁迫下不同类型花生品种营养生长、叶片叶绿素含量、光合速率、保护酶活性等生理特性及产量和品质的影响.结果表明： 施钙可以缓解镉胁迫对花生植株主茎高和侧枝长的抑制作用,增加花生植株干物质量,提高叶片叶绿素含量和光合速率,提高叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）活性和可溶性蛋白质含量,降低丙二醛（MDA）的积累量,减轻镉胁迫对花生叶片的伤害;施钙可以缓解镉胁迫对花生的减产作用,增加花生荚果和籽仁产量,其增产的主要原因是增加了单株结荚数和出仁率;施钙可以促使籽仁中可溶性糖向粗脂肪和蛋白质转化,增加籽仁中脂肪和蛋白质含量,改善镉胁迫下花生籽仁品质.施钙可以降低两花生品种籽仁中镉含量,对豫花15的降低效果好于XB023.     

限水灌溉冬小麦冠层氮分布与转运特征及其对供氮的响应

以高产冬小麦品种周麦18为材料,在大田春灌1水条件下,设置不同供氮水平和氮肥运筹处理试验,研究并探讨了在华北地区限水灌溉条件下氮肥施用对冬小麦冠层叶片氮素时空分布与转运及氮肥利用的影响。结果表明,冬小麦适量施氮可显著增产,2008-2009年以施氮量180 kg/hm²时(N21)产量最高,为8749 kg/hm²;2009-2010年以施氮量270 kg/hm²时(N32)产量最高,但施氮量210 kg/hm²(N22)处理与N32处理产量无显著差异,分别为8340 kg/hm²和8558 kg/hm²。氮肥利用效率和氮肥偏生产力均随施氮量增加而降低;氮肥利用率与氮肥农学效率均随施氮量的增加呈先升后降的趋势,分别在N21和N22处理时最高。冠层叶片氮素含量和积累量随叶层层次自上而下降低而下降,垂直梯度分明,各时期冠层叶片氮素垂直梯度随施氮量的增加总体呈先增大后减小的趋势。冠层叶片氮素转运量、转运率和对籽粒的贡献率均呈现为:第1层>第2层>第3层>第4层。相关分析表明,冠层叶片氮素梯度与叶片氮素转运率呈显著正相关关系(R²=0.722^*),与贡献率呈极显著正相关关系(R²=0.975^**)。适量施氮(120-210 kg/hm²)增大了叶层间氮素垂直分布梯度,促进了氮素在植株内的运移分配,有利于叶片氮素向外转运,提高了叶片氮素转运量和对籽粒贡献率,保持了较高的氮素利用率。施氮过多(330 kg/hm²)减小了叶层间氮素垂直分布梯度,减弱了氮素在植株内的再利用,叶片氮素转运不畅,导致叶片氮素转运量和对籽粒贡献率下降,氮素利用率显著降低。连续两年试验结果显示,通过适量氮肥调控可以增大冠层叶片氮素垂直梯度,有利于叶片中的氮素输出,促进氮素的再分配、再利用,从而提高氮素利用率,并可获得较高的籽粒产量和蛋白质含量。     

滇中高原云南松林枯落物输入对土壤碳氮储量及其分布格局的影响

为了更好地理解土壤碳氮对枯落物输入变化的响应,通过枯落物添加与去除实验（DIRT）对滇中高原云南松林枯落物输入变化对土壤碳氮储量及其分布格局的影响进行了研究。2018年3月至2019年2月分别设置6种枯落物输处理,分别为对照（CO）、去除枯落物（NL）、双倍枯落物（DL）、去除根系（NR）、无输入（NI）以及去除有机层与A层（O/A-Less）,研究了不同处理条件下土壤剖面上碳氮储量的分布规律。研究结果表明：（1）不同处理全碳储量为134.49-170.92 t/hm²,全碳储量在不同处理间表现为：S_C（NL）=170.92 t/hm² > S_C（CO）=168.10 t/hm² > S_C（NR）=153.26 t/hm² > S_C（NI）=147.20 t/hm² > S_{C（O/A-Less）}=143.54 t/hm² > S_C（DL）=134.49 t/hm²,不同处理0-20 cm土层全碳储量占0-60 cm土层全碳储量的40.86%-53.56%;不同处理全氮储量表现为：S_N（CO）=11.83 t/hm² > S_N（NL）=9.70 t/hm² > S_N（DL）=8.70 t/hm² > S_N（NR）=8.35 t/hm² > S_{N（O/A-Less）}=8.21 t/hm² > S_N（NI）=8.09 t/hm²。不同处理0-20 cm土层的全氮储量占0-60 cm土层全氮储量的39.28%-46.04%。云南松林地枯落物添加去除实验发现去除枯落物短期内可以增加土壤碳储量,其他处理均在一定程度上减少了土壤碳氮储量。（2）地上枯落物输入对表层（0-20 cm）土壤碳氮影响显著,根系输入对深层（20-40 cm）土壤碳氮影响显著;（3）土壤C、N存在耦合关系,不同处理土壤全碳含量与全氮含量极显著正相关,并且土壤全碳含量与土壤各化学计量比均呈极显著正相关关系;土壤容重与土壤碳氮含量具有极显著负相关关系。     

