气候变化对河西走廊主要农作物的影响

利用1991—2014年甘肃省河西走廊5市的气温、降水数据及农作物物候期和产量资料,运用线性趋势估计法、5 a滑动平移法、灰色关联度分析法和皮尔逊相关系数法分析了河西走廊24年来的气候变化特征、农作物物候和产量的变化特征及二者之间的联系。结果表明:(1)河西走廊近24年来春季变暖变干,气温气候倾向率为0.69℃/10 a、降水为6.63 mm/10a,夏秋季节变暖变湿,气温气候倾向率为0.49℃/10 a、降水为16.83 mm/10 a,全年表现为显著变暖,降水量增加,气温气候倾向率为0.43℃/10 a、降水为59.28 mm/10 a;(2)春小麦播种期呈略微提前趋势,玉米播种期呈推后趋势,春小麦和玉米的出苗期、生长季呈缩短趋势,成熟期呈提前趋势。春小麦和玉米播种期、出苗期、成熟期、生长季与气温呈负相关,播种期与降水量呈二次曲线关系,出苗期与降水量呈负相关,成熟期、生长季与降水量呈正相关;(3)河西走廊年小麦产量总体呈显著下降趋势,嘉峪关、金昌、武威、张掖和酒泉每10年分别减少0.5×10~4 t、0.24×10~4 t、10.94×10~4 t、10.72×10~4 t和13.85×10~4 t;年玉米产量酒泉呈略微减少趋势,每10年减少0.89×10~4 t,嘉峪关、金昌、武威和张掖总体呈增加趋势,每10年分别增加0.11×10~4 t、5.22×10~4 t、24.74×10~4 t和17.27×10~4 t;河西走廊的小麦相对气象产量正负变化比较频繁,玉米相对气象产量负值变化比较明显;嘉峪关、张掖、武威小麦产量和酒泉、金昌玉米产量受气温影响略大,关联系数分别为0.694 8、0.724 6、0.748 6和0.734 4、0.683 6,酒泉、金昌小麦产量和嘉峪关、张掖、武威玉米产量受降水量影响较大,关联系数分别为0.784 9、0.739 1和0.653 7、0.645 2、0.734 6;(4)社会经济因素对农作物的影响逐渐变大,国家政策的大力实施、农业科学技术的发展和推广以及河西走廊人民的种植意愿对农作物产生了很大的影响。该研究对农业应对气候变化,合理利用气候资源,推广生长季较短的新品种作物,提高农作物的生产潜力具有较大的意义。     

气候变暖对半干旱区马铃薯产量的影响

基于西北典型半干旱区马铃薯定位观测试验,结合气候要素平行观测资料,研究了半干旱区马铃薯产量对气候变化的响应。结果表明,1957—2015年间(59 a),西北半干旱区在气温显著上升,气温和降水量气候倾向率分别为0.238℃/10 a、-10.517 mm/10 a。马铃薯产量与苗期(6月)呈显著负相关(P0.01),与块茎膨大期(8月)气温也呈负相关(P0.10),6—8月气温每升高1℃,马铃薯产量下降4 391.39~6 798.46 kg·hm~(-2)。产量与生育期≥0℃积温呈显著负相关(P0.05),适宜≥0℃积温阈值为2 307.4℃。产量与苗期降水量呈正相关(P0.10),适宜降水量阈值为47.8 mm。产量与9月中旬日照时数呈显著正相关(P0.01)。马铃薯生育期干燥指数与产量呈显著负相关(P0.05),适宜阈值为1.88。研究还发现气温变化对马铃薯产量影响的敏感期在出苗至分枝期,而水分影响马铃薯产量敏感期分别在分枝到开花期和块茎膨大期,同时,块茎膨大期也是日照变化影响产量的敏感期。因此,气候变暖对西北半干旱地区马铃薯的生产形成了负面影响。     

