气候变化影响下长江流域油菜产量模拟初步研究

为油菜主产区油料作物种植结构调整、合理布局以及制定适应气候变化的管理措施提供理论依据。以中国三大油料作物之一的油菜为代表,针对油菜主产区之一的长江流域的油菜生产,利用引进的澳大利亚APSIM-Canola油菜模型,结合英国Hadley中心的区域气候模式PRECIS,对SRES A2、B2 2种排放情景下油菜生产状况进行模拟。同时结合多元回归统计方法,分析长江流域气候变化对油菜生产已经造成和未来可能造成的影响,并提出可能的适应性对策。研究表明：（1）油菜雨养产量与关键生育时期（现蕾-抽苔期、抽苔-开花期）内辐射和温度呈显著的负相关,与降水呈正相关。（2）A2、B2气候变化情景下油菜单产均随时间呈降低趋势,21世纪80年代减产幅度最为明显,A2情景下近期（21世纪20年代）、中期（21世纪50年代）、远期（21世纪80年代）油菜产量波动呈加强趋势,且同一时期内A2情景下产量波动趋势均大于B2情景。（3）适当采用调整播种期和栽培方式、改良作物品种等适应性对策可有效降低油菜的减产趋势。     

近 50年气候变化对中国小麦生产潜力的影响分析

为了定量评估气候变化背景下中国小麦生产潜力变化主要特征和气候归因,将1961-2010年分为1961-1990年和1991-2010年2个时段,对比分析近50年气候变化背景下中国农业气候资源变化,并基于IIASA最新开发的农业生态区模型AEZ 3.0模拟气候变化对中国小麦生产潜力的影响.结果表明,由于热量、水分条件以及小麦生育期的变化,近50年中国雨养和灌溉小麦单产潜力增加的区域主要为东北、华北和四川盆地,单产潜力减少的区域为西北和东南地区.中国冬小麦的适宜区域出现较明显的北扩南收态势,而雨养春小麦适宜面积在中国半湿润半干旱的过渡带显著减少.全国雨养小麦总生产潜力减少5％,而灌溉小麦总生产潜力变化不大.东北区域雨养和灌溉小麦总生产潜力增加都最为明显,是气候变化背景下实现中国小麦增产的重点区域.中国小麦生产需要合理利用气候资源和优化布局,以适应气候变化带来的影响.     

小麦抽穗期和开花期性状的全基因组关联分析

为揭示控制小麦抽穗期和开花期性状的遗传位点,利用均匀分布在21条染色体上的106对SSR标记,对205份小麦品种构成的自然群体进行关联分析。结果表明,在106对SSR标记中共检测到879个等位变异,主要等位变异频率的变化范围为0.175~0.986,平均为0.548;多态性信息指数的变化范围为0.028~0.900,平均为0.557。采用混合线性模型共检测到7个与抽穗期和开花期显著关联（P<0.01）的位点,其中1个存在极显著关联（P<0.001）。另外,Xgwm182（5D）在灌溉条件下与抽穗期显著关联,Xbarc42（3D）在雨养条件下分别与抽穗期和开花期显著关联,这两个位点与前人的研究结果一致。Xgwm102（2D）在灌溉条件下与开花期显著关联,而Xgwm124（1B）在雨养条件下与抽穗期显著关联。Xgwm130（7A）在雨养和灌溉条件下均与抽穗期相关联。研究结果为小麦抽穗期和开花期性状的分子标记辅助选择育种提供了信息。     

雨养和灌溉条件下小麦叶片光合特性的比较

摘要：在雨养和灌溉条件下,以小麦品种“青麦6号”为研究对象,对小麦灌浆期旗叶的光合速率、蒸腾速率、气孔导度、水分利用率对光强的响应及各种光合特性指标间相关性进行研究。结果表明：在雨养和灌溉两种处理下光合速率、气孔导度都随光强的增大而增大,都可以用Michaelis-Menten方程模拟;在高光强下灌溉处理的光合速率、气孔导度比雨养处理的高。灌溉处理的蒸腾速率比雨养处理的高,但其水分利用率却低于雨养处理。光合速率与蒸腾速率因气体交换的同步性而具有明显的线性关系,但水分亏缺对蒸腾速率的影响相对于对光合速率的影响更直接、更强烈。     

