气候变化对鲁西北平原冬小麦产量的影响及对策

气候变化会导致气候资源发生改变,从而引发粮食安全问题.耦合区域气候模式和作物生长模型,可定量分析气候变化导致的作物产量变动,探讨适宜的田间管理应对措施.研究以冬小麦作为研究对象,以我国粮食主产区之一的鲁西北平原作为研究区域,耦合MIROC-RegCM3区域气候模式和CERES-Wheat作物生长模型,开展A1B温室气体排放情景下,气候变化对冬小麦产量的影响及适应措施研究.结果表明,A1B气候情景下,该区域冬小麦潜在产量会有所下降;在现有管理措施的基础上,可通过培育对春化作用依赖较小的品种、 适当提早播期、 增加越冬水灌溉量等方式保证产量,减少年际间变异.该文研究结果可为应对未来气候变暖、 确保粮食安全提供参考.     

紫外辐射增加对春小麦生理、产量和品质的影响

研究了大田栽培和自然光条件下，模拟紫外辐射增加对春小麦生理，产量和品质的影响，随ＵＶ－Ｂ辐射增加，春小麦叶片可见伤害症状加重，叶片叶绿素含量、ＳＯＤ活性，气孔导度，蒸腾速率，植物株干重，穗粒数和穗粒重均明显降低，ＭＤＡ含量和类黄酮含量以及籽     

秸秆还田配施化肥对土壤养分及冬小麦产量的影响

为探究关中地区秸秆还田配施化肥对土壤养分和冬小麦产量的影响,研究采用裂区试验设计,主区为：秸秆不还田（S₀）和秸秆还田（S）;副区为：不施肥（WF）、氮肥（NF）和氮磷肥（NPF）.应用生态化学计量的方法,探究秸秆还田配施化肥下土壤碳氮磷含量变化及其和产量的关系.结果表明,秸秆和施肥互作对表层（0~20 cm）土壤有机碳、全氮和全磷含量均产生显著影响（P<0.05）.与S₀WF处理相比,SNPF处理显著提高表层（0~20 cm）土壤有机碳和全氮含量（P<0.05）.秸秆和年份互作对表层（0~20 cm）土壤全氮含量产生显著影响（P<0.05）,随着秸秆还田时间的增加,在2021年SWF处理下表层（0~20 cm）土壤全氮含量显著高于S₀WF （P<0.05）.秸秆和施肥及其互作对20~40 cm土层有机碳和全氮含量无显著影响（P>0.05）,但对20~40 cm土壤全磷含量产生显著影响（P<0.05）,与SWF处理相比,SNPF处理显著增加了20~40 cm土层全磷含量（P<0.05）.秸秆还田配施化肥对土壤化学计量特征也产生显著影响.与S₀WF处理相比,S₀NPF处理能够降低表层（0~20 cm）土壤C：N,提高表层（0~20 cm）土壤C：P和N：P.与SWF处理相比,SNF处理能够降低表层（0~20 cm）土壤C：N.秸秆还田配施化肥对冬小麦产量也产生显著影响,2020年和2021年SNPF处理与S₀WF处理相比分别增产24.23%和28.9%.相关性分析表明,产量与C：N （P<0.05）和C：P （P<0.01）呈显著正相关关系.全氮和N：P与处理年份呈极显著正相关关系（P<0.001）.综上所述,在关中地区秸秆还田配施氮磷肥处理（SNPF）会改善土壤养分,改变土壤化学计量特征,同时提高产量.因此,本研究结果表明秸秆还田配施氮磷肥（SNPF）是优化区域农田养分管理,提高粮食生产能力的有效途径.     

CO2对冬小麦和大豆籽粒成分的影响

采用开顶式气室对冬小春,大豆进行不同ＣＯ２浓度处理,同紫外可见光光度计,蛋白质分析仪,气相色谱仪、ＹＧ－２脂肪提取器和半自动定氮仪等对成熟后冬小麦,大豆籽粒进行成分分析。结果表明,ＣＯ２浓度升高对大豆籽粒粗蛋白、粗脂肪含量均有正效应,随ＣＯ２浓度升高大豆籽粒不饱和酸含量增加,饱和酸减少。ＣＯ２浓度变化对冬小麦籽粒粗蛋白,赖氨酸的影响比较复杂,就蛋白质,赖氨酸２项指标,当大气中ＣＯ２浓度增加１倍,对     

