不同幅度景观格局与水分利用效率耦合研究

景观格局是生态过程在一定时空尺度上综合作用的产物，它对生态系统内的碳水分配以及碳、水循环过程中的耦合作用有极其重要的影响。目的为了探讨多尺度下景观格局与水分利用效率的相互作用规律，为景观格局与生态过程耦合关系的研究以及区域生态规划提供一定的理论基础。方法本研究采用PEST模型参数优化后的Biome-BGC模型模拟了千烟洲森林生态系统2000—2014年的水分利用效率，并分析了多尺度下景观格局指数和水分利用效率,年总初级生产力的相关性及其变化趋势。结果（1） 景观破碎化指数（斑块数量、斑块密度）与水分利用效率在缓冲区为10 ~ 80范围内呈显著负相关关系,平均斑块面积和水分利用效率在缓冲区为10 ~ 80范围内呈显著正相关关系。（2） 景观形状指数（景观形状指数、分维度指数）与水分利用效率在缓冲区为50 ~ 100范围内呈显著正相关。（3） 景观聚合度指数（相似邻接百分比、聚集度指数）与水分利用效率间的相关性在缓冲区为10~50范围内呈显著正相关。（4） 景观多样性和均匀性指数与水分利用效率间的相关性在缓冲区为10 ~ 20时呈显著负相关，70 ~ 100时变为显著正相关。（5） 景观格局指数和水分利用效率的相关性表现出明显的尺度效应。（6） 总初级生产力和景观格局指数相关性的变化规律同水分利用效率和景观格局指数相关性的变化规律一致。结论景观格局与生态过程的耦合受到尺度效应的影响，建议区域生态规划要充分考虑尺度效应，使景观格局与生态过程发挥最大的耦合效用。      

大气CO2与温度升高对北方冬小麦旗叶光合特性、碳氮代谢及产量的影响

【目的】探讨大气CO₂浓度升高与增温影响下北方冬小麦叶片光合特征、碳氮代谢物、生物量和产量形成的调节适应规律,为未来气候变化下小麦生产提供理论依据。【方法】以冬小麦品种“中科2011”为材料,利用封闭式人工气候室,设置对照CK（CO₂浓度和气温与大田一致）、EC（CO₂浓度为大田浓度+200 μmol·mol^-1,气温与大田相同）、ET（CO₂浓度与大田一致,气温为大田温度+2℃）、ECT（CO₂浓度为大田浓度+200 μmol·mol^-1,气温为大田温度+2℃）共4个处理。测定CO₂浓度升高200 μmol·mol^-1和气温升高2℃变化条件下冬小麦生长发育、叶片的光合特性、碳氮代谢、生物量和产量指标。【结果】气温升高2℃会缩短小麦全生育期及开花到成熟时间,使孕穗期净光合速率显著增加24.7%,而对拔节期与灌浆期净光合速率无显著影响,同时,使灌浆期叶片纤维素含量、可溶性蛋白含量和硝酸还原酶活性下降,穗粒数和千粒重下降,进而使产量与生物量分别显著降低23.0%和19.7%;CO₂浓度升高200 μmol·mol^-1使拔节期与孕穗期小麦净光合速率分别提高32.8%和40.7%,增加灌浆期叶片碳水化合物含量,虽然生长后期出现光适应,但仍可通过增加单位面积穗数使小麦产量增加26.1%。在增温条件下,CO₂浓度升高可通过使开花到成熟的时间延长2 d、叶片净光合速率提高约25.54%、增加可溶性总糖、纤维素与淀粉含量等弥补升温对小麦生物量和产量的负效应。【结论】CO₂浓度升高可通过延长开花到成熟时间、提高小麦净光合速率、增加光合代谢物等弥补升温对小麦生物量和产量的负效应。     