小麦不同器官碳同位素分辨率与产量的相关性研究

以20个西北地区小麦地方品种和育成品种(系)为试验材料,在宁夏地区有限灌溉条件和雨养条件下,于2006-2008年连续3年研究了各品种旗叶、籽粒、茎秆的碳同位素分辨率（△13C值）及其与产量的相关性。结果显示：有限灌溉条件下,基部茎秆的△13C与产量的正相关3年均达到了极显著水平;籽粒△13C与产量的正相关有2年达到了极显著水平,另外1年相关不显著;叶片的△13C与产量的正相关只有2008年达到了显著水平,另外2年的相关不显著。而雨养条件下叶片、籽粒和基部茎秆的△13C与产量的相关都不显著,但从不同品种的△13C和产量结果发现低△13C材料在雨养条件下具有较高的产量。因此在本研究有限灌溉条件下利用碳同位素分辨率作为小麦产量的鉴定指标,其最佳测定器官是成熟期的基部茎秆,雨养条件下的最佳测定器官有待于进一步研究确定。     

气候变化对福建省水稻生产的阶段性影响

摘要：将福建省划分为三个水稻种植区,选取19个样点,采用近5年（2000-2004年）中逢单年份的产量进行CERES-Rice模型参数的调试,逢双年份的产量用于检验模型在研究区域的适用性;利用GISS GCM Transient Run 的输出值生成了每个样点2030及2050年的气候变化情景;在各情景文件下运行CERES-Rice模型,并将模拟结果与当前气候情景(BASE情景)下的模拟值进行比较,再结合蒸散比（β）、产量波动系数(F)等指标,定量评价了未来气候渐变过程对福建省水稻生产的影响;在此基础上提出了适应气候渐变的若干可能对策。研究结果表明：在未来气候变化过程中,（1）研究区域水稻生长季的土壤水分条件将变得不如目前湿润;（2）研究区域早稻及单季稻生育期都将不同程度的缩短,后季稻2050情景下有所延长;（3）闽东南及闽西北双季稻区产量在未来两种气候情景下均表现为减产,且减产幅度随温度升高而加大。闽西北山地气候的单季稻区表现为增产;（4）当前闽东南水稻的稳产性最差,闽西北双季稻区的稳产性较好。未来气候变化中水稻稳产性将变差;（5）未来两种气候情景下福建省水稻总产将随着温度的升高而减少。     

强筋小麦春季灌溉技术研究

针对泰安地区的实际,在浇冬水的基础上,研究了强筋小麦春季灌溉技术,总结出了强筋小麦保优节本春季灌溉方案（具体要点？）,丰富了强筋小麦灌溉技术理论,为泰安地区乃至黄淮北部强筋中筋麦区的优质小麦生产提供技术依据。     

气候变化情景下阿拉善盟灌溉玉米对水资源的适应性研究

为了研究未来气候变化情景下,非充分灌溉对玉米产量的影响情况及玉米生产可采取的节水型灌溉方式,利用作物模型和PRECIS模拟输出的吉兰泰地区的未来时段的气候数据、历史观测数据,模拟设计了多个灌溉水平,分析当地玉米的水分生产力,并选取最优灌溉方案。结果表明：当前种植中存在灌溉用水偏多、无效灌溉现象明显;未来气候变化情景下,不同的灌溉水平对玉米生育期的影响较小,主要影响产量和生物量;A2、B2气候情景下,采用58%充分灌溉量的灌溉方式其水分生产力均达0.68、0.80 kg/m³的最大值,玉米单产可达充分灌溉条件下的77%~82%,并且比充分灌溉方式节约用水2700 m³/hm²。因此,当地应采取选择非充分灌溉方式,节约农用水,提高水分生产力。     

小麦DH群体茎秆可溶性碳水化合物含量相关数量性状的遗传分析

以小麦DH群体（旱选10号×鲁麦14）的150个株系及其亲本为研究材料,分析雨养和正常灌溉条件下与茎秆可溶性碳水化合物含量相关的8个性状的相关性、遗传力、控制性状的基因数目及基因作用方式。结果表明,在两种水分条件下,DH群体各性状的表型值多数介于双亲之间,且出现超亲分离,变异系数在6.96%~65.72%之间。DH群体及其亲本各性状表型值普遍表现为雨养条件下的高于正常灌溉的。初花期、花后14 d和成熟期的茎秆可溶性碳水化合物含量（SSC_f、SSC_f14和SSC_m）之间相关性较低,而SSC_f14与其他多数性状在两种水分条件下分别表现极显著或显著的正相关。DH群体各性状的遗传力和调控性状的基因数目在雨养和灌溉条件下有较大差异。在雨养条件下的遗传力,SSC_f最高,为0.49,而籽粒灌浆效率（GFE）最低,为0.11,其他6个性状介于二者之间;而灌溉条件下的遗传力,GFE最高,为0.65,SSC_f最低,为0.51。在雨养条件下,控制GFE、可溶性碳水化合物的积累效率（AESSC）、SSC_f14和SSC_m的基因数目较多,分别为27、26、22和20对,控制可溶性碳水化合物的转运效率（RESSC）的基因数目最少,只有9对;而灌溉条件下,控制SSC_f14的基因数目最多（19对）,控制RESSC的基因数目最少（4对）。两种条件下控制SSCm和灌溉条件下控制SSCf14的基因间存在互补作用,其他性状的多基因间未检测到互作效应;两种条件下的RESSC和GFE,以及灌溉条件下的AESSC基因间存在重叠作用。说明小麦茎秆可溶性碳水化合物含量相关性状的遗传基础是复杂的,在不同发育时期、不同水分条件下控制这些性状的基因可能具有不同的表达模式。     

