气候变化对中国冬小麦生产的影响

气候变化会对中国冬小麦生产带来深远的影响。CO2浓度升高和气候变暖有利于冬小麦种植区向春麦区扩展,主要表现在辽宁、河北、陕西、内蒙古等种植边界的显著北移和青海、甘肃种植边界的显著西扩;CO2浓度升高还会促进小麦根、茎、叶的生长,提高叶片光合速率和氮素的吸收与利用,有利于产量提高。但气候变化在中国还表现为太阳辐射的下降,冬小麦主产区黄淮海麦区和长江中下游麦区下降更为显著,试验研究表明,长期弱光小麦产量降幅可达6．4％-25．8％。温度升高对小麦产量的影响目前尚无明确定论;不同生育期降雨量变化对小麦产量的影响不同,生育前期降水量增加有利于小麦产量的提高,而后期则会导致一定的减产。然而,最值得关注和警惕的是高温与低温以及降水时空分布不均导致的干旱和渍水等极端气象灾害事件,随着全球气候变化发生频率显著增加,严重影响了小麦的生产,尤其是生育中后期的逆境将导致小麦结实粒、千粒重显著下降,造成产量锐减。此外,气候变化导致的病虫草害加剧不仅导致减产,还将显著增加生产成本,不利于小麦生产。     

基于GIS的冬小麦动态估产模型研究——以山西省运城市为例

利用1982-2008年运城市各县(市)的气象观测资料及冬小麦单产资料,在ArcGIS地理信息系统软件下提取耕地区域的气象要素信息,在SPSS11.5统计软件中以旬为单位建立了分县小尺度及地区大尺度冬小麦动态估产模型,并利用2008年的实测资料对模型进行了验证。结果表明:分县估产模型估产精度较低,其估产相对误差绝对值在0.2%～20.6%,变幅较大;地区大尺度估产模型估产精度较高,其估产相对误差绝对值在0.3%～4.7%,具有较高的稳定性,适合于实际业务运行。     

基于DSSAT模型模拟气候变化对不同品种冬小麦产量潜力的影响

以石家庄地区为例分析了1955－2008年冬小麦不同生育阶段的积温、太阳辐射量和降雨量的变化趋势,并运用DSSAT模型模拟了不同年代主栽品种碧玛1号、泰山1号、济南13、冀麦30和石家庄8号的光温生产潜力和雨养产量,探讨了气候变化对冬小麦产量潜力的影响。结果表明：经过调试校正品种参数的模型模拟效果良好, 产量模拟值与实测值吻合度高;近50 a来冬小麦各品种光温生产潜力均随年份的推移呈现下降趋势,表明积温和太阳辐射量变化的减产效应;其中,拔节－抽穗期间积温的极显著增加趋势是影响20世纪90年代以前品种碧玛1号、泰山1号和济南13产量潜力的重要因素,而抽穗－成熟期间太阳辐射量的极显著减少趋势是影响近20 a品种冀麦30和石家庄8号产量潜力的重要因素;近50 a来冬小麦各品种雨养产量呈不显著增加趋势,返青-拔节期间降雨量的增加可以提高冬小麦雨养产量,并弥补生育后期降雨量减少引起的减产。     

基于GIS的区域作物生长模拟模型

利用VB程序语言改写SUCROS作物生长模型,将其模块法并改进了水分平衡和作物系数算法。通过试验数据对参数的校验,模型可以较准确模拟主要作物生长变量和预测产量。以GIS与作物生长模拟模块紧密集成的方式,采用ArcGIS Engine控件开发了区域作物模拟模型(RCGM),可用以模拟区域作物生长和产量时空分布。建立空间数据库管理区域作物生长模拟所需空间数据。以河北省栾城县为例,应用RCGM进行县域冬小麦生长模拟和产量预测,模拟产量平均相对误差为12.51%,表明区域模型模拟也有较高准确性。     