塔河中游不同生境天然胡杨林木的光合与蒸腾特性

利用CIRAS Ⅱ光合测定系统对塔河中游不同生境下生长的中龄林天然胡杨林光合生理参数进行测定比较,探究天然胡杨林对不同生境适应和响应机制。结果表明,中生生境条件下的天然胡杨林最大净光合速率（P_nmax）极显著高于其他生境下生长的胡杨林,旱生生境下天然胡杨林LSP、LCP和Rd显著低于中生和水淹生境。天然胡杨林除了T_r外,P_n、胞间CO₂浓度、G_s和WUE对光强敏感,其中胞间CO₂浓度与光强呈显著线性负相关;不同生境下T_r、胞间CO₂浓度和G_s之间差异极显著（P＜0.01）,而P_n和WUE差异不显著（P＞0.05）,但其大小有差别。中生生境下天然胡杨林表现较强的生活力,表现为更高的光合速率（16.71 μmol·mol^-2·s^-1）、水分利用效率（2.40 μmol·mmol^-1）以及低蒸腾速率（6.33 mmol·m^-2·s^-1）;旱生生境下通过关闭气孔来降低水分散失并使通过气孔进入叶片的CO₂减少、引起C_i下降,致使T_r下降（17.18％）大于P_n降幅（7.20％）,从而提高水分利用效率来适应干旱环境;水淹生境下天然胡杨林的大部水用以维持其较高蒸腾,用于合成有机物的水分较少,降低水分利用效率。因此,塔河中游的天然胡杨林在高温、高湿、光照强烈和干旱的生境呈现出不尽相同的生态适应策略。     

不同磷水平下CO2浓度升高对番茄光合特性和抗氧化酶活性的影响

通过水培试验研究在低磷（2μmol/L）、磷充足（2 mmol/L）条件下,大气中不同CO₂浓度[（400±50）、（800±50）μmol/mol]对番茄光合特性和抗氧化酶活性的影响。结果表明,磷充足条件下,CO₂浓度升高可以显著促进番茄叶片光合速率的提高;而低磷抑制了这种作用。磷充足时,CO₂浓度升高显著增加了叶绿素含量,并且叶绿素b含量的增幅明显大于叶绿素a含量;而低磷条件下,CO₂浓度升高显著降低了叶绿素含量。与磷充足相比,低磷条件下,番茄叶片的超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性明显降低,丙二醛含量升高。但CO₂浓度升高明显促进了3种抗氧化酶的活性,并且磷充足条件下促进作用更为显著,同时降低了MDA的含量。因此CO₂浓度升高条件下,磷素充足供应可以促进CO₂浓度升高产生的正效应。     

大气CO2浓度升高与氮肥互作对玉米花后碳氮代谢及产量的影响

【目的】研究大气CO₂浓度升高（eCO₂）及氮肥施用对夏玉米开花吐丝后不同组分碳氮代谢物含量及动态和产量的影响,为全球气候变化下玉米生理过程及产量形成的变化提供理论支撑,同时为玉米作物模型调参提供实证数据。【方法】利用自由大气CO₂富集（FACE）平台,以夏玉米品种农大108为试验材料开展田间试验。在常规大气CO₂浓度（aCO₂,(400±15) μmol·mol^-1）和高CO₂浓度（eCO₂,(550±20) μmol·mol^-1）下分别设置不施氮（ZN）和施氮（CN,180 kg N·hm^-2）2个氮水平。对夏玉米产量及其构成要素、干物质积累、花后碳代谢物（可溶性糖、淀粉、总碳）动态和氮代谢物（硝态氮,游离氨基酸、可溶性蛋白、非溶性氮化合物细胞壁氮素和类囊体氮素、总氮）动态以及碳氮比动态进行监测。【结果】（1） eCO₂与施氮对夏玉米生物量积累有一定促进作用,但对产量及产量构成因素的影响均不显著。（2）eCO₂使玉米花后功能叶碳组份中的可溶性糖浓度显著提高,灌浆后期叶片碳氮比显著提高。（3）eCO₂下花后玉米功能叶氮代谢中的必需功能氮组分浓度未受影响,而一些结构性氮组分浓度有降低,eCO₂对功能叶中功能氮组分（如可溶性蛋白）的含量没有显著影响;氮代谢中的简单组分（如游离氨基酸）在功能叶中的浓度仅在开花期比aCO₂有显著增加,后期没有显著影响;但eCO₂下氮代谢中的非溶性氮组分（如细胞壁氮素和类囊体氮素）含量在花后一些时期显著降低。（4）氮肥施用使玉米从抽雄到灌浆后期功能叶非结构性碳水化合物（如可溶性糖）浓度、硝态氮浓度、细胞壁氮素和类囊体氮素含量显著提高;中等土壤肥力下不施氮处理的功能叶可溶性蛋白含量没有受影响,但非溶性氮组分（如类囊体氮和细胞壁氮）含量降低,氮素优先满足作物生长必需的可溶性蛋白。（5）eCO₂和氮肥交互作用对不同组分碳氮代谢物的影响不同,体现在不同时期,主要表现为提高了玉米功能叶简单碳氮组分（如可溶性糖和硝态氮）在后期的浓度,且碳氮比提高;提高了灌浆初期细胞壁氮素含量,功能叶总氮浓度仅在灌浆后期表现降低、其他时期没有显著影响。【结论】eCO₂对夏玉米的生物量增加有一定作用,玉米穗位叶碳氮比在一些时期显著增加,但对产量无显著影响;eCO₂下玉米花后穗位叶非结构性碳水化合物浓度增加,但总氮和非溶性氮素化合物在花后均发生不同程度降低。在未来大气CO₂浓度升高为特征之一的气候变化情景下,合理增施氮肥对促进作物碳氮代谢的协调有一定必要性。     

