科学认识东北气候变暖 充分发挥水稻适应潜力

东北不仅是我国水稻尤其是优质粳稻的主要产区,也是我国气候变暖最明显的区域。近40年来,东北水稻单产的递增幅度与日最低气温的升高幅度呈显著正相关,历年颁布并推广的主要水稻品种生育期每10年也延长了2.8 d左右。近20年来,东北水稻实际播种期提早了3.7 d,收获期推迟了1.7 d,全生育期延长了5.4 d左右,种植重心也向北位移了近80 km。田间实际增温试验也发现,夜间温度继续升高1℃,东北水稻单产仍可以提高10%左右。上述分析与试验表明,气候变暖对东北水稻的增产效应显著。在未来气候变化的应对策略上,应从多抗品种选育、抗逆栽培创新和农田基本建设等方面着手,全面增强稻田系统的抗逆性和稳定性,充分挖掘水稻对气候变暖的适应潜力。     

氮肥用量对苏中冬小麦地上部主要矿质元素含量的影响

为了明确施氮量对苏中地区冬小麦主要矿质元素含量的影响,以扬麦11和扬麦13为材料,在江苏丹阳设置3个氮素水平(0、150、300kg.hm-2),研究不同施氮量对冬小麦籽粒、茎鞘和叶片中Fe、Zn、Mn、Cu、Ca、Mg和P等矿质元素含量的影响。结果表明,增施氮肥能显著提高冬小麦籽粒、茎鞘、叶片、面粉和麸皮中的Fe、Zn、Mn、Cu和Ca含量,但P含量明显下降。与对照(N0)相比,施氮量达300kg.hm-2时,扬麦11籽粒中的Fe、Zn、Mn、Cu和Ca含量分别增加了11.74%、32.20%、31.78%、66.87%和53.75%,P含量降低23.06%,茎鞘中Zn、Cu和Ca含量增加106.34%、136.97%和51.15%,P含量降低46.46%;扬麦13籽粒中Zn、Cu和Ca含量分别比对照(N0)增加33.03%、59.67%和56.63%,Mg和P含量分别降低14.10%和25.41%,叶片中Mn、Cu、Ca和Mg分别增加174.54%、27.15%、41.66%和29.95%。随着氮肥用量增加,籽粒中Mg含量呈下降趋势,但茎鞘和叶片中Mg含量呈递增趋势。籽粒、茎鞘和叶片中不同矿质元素含量对氮肥的响应存在品种间差异。在本试验条件下,适量施氮可以提高冬小麦籽粒中微量元素的含量。但是,氮肥用量过高可能降低籽粒中P和Mg的含量,不利于籽粒矿质营养品质的提高。     

东北稻作系统对气候变暖的实际响应与适应

【目的】明确气候变暖对作物生产的实际影响,降低对未来粮食安全预测的不确定性。【方法】依据东北水稻生产和气候变化的长期观测数据,并结合田间开放式增温试验（free air temperature increase,FATI）,系统研究稻作系统对气候变暖的实际响应与适应。【结果】历史数据分析发现,近几十年来东北水稻单产与其生长季的气温呈明显递增趋势,相关显著,但与降水量变化相关不显著。理论推算表明,水稻生长季最低气温升高1℃,水稻单产可提高6.0%以上。田间试验发现,在目前的气温背景下,水稻冠层气温升高1℃,单产可提高10%左右。近四十年来东北水稻新品种的生育期每10年约延长3 d,与近二十年来田间观测到的水稻实际生育期延长幅度基本一致,达5 d左右;与1970年相比,2010年黑龙江省的水稻种植面积扩大了24倍,种植重心向北位移了近110 km,与东北水稻生长季≥10℃有效积温带北移的幅度一致。【结论】气候变暖对东北水稻的直接增产效应显著,稻作系统可以通过品种改良、栽培改进和区域调整等策略来逐步适应气候变化的趋势。在应对气候变化的稻作制度调整上,应充分挖掘增温的增产效应及作物系统的适应潜力,调整时机和幅度应适当迟后于预测的气候变化进程。在气候变暖的大趋势下,要注意因水稻生育期延长和种植区域北扩而可能遭遇的低温冷害等极端性天气。     