豫南雨养区近15年小麦生产能力提升原因分析与技术对策——以西平县为例

为了研究小麦生产能力与气候变化的相关性,实现小麦生产水平年际间的稳定和持续提高,以西平县为例,通过对15年气象因子和小麦生产情况的系统分析,结合多年定位丰产高效栽培试验进行对比分析,研究了近15年来豫南雨养区小麦生产水平不断提高与气象因子变化和栽培技术的关系。结果表明,近15年来豫南雨养区小麦生产能力持续提升的主要因素是品种布局优化和栽培技术水平的提高。半冬性品种比春性品种的产量潜力高399.6 kg/hm2（增幅5.48%）;0~10 cm土壤水分含量覆盖比不覆盖和常规翻耕处理均高2.75个百分点,比旋耕3.2个百分点;通过防治蚜虫、赤霉病、纹枯病和叶枯病措施,产量分别提高7.7%、10.2%、5.2%和6.6%。因此,提出以合理品种布局和优化播期播量为基础,自然降水高效利用和病虫害综合防治为关键技术的豫南雨养区小麦持续丰产高效技术途径。     

气候变化对中国主要作物生育期的影响研究进展

作物生育进程受环境直接影响,其中气候条件是主要的影响因子之一。本文基于中国粮食主产区分布,阐述了历史气候变化对小麦、玉米和水稻生育期的影响。结果表明,气候变化使北方冬麦区小麦播期推迟,传统品种生育期缩短;西北区冬麦越冬死亡率降低,水分利用率提高,但全生育期缩短。东北区春玉米适宜播期提前,近50年来潜在适宜生长期延长10天左右,晚熟玉米面积增加;华北区小麦-玉米一年两熟适宜生育期延长,推动了小麦—玉米“两晚技术”发展;西北区玉米整体播期提前,灌区玉米全生育期延长,旱区生育期缩短。长江中下游稻区水稻生育期普遍提前,除东北区水稻生育期延长约3天/10年,其他地区水稻全生育期基本呈缩短趋势。总体而言,气候变暖使生产中作物春季适宜播期提前,秋季适宜播期推迟,生产中传统作物品种生育期普遍缩短。通过品种选择和播期调整,可以充分发挥热量资源潜力,规避关键生育期灾害风险,并通过延长作物生长期提高产量。     

华北平原不同年代小麦品种旗叶光合特性对水分亏缺的响应

为探讨华北平原不同年代小麦品种对水分亏缺的反应及适应机制,选取20世纪50年代以来的代表品种碧蚂1号、济南2号、泰山1号、冀麦26、冀麦38和济麦22,比较其在灌溉和雨养条件下旗叶光合特性。结果表明,当前品种济麦22的产量显著高于上述5个品种,产量的提高伴随着净光合速率和气孔导度的显著提高,二者密切相关;在灌溉条件下,济麦22的产量比上述5个品种分别增加54.4%、39.4%、23.4%、18.9%和4.2%,花后平均净光合速率分别增加30.0%、15.9%、15.2%、9.8%和5.5%,气孔导度分别增加46.1%、35.9%、23.1%、7.3%和6.6%;在雨养条件下,济麦22的产量比这5个品种分别增加46.0%、37.6%、21.5%、18.8%和3.2%,花后平均净光合速率分别增加41.5%、29.1%、19.8%、11.2%和6.7%,气孔导度分别增加68.4%、48.7%、30.6%、10.7%和10.6%。与灌溉条件下相比,雨养条件下不同年代小麦品种旗叶净光合速率和气孔导度均表现为降低的趋势,但济麦22的降低幅度低于上述5个品种,表明当前品种的旗叶光合特性对水分亏缺的适应性较强。雨养条件下,碧蚂1号、济南2号、泰山1号、冀麦26、冀麦38和济麦22的产量分别比灌溉条件下降低6.6%、10.5%、10.3%、11.6%、10.8% 和11.7%,济麦22的下降幅度最大,表明当前品种的产量对水分亏缺的敏感性较强,在水分充足的条件下增产潜力较高。     