高CO2浓度下西花蓟马在烟草上的生长发育和繁殖特征

【目的】明确高CO₂浓度下西花蓟马在烟草上的发育和繁殖特征,为在大气CO₂浓度不断升高背景下有效控制烟田西花蓟马种群数量,降低烟草番茄斑萎病的发生危害提供科学依据。【方法】分别在400和800μL/L CO₂浓度人工气候箱中用离体四季豆豆荚和烟叶饲养西花蓟马,研究2种CO₂浓度下取食四季豆和烟草的西花蓟马各龄期发育历期、存活率、繁殖力（性比、雌成虫寿命、平均产卵期、单雌平均产卵量、单雌日均产卵量）和种群参数［净生殖率（R₀）、平均世代周期（T）、内禀增长率（r_m）、周限增长率（λ）、种群加倍时间（DT）］,诠释高CO₂浓度下西花蓟马在烟草上的生长发育与繁殖特征。【结果】在400和800μL/L CO₂浓度下西花蓟马均能在烟草上正常生长发育和繁殖,但其1龄若虫至成虫的累计存活率仅为46.67%和55.00%,为相同CO₂浓度下取食四季豆的西花蓟马的52.84%和60.00%,且成虫寿命显著缩短（P< 0.05,下同）,卵期、1～2龄若虫及未成熟期发育历期显著延长。相同CO₂浓度下,取食烟草的西花蓟马R₀、T、r_m和λ均显著低于取食四季豆的西花蓟马,且DT显著长于取食四季豆的西花蓟马;取食烟草的西花蓟马雌成虫寿命、平均产卵期、单雌平均产卵量和单雌日均产卵量在400μL/L CO₂浓度下为取食四季豆的53.03%、45.40%、26.32%和55.73%,而800μL/L CO₂浓度下仅为取食四季豆的49.60%、44.03%、23.55%和54.75%。高CO₂浓度下取食烟草的西花蓟马1～2龄若虫及未成熟期的发育历期显著长于正常CO₂浓度下西花蓟马的发育历期,而取食四季豆的则相反;高CO₂浓度下取食四季豆和烟草的西花蓟马未成熟期的存活率均高于或等于正常CO₂浓度下西花蓟马的存活率,且性比增加,平均产卵期延长,单雌平均产卵量和单雌日均产卵量亦有所提高;种群参数R₀、r_m和λ均显著升高,DT显著缩短。【结论】西花蓟马可在烟草上正常生长发育、存活和繁殖,且CO₂浓度倍增有利于其种群增长,从而加重烟草番茄斑萎病的发生危害。     