农田施用水葫芦对水稻干物质生产与分配的影响

为促进农田养分循环利用和农业生态环境健康,以粳稻品种运2645为供试材料,设计农田施用水葫芦(将晒干水葫芦按4 500 kg hm-2农田施用)和不施用水葫芦处理(对照),施N量为120 kg hm-2(LN)、240 kg hm-2(NN),研究其对水稻物质生产与分配的影响.结果表明:1)农田施用水葫芦使水稻移栽~分蘖中期、分蘖中期~拔节期、拔节~抽穗期、抽穗期~穗后20 d和穗后20 d~成熟期平均分别比对照8.6%、9.8%、12.2%、15.9%和3.1%,使得成熟期生物产量显著增加(+9.0%);2)与干物质生产量相似,水稻平均叶面积指数(LAI)和净同化率(NAR)对水葫芦处理的响应呈相似的季节性变化趋势,但NAR在穗后20 d~成熟期有所下降;3)农田施用水葫芦对水稻不同生育时期叶片、茎鞘和稻穗占地上部干重的比例影响不大;4)增加施N量能够明显增加水稻的干物质生产量;水葫芦×N的互作效应对水稻干物质生产与分配无明显影响.5)农田施用水葫芦使水稻生育前、中期干物质生产量增幅较大,对生育后期影响相对较小.图5表3参15     

气候变化对黄土高原半干旱区春小麦生长和产量的影响——以定西市为例

气象因子是影响春小麦生长发育的主要因素,探究全球气候变暖对黄土高原半干旱区春小麦生长和产量的影响,为防灾减灾提供科学依据。利用1960-2016年甘肃省定西市气象观测资料和1986-2016年春小麦试验资料,研究气候变化对春小麦生长和产量的影响,分析春小麦各发育期的变化,探讨影响春小麦生长和产量变化的主要因素,为春小麦应对气候变化提供保障。结果表明:近57年春小麦生育期气温呈显著上升趋势,在1997年发生突变;1960—1997年之前春小麦生育期降水呈减少趋势,之后呈增加趋势,但整体上呈增加趋势;日照时数和20℃积温呈增加的趋势。春小麦生长日数年际波动较大,整体呈缩短趋势,春小麦播种到出苗期、抽穗期到开花期和乳熟期到成熟期生长天数减少导致了春小麦全生育期生长日数缩短。近31年春小麦产量呈增加趋势,不孕小穗数和成穗率呈减少趋势,穗粒数和千粒重呈增加趋势。降水是影响黄土高原半干旱区春小麦产量的主要因素。     

续断菊与玉米间作系统不同植物部位Cd、Pb分配特征

采用植物修复的方法对会泽铅锌矿周围受Cd、Pb污染的农用地进行修复,将超富集植物续断菊和农作物玉米在污染农用地间作种植,以减少农用地重金属含量,并获得合格的农产品。通过田间小区直接种植的方式,测定植物生物量及各器官重金属含量,研究续断菊(Sonchus asper L.Hill)与玉米(Zea mays L.)间作系统植物不同器官Cd、Pb分配特征。结果表明,(1)间作续断菊生物量相比单作增加了31.55%,间作玉米生物量相比单作增加了29.02%。(2)从拔节期到成熟期,间、单作玉米各器官Cd质量分数呈下降趋势。成熟期与拔节期相比,间作玉米根、茎、叶Cd质量分数分别降低了24.51%、29.06%、55.32%,单作玉米根、茎、叶Cd质量分数分别降低了22.05%、7.20%、45.02%。在不同时期,间作玉米根、叶Cd质量分数都低于单作玉米根、叶Cd质量分数。根部Cd质量分数在抽穗期和成熟期差异显著;叶部Cd质量分数在成熟期差异性显著;茎部Cd质量分数在抽穗期和成熟期呈现出单作大于间作,在成熟期差异显著。玉米各部位Pb质量分数呈现出先增加后下降趋势,且成熟期根、茎Pb质量分数小于拔节期,而该期叶Pb质量分数则大于拔节期。不同时期,间作玉米根、叶Pb质量分数小于单作玉米根、叶,根在抽穗期和成熟期Pb质量分数差异性显著;间作玉米籽粒Cd、Pb质量分数显著小于单作。(3)续断菊根部及地上部Cd质量分数随时间推移而呈现逐渐增加趋势,间作续断菊根部及地上部Cd质量分数分别增加16.88、15.45 mg·kg-1,单作续断菊根部及地上部Cd质量分数分别增加5.5、10.09 mg·kg-1,间作续断菊地上部Cd质量分数显著大于单作,间作根部大于单作根部,在抽穗期和成熟期出现显著差异。(4)间作、单作种植模式下土壤Cd、Pb质量分数均有下降,土壤Cd质量分数在间作模式下降25.99%,单作续断菊模式下降23.19%,单作玉米模式下降14.78%;土壤Pb质量分数在间作模式下降6.78%,单作续断菊模式下降7.53%,单作玉米模式下降7.23%。结果表明,续断菊和玉米间作促进了续断菊各部位对镉的积累量,同时抑制了玉米各部位镉的积累量。     