江淮地区农业气候资源演变特征及作物生产应对措施

随着全球气候变化日趋明朗和世界性粮食安全危机日益严重,农作物对气候变化的响应及应对气候变化的措施已经成为作物科学的研究热点。江淮地区是我国粮食生产的主要区域,探讨该区域气候资源的变化特征及其应对策略,对确保我国中长期粮食持续增长意义重大。依据我国江淮地区32个气象台站的多年逐日气象资料,并结合多年农作物生育进程数据,采用数理统计方法对江淮地区气候资源进行了系统分析。结果表明:48年来江淮地区光、热、水资源发生了明显变化。年均气温、最高气温和最低气温每10年分别平均递增了0.28、0.17和0.38℃;夜间增温幅度高于白天,日温差每10年平均下降了0.21℃。≥0℃和≥10℃的积温增加明显,每10年分别平均递增了92和79℃;年降水总量变化不明显,但年际间波动大;年日照时数和太阳总辐射量呈现下降趋势,平均每年减少了8.1 h和12.3 MJ.m-2。从稻麦的实际响应来看,小麦播期推迟,成熟期提前,总生育期缩短4 d;而水稻播期提前,成熟期也提前,总生育期基本不变。去除技术影响后的稻麦产量呈波动上升趋势,稻麦历史产量主要与最低气温正相关,与降水量无显著相关性。最后针对江淮地区气候资源演变特征和作物生产发展趋势,就...     

中国耕作学学科的历史成就和新世纪若干发展问题

通过大量文献资料调研和网络调查,在简略归纳耕作学学科发展历程的基础上,重点论述了学科发展对国家的重大贡献。以及新世纪耕作学学科发展所面临的广大空间和大好机遇。论文从学科的队伍建设、科研内涵、社会地位和学科阵地4个方面概括了学科发展所面临的挑战,提出了振兴计划。     

长期秸秆还田和有机肥施用对双季稻田冬春季杂草群落的影响

借助双季稻田长期秸秆还田和有机肥施用的定位试验,于2007年对稻田冬季、春季杂草群落进行监测。结果发现,农田管理方式对双季稻田冬春季杂草群落影响显著,长期秸秆还田和有机肥施用显著降低杂草多样性。秸秆冬季覆盖还田显著降低稻田杂草密度和生物量,而长期施用猪粪则显著提高稻田冬春杂草密度和生物量。有机肥晚稻时期施用对杂草的促进效应显著高于早稻时期施用的,秸秆冬季覆盖还田对杂草的抑制效应显著高于夏季旋耕还田的。不同处理下冬春季稻田杂草均以日本看麦娘为优势种群,田间相对密度平均达90%以上,其次为稻槎菜和水竹叶等杂草。上述结果说明,秸秆还田和有机肥施用对冬闲田冬春季杂草群落的调控效应显著。     

不同施肥模式对南方红壤稻田冬春杂草群落特征的影响

为掌握不同施肥模式下南方稻田冬春杂草群落特征,丰富稻田生物多样性保护理论,为稻田冬春作物结构调整提供杂草综合防除技术途径,本研究借助稻田长期定位试验,分别于2007年1月（冬季）和4月（春季）对杂草群落进行监测。结果表明,日本看麦娘是南方红壤水稻冬闲田优势杂草种群,春季相对密度达到65％以上,其优势度随季节和施肥模式而有所变化。长期不施磷的冬闲稻田杂草的总密度和生物量显著降低。有机和无机肥配合施用较单施无机肥能明显提高田间杂草的生物多样性,而在此基础上种植豆科绿肥能够显著降低田间杂草的生物量,其冬季田间杂草生物量仅为62g／m^2,低于整个试验区的平均值（67g／m^2）,而其生物多样指数却较其他施肥模式高。因此,通过稻田施肥与冬季利用模式的结合,可以对冬闲田杂草群落进行有效控制。     