全球不同气候区小麦产量构成要素对生殖期增温的响应

【目的】全球气候变暖对小麦生长发育有重要影响,尤其是小麦生殖期增温。然而,全球不同气候区小麦产量及其构成要素对其生殖期增温的响应还未系统量化。因此,急需明确全球范围不同气候区小麦生长发育对其生殖期增温的响应特征和一般规律。【方法】收集并筛选出全球范围内,涉及小麦生殖期增温对其产量构成要素影响的文献61篇,运用整合分析(Meta-analysis)量化生殖期增温0~5℃和大于5℃的极端高温对不同气候区小麦产量及构成要素的影响程度,阐明小麦生殖期内昼夜不同时段增温对小麦产量的影响规律。【结果】生殖期增温0~5℃对小麦产量及其构成要素均呈显著负效应,其中小麦产量减少了11.7%,千粒重、穗粒数和穗数分别减少7.4%、5.0%和3.5%。不同气候区小麦产量降幅对其生殖期增温(0~5℃和5~10℃)的响应不同,具体表现为亚热带季风区(15.2%和38.8%)>温带海洋性气候和温带大陆性气候(14.9%和30.6%)>地中海气候(10.6%和15.6%)>温带季风气候(9.3%和10.2%);小麦千粒重降幅为温带大陆性气候(24.7%和21.1%)和温带季风气候(10.5%和28.0%)>温带海洋性气候(9.7%和15.0%);尤其在生殖期增温5~10℃,亚热带季风和温带季风气候的小麦产量各构成要素降幅比0~5℃更大。另外,小麦生殖期夜间增温导致小麦产量的降低(14.7%)大于白天增温(11.3%)。【结论】全球不同气候区小麦生殖期增温造成小麦减产主要是由于千粒重和穗粒数的显著减少,而且小麦生殖期夜间增温对小麦产量的负效应大于白天增温。本文研究结果可为未来小麦育种提供新视角,也可为应对气候变化、维持或提高小麦产量提供科学依据。     

山东省气候变化及其对冬小麦-夏玉米产量的影响

利用1983-2015年山东省34个气象站点的气象数据,通过线性回归分析山东省1983-2015年气候变化特征;基于Matlab,Surfer绘制年平均气温、降水量及日照时数的小波系数实部等值线图进行气候周期变化的分析;利用HP滤波法提取农作物产量中的气候产量,并采用Lobell非线性回归模型和敏感性分析法探究了气候变化对山东省冬小麦、夏玉米单产的影响。结果表明:1983-2015年山东省年平均气温和降水整体呈现波动上升的趋势,日照时数呈现波动下降的趋势;气候变化的多时间尺度趋势分析显示,山东省气温在一定时间内仍将持续升高,降水量在经历短暂的增加之后将转入减少的阶段,日照时数会延续目前的下降趋势;1983-2015年山东省冬小麦、夏玉米单产及冬小麦-夏玉米周年单产呈明显的上升趋势,但气候产量波动较大;平均气温、降水量、日照时数增加对冬小麦单产有促进作用,降水量增加对冬小麦增产影响最显著,降水量每增加100 mm,冬小麦增产5.76%。夏玉米对平均气温、最低气温、日照时数的增加表现为负效应,最高气温和降水量的增加有利于夏玉米增产。冬小麦-夏玉米周年单产对最高气温、最低气温的响应表现为负效应,降水量的增加能够小幅提升周年单产。     

土壤水分对小麦产量和品质的影响

本文综述了土壤水分对小麦产量和品质的影响。土壤水分既影响小麦产量,也影响其籽粒品质;土壤水分缺少能够影响器官发育,使叶面积减小,叶绿素含量降低,群体叶片光合性能下降。土壤水分缺少还使开花后的光合产物减少,造成灌浆物质不足,原贮存在营养器官中的物质向籽粒的运转速度加快,贮存物质在粒重中的比例提高,在一定程度上弥补了粒重和产量的降低。同时,土壤水分也影响小麦品质,主要表现在蛋白质和淀粉上。     