河北省玉米生长季干旱特征及成因分析

干旱是影响河北省玉米生长的重要农业气象灾害。利用玉米种植区1971-2018年气象资料和1981-2018年玉米(Zea mays)生长观测资料,以有效降水量代替实际降水量计算水分亏缺指数,对河北省玉米生长季干旱分布特征、变化趋势和变化成因进行了分析。结果表明,(1)干旱概率和干旱强度分布特征基本一致,春玉米区由高到低依次为播种期拔节-抽雄期抽雄-乳熟期出苗-拔节期乳熟-成熟期,夏玉米区依次为播种期抽雄-乳熟期乳熟-成熟期拔节-抽雄期出苗-拔节期。(2)春玉米区4月下旬至5月上旬(播种期)和6月下旬至8月上旬(拔节-乳熟期)、夏玉米区6月上中旬(播种期)和8月上中旬(抽雄-乳熟期)受干旱影响较大,其中春玉米区以张家口和承德北部干旱最重,夏玉米区以石家庄东部、衡水西部和邢台东北部干旱最重。(3)春玉米区5月上中旬受需水量减少、降水量增加趋势影响,干旱强度和范围随年代显著下降,8月中下旬受需水量增加趋势影响,干旱强度和范围随年代显著上升;夏玉米区6月下旬受需水量减少趋势影响、9月下旬受需水量减少和降水量增加趋势影响,干旱强度均随年代显著下降。需水量减少与日照时数减少和风速减小密切相关,而需水量增加与气温上升、风速增大、空气湿度减少密切相关。     

西辽河地区植被气候生产潜力及其对气候变化的响应

植物生长依赖于气温、降水和日照等气象要素,对全球气候变化更为敏感。定量分析西辽河地区植被气候生产潜力变化特征及其对气候变化的敏感性,可为西辽河地区农业生产,生态保护和环境改善决策提供科学依据。基于西辽河地区11个站气象站1961—2018年的年平均气温和年降水量资料,运用Miami模型、Thornthwaite Memorial模型、累积距平和小波分析等方法,分析了西辽河地区植被气候生产潜力的时空演变及其对气候变化的响应。结果显示:研究期间,西辽河地区温度生产潜力(W_θ)和蒸散生产潜力(W_V)整体呈上升趋势,降水生产潜力(W_R)无明显变化趋势,平均值分别为1 120.19、647.12、695.50 g·m~(-2)·a~(-1),西辽河地区热量条件好于降水,且1980s是水热配比(W_R/W_θ)最好的年代;由气温、降水量和蒸散决定的标准气候生产潜力(W)平均为643.65 g·m~(-2)·a~(-1),气候倾向率为11.05 g·m~(-2)·(10 a)~(-1);近58 a,W经历了"少-多-少-多"的周期性变化,且在1982、1998、2011年发生突变;西辽河地区W呈现一致的正变化趋势,空间上表现为双辽、科尔沁左翼中旗、科尔沁左翼后旗、翁牛特旗为气候生产潜力的高值区,而开鲁县至奈曼一带为低值区;W对降水量变化更敏感,降水量的多寡主要决定了西辽河地区植被气候生产潜力的变化,在气候变化的背景下,未来该区W增加幅度在2.49%以上。     