气候及其变率变化对东北地区粮食生产的影响

利用GISS、GFDL和UKMO 3种国际上通用的平衡大气环流模型(GCM)的有关输出值, 结合东北3大农业生态区19个样点近40年(1961—2000)的逐日气候资料(Baseline)以及未来气候变率变化(ΔCV)的3种假设, 并利用天气发生器(WGEN), 生成每个样点9种兼顾气候及其变率变化的(CC+ΔCV)情景; 选用DSSAT中的SOYGRO、CERES-Maize、CERES-Wheat和CERES-Rice作为效应模型, 并利用各样点的Baseline, 同期大豆、玉米、小麦和水稻的产量统计资料以及典型土壤资料, 对上述模型进行参数调试、可靠性检验和灵敏度分析; 将各效应模型分别在CC+ΔCV情景及Baseline下运行, 通过比较模拟结果, 就CO2有效倍增时气候及其变率变化对不同生态区粮食作物的影响做出定量评价。结果表明, 4种效应模型在研究区域均有较好的适应性, 其作为气候变化影响评价工具具有合理性; 气候变暖对东北大豆和水稻生产总体上有利, 尤其是在北部高寒区与东部湿润区, 模拟产量均明显提高, 但CC对玉米和小麦生产的影响以负面为主, 特别是玉米在各生态区不同情景下均表现为剧烈减产; 随着ΔCV增大, 雨育大豆、玉米和春小麦不仅模拟产量下降, 而且稳产性变差, 但对灌溉水稻影响不大。     

冬小麦济麦22和春小麦津强8号的产量形成差异分析

为探明冬小麦和春小麦产量形成差异,2016年10月-2017年6月以冬小麦品种济麦22和春小麦品种津强8号为材料,在大田条件下研究了冬小麦和春小麦生育期、叶面积指数、干物质积累及产量构成。结果表明,春小麦出苗比冬小麦延长8d,营养生长期缩短77~78d,灌浆期延长1~2d,全生育期缩短143~144d。拔节期和开花期,春小麦和冬小麦的叶面积指数无显著差异,但灌浆期春小麦叶面积指数比冬小麦叶面积指数增加6.34%~7.67%,不同生育时期春小麦和冬小麦干物质积累量无差异。春小麦收获穗数和千粒重比冬小麦分别增加2.35%~5.29%和4.28%~5.13%,但穗粒数比冬小麦少1.4~2.3,春小麦与冬小麦理论产量和实际产量均无显著差异。综上所述,春小麦可通过增加播量,增加穗数,保持稳定的叶面积指数和干物质积累量,实现小麦稳产,可为区域变革麦-玉种植制度,实现麦-玉周年双机收子粒提供理论支撑。     

Spring Freeze Effect on Wheat Yield is Modulated by Winter Temperature Fluctuations: Evidence from Meta‐Analysis and Simulating Experiment

Increasing climatic variability is projected to affect large‐scale atmospheric circulation, triggers and exacerbates more extreme weather events, including winter warming and more frequent extreme low temperatures in spring. Historical data from 1961–2000 indicate these temperature fluctuations may seriously affect grain yield of winter wheat crops. In this study, a field air temperature control system (FATC) was used to simulate the winter warming, spring cold and freezing events in the field experiment in 2010–2011 to explore their impacts on growth and yield of winter wheat. Eight elite wheat varieties released during 1961–2000 were included and four temperature scenarios were applied, including late spring freeze alone, winter warming + late spring freeze, early spring cold + late spring freeze and the normal temperature condition as control. Winter warming combined with late spring freeze significantly decreased tiller survival rate, leaf photosynthetic rate and leaf growth in wheat plants, and reduced the spike number and kernel number per spike, and the final grain yield. In contrast, the wheat plants experienced early spring cold had higher tiller survival rate, leaf photosynthetic capacity and sugar accumulation and improved tolerance to the late spring freeze, resulting in less yield loss, as compared with those without experiencing early spring cold. Both the meta‐analyses and the field experimental data demonstrated that the effects of later spring freeze stress on wheat yield were exacerbated by winter warming but were extenuated by early spring cold events. Therefore, it is important to consider the characteristics of temperature fluctuations during winter to spring for precise evaluation of climate change effects on wheat production.     