春季干旱对旱地冬小麦生产的影响及施肥和灌溉的应对效果——以2003年和2009年山西垣曲县冬小麦生产的调查和试验观察为例

旱灾多发是气候变化中农业生产面临的日益严重的挑战。而干旱半干旱区农业对旱灾表现出明显的脆弱性。本文收集了2009年和2003年山西省垣曲县农业生产调查资料和山西省农业科学院在该县的肥料试验示范地小麦生产试验资料,统计分析了2009年干旱下小麦产量与正常气候年（2003年）对比的变化,表明气候变化下小麦生长期干旱导致大田小麦减产超过30％,并田块间产量变率由正常气候年的10％左右提高到22％-42％。在雨养旱地,施肥技术试验示范地减产幅度在6％以下;干旱年水浇地的增产效果达到48％-64％,而施肥技术的增产效果达到30％-44％。而水浇地优化施肥示范地产量甚至比正常气候年产量提高36％～77％。肥水协调技术大幅度减缓了干旱下产量损失,同时大大降低了田块间产量变率,达到有效抵御干旱对小麦产量的影响。因此,发展优化施肥及肥水协调技术在应对气候变化的影响中具有显著的减缓潜力,而水资源的有效供应可能成为北方气候变化下干旱对旱地作物生产的主要挑战。     

小麦施用硅肥的效果及适宜用量的研究

采用盆栽与田间试验相结合的方法研究了硅肥在小麦上的应用效果,结果表明:施硅处理的小麦生育性状得以改善,植株抗病性和抗逆性明显增强,产量显著提高。增产幅度和硅肥适宜用量,棕壤分别为9.30%~16.42%和75.0 kg/hm2,盐化潮土分别为7.43%~13.26%和37.5 kg/hm2,砂姜黑土分别为0.53%~5.05%和37.5 kg/hm2。     

干旱条件下APSIM模型修正及模拟华北冬小麦产量效果

干旱是影响华北地区冬小麦产量的主要农业气象灾害之一,作物生长模型是评估干旱对作物产量影响主要方法之一,但作物生长模型对极端天气气候条件下（如干旱）作物产量模拟效果仍存在不确定性。为提高作物模型在干旱条件下对作物产量模拟的精准性,该研究利用调参验证后的农业生产系统模型（agricultural production systems simulator,APSIM）,通过搜集与华北地区冬小麦相关的186篇大田试验文献获得1 876对观测数据,以作物水分亏缺指数为干旱指标,评估APSIM模型在冬小麦拔节-开花和开花-成熟阶段干旱对产量影响的模拟效果,提出APSIM在拔节-开花和开花-成熟阶段干旱对小麦产量影响的修正系数。基于历史气候条件、SSP245和SSP585未来气候情景资料,分析了冬小麦拔节-开花和开花-成熟阶段干旱时空分布特征,并采用修正系数校正后的APSIM模型评估华北地区冬小麦拔节-开花和开花-成熟阶段不同等级干旱对其产量的影响。结果表明,APSIM模型低估了拔节-开花阶段干旱对冬小麦产量影响程度,轻旱、中旱和重旱校正系数分别为0.85、0.91和0.85;APSIM模型可准确模拟开花-成熟阶段轻旱和中旱对冬小麦产量影响,但高估了重旱对冬小麦产量影响,重旱校正系数为1.33。历史和未来气候情景下,拔节-开花和开花-成熟阶段干旱导致冬小麦减产率均呈由北到南依次递减的空间分布特征,且开花-成熟阶段干旱对冬小麦负面影响高于拔节-开花阶段。未来气候情景下冬小麦拔节-开花和开花-成熟阶段不同等级干旱导致的冬小麦减产率均低于历史气候条件。未来干旱对华北冬小麦产量的负面影响程度有所缓解。研究为有效评估干旱对冬小麦影响提供方法支撑。     