大气CO_2浓度和气温升高对谷子生长及产量的影响

研究大气CO_2浓度和气温升高对谷子的影响,有助于人们了解未来气候变化背景下谷子(Setaria italica)生产的变化,以提前采取必要的应对措施。采用控制系统来模拟气温升高2℃和CO_2浓度增加200μmol·mol-1的未来气候情景,研究气候变化对谷子光合及产量的影响。试验设对照(与室外气温、CO_2浓度一致,CK)、增温2℃(C0T1)、CO_2浓度增加200μmol·mol-1(C1T0)和增温2℃+CO_2浓度增加200μmol·mol-1(C1T1)4个处理,对谷子灌浆期的光合作用及成熟期形态指标、生物量和产量进行测定。结果表明,与对照相比,气温升高(C0T1)后,谷子叶片净光合速率无明显变化,气孔导度和蒸腾速率上升,水分利用率下降;大气CO_2浓度升高(C1T0)谷子叶片净光合速率升高,气孔导度和蒸腾速率下降,水分利用率提高;大气CO_2浓度和气温同时升高(C1T1)后,谷子净光合速率提高,气孔导度和蒸腾速率升高,水分利用率下降。与对照相比,气温升高(C0T1)显著增加谷子的株高、穗长、茎直径、叶质量、茎质量、穗质量、地上部分生物量和产量,分别增加了62.29%、63.51%、59.87%、73%、77%、70%、72.3%和76.6%;大气CO_2浓度升高(C1T0)显著增加谷子的株高、穗长、茎直径、节数、叶质量、茎质量、穗质量和地上部分生物量,比对照分别增加35.18%、32.75%、25.80%、21.54%、21.5%、70.8%、19.4%和32.3%;升温和升CO_2复合处理(C1T1)条件下,谷子株高、穗长、茎直径、叶质量、茎质量、穗质量、地上部分生物量和产量升高,与对照相比分别增加58.24%、42.69%、131.89%、34.8%、80%、77.6%和92.6%。未来气候变化对谷子生长发育将以正效应为主。     

气候变化对河西绿洲农业的影响及对策

气候变暖和区域降水变化给河西绿洲农业生产带来严峻挑战。认识气候变化特征及其对农业的影响,提出应对措施,可为区域农业应对气候变化提供科学依据。基于河西绿洲气象观测资料,分析河西绿洲近58年(1961—2018年)气候变化特征,对比讨论气候变化对河西绿洲农业的主要影响,提出河西绿洲农业应对气候变化的适应技术对策。结果表明,近58年,河西绿洲区年平均气温呈显著上升趋势,气温变化倾向率为0.364℃·(10 a)~(-1),年平均气温于20世纪70年初开始持续上升,年平均气温上升突变点出现在1997年。年降水量年际变化也呈显著上升趋势,降水量变化倾向率为4.341 mm·(10 a)~(-1),降水量于20世纪60年代开始上升,降水量上升突变点为2006年。气候变暖使河西绿洲作物生长季延长,春小麦、玉米的出苗期、生育期缩短,成熟期提前;作物适宜种植区和可以种植区海拔增加,多熟制北移,夏粮面积缩小,秋粮面积增大。弱冬性、中晚熟品种逐步取代强冬性、中早熟品种;玉米中晚熟品种种植适宜区上限高度已由海拔1 500 m提升到海拔1 800m左右。未来气候变化对绿洲农业发展利弊共存。夏季降水增多会增加径流量,山区降雪会增加冰川储水量;气温增高,有效积温增加,无霜期延长,复种指数提高;但是,气候变暖使灾害性天气的极端性增加,危害加重,对设施农业、大田生产造成的损失增加。要严格控制人工绿洲面积,提高土地生产力;优化农业产业结构,发展高效绿洲生态农业种植模式;加快特色农业建设,优化农业经济结构;依靠科技提升核心竞争力,逐步提高农业现代化水平;研究绿洲生态系统演变机理和驱动机制,维护绿洲生态系统平衡;发展节水生态农业,建立绿洲多元化复合种植结构;发展绿洲及过渡带舍饲畜牧业,延长生态产业链。通过上述的措施,科学开发利用气候资源,减缓气候变暖的不利影响,应对气候变化。     