麦田O3浓度的长期变化及其对冬小麦干物质和产量损失的估算

近地层臭氧污染及其对作物产量和粮食安全的负面效应已成为国内外广泛关注的焦点之一.利用2014~2016年冬小麦主要生长季期间臭氧浓度和气象因子观测资料,分析了麦田臭氧浓度、AOT40的变化特征.根据Pleijel等2007年修正的气孔导度模型,模拟了冬小麦气孔导度的变化,并与实测值进行对比验证,同时结合通量模型,计算了冬小麦气孔臭氧通量.此外,利用前期课题组建立的模型,估算了臭氧对冬小麦干物质累积和产量的影响.结果表明:臭氧浓度在冬小麦生长季期间从前期到后期逐渐增加,并呈现明显的单峰型日变化特征.从2014~2016年的每年3月1日~5月31日,平均臭氧浓度分别为36.2、37.7和33.6 n L·L~(-1),AOT40值分别为17.08、17.90和11.84μL·(L·h)~(-1).Javis气孔导度模型可以用来模拟本地区冬小麦的气孔导度,模型解释了实测气孔导度81%的变异性.2014~2016年冬小麦气孔臭氧吸收通量分别为9.36、9.32和8.65 mmol·m~(-2).在近3年臭氧浓度平均水平下,近地层臭氧会使冬小麦产量减少18.03%,干物质累积减少19.31%.     

大气臭氧浓度升高对农作物产量的影响

大气O₃浓度升高对农作物产量的影响是评估大气O₃造成农作物减产及经济损失的基础. 分别在北京和广东东莞建立OTC(田间开顶式气室)系统,开展大气O₃对大田冬小麦和水稻的影响研究,在整个生长期对作物进行O₃熏蒸,计算O₃暴露量,获得冬小麦和水稻产量与O₃暴露量之间的响应关系. 结果表明:东莞水稻临界水平(以AOT40计,AOT40为大于40nL/L的小时平均φ(O₃)与40nL/L差值的累计值)为4.95μL/(L·h),而北京冬小麦为2.44μL/(L·h). 根据我国已有农作物O₃暴露量-产量响应关系计算可知,我国水稻和冬小麦的AOT40分别为4.950~9.506和2.280~3.858μL/(L·h),水稻对O₃的敏感性从我国北方到南方呈逐渐增加态势,但冬小麦对O₃敏感性并无明显的地域变化规律. 在大田环境大气φ(O₃)条件下,东莞水稻相对产量损失为2.70%〔AOT40=2.68μL/(L·h)〕,北京冬小麦的相对产量损失为12.85%〔AOT40=6.72μL/(L·h)〕. 我国农作物生长环境多样,作物种类繁多,需要继续开展试验研究来建立本地化O₃暴露量-产量响应关系,用于合理评估区域农作物产量损失.      

长三角地区春季臭氧污染特征及其对冬小麦产量的影响

春季是长三角地区对流层O₃污染的高峰期之一,高浓度的O₃暴露会影响冬小麦生长导致减产.利用长三角地区各城市2014年春季逐时ρ（O₃）观测数据,研究了长三角地区春季O₃污染特征,并结合O₃暴露指数（M7指数和AOT40指数）和剂量-响应关系模型,详细评估了长三角地区O₃污染对冬小麦产量的影响.结果表明:长三角地区春季ρ（O₃）空间上总体呈南低北高的分布,长三角地区北部江苏和上海的ρ（O₃）明显高于南部的浙江地区,在浙江北部、江苏和上海等地区,整个春季日最大8 h ρ（O₃）平均值超过107 μg/m3,最高值出现在5月,超过128 μg/m3;一半以上的城市ρ（O₃）超标[超过GB 3095-2012《环境空气质量标准》中8 h滑动平均ρ（O₃）的二级标准限值（160 μg/m3）]日数在10 d以上,其中南京和扬州超标日数最多,分别为27和20 d;相应地,O₃暴露指数也呈南低北高的分布,其中苏北地区O₃暴露指数最高,导致长三角地区平均冬小麦相对损失达5.7%（M7）~25.5%（AOT40）,造成的产量损失为7.85×105 t（M7）~4.49×106 t（AOT40）,其中,苏北地区为5.8%（M7）~25.9%（AOT40）,造成的产量损失为6.77×105 t（M7）~3.86×106 t（AOT40）,占长三角地区冬小麦产量损失的86%以上.研究显示,当前长三角地区O₃污染及其对冬小麦产量的影响已相当严重,特别是对苏北地区,而苏北地区是我国重要的冬小麦产地之一,因此,应当科学有效地治理O₃污染以缓解粮食安全问题.      