用数字高程模型进行地表径流模拟中的几个问题

用数字高程模型进行地表径流模拟时,由于网络精度和高程精度的限制,使得在某些局部的模拟结果不理想。针对其中几个关键的技术问题,提出了相应的解决办法。伪负地形填充法可以区别真正的负地形和由于ＤＥＭ误差造成的假象,并对伪负地形行填充。水系图与ＤＥＭ结合的方法可消除径流模拟结果与现有水系不吻合的现象,有效提高径流模拟精度。在地势平坦地区,采取在原ＤＥＭ上加微小修正值的办法,可以得到理想的模拟结果。     

气候变化对陕西省冬小麦种植区的影响

选取全省资料年代较长的54个地面测站1961—2004年的温度、降水等基本气象要素资料,探讨丁陕西省气候变化特点,计算了冬小麦越冬期积温变化。研究了陕西省热量资源和水资源对冬小麦种植区的影响。结果表明,陕西省年、季平均气温在20世纪80年代中期发生了突变,80年代中期以前呈波动性的下降趋势,80年代中期后开始增温,90年代后增温迅速。降水量呈阶段性减少趋势。陕西省20世纪80年代中期后气温明显变暖,热量资源增加,冬小麦种植区北界向北扩展．但90年代开始干旱加剧,水资源严重不足。陕西省气候变化对冬小麦的负面影响大于正面影响。     

淮河流域冬小麦主要生育期旱涝时空特征及对产量的影响

旱涝灾害在淮河流域发生频繁,对农作物产量影响较大。该文基于淮河流域1961-2014年140个气象站逐日降水、气温数据,利用标准化降水指数(standardized precipitation index,SPI)和标准化降水蒸散指数(standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)定量分析冬小麦各生育期气候特征,结合1961-2012年20个站点冬小麦单产数据计算标准化产量残差(standardized yield residuals,SYR),探讨冬小麦主要生育期旱涝灾害对其产量的影响。结果表明:1)冬小麦各生育期气温均呈显著上升趋势(P0.05),气温呈南高北低、西高东低的格局,东部趋势高于西部且返青抽穗期大部分站点趋势值最高,而降水量沿纬度变化与气温一致,其变化趋势在冬小麦各生育期差异明显。2)冬小麦返青抽穗期干旱增加趋势最大(P0.05),旱涝灾害在全生育期、返青抽穗期和灌浆成熟期主要受气温影响,在冬前生长期和越冬期主要受降水量影响,同时冬小麦各生育期SPEI干旱化趋势大于SPI。3)除冬前生长期外,SYR与SPI和SPEI均呈负相关关系,以返青抽穗期相关性最高,在返青抽穗期达到中度干旱或中度湿润时产量减少。该研究尝试明晰淮河流域发生在冬小麦生育期的旱涝灾害对其产量的影响,为冬小麦生育期防灾减灾提供基础支撑。     

陇中地区春小麦生态气候条件分析及气候资源利用研究

利用积分回归方法，分析陇中地区春小麦与生态气候条件的关系，建立了气候-产量模式，并提出了提高春小麦气候资源利用率的途径。     

微量元素对小麦产量品质的影响研究

全球范围内土壤缺锌问题对作物产量及品质构成了严重威胁,进而影响人体健康。本文结合国内外文献阐明小麦锌含量水平对人体健康的影响,探讨了影响小麦籽粒锌含量与土壤锌含量的主要因素及小麦对于锌的吸收、锌对于小麦生长发育及产量品质的作用,并提出有效提高小麦籽粒锌含量的对策。缺锌土壤中施用锌肥能有效提高小麦产量及品质;小麦籽粒锌含量会受到土壤水分、土壤有机质、土壤碳酸钙含量、土壤pH值等多方面因素影响;土施锌肥、喷施锌肥、土肥与喷肥相结合是有效提高小麦产量及品质的重要施用方式。未来研究应聚焦于施肥-土壤-作物体系中籽粒锌含量调控的农学因素分析,以提出提高小麦籽粒锌营养的合理建议。