阿尔泰山地森林草原生态功能区植被覆盖对气候变化的响应

新疆阿尔泰山地森林草原生态功能区(简称阿尔泰生态功能区)是《全国主体功能区规划》中明确的8个水源涵养型重点生态功能区之一,但其植被生态系统对气候变化敏感而脆弱。为了解气候变化背景下阿尔泰生态功能区植被生长状况,基于1986—2015年阿尔泰生态功能区7个气象站气温和降水量、植被覆盖以及植被类型数据,采用遥感技术和相关分析方法,研究阿尔泰生态功能区植被覆盖对气候变化的响应关系。结果表明:(1)1986—2015年阿尔泰生态功能区年平均气温整体呈现明显上升趋势,倾向率为0.34℃·(10 a)~(-1);年降水量整体呈波动循环上升趋势,倾向率为6.19 mm·(10 a)~(-1);年平均归一化差分植被指数(NDVI)值整体呈现缓慢下降趋势,倾向率较小,为-0.001 (10 a)~(-1);生长季NDVI呈明显上升趋势,倾向率为0.002 (10 a)~(-1)。(2)1986—2015年阿尔泰山生态功能区植被覆盖总体保持稳定,NDVI变化率为-0.001 (10 a)~(-1)～0.001 (10 a)~(-1)的区域面积占研究区总面积的60.4%;植被覆盖显著减少,即NDVI变化率-0.002 (10 a)~(-1)的区域面积占总面积的3.1%,主要分布在西北阿尔泰山区;植被覆盖显著增加,即NDVI变化率0.002 (10 a)~(-1)的区域面积占总面积的2.1%,主要分布在东南和中部地区。(3)1986—2015年阿尔泰生态功能区植被覆盖对降水量变化的响应大于气温变化。NDVI变化对气温和降水量变化存在一定滞后性现象,不同时段NDVI变化表现出不同的滞后期。     

降温期灌水和叶面喷施磷酸二氢钾对早稻产量的影响

为筛选灌水和叶面喷施磷酸二氢钾的最佳方案,防御降温对早稻的伤害,以杂交早稻‘淦鑫203’为材料进行分期播种,于2014-2015年气温下降期,开展灌水3-4 cm水层、8-10 cm水层、8-10 cm水层夜灌日排(分别记为T1、T2、T3)和叶面喷施0.1%、0.3%、0.5%浓度的磷酸二氢钾(KH_2PO_4)(分别记为T4、T5、T6)的试验处理,以稻田0-1 cm水层为对照,研究不同处理对早稻产量构成的影响.结果表明,降温期灌水和叶面喷施KH_2PO_4提高了早稻的叶绿素含量(SPAD值)、光合速率和产量.分蘖期灌水提高了有效穗数、穗粒数和结实率进而增加产量,穗分化期灌水通过提高穗粒数和结实率而增产,而穗分化期叶面喷施KH_2PO_4则提高了穗粒数、结实率和千粒重进而增产.早稻灌水增产效果排序为T3, T2 T1 CK,叶面喷施KH_2PO_4为T5 T6 T4 CK.本研究表明,降温期采取灌水(8-10 cm水层)和喷施0.3%浓度的KH_2PO_4技术措施可减少水稻6%的产量损失,有效防御降温伤害.     

盐碱胁迫对水稻主要生育性状的影响

对7个水稻品种(品系)和苏打盐碱土(pH6．5～19．81)进行盆栽试验，探讨了盐碱胁迫对水稻株高、秆长、分蘖和抽穗期等主要生育性状的影响。结果表明，盐碱胁迫使水稻株高降低、秆长缩短，且盐碱度越大，降低幅度越大；盐碱胁迫使水稻单株分蘖力明显下降，使分蘖高峰明显推迟或不出现分蘖高峰；水稻抽穗期随着盐碱度的提高，其延长的天数越长，并且发现不耐盐碱的早熟品种比耐盐碱的中晚熟品种抽穗晚；水稻成熟期的株高或秆长不宜作为衡量其耐盐碱强弱的主要指标，只能作为一般参考指标。水稻单株分蘖力(茎蘖数)和抽穗期存在明显的基因型差异，是衡量水稻耐盐碱强弱的良好指标。盐碱地种稻应重视选择单株分蘖力较强的耐盐碱品种，这对提高单位面积的有效穗数具有十分重要的意义。     