CO2浓度升高和有机肥-化肥施用对水稻光合作用、抗氧化酶活性和重金属含量的影响

依托中国水稻FACE平台(Free air CO₂ enrichment),研究了化肥和50%有机肥等氮替代化肥2种施肥方式下,大气CO₂浓度升高(环境大气+200μmol/mol)对水稻光合作用、抗氧化酶活性以及铜和锌吸收的影响。结果表明,单独大气CO₂浓度升高显著增加了抽穗期水稻叶片的净光合速率、丙二醛含量和成熟期水稻子粒中锌含量,但显著降低了抽穗期水稻叶片气孔导度和抗氧化酶活性。50%有机肥等氮替代化肥处理下,对比正常大气CO₂浓度,大气CO₂浓度升高显著增加了过氧化物酶活性,但降低了水稻叶片气孔导度和蒸腾速率、丙二醛含量和水稻子粒中铜和锌含量。因此,50%有机肥等氮替代化肥有助于提高水稻对CO₂浓度升高的适应性。     

大气CO2浓度增加和升温对不同品种水稻根系形态的影响

[目的]本文旨在研究大气CO₂浓度增加和升温对不同品种水稻根系形态的影响。[方法]在田间开放条件下模拟大气CO₂浓度增加和升温，设置CT(对照，CO₂浓度和温度与正常大气环境保持一致)、C+T(大气CO₂浓度增加200μmol·mol^-1)、CT+(冠层温度升高2℃)和C+T+(大气CO₂浓度和温度同时升高)4个处理。每个处理种植‘扬稻6号’和‘常优5号’2个品种，连续开展2年(2020、2021年)田间试验。在水稻分蘖期、灌浆期和成熟期采集地上部和根系样品，分析大气CO₂浓度增加、升温及其交互作用对地上部干重、根干重、根冠比和根系形态(根长、根直径、根表面积、根体积和根尖数)的影响。[结果]大气CO₂浓度增加显著提高不同生育期‘扬稻6号’和‘常优5号’地上部干重、根干重和根冠比，其中‘常优5号’的增加幅度大于‘扬稻6号’。大气CO₂浓度增加显著提高不同生育期‘扬稻6号’根长、根直径、根体积...     

施氮量对黄土高原旱地冬小麦产量和水分利用 效率影响的整合分析

【目的】明确氮肥在黄土高原地区不同种植条件下对冬小麦生产的影响及各条件下合理的施氮量。【方法】通过文献检索共获得82篇大田试验文献,包含355个独立研究的1 169组观测数据,采用整合分析比较氮肥在黄土高原不同区域、不同年均温、不同年降水量及不同耕层有机质含量下对冬小麦产量和水分利用效率的影响,并采用回归分析探究各分组产量和水分利用效率与施氮量间的关系。【结果】施氮整体上显著提高了黄土高原冬小麦产量和水分利用效率,相对增长率分别为66.09%和72.38%（P＜0.05）。施氮后西北部产量相对增长率（69.27%）高于东南部,水分利用效率增长率（65.53%）低于东南部;西北部在施氮量212 kg·hm ^-2时产量达到最高,东南部需多施15 kg·hm ^-2才能获得最高产量;西北部施氮232 kg·hm ^-2时水分利用效率最高,而东南部水分利用效率在施氮224 kg·hm ^-2时基本趋于稳定。施氮后年均温≤10℃地区产量和水分利用效率的相对增长率（79.12%,75.00%）均高于＞10℃地区;年均温＞10℃地区施氮189 kg·hm ^-2和187 kg·hm ^-2时产量和水分利用效率分别达到最高,而年均温≤10℃地区施氮225 kg·hm ^-2时产量才趋于最大,水分利用效率在施氮239 kg·hm ^-2时达到最高。施氮后在年均降水≤600 mm地区产量相对增长率（70.48%）更显著,而水分利用效率则在年均降水＞600 mm时更显著;年均降水≤600 mm地区在施氮量235 kg·hm ^-2和244 kg·hm ^-2时,产量和水分利用效率分别达到最高,年均降水＞600 mm地区实现高产的施氮量为250 kg·hm ^-2。施氮后耕层有机质含量≤12 g·kg ^-1条件下,产量和水分利用效率的相对增长率（78.24%, 86.55%）均高于＞12 g·kg ^-1条件,前者在施氮量226 kg·hm ^-2和212 kg·hm ^-2时产量和水分利用效率分别达到最高,而后者获得最高产量和最高水分利用效率的施氮量分别为163 kg·hm ^-2和175 kg·hm ^-2。【结论】在黄土高原,冬小麦在东南部和西北部获得高产的合理施氮量分别为227 kg·hm ^-2和212 kg·hm ^-2;年均温＞10℃地区合理施氮量为187 kg·hm ^-2,年均温≤10℃地区为239 kg·hm ^-2;年均降水＞600 mm地区合理施氮量为250 kg·hm ^-2,年均降水量≤600 mm地区为235 kg·hm ^-2;耕层有机质含量≤12 g·kg ^-1条件下的合理施氮量为226 kg·hm ^-2,高于12 g·kg ^-1时则为163 kg·hm ^-2。     