     

降水因子与小麦产量最优回归模型的探讨

通过对陕西省关中及延安地区５８个县（区）的１４个降水因子和小麦产量进行相关和多元逐步回归分析,结果表明：就秦岭以北、榆林地区以南的降雨场而言,小麦生育期间的各月降水,除２月份以外,均与小麦产量成显著正相关;而休闲期间的６,７,８三月降水与小麦产量成显著负相关。得到了由１月、４月、８月降水和干燥度４个降水因子与小麦产量构成的最优回归模型。最后揭示了降水并不是在延安北部、关中东部和西部旱塬及秦岭北坡沿     

秸秆与地膜二元覆盖对小麦田间生态环境及产量影响

研究了秸秆与地膜二元覆盖栽培对小麦田间生态环境及产量的影响。结果表明:秸秆与地膜二元覆盖麦田土壤变温幅度小,水分散失少;养分积累增加,有效分蘖多,后期叶面积大,干物质积累增加;有效穗多,穗大粒多,增产效果显著。籽粒产量较地膜覆盖、秸秆覆盖、露地栽培分别增产20.97%,10.29%,30.9%。     

GIS技术在常山县胡柚种植气候区划中的应用

根据胡柚生长发育与气象条件的关系,确定了胡柚种植的农业气候区划指标。运用浙江省1∶25万地形数据和常山县气象站40年的气候资料,建立区划指标的高层模型,应用GIS技术对常山县胡柚适宜种植区进行气候区划,该区按种植胡柚的适宜性划为最适宜种植区、适宜种植区、次适宜种植区和不适宜种植区,为常山胡柚的推广和发展提供参考。     

黄土高原长期定位试验施肥对小麦产量及其稳定性的影响

To provide a scientific basis for sustainable land management, a 20-year fertility experiment was conducted in Changwu County, Shaanxi Province, China to investigate the effects of long-term application of chemical fertilizers on wheat grain yield and yield stability on the Loess Plateau using regression and stability analysis. The experiment consisted of 17 fertilizer treatments, containing the combinations of different N and P levels, with three replications arranged in a randomized complete block design. Nitrogen fertilizer was applied as urea, and P was applied as calcium superphosphate. Fertilizer rates had a large effect on the response of wheat yield to fertilization. Phosphorus, combined with N, increased yield significantly （P 〈 0.01）. In the unfertilized control and the N or P sole application treatments, wheat yield had a declining trend although it was not statistically significant. Stability analysis combined with the trend analysis indicated that integrated use of fertilizer N and P was better than their sole application in increasing and sustaining the productivity of rainfed winter wheat.     

黄河中游流域产沙量随降雨变化的区域分异

在黄河中游地区选择 5 0多个位于不同自然地理地带和地域的水文测站流域 ,流域面积从 5 0 0 km2 至 2 5 0 0km2 ,代表 6种不同自然地理类型。在流域降雨、泥沙及环境特征数据获得基础上 ,以不同自然地理类型流域为参数 ,建立了流域产沙量与降雨季节性、年际变化和年降雨量之间关系。结果表明 ,对于不同类型流域 ,产沙量与降雨季节性变率和年际变率之间有相当好的正相关关系 ,不同类型流域曲线的斜率各不相同 ,在图中所处的位置也不相同。由沙黄土、砒砂岩流域 ,经黄土流域、黄土 基岩流域 ,到基岩山地 黄土流域和基岩山地流域 ,曲线的斜率渐趋减小 ,曲线的位置由上而下呈有序的排列。流域产沙量与年降雨量之间关系遵循 L angbein— Schumm曲线 ,但是由沙黄土、披砂岩流域向基岩山地流域过渡 ,流域产沙量峰值趋于减小 ,而峰值出现所需要的降雨量渐趋增大。流域产沙量随降雨变化的特征是流域降雨、地面物质、植被和地貌发育程度等因素共同作用的结果。