站点CERES-Rice模型区域应用效果和误差来源

作物区域模拟是利用有限的空间数据,最大限度地反映出生育期、产量等作物性状的时空变化规律.由于目前的作物模型大多是田间尺度的站点模型,把它运用到区域水平的效果如何研究甚少.文章利用CERES-Rice模型,对作物模型在我国的区域应用效果进行了分析.首先利用田间观测数据在各实验点上对模型进行了详细的站点校准,以验证模型在我国的模拟能力;然后以我国水稻生态区(精确到亚区)为单位,运用均方根差(RMSE)法进行了区域校准和验证;最后利用区域校准后的CERES-Rice模型,模拟了1980～2000年的网格(50km×50km)水稻产量,并与同期农调队调查产量进行统计比较,以验证区域应用的效果,为区域模拟的推广和应用提供参考.结果表明:经过空间校准后的CERES-Rice模型,在水稻的主产区1～4区(占种植面积的95%)模拟的平均产量与调查产量相对均方根差在22%以内,两者的符合度也较好,个别区域(5、6) RMSE%在24%～30%之间;1980～2000年水稻各产区模拟的平均产量与调查产量随时间变化趋势也具有一定的一致性;全国1896个网格中,大部分网格(71.01%)模拟的21年水稻年产量与调查产量的RMSE%在30%之内,且大部分分布在水稻主产区,考虑到水稻种植面积的权重后,认为利用区域校准和验证后的CERES-Rice模型进行水稻区域模拟,可以反映出产量的时空分布特征,能够为宏观决策提供相应的信息.但目前区域模拟中还存在着一定的误差,有待今后进一步研究.     

翻压山黧豆绿肥与氮肥减施对水稻生长及其养分吸收与产量的影响

为探明种植翻压山黧豆绿肥与减施氮肥下的水稻生产潜力,通过3年田间定位试验,设置冬闲+不施肥(NF)、山黧豆绿肥(GM)、冬闲+常规氮肥(100%N,CK)、山黧豆绿肥+80%常规氮肥(GM+80%N)、山黧豆绿肥+70%常规氮肥(GM+70%N)、山黧豆绿肥+60%常规氮肥(GM+60%N)6个处理,研究不同处理对水稻生长、养分吸收及产量的影响。结果表明：(1)与CK相比,翻压山黧豆绿肥并减施氮肥处理均能够显著提升水稻株高、增加水稻分蘖数、提高水稻干物质积累量,其中以GM+70%N施肥处理提升效果最为明显。(2)GM+70%N施肥处理下,不同生育时期水稻株高、有效分蘖数分别较对照常规施肥(100%N)提升了13.32%~ 15.73%和33.98%~59.47%,水稻干物质积累量提高了23.19%~144.18%,且随着生育时期的推进增加速率依次降低。(3)种植翻压山黧豆绿肥并减施氮肥处理下水稻产量均有所提高,其中GM+70%N和GM+80%N处理显著提高,增产分别达13.84%,7.25%,且GM+70%N处理下水稻植株和籽粒养分吸收更为全面。研究发现,种植翻压山黧豆并适量减施氮肥能有效促进水稻生长和养分的吸收积累,显著提高水稻产量,说明翻压山黧豆绿肥可替代稻田30%~40%的氮肥施入量,并可在避免水稻旺长的同时实现水稻高产,是四川水稻种植较好的耕作措施。     

两种温室气体排放方案下我国水稻产量变化模拟

利用最新的温室气体和SO₂排放方案,即政府间气候变化委员会(IPCC)排放情景特别报告(SRES)的A2和B2方案,通过区域气候模式PRECIS和作物模型CERES-Rcie相嵌套,在50 km×50 km网格尺度下,模拟了未来2080年我国水稻产量的变化.结果表明,两种温室气体排放方案下,我国水稻的年平均单产水平各地有增有减,增产地区主要集中在长江及长江流域以南地区,其中四川和湖北交界的山区增产幅度最大,减产地区主要集中在华北平原和东北平原;由于CO₂的肥效作用,A2温室气体排放方案对我国水稻单产的正面影响大于B2方案,A2排放方案下,我国水稻总产呈现一定程度的上升趋势,B2排放方案下,水稻总产表现为少量下降.     