大气CO2缓增和骤增对冬小麦叶片叶绿素荧光特性的影响

大气中CO₂浓度的增加是逐渐且缓慢的过程，而以往的农田模拟研究多是设定瞬间增加的高CO₂浓度。为了明确大气CO₂浓度缓增、骤增2种不同升高方式对冬小麦叶片光合能力的影响，基于农田CO₂浓度自动调控平台，开展2季冬小麦试验(品种为扬麦22)。设置3种CO₂浓度升高方式：CK(对照，背景大气CO₂浓度);CO₂浓度缓增(从第1个生长季开始每年增加40μmol/mol, 2017—2018、2018—2019年生长季每年CO₂的缓增浓度分别为80、120μmol/mol,分别记作C₊₈₀、C₊₁₂₀);CO₂浓度骤增(每个生长季均设置CO₂浓度升高200μmol/mol的处理，记作C₊₂₀₀)。于冬小麦主要生育期，测定叶片SPAD值和叶绿素荧光参数[初始荧光(F_o)、最大荧光(F_...     

Oxygen isotope ratios in trees reflect mean annual temperature and humidity

Values of the oxygen isotope ratios (delta(18)O) in tree-ring cellulose closely reflect the delta(18)O values in atmospheric precipitation and hence mean annual temperature. The change in delta(18)O in cellulose is 0.41 per mil per degree Celsius for selected near-coastal stations. The values of delta(18)O in precipitation and cellulose also change with altitude, as demonstrated for Mount Rainier, Washington. A temperature lapse rate of 5.2 degrees +/- 0.5 degrees C per 1000 meters calculated from cellulose delta(18)O values agrees with the accepted mean annual lapse rate of 5 degrees C per 1000 meters for this region. Cellulose delta(18)O values and delta(18)O values of carbon dioxide equilibrated with leaf water differ by a fixed 16 per mil.     

近50年来榆林市气候变化特征及其对气候生产力的影响研究

利用1961～2010年榆林市逐月气温、降水资料,分析了榆林市的气候变化特征;利用Thornthwaite Memorial模型计算了该区域气候生产力,通过二元回归模型分析了气候生产力的演变特征。结果表明:近50年来,榆林全年及四季平均气温均呈上升趋势,尤以冬季平均气温上升显著;降水量年际波动剧烈而总体变化趋势不大;de Martonne干燥度呈现下降趋势。气候生产力呈现微弱的增长趋势,年降水量是影响气候生产力的主要因素,其与气候生产力间存在极显著的正相关关系,当榆林年均气温上升1℃、年降水量上升1 mm时,榆林气候生产力将上升21.5 kg/(hm2.a)。     

South asian summer monsoon variability in a model with doubled atmospheric carbon dioxide concentration

Doubled atmospheric carbon dioxide concentration in a global coupled ocean-atmosphere climate model produced increased surface temperatures and evaporation and greater mean precipitation in the south Asian summer monsoon region. As a partial consequence, interannual variability of area-averaged monsoon rainfall was enhanced. Consistent with the climate sensitivity results from the model, observations showed a trend of increased interannual variability of Indian monsoon precipitation associated with warmer land and ocean temperatures in the monsoon region.     