刺梨果渣生物炭对白菜产量及品质和土壤性质的影响

为探明刺梨果渣生物炭对白菜产量及品质和土壤性质的影响,实现刺梨果渣的资源化利用,通过盆栽试验设置5个生物炭施用量:0 %（CK）、1 %（T1）、3 %（T2）、5 %（T3）和7 %（T4）,研究刺梨果渣生物炭施用对白菜产量及品质和土壤性质的影响.结果表明,①施用刺梨果渣生物炭能够显著提高白菜产量及品质,在5 %生物炭施用量时效果最佳,白菜产量、可溶性固形物、可溶性糖、维生素C、全氮、全磷和全钾含量较CK分别提升了71.51 %、40.14 %、33.65 %、38.08 %、9.03 %、28.85 %和35.38 %;②施用刺梨果渣生物炭能够显著改善土壤性质提高土壤养分含量及有效性,在5 %生物炭施用量时效果较好,土壤pH、有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量较CK分别增加了41.06 %、134.84 %、157.48 %、140.79 %、341.75 %和627.13 %,有效Fe、Mn、Cu、Zn含量和交换性Ca、Mg含量较CK分别提高37.68 %、61.69 %、400.00 %、4 648.84 %、617.17 %和351.42 %;③施用刺梨果渣生物炭能够显著增强土壤酶活性,土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶分别较CK处理提高的范围为51.43 %~362.86 %、90.63 %~134.14 %、21.40 %~85.12 %和82.92 %~218.43 %;④冗余分析表明施用刺梨果渣生物炭后,土壤有效钾、交换性钙、有机质、有效磷和有效锌等是白菜产量及品质变化的主要影响因子,与其呈显著正相关关系.综上所述,施用刺梨果渣生物炭可以显著提高白菜产量及品质,改善土壤性质,将刺梨果渣制备成生物炭可以为刺梨果渣资源化合理利用提供理论参考.     

汞对小麦幼苗生长和过氧化物酶同工酶的影响

过氧化物酶对植物的生长发育起着重要作用,对不良环境条件的反应也十分敏感。不少学者研究了不良因素对植物过氧化物酶活性及其同工酶谱的影响,证明在逆境条件下过氧化物酶活性常常增强,同工酶谱发生变化;但也有人认为没有影响。在汞作用下,小麦植株体内发生了一系列生理生化变化,但未见汞对小麦幼苗过氧化物酶同工酶影响的系统报道。     

种子中镉的积累对蚕豆(Vicia faba)质量的影响

由于镉在蚕豆种子中的积累而使其品质显著变劣,生活力下降,种子蛋白质、氨基酸和淀粉含量与镉的积累量间呈显著负相关。当镉积累量高于5ppm和5.65ppm后,种子必需氨基酸和可溶性糖含量分别低于对照。种子脂肪含量与镉积累量之间无线性相关。含镉种子萌发时,蛋白水解酶、淀粉酶活性均随镉积累量的增加而降低;过氧化物酶及其同工酶活性则随镉积累量的增加而升高,同工酶酶谱区带数也比对照多出2—4条,显示了含镉种子萌发时生理活性的改变。     

壳聚糖及其衍生物对土壤中重金属的稳定效果研究

以湖南某铅锌矿区重金属复合污染土壤为研究对象,分别采用羟丙基壳聚糖、羧甲基壳聚糖、异丁基壳聚糖、壳聚糖季铵盐、壳聚糖盐酸盐和壳聚糖作为稳定剂,对土壤中重金属Cu、Cr、Pb、Zn进行稳定化处理,并采用TCLP和BCR连续提取法对稳定化效果进行分析和评价。研究结果表明:羧甲基壳聚糖、异丁基壳聚糖和壳聚糖的稳定效果好于壳聚糖季铵盐、壳聚糖盐酸盐和羟丙基壳聚糖。其中,羧甲基壳聚糖稳定效果最好,当其投加量为9%时,对Cu、Cr、Pb、Zn的稳定化效率分别为92.29%、45.73%、63.12%和85.33%,且经稳定后重金属残渣态和可氧化态比例较高,是一种稳定效果较优的土壤重金属稳定剂。     

利用生产模拟对青藏高原小麦高产原因的分析

在大量的实测资料基础上，通过模拟计算得到了在当前气候条件下、水肥适宜的青藏高原冬小麦干物质累积动态曲线。模拟计算表明：青藏高原夏季气候温凉，小麦生育期延长，因而干物质累积时间长，高原小麦高产主要以干物质累积时间长取胜，有利的夏季温度条件是高原小麦高产的最主要原因；青藏高原冬小麦干物质潜在产量可达３２ｔ／ｈm₂·ａ，籽粒潜在产量可达１４４ｔ／ｈm₂·ａ，为平原的１４５倍。     