宽幅播种对冬小麦‘泰农18’产量和氮素利用率的影响

为阐明小麦宽幅播种的增产增效效应,于2015-2016年小麦生育季在泰安、兖州试验点分别采用宽幅播种和常规条播两种播种方式,研究了播种方式对冬小麦‘泰农18’产量和氮素吸收利用的影响.结果表明: 播种方式、试验点及两者的互作效应显著影响冬小麦产量、氮素利用率及其相关指标.在两试验点,相对于常规条播,宽幅播种均可通过提高单株与群体分蘖数和单株成穗数来提高单位面积穗数,实现增产,在泰安、兖州点分别增产22.5%和15.4%;宽幅播种均可通过促进小麦氮素吸收积累、提高氮素吸收效率来提高氮素利用率,在泰安、兖州点氮素吸收效率分别提高27.7%和17.5%,氮素利用率分别提高22.5%和15.4%.泰安点宽幅播种的增效效应尤为显著.生产上采用宽幅播种方式可有效提高冬小麦产量和氮素利用率,实现小麦高产高效栽培.     

控释氮肥对抗除草剂转基因水稻田土壤甲烷排放的影响

采用温室盆栽和静态箱-气相色谱法,研究了控释氮肥对抗除草剂转基因水稻和亲本常规水稻稻田土壤甲烷(CH4)排放的影响。供试土壤为潴育型水稻土,氮肥种类为尿素和控释氮肥。结果表明,与对照(尿素)相比,控释氮肥提高了水稻分蘖数、株高、生物量及产量。水稻品种对CH4季节性排放规律没有明显影响,CH4排放通量基本表现为,自水稻移栽后逐渐升高,移栽后62—92 d出现峰值,而后逐渐降低至水稻收获。与对照相比,控释氮肥可显著降低CH4排放通量和全生育期累积排放量。抗除草剂转基因水稻稻田土壤CH4排放通量和累积排放量均显著低于亲本常规水稻。研究认为,一次性基施控释氮肥和种植抗除草剂转基因水稻对有效减缓稻田甲烷排放具有重要意义。     

15N标记水稻控释氮肥对提高氮素利用效率的研究

本文应用^15N示踪技术研究了水稻对空控释氮肥和尿素氮吸收利用效率的影响以及氮的去向,结果表明：施肥后11天内,水稻控释氮肥和尿素的NH3挥发损失分别占施入氮量的0.69%和1.81%,NH3的挥发损失在施肥后第5天时达到最大值,此后逐渐降低。水稻控释氮肥和尿素氮的淋溶损失分别占施入氮量的0.95%和1.02%,水稻控释氮肥氮的淋溶损失在水稻整个生长期间均比较平缓,施肥后40天时略有上升,此后又缓慢降低。用氮素平衡帐中的亏缺量和缺量扣除氨的损失量后计为硝化-反硝化损失量的结果表明,水稻控制氮肥氮的硝化-反硝化损失量占施氮量的3.46%,而尿素氮在硝化-反硝化损失量却高达37.75%,肥料氮在土壤中的残留主要集中在0～35cm的土层中,达91.4%-91.5%,残留在35cm以下土层中的氮甚微,水稻控制氮肥残留在土壤中的氮量略高于尿素处理。水稻控释氮肥利用率高达73.8%,比尿素高出34.9%,水稻控释氮肥氮利用率高的原因是因氮从颗粒中缓慢释放、受淋溶、氨挥发、尤其受硝化-反硝化途径损失的氮较少。在施等氮量的条件下,施用水稻控制氮肥的稻谷产量比尿素的增产25.5%,达到p=0.05的显著水平。     

水稻对稻瘿蚊为害补偿力与经济阈值研究

１９９４－１９９８年针对水地稻瘿蚊为害补偿力及经济阈值进行了研究,结果表明：⑴水稻对稻瘿蚊为害具有较强的补偿能力,但基本属于不足补偿,不同标葱梯度其补偿力不同,每造成１％的标葱引起的产量损失远小于１％,其补偿率一般在５５％－８０％之间,产量损失及其损失率与标葱数呈极显正相关,有效穗和产量补偿率与标葱数则呈显负相关;⑵在相同受害程度下,密植损失大,补偿力小,而稀植损失小,补偿能力大,秧苗期补偿效     