1965-2014年冀西北气候变化及其对气候生产力的影响

为了研究冀西北气候变化及其对气候生产力的影响,以张家口地区为例,利用全地区1965-2014年逐年年平均气温、降水气象资料,应用线性趋势分析、5a滑动平均以及Thornth waite Memorial气候生产力模型等对当地50a气温、降水和气候生产力的时空变化进行了分析。结果显示:(1)50a张家口地区变暖趋势显著,年平均气温呈由西北向东南逐渐增温的趋势;(2)降水量呈缓慢下降趋势,全区分布极不均匀,坝下多、坝上少,在东西方向出现由中心向四周依次递增的趋势;(3)气候生产力呈现弱上升趋势,降水量为气候生产力增加的主要限制因子。未来气候变化"暖湿型"气候对农业生产增加最有利,而"冷干型"气候对农业生产增加最不利。农业生产应以粮为本,利用控制气候因子等新技术发展错季蔬菜生产,特别是坝上地区,其气候生产率较低,较适宜发展蔬菜产业,可以提高气候生产率,实现农民增产增收。     

云南低纬地区气候生产潜力变化及其与水稻产量的关系——以临沧市临翔区为例

 以临沧市临翔区1961~2010年平均气温和降水量资料,采用Miami模型和Thornthwaite Memorial模型计算了气温生产力（Yt）、降水生产力（Yp）和气候生产潜力（Tspv）,并分析了气温、降水量和气候生产潜力变化特征、影响气候生产潜力的主要因素以及气候生产潜力与水稻产量的关系。结果表明：近50年临翔区年平均气温呈上升趋势,年降水量则呈缓慢下降的趋势,二者变化率分别为0.260℃/10a（P＜0.01）和-15.98mm/10a（P＞0.05）,从20世纪80年代开始变化加剧。干季增温较雨季快,而降水量减少较雨季慢。Tspv呈不明显上升趋势,气温升高和降水增加均能提高Tspv,而降水量是限制作物Tspv的主要气候因子。水稻实际产量占同期Tspv的比例较低,而从2004年开始比例有所增加。建议解决好农业生产用水问题,提高水资源利用率,采用新的高产品种,提高耕作技术水平等,以提高作物气候生产潜力应用水平。     

1957—2014年山东省龙口市温度和降水变化特征

为了充分利用龙口市的气候资源,促进当地农业和旅游业的可持续发展,利用线性倾向估计、M-K突变分析和滑动平均法等方法,对龙口市1957—2014年的温度和降水量进行变化特征分析.结果表明:龙口市58年来的温度均值为12.3℃,年降水量均值是605.0 mm;年气温变化表现为上升状态,气候倾向率为0.5℃/10 a,在四季温度变化中,夏季增温最小,春季增温最大;年降水量下降趋势显著,以8.96 mm/10 a的速率线性降低,四季降水变化中,冬季下降幅度最小,秋季最大;在1950s—1970s期间,气温开始平稳降低,而1980s至今气温明显增长;降水量的年代际变化呈"增多—减少—增多"的变化规律,其中1970s—1980s呈减少规律;龙口市近58年的气温和降水的均值分别于1989年和1979年出现突变.该研究获得了龙口市气候变化规律的最新理论.     

山东省龙口市近58年温度和降水变化特征

为了充分利用龙口市的气候资源,促进当地农业和旅游业的可持续发展,对山东省龙口市的气候变化特征进行了研究。利用线性倾向估计、M-K突变分析和滑动平均法等方法,对龙口市1957—2014年的温度和降水量进行变化特征分析。结果表明：龙口市58年来的温度均值为12.3℃,年降水量均值是605.0 mm;气温变化表现为上升状态,气候倾向率为0.5℃/10 a,在四季温度变化中,夏季增温最小,春季増温最大;年降水量下降趋势显著,以8.96 mm/10 a的速率线性降低,四季降水变化中,冬季下降幅度最小,秋季最大;在1950s—1970s期间,气温开始平稳降低,而1980s至今气温明显增长;降水量的年代际变化呈“增多—减少—增多”的变化规律,其中1970s—1980s呈减少规律;龙口市近58年的气温和降水的均值分别于1989年和1979年出现突变。该研究获得了龙口市气候变化规律的最新理论。     