基于ALMANAC的山西省冬小麦模拟

为了准确的监测山西省冬小麦动态长势和预测产量,本研究使用ALMANAC作物生长模型对山西省洪洞县高、中、低产田的冬小麦产量进行了模拟。收集了模型需要的作物属性、土壤、气象及田间管理措施等众多参数并根据实际情况对参数进行了调整,结果表明：冬小麦模拟产量的相对误差(RE)为-7.8%~5.7%,叶面积指数的RE为-12.5%~13.6%,水地最大叶面积指数最大;与背景态相比生育期提前,叶面积指数水地变化不大,旱地低较多,温度主要是对生育期的影响,而水分则对叶面积指数产生较大影响。冬小麦的产量和叶面积指数的动态变化能够被ALMANAC模型较好地模拟;而且模型能够模拟不同水分条件下冬小麦的叶面积指数及气候变化对冬小麦影响。     

宝鸡市气候变化及其对小麦产量的影响

为了定量评估气候变化对小麦产量的影响,进而指导区域建立适应气候模式。在运用滑动平均、线性回归对气候变化趋势探讨的基础上,对关键气候因子与小麦产量进行相关分析,采用标准时段解析小麦气候产量与技术产量。结果表明,宝鸡市气温及降水突变发生在1991 年,但季节性突变存在差异,气温及降水突变春、秋季均晚于夏、冬季。宝鸡市气温呈升温趋势,升温幅度为0.15℃/10 a,以冬季升温为主。降水呈下降趋势,下降幅度约为15.4 mm/10 a,夏秋季降水减少贡献最大。春季气温与小麦气候产量的相关系数达0.67,气候产量以27.5 kg/(hm2 ·10 a)速率增加。近54 年宝鸡市气候变化呈暖干化趋势,在满足灌溉的基础上,气温升高对小麦生产具有增产作用。     

气候变化对西北地区不同气候类型区春小麦生长的影响

以直接研究观测到气候变化对作物发育和产量的影响,可以为评估气候变化对作物生产影响提供更准确的信息。利用西北地区特干旱（敦煌）、干旱（武威）、半干旱（定西）、半湿润（临夏）、湿润（岷县）5个案例区1981(1986)—2017年地面观测数据,分析气象变化趋势,确定春小麦生长、产量与气候因子的关系。结果表明,1981—2017年间,5个案例区的气候变化模式及其对春小麦物候和产量的影响在空间和时间上是不同的。除极端干旱地区出现较暖和较潮湿的趋势,其他地区观测到较暖和较干燥的趋势。相关分析表明,1981(1986)—2017年武威、定西、临夏站春小麦产量呈增加趋势,但变化趋势除武威站外均不显著,其中武威站生育期内≥30℃天数的减少致使武威站近37年来产量增加,而定西站生育期内降水增多、每穗粒数显著增多及不孕小穗数的显著减少致使定西站近32年产量呈增加趋势。预计随着全球气温的持续升高和未来降水格局的变化,将进一步影响中国西北地区春小麦生产。     

Quantifying production potentials of winter wheat in the North China Plain

The North China Plain (NCP) is one of the major winter wheat (Triticum aestivum L.) producing areas in China. Current wheat yields in the NCP stabilize around 5 Mg ha⁻¹ while the demand for wheat in China is growing due to the increase in population and the change in diet. Since options for area expansion of winter wheat are limited, the production per unit of area need to be increased. The objective of this study is to quantify the production potential of winter wheat in the NCP taking into account the spatial and temporal variability caused by climate. We use a calibrated crop growth simulation model to quantify wheat yields for potential and water-limited production situations using 40 years of weather data from 32 meteorological stations in the NCP. Simulation results are linked to a Geographic Information System (GIS) facilitating their presentation and contributing to the identification of hotspots for interventions aimed at yield improvements. In the northern part of the NCP, average simulated potential yields of winter wheat go up to 9.7 Mg ha⁻¹, while average water-limited yields only reach 3 Mg ha⁻¹. In the southern part of the NCP, both average potential and water-limited yields are about 7.5 Mg ha⁻¹. Rainfall is the limiting factor to winter wheat yields in the northern part of the NCP, while in the southern part, the joint effect of low radiation and high temperature are major limiting factors. Temporal variation in potential yields throughout the NCP is low in contrast with the temporal variation in water-limited yields, which is especially great in the northern part. The study calls for the collection of location-specific and disaggregated irrigated and rainfed wheat yield statistics in the NCP facilitating the identification of hotspots for improvement of current wheat yields.