发展生态农业,应对气候变暖

按照目前的趋势,今后20-50年全国年平均温度可能升高2.5-3℃,将导致中国三大主要粮食作物(水稻、小麦和玉米)产量持续下降。在此背景下,环境友好、经济高效的生态农业优势明显。应组织和帮助农民调整农业种植结构,采用农民用得起、用得上的技术,发展可持续的生态农业。     

典型农林害虫分布与气候要素的关系

采用国家气象信息中心1971—2000年气候标准值年值数据集,运用Arc GIS 9.2软件和相关分析方法,初步分析了我国70种地理分布相对狭窄的典型农林害虫的分布格局与气候要素的关系.结果表明:在70种害虫中,有33种分布极狭窄,其他37种中有22种呈地域连续分布、15种呈间断分布.多数害虫适宜分布在多年平均气温10～20℃、年降水量400～1 600 mm、多年平均相对湿度60%～80%、年日照时数1 500～2 000 h范围.多数害虫适应多年平均气温变化幅度在20℃以下,适应极端气温变化幅度较宽;多数害虫适应年降水量变化幅度较大,适应多年平均相对湿度变化幅度较小;多数害虫适应年日照时数变化幅度较大.70种害虫丰富度与多年平均气温、多年平均最高和最低气温及极端最低气温相关性显著(P<0.05),丰富度随各气候要素总体上呈抛物线变化趋势.这表明70种分布相对狭窄的典型农林害虫地理分布格局与气候要素间存在一定的相关性,但影响不同害虫分布的气候因子不同.      

粮食生产系统对气候变化的响应:敏感性与脆弱性

气候变暖延长了作物适宜生长季,缩短了实际生育期,改变了作物的种植界线;在一些区域促进了产量增高,给作物品质带来负面影响,并改变了气象灾害与病虫害的规律,导致损失增加。未来粮食生产系统对气候变化表现出较强的敏感性,如温度增高1℃,冬小麦生育期日数平均缩短17d左右,水稻和玉米平均缩短7-8 d,但地区之间存在差异。气候变化将威胁作物产量的稳定性,并影响作物品质。脆弱性主要是面对极端事件的影响,特别是在减小暴露度和提高适应能力两个方面,因为雨养农业的暴露度明显高于灌溉农业。为此,本文提出了相应的对策建议,以降低粮食生产系统对气候变化的脆弱性。一是加强对敏感性的评估能力建设,包括完善和改进各类评估指标体系和模型,创新和发展评估方法和工具;结合实地观测和案例研究,科学评估气候变化的影响与敏感性,识别和降低研究中的不确定性;提高人类对气候系统及其变化的认识,提高气候变化影响及相应领域敏感性的认识。二是加强粮食生产系统适应能力建设,包括对已有的农田基础设施进行改造,增强对气象灾害的防御能力;通过调整农业生产结构,有计划地选用抗旱涝、抗高低温和抗病虫害等抗逆品种和新品种;发展节水农业,加强推广旱作农业技术;综合多学科的理论方法,进一步开展粮食生产系统与气候变化有关的影响和适应研究。三是加强自然和社会系统体系和功能建设,包括加强高新技术和适用技术的推广,加快科技创新和技术引进步伐;通过立法、行政、财政税收等方式,积极推进农业保险,探索农业政策保险与商业保险相结合的风险分担机制;通过调整经济结构、提高能源效率,增加粮食生产系统固碳减排能力,维护良好的生态环境。     

黄河下游谷子花生间作农田土壤细菌群落结构与功能预测

通过明确谷子花生4:4间作对黄河下游农田土壤细菌群落结构及其多样性的影响,探索农田土壤肥力对谷子花生间作模式响应的微生态变化特性,为促进黄河下游农田生态修复和耕地质量提升提供参考依据.采用Illumina MiSeq高通量测序技术与QIIME 2平台,分析单作谷子(SM)、单作花生(SP)、间作谷子(IM)、间作花生(IP)和谷子花生间作(MP)这5种土壤的细菌群落组成差异及其影响因素,并预测其生态功能.结果表明,间作土壤细菌群落α多样性与单作存在差异,但不显著, β多样性则具有显著差异(P<0.05); 所有土壤样品共获得7081 ASV,划分为34门、109纲、256目、396科、710属和1409种,其中共有的ASV为727个,在5种土壤中占24.5%~27.8%; 谷子花生间作及其单作土壤细菌群落的菌门组成相似,但相对丰度各异; 5种土壤均以放线菌门、变形菌门、酸杆菌门和绿弯菌门为主,相对丰度可达79.40%~81.33%; 土壤有机碳和碱解氮分别是引起5种土壤细菌群落结构门、属水平产生差异的最主要因子; 通过PICRUSt功能预测发现,初级功能新陈代谢的相对丰度最大(78.9%~79.3%),次级功能外源生物降解与代谢的相对丰度波动最大(CV=3.782%); 在BugBase表型方面,间作谷子或花生土壤较相应单作的氧化胁迫耐受细菌相对丰度增加,且间作谷子土壤较单作谷子显著增加(P<0.05); 氧化胁迫耐受、革兰氏阳性及需氧三类表型细菌间两两极显著正相关(P<0.01),且三者均与潜在致病性、革兰氏阴性及厌氧呈极显著负相关(P<0.01).由此可见,谷子花生间作改变了土壤细菌群落多样性、丰富度和代谢功能,存在降低潜在土壤病害发生的可能性,可用于调控土壤微生态环境,以推动黄河下游农田生态修复和农业可持续发展.     

基于气象因素和改进支持向量机的空气质量指数预测

空气污染已成为人类社会面临的严峻挑战,为了构建准确的空气质量预测模型,文章首先运用统计分析方法进行相关性分析,探讨气象要素变化对空气质量的影响;针对传统支持向量机预测精确度受输入变量影响较大的弊端,采用基于熵权理论对变精度粗糙集约简进行了改进,以处理支持向量机的输入变量,提高支持向量机的预测精度;最后以沈阳市的历史气象数据和空气质量指数进行验证。与传统方法相比,所提方法能够将预测准确率由71.28%提高到77.83%,空报率和漏报率也有降低,与实际基本吻合。