The impacts of climate change on wheat yield in the Huang-Huai-Hai Plain of China using DSSAT-CERES-Wheat model under different climate scenarios

Climate change has been documented as a major threat to current agricultural strategies. Progress in understanding the impact of climate change on crop yield is essential for agricultural climate adaptation, especially for the Huang-Huai-Hai Plain(3 H Plain) of China which is an area known to be vulnerable to global warming. In this study, the impacts of climate change on winter wheat(Triticum aestivum L.) yield between the baseline period(1981–2010) and two Representative Concentration Pathways(RCP8.5 and RCP4.5) were simulated for the short-term(2010–2039), the medium-term(2040–2069) and the long-term(2070–2099) in the 3 H Plain, by considering the relative contributions of changes in temperature, solar radiation and precipitation using the DSSAT-CERES-Wheat model. Results indicated that the maximum and minimum temperatures(TMAX and TMIN), solar radiation(SRAD), and precipitation(PREP) during the winter wheat season increased under these two RCPs. Yield analysis found that wheat yield increased with the increase in SRAD, PREP and CO2 concentration, but decreased with an increase in temperature. Increasing precipitation contributes the most to the total impact, increasing wheat yield by 9.53, 6.62 and 23.73% for the three terms of future climate under RCP4.5 scenario, and 11.74, 16.38 and 27.78% for the three terms of future climate under RCP8.5 scenario. However, as increases in temperature bring higher evapotranspiration, which further aggravated water deficits, the supposed negative effect of increasing thermal resources decreased wheat yield by 1.92, 4.08 and 5.24% for the three terms of future climate under RCP4.5 scenario, and 3.64, 5.87 and 5.81% for the three terms of future climate under RCP8.5 scenario with clearly larger decreases in RCP8.5. Counterintuitively, the impacts in southern sub-regions were positive, but they were all negative in the remaining sub-regions. Our analysis demonstrated that in the 3 H Plain, which is a part of the mid-high latitude region, the effects of increasing thermal resources were counteracted by the aggravated water deficits caused by the increase in temperature.     

免耕及深松耕对黄土高原地区春玉米和冬小麦产量及水分利用效率影响的整合分析

【目的】明确免耕、深松耕在黄土高原不同区域春玉米、冬小麦种植中的适用性和增产效果。【方法】通过文献检索共获得45篇大田试验文献和209组试验数据,采用整合分析方法(Meta-analysis),定量分析免耕、深松耕在黄土高原不同区域、不同年降雨量和不同年均温度下对春玉米、冬小麦产量和水分利用效率的影响特征。【结果】与常规耕作相比,在黄土高原北部和中部采用免耕能有效提高春玉米产量和水分利用效率10%以上;在年降雨量≤500 mm地区免耕春玉米的产量和水分利用效率增加最显著,分别增加13.4%和13.6%(P0.05);在年均温度≤10℃地区免耕春玉米的产量和水分利用效率显著增加,分别增加7.6%和9.3%(P0.05)。在黄土高原东南部和西北部采用深松耕都能显著提高冬小麦产量和水分利用效率;在年降雨量500—600 mm地区,采用深松耕的冬小麦产量和水分利用效率增加最显著,分别增加14.5%和12.2%(P0.05);在不同年均温度地区,深松耕冬小麦的产量和水分利用效率均显著增加。在不同区域、不同年降雨量和不同年均温度下,采用深松耕的冬小麦产量和水分利用效率增加率均高于免耕。【结论】免耕、深松耕在黄土高原不同区域的适应性不同,在黄土高原中部和北部采用免耕更有利于提高春玉米产量和水分利用效率;在年降雨量≤500 mm地区和年均温度≤10℃地区采用免耕更有利于春玉米产量和水分利用效率的增加;在黄土高原东南部和西北部采用深松耕均有利于提高冬小麦产量和水分利用效率,且效果优于免耕。