不同玉米品种对重金属铅镉的富集和转运能力

通过土培试验研究了10个来自不同产地的玉米(Zea mays)品种对重金属铅和镉的累积特性。结果表明,重金属铅(400 mg·kg-1)和镉(10 mg·kg-1)复合胁迫条件下,玉米不同生育期累积铅的能力从大到小依次为成熟期、拔节期和苗期,累积镉的能力从大到小依次为苗期、拔节期和成熟期。玉米各部位铅镉吸收量从大到小依次为根、茎、叶和籽粒。供试的10个玉米品种中籽粒铅含量均超过GB 2715—2005《粮食卫生标准》中的规定(≤0.2 mg·kg-1),广甜3号、国审浚79-5、兴黄单892、晋单51和北科4号籽粒镉含量符合GB 2715—2005中的卫生标准(≤0.1 mg·kg-1)。其中,广甜3号对镉的累积量最小,可以在中、轻度污染土壤上推广种植。     

西藏高原玉米物候和生态特征对增温响应的模拟试验研究

气候变暖对青藏高原农作物物候和生物量的影响存在着不确定性。基于2015年4月布设在西藏自治区拉萨市达孜县的一个玉米模拟增温试验,通过对玉米不同物候期(即出苗期、三叶期、五叶期、拔节期、灌浆期、乳熟期和成熟期)、地上生物量和株高的观测,分析了温度升高对玉米各个物候期和生长发育的影响。结果表明,试验增温使得每个样方的三叶期和五叶期都提前了2 d,拔节期平均提前了1.3 d(t=2.00,P=0.184),灌浆期平均提前了3.3 d(t=2.00,P=0.184),乳熟期平均提前了4.7 d(t=2.80,P=0.119),成熟期平均提前了6.7 d(t=3.78,P=0.050 2)。增温使得出苗期—成熟期的间隔缩短了6.7 d(t=2.77,P=0.050 2),使得灌浆期—成熟期的间隔缩短了3.3 d(t=2.43,P=0.122)。试验增温显著增加了播种期—出苗期的积温(t=11.21,P=0.000),增加11.89℃;显著减少了出苗期—三叶期间的积温(t=77.55,P=0.000),减少7.58℃;对三叶期—五叶期、五叶期—拔节期、拔节期—灌浆期、灌浆期—乳熟期、乳熟期—成熟期、以及播种期—成熟期的积温都无显著影响。试验增温对地上生物量和株高均无显著影响。     

4种有机物料对铅胁迫下小麦生长及产量特征的修复效应

农田土壤铅(Pb)污染对作物的生长及光合的动态变化、产量特征以及品质安全都有影响,向污染土壤中施用有机物料能够改变重金属生物可利用性以及土壤结构和养分组成,对缓解作物生长发育所受胁迫具有现实意义。采用盆栽试验方法研究了4种有机物料即秸秆、鸡粪、菌渣和生物炭对600 mg·kg~(-1) Pb胁迫下小麦(Triticum aestivum L.)生长及产量特征的影响,并分析了小麦籽粒中Pb质量分数及富集系数的变化,为不同有机物料在农田Pb污染修复中的应用提供理论基础。结果表明,越冬期Pb处理对小麦生长有促进作用,而后期则显著降低了花后15 d的F_v/F_0,以及成熟期小麦干物质积累量、穗长、穗粒数、穗粒重、产量,同时提高了籽粒中Pb的质量分数,达到0.826 5 mg·kg~(-1);在污染土壤中添加6 g·kg~(-1)鸡粪显著提高了成熟期小麦的干物质积累量、穗长和产量;添加150 g·kg~(-1)菌渣显著促进了花期和成熟期小麦根伸长和干物质积累,提高了成熟期穗长、穗粒重和产量,该处理下单盆作物产量最大,达到23.22 g·pot~(-1),其成熟期土壤和籽粒中Pb质量分数也最低,分别为466.06 mg·kg~(-1)和0.493 1 mg·kg~(-1);添加50 g·kg~(-1)生物炭后小麦花后15 d和30 d的净光合速率(Pn)分别提高了26.30%和15.41%,花期株高和成熟期干物质积累量、穗长、穗粒数、穗粒重、产量也显著提高,同时籽粒中Pb质量分数显著降低;添加3 g·kg~(-1)秸秆的处理对小麦生长的影响不显著。     