冬小麦生产力估算方法研究

本文在综述前人工作的基础上,对作物生产力的概念重新进行了阐述,提出作物生产力包括多层次的含义、各层次生产力代表不同的生产水平且限制因子不同,并对各层次生产力进行了定义。从大气-作物-土壤系统出发,探讨了冬小麦的生长发育及产量形成与各环境因子、能量投入之间的定量关系,采用动态模拟和统计分析相结合的方法,利用dBASEⅢ和BASIC语言,建立起了冬小麦生长发育及生产力形成的动态模拟软件,该软件可以根据不同需要对不同地区的冬小麦干物质累积、叶面积变化及土壤水分平衡进行计算,并可计算各层次的生产力。     

青藏高原小麦高产原因的农田生态环境因素探讨

青藏高原小麦高产原因的传统解释认为：高原地区太阳辐射强、温差大、光温配合好，小麦光合作用强度高，呼吸消耗小，有利于更多地积累同化产物。而研究表明：在高产条件下，高原小麦日平均干物质累积速率略低于平原地区。传统观点不能对此作出很好解释。事实上，青藏高原ＣＯ２密度低会严重制约小麦的光合作用；但高原太阳辐射强、群体结构有利，这在一定程度上补偿了ＣＯ２的不足，使得其日平均干物质累积速率仅略低于平原地区。高原年均温低导致小麦的生育期远长于平原地区，因此，单季小麦能够更长时间地利用各种生态条件。略低的干物质累积速率和长得多的生长期决定了青藏高原的干物质单产高于平原地区；收获指数高的小麦在高原获得了创记录的高产。     

降尘、酸雨及其复合污染对蔬菜产量和品质的影响

盆栽试验结果表明，降尘、酸雨可降低酸性紫色土莴笋茎、叶鲜重３．９％—１４．４％；复合污染对莴笋的减产量增大，且以酸性紫色土为高，降尘、酸雨对蔬菜的促长作用使莴笋早衰减产、小白菜增产。酸性紫色土各处理较对照明显提高两种蔬菜叶细胞透性（电导值、Ｋ~＋外渗增量达９．５％—１２７．７％），作物种类间变化规律不同。复合污染明显使两种蔬菜Ｖ_ｃ和水溶性氨基酸降低、莴笋硝酸盐增高，蔬菜品质变劣。，酸性土ｒ＝０．９６４６－０．９７３９）。同产量结果相似，酸性紫色土上蔬菜的根重绝对量大大低于石灰性紫色土。可见在ｐＨ５．２的酸性紫色土上不宜种植抗逆（酸）性差的蔬菜作物，尤其是在降尘－酸雨复合污染条件下更是如此。否则，必将形成一个典型的逆境农业生态系统。２．３降尘、酸雨及其复合污染对蔬菜叶片细胞透性的影响降尘、酸雨各处理使酸性紫色土上莴笋叶片电导值、Ｋ＋浓度较ＣＫ分别提高２７．７％—５９．０％和９．１％—２７．３％（表５），表明叶细胞膜可能受到不同程度损伤，膜内物质容易外渗［１２］，影响植物正常生长、降低产量，石灰性紫色土虽３个处理植株叶片电导值也明显高于ＣＫ８．４％—５９．７％，但Ｋ＋浓度下降８．０％—２５．０％（Ａ处理除外），     

小麦发芽期锌的毒害作用和钙的去毒害作用研究

试验表明,较高浓度的Zn~(2+)对小麦种子的发芽和α-淀粉酶的活性有抑制作用.设置了胚芽鞘长/胚芽鞘粗和主胚根长/主胚根粗两项相对生长指标,发现:随Zn~(2+)处理浓度的提高,两项指标均逐渐下降.饱和CaCO_3和0.5％CaCl_2溶液对80ppmZn~(2+)处理过的小麦幼苗的毒害具一定解毒作用.对Ca~(2+)和pH条件与种子发芽时的形态建成和α-淀粉酶活性之间的关系进行了讨论.     

硒和环境中富里酸对小麦幼苗糖代谢的影响

利用小麦水培试验，研究了硒和土壤富里酸地小麦幼苗糖代谢的影响，结果表明，硒在植物初期可以促进幼苗糖代谢，可溶性糖含量量和α－淀粉酶活力明显增加，富里酸对这一过程有抑制作用，处理１周和２周后，硒开始抑制植株代谢，富里酸可减轻抑制作用，由实验结果分析知，可溶性糖含量与α－淀粉酶活力保持良好的相关性，说明相经作用机理是通过上关酶体系实现的。