Impacts of climate change on rice production in Africa and causes of simulated yield changes

This study is the first of its kind to quantify possible effects of climate change on rice production in Africa. We simulated impacts on rice in irrigated systems (dry season and wet season) and rainfed systems (upland and lowland). We simulated the use of rice varieties with a higher temperature sum as adaptation option. We simulated rice yields for 4 RCP climate change scenarios and identified causes of yield declines. Without adaptation, shortening of the growing period due to higher temperatures had a negative impact on yields (?24% in RCP 8.5 in 2070 compared with the baseline year 2000). With varieties that have a high temperature sum, the length of the growing period would remain the same as under the baseline conditions. With this adaptation option rainfed rice yields would increase slightly (+8%) but they remain subject to water availability constraints. Irrigated rice yields in East Africa would increase (+25%) due to more favourable temperatures and due to CO2 fertilization. Wet season irrigated rice yields in West Africa were projected to change by ?21% or +7% (without/with adaptation). Without adaptation irrigated rice yields in West Africa in the dry season would decrease by ?45% with adaptation they would decrease significantly less (?15%). The main cause of this decline was reduced photosynthesis at extremely high temperatures. Simulated heat sterility hardly increased and was not found a major cause for yield decline. The implications for these findings are as follows. For East Africa to benefit from climate change, improved water and nutrient management will be needed to benefit fully from the more favourable temperatures and increased CO2 concentrations. For West Africa, more research is needed on photosynthesis processes at extreme temperatures and on adaptation options such as shifting sowing dates.     

Agricultural breadbaskets shift poleward given adaptive farmer behavior under climate change

Modern food production is spatially concentrated in global “breadbaskets.” A major unresolved question is whether these peak production regions will shift poleward as the climate warms, allowing some recovery of potential climate-related losses. While agricultural impacts studies to date have focused on currently cultivated land, the Global Gridded Crop Model Intercomparison Project (GGCMI) Phase 2 experiment allows us to assess changes in both yields and the location of peak productivity regions under warming. We examine crop responses under projected end of century warming using seven process-based models simulating five major crops (maize, rice, soybeans, and spring and winter wheat) with a variety of adaptation strategies. We find that in no-adaptation cases, when planting date and cultivar choices are held fixed, regions of peak production remain stationary and yield losses can be severe, since growing seasons contract strongly with warming. When adaptations in management practices are allowed (cultivars that retain growing season length under warming and modified planting dates), peak productivity zones shift poleward and yield losses are largely recovered. While most growing-zone shifts are ultimately limited by geography, breadbaskets studied here move poleward over 600 km on average by end of the century under RCP 8.5. These results suggest that agricultural impacts assessments can be strongly biased if restricted in spatial area or in the scope of adaptive behavior considered. Accurate evaluation of food security under climate change requires global modeling and careful treatment of adaptation strategies.     

寒地不同熟性品种水稻产量对CO2浓度和温度升高响应的模拟

选择黑龙江省作为研究区域,根据主栽水稻生育期内所需积温选取3个代表性品种,重点分析增温和大气CO₂肥效作用对不同熟性品种水稻产量的影响.采用2013年的逐日气象资料及开顶式气室(OTC)(3个CO₂浓度:390、450和550 μmol·mol^-1)试验资料对品种的遗传参数进行调试;然后采用经验证的CERES-Rice作物模型分别模拟了3个CO₂浓度水平下,伴随温度升高1、2、3和4 ℃时早、中、晚熟品种水稻产量.结果表明: 随CO₂浓度升高,不同品种水稻产量均上升;随温度升高,早熟品种产量持续下降,中、晚熟品种产量先上升再下降.若不考虑CO₂肥效作用,除了中熟和晚熟品种在增温1 ℃时会有3.1%和0.27%的小幅增产外,其余均表现为减产,其中早熟品种减产幅度最大,增温4 ℃时减产高达57.7%,而中熟和晚熟品种减产10%左右.若考虑CO₂肥效作用,450 μmol·mol^-1 CO₂浓度下,中熟和晚熟品种在增温2 ℃时仍增产0.75%和3.2%;550 μmol·mol^-1 CO₂浓度下,中熟品种在增温3 ℃时仍增产4.5%,晚熟品种在增温4 ℃时仍增产0.39%.而无论是否考虑CO₂肥效作用,早熟品种在增温作用下均表现大幅度减产.与不考虑CO₂肥效相比,大气CO₂肥效作用有效提高了水稻产量,但CO₂肥效对增产的贡献率在不同品种间差异不明显,且贡献率均小于10%.