气候暖干化对半干旱区春小麦产量形成的影响

利用1986─2013年典型黄土高原半干旱区春小麦(Triticum aestivum Linn.)试验资料,结合试验区气象站1958─2013年气候要素观测数据,研究气候变化对春小麦产量形成的影响,为应对气候变化提供科学依据。结果表明:1958─2013年试验区降水量呈下降趋势,气候倾向率为-10.966 mm/10 a;降水量年际波动大,变异系数为20.3%。春小麦主要生长发育时段的3─6月降水量也呈减少趋势,3─6月降水量变异系数为33.2%。试验区气温呈极显著上升趋势,气候倾向率为0.378℃/10 a。春小麦生长季干燥指数也呈上升趋势。20世纪90年代后暖干化特征明显。试验区春小麦产量与5月下旬─6月上旬气温呈极显著负相关(r=-0.492,P0.01),气温偏高,小花分化速度加快,有效小花减少,无效小花增加,结实率降低,导致春小麦产量下降。试验区春小麦产量与其生长季降水呈显著正相关(r=0.306,P0.05),说明黄土高原半干旱区小麦全生育期降水不足是影响春小麦产量的主要气候因素。而春小麦产量形成对5月中旬─5月下旬降水量的变化尤为敏感,此时段是小花开始分化到花粉母细胞四分体形成时的水分临界期,是春小麦需水关键期,降水量减少,部分花粉和胚珠不育,结实率显著下降,产量降低。结论:降水量是影响春小麦产量形成的关键气候因子;而气温增高是春小麦产量形成的主要限制因子。黄土高原半干旱区气候暖干化背景下,春小麦产量呈下降趋势;气候因素对春小麦发育和产量的负效应增大,产量的不确定性增加。     

温度对东北平原水稻田甲烷排放的影响

水稻(Oryza sativa)田是农业环境中甲烷(CH_4)排放的重要来源。在东北水稻主产区三江平原和辽河平原开展典型水稻田CH_4排放监测、分析CH_4排放与温度之间的关系,对制定合理的减排措施来降低水稻田温室气体CH_4排放具有的一定参考意义。该研究将两地2017—2018年水稻田CH4的高频通量、温度、水稻生育期数据相结合,研究CH4的排放过程、不同时间尺度的排放特性及其在不同生育阶段对温度变化响应的敏感性。结果表明,2017年三江平原和辽河平原CH4的年排放量分别是26.77 g·m~(-2)和16.17 g·m~(-2)。两地2018年CH_4的排放量均比2017年明显增加,年际变化差异显著。三江平原6月和7月排放量最大,分蘖期是CH_4排放高峰,最大排放速率为0.127μmol·m~(-2)·s~(-1),非生长季基本无CH_4排放。辽河平原拔节抽穗期和成熟期是CH_4排放高峰,7月CH_4月排放量最高,拔节—抽穗期的排放速率增加至0.102μmol·m~(-2)·s~(-1),然后逐渐减少,生长季末出现第三个峰值,在非生长季存在CH_4排放弱日变化。2018年与2017年的气温持平,但5—9月土壤温度比2017年略有升高。三江平原生长季夜间CH_4排放与土壤温度符合指数相关关系,孕穗到排水前CH_4排放对温度变化最敏感(温度敏感性系数Q10=11.336),辽河平原只有泡田到返青期CH4排放与土壤温度符合指数相关关系(温度敏感性系数Q10=2.846)。三江平原和辽河平原典型水稻田的灌溉制度、淹水条件、种植方式基本相同,而辽河平原水稻田CH_4排放比三江平原水稻田低。土壤温度变化对三江平原水稻田CH_4排放速率的影响比辽河平原强。     