东北雨养农区气候变暖趋势与春玉米产量变化的关系分析

利用气象资料和长期定位试验数据,采用一阶差分和多元回归分析方法,研究玉米产量波动与气候变化的关系,从而分离玉米产量变化中的气候效应,评价气候变化对东北地区春玉米生产的影响。结果表明:东北地区春玉米区域气候变暖趋势明显,玉米主要生长季节(5～9月)平均最高气温和最低气温每10年分别上升0.6℃和0.8℃,生长季气候变化因素(最高温度、最低温度和降雨量)可以解释近30%玉米产量的变化;玉米产量变化与生长季节平均最高温度变化呈显著负相关,最高温度每上升1℃导致玉米产量降低14%;最低温度和降雨量的变化与产量变化无显著相关关系。     

麦田开放式昼夜不同增温系统的设计及增温效果

【目的】设计旱地开放式增温系统,并从田间温度变化和冬小麦生育期改变等方面来监测系统的增温效果与可靠性。【方法】参考国际已有增温系统,于2007—2009年在江苏南京设计了中国首个麦田开放式增温系统(freeair temperature increase,FATI),进行冬小麦全天、白天和夜间3种增温试验。【结果】2年试验结果表明,该开放式主动增温系统的增温效果明显。3种情景下各增温小区的均匀有效增温面积在4m2以内,其中全天、白天和夜间增温分别使冬小麦全生育期地下5cm的土温平均增加2.2、1.5和1.8℃,地表温度增加2.2、0.9和1℃,冠层温度增加1.5、0.9和1.1℃。3种增温情景下,冬小麦各关键生育期田间温度的日变化及全生育期日平均温度的变化动态与未增温区的基本一致,增温设施能客观地模拟田间实际气温变化特征。尽管该增温系统略微降低了耕层土壤(0—20cm)水分含量,但降幅仅在0.5—2.2个百分点之间,与对照相比不显著。3种增温情景均对冬小麦生长发育产生了显著影响,全天、白天和夜间增温两年平均分别可以使冬小麦从播种至抽穗期缩短14、9.5和11.5d,灌浆成熟期延长3、3和2.5d。【结论】从增温效果及其对冬小麦的生长影响来看,该套系统基本适用于模拟气候变暖下小麦生产力和品质响应与适应的田间试验研究。     

农田开放式夜间增温系统的设计及其在稻麦上的试验效果

气候变暖存在明显的昼夜不对称性,夜间增温显著高于白天。设计可靠的田间增温设施,研究作物系统对夜间增温的响应与适应意义显著。参考国际相关增温系统,于2006—2009年在江苏南京设计并运行了我国首个农田开放式夜间增温系统(FATI,Free Air Temperature Increased),对稻麦进行夜间主动增温试验,监测系统温度、麦田土壤水分和作物生育进程和产量,以评价该系统的可行性和对稻麦的增温效果。结果表明,该系统有效且均匀的增温范围为4m2,增温效果明显。在测试用人工草坪上,晴天、阴天和雨天3种天气情况下,该系统4m2有效增温范围内地表的夜温平均升高2.4℃、2.3℃和2.1℃。在草坪的垂直层面上,该系统可以使距地下5cm、地表、地上40cm和90cm4个层次的夜温平均分别升高1.2℃、2.2℃、0.7℃和2.3℃。在稻麦两熟农田中,稻季全生育期地下5cm、地表、植株中部和冠层的夜温平均分别升高0.7℃、0.6℃、1.0℃和1.6℃,麦季相应层次可升高1.2℃、1.5℃、1.8℃和1.9℃。在稻麦全生育期内,增温小区各层温度的变化动态与未增温区的一致。另外,该系统未改变麦田耕层土壤水分分布特征,尽管耕层土壤含水量略有降低,0～25cm内各层土壤含水量的降幅均在0.99～1.62个百分点以内,与未增温区差异不显著。夜间增温可以显著缩短作物前期生育期,使稻麦始穗期分别提早2.5d和11.5d;同时,夜间增温使水稻平均减产4.51%,但小麦增产18.30%。尽管在作物的不同生育期,该设施的增温幅度有所差异,但这与田间实际情况下不同季节气候变暖幅度不同之特征一致。因此,该开放式夜间增温系统符合气候变暖的温度变化特征,可以满足水稻和小麦所代表的典型作物系统对夜间增温的响应与适应的试验要求。