不同灌溉模式和施氮处理下稻田N_2O排放与反硝化酶活性的关系

通过大田试验,研究不同灌溉模式和施氮处理对晚稻和早稻不同时期稻田N_2O排放和硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(NiR)和羟胺还原酶(HyR)活性的影响,并分析稻田N_2O排放通量与NR、NiR和HyR活性的关系.两季试验均设3种灌溉模式[常规灌溉(CIR)、"薄浅湿晒"灌溉(TIR)以及干湿交替灌溉(DIR)]和2种施氮处理(N1:100%尿素;N2:50%尿素+50%猪粪).结果表明:N2处理下,TIR模式早稻产量较CIR模式提高20.9%,DIR模式早稻产量和两季总产量较CIR模式分别提高37.4%和21.6%.相同施氮处理下,CIR模式土壤NR和NiR活性大于DIR模式,DIR模式土壤HyR活性在分蘖期、孕穗期和乳熟期显著大于CIR模式.与N1相比,CIR模式下N2处理土壤NR和NiR活性在孕穗期分别提高12.5%-15.1%和12.2%-25.4%;TIR模式下N2处理土壤NiR活性在分蘖期和孕穗期分别提高11.9%-16.9%和17.6%-27.1%,以及土壤HyR活性在乳熟期和成熟期分别提高34.3%-40.8%和10.1%-41.8%;DIR模式下N2处理土壤NiR活性在乳熟期和成熟期分别提高18.0%-26.1%和4.9%-12.9%,以及土壤HyR活性在孕穗期提高27.2%-40.3%.DIR和N2互作显著降低分蘖期和乳熟期土壤NR活性,提高土壤HyR活性.CIR和TIR模式稻田N_2O排放主要集中在乳熟期和成熟期,不同处理两季水稻N_2O总排放量的顺序为DIR-N2DIR-N1TIR-N2CIR-N2TIR-N1CIR-N1;两季稻田N_2O排放通量与Hy R活性显著正相关(相关系数为0.423-0.431).因此DIR和N2互作提高了稻田水稻产量、N_2O排放量以及分蘖期、乳熟期土壤HyR活性,但降低了土壤NR活性,且土壤HyR活性显著影响N_2O排放通量,其结果可为稻田N_2O减排提供依据.     

川西云杉人工林径向生长对气候变化的响应

大量研究已经发现全球气候变暖将促进川西高原高海拔区域天然林径向生长,然而,目前气候变化对区域人工林生长的影响程度尚不清楚.以道孚县川西云杉(Picea likiangensis var. rubescens)人工林为研究对象,以天然林为对照,采用树木年轮学方法构建树木年轮宽度指数年表,利用相关分析和滑动相关分析方法探讨近40年来人工林和天然林径向生长动态特征及其对气候变暖的响应规律.结果显示,1982-2018年期间,研究区呈现明显的气候变暖特征,年平均气温、最高气温和最低气温均呈现显著上升的趋势,增温速率分别为0.23、0.49和0.22℃/10年,而年降水量无显著变化趋势;川西云杉人工林径向生长对气候变化响应较为敏感,川西人工林径向生长与当年生长季(7-9月)和休眠期(前一年11月至当年4月)的温度呈显著正相关,与当年生长季(7-9月)的相对湿度呈显著负相关,而天然林仅与生长季(6-9月)的温度呈显著正相关,与生长季末期(9月)的相对湿度呈显著负相关;在1982-2018年期间,随着气温升高,人工林径向生长对温度响应的敏感性呈下降趋势,而天然林径向生长对7-9月温度响应的敏感性仍然较为稳定.因此,在未来气候变暖背景下,温度升高将继续增加天然林的生长,而对人工林生长的促进作用会随着对温度响应敏感性下降而逐渐减弱.(图6表1参35)     

河北省夏玉米气候适宜度及其变化特征分析

采用逐日气象要素和统计方法,建立了河北省夏玉米(Zea Mays)各生育期气候适宜度评价模型,计算了河北省1981—2010年逐年夏玉米各生育期气温、降水、日照、气候适宜度值,并对夏玉米各生育期气候适宜度特征及变化趋势进行了分析。结果表明:夏玉米生长期间气温适宜度最高,日照次之,降水最低且变异系数最大。气温适宜度以夏玉米灌浆期最低,变异系数最大;日照和降水适宜度均以抽雄期最低且变异系数最大。多年适宜度变化趋势为:全生育期日照适宜度明显下降(下降速率为0.047/10a);气温适宜度基本持平;降水适宜度波动较大,无明显变化规律。幼苗和灌浆期气候适宜度呈下降趋势(下降速率分别为0.015/10a,0.024/10a),其中幼苗期气候适宜度下降由期间气温和日照适宜度下降引起;灌浆期气候适宜度下降由日照和降水适宜度下降引起。