CO_2浓度增加对作物影响的研究动态

不断增加的大气CO_2浓度将以两种方式影响作物的代谢、生长发育和产量形成:一种是通过温室效应“加热”气候、改变降水类型,进而影响作物,通常称此为间接影响;另一种是浓度变化本身对作物生理过程的影响,故称直接影响。本文拟介绍国外近来在与CO_2浓度有关的作物生理实验方面所取得的进展并综述其主要结果。     

C3与C4作物对大气CO2浓度增加的不同响应

Ｃ_３与Ｃ_４作物对大气ＣＯ_２浓度增加的不同响应江苏省农业科学院金之庆ＣＯ２是作物进行光合作用的重要原料之一，地球上的一切生命活动都依赖于光合作用。自西方工业化以来，人类在大规模生产与经济活动中释放了大量的ＣＯ２和其他温室气体。它们一方面可以通过温室?..     

美国对全球气候变化影响评价的研究

笔者于1990—1991年,曾两次应邀出席了由美国环境保护署(简称EPA)召开的题为“全球气候变化对世界粮食生产的影响”国际研讨会,现将EPA对全球气候变化影响评价的研究介绍如下。 一、粮食生产 EPA目前主要选用两种成功的作物模型,即CERES(作物—环境资源综合系统)和SOYGRO(大豆生长模拟模型)作为效应模型,并与上述区域性气候变化情景耦合,分别在当前气候(BASE)与各种CO_2倍增气候情景下运行,以分析未来气候变化对美国和全球粮食生产的影响。     

WCSODS在江苏省优质饼干小麦栽培上的应用

运用WCSODS以及宁麦9号的区域试验和栽培试验资料，首先调试、确定了该品种的遗传参数，然后对其在江苏省淮南6个试点(南京、盐城、扬州、南通、常州、苏州)的适宜播种期、相应的总叶龄和产量等进行了模拟计算，最后以南京为例，在电脑上制作出宁麦9号在当地的最佳栽培方案，并打印成“良种良法模式图”。WCSODS可为江苏省饼干小麦适种区内不同气候、土壤条件下的任意小麦品种用电脑快速制作最佳栽培方案。     

气候变化对长江中下游平原料食生产的阶段性影响和适应性对策

利用CERES－Wheat,CERES-Rice,SOYGRO等作物模型与大气环流模型GISSTransient Runs耦合，分析气侯变化对长江中下游平原水稻, 冬小科和大豆生产的阶段性影响，结果表明，在未来50年，由于研究区域增温明显，将导致作物生育期显著缩短，如果仅考虑气候变化的间接影响，水稻，冬小麦，大豆作物都呈减产趋势，在综合考虑气候变化和CO2浓度增加对作物的直接影响后，单季稻，冬小麦，大豆等都将增产，而双季稻区水稻的减产幅度虽有所缓和，但减产趋势不变，鉴于气候变化影响，提出了若干适应气候变化的农业对策。     

全球气候变化影响我国大豆生产的利弊分析

采用作物模拟模型与气候变化情景耦合的方法，评价了全球气候变化对我国东北，华北和长江中下游平原大豆、产量和灌溉量的影响；还结合若干成功的农业气候指标和计算方法，分析了研究区域未来夏播大豆种植北界的地理位移，以及水分条件和大豆品质方面的变化等。对ＣＯ２浓度增加的直接生理影响也进行了考虑。     

福建省基于自适应调整的水稻生产对未来气候变化的响应

将福建省划分为3 个稻区, 共选取17 个样点和9 个代表性品种开展气候变化影响评价研究。首先, 根据IPCC排放情景特别报告(SRES)中的A2、B2、A1B 三种方案和区域气候模式(PRECIS), 生成了研究区域两个时段(1961-1990 年, 2021-2050 年)的气候变化情景; 然后, 采用经验证的CERES-Rice 模型, 模拟分析了福建省各稻区在未来不同气候变化情景下可能的稻作制度、品种搭配及水稻播期, 并认为这是水稻生产自适应调整后的结果; 接着, 以调整后的稻作制度、品种搭配及水稻播期作为CERES-Rice 模型新的输入, 在3 种气候变化情景下再次进行模拟试验, 最后得出未来经过自适应调整后的水稻产量、稳产性以及全省水稻总产的变化。结果表明: 在A2、B2、A1B 三种气候变化情景下, 闽东南双季稻区的早稻模拟产量经自适应调整后, 较之不考虑这种调整依次提高了15.9%、18.0%和19.2%, 后季稻依次提高了9.2%、7.4%和7.4%; 闽西北双季稻区的早稻模拟产量依次提高了21.2%、20.5%和18.9%, 后季稻依次提高了14.7%、14.8%和7.2%。考虑自适应调整后, 闽西北山地单季稻区的水稻模拟产量在A2、B2、A1B 情景下, 较之不考虑这种调整依次增产4.9%、5.0%和2.9%, 其中长汀在A2 与B2 情景下可改种双季稻。在综合考虑水稻生产自适应调整后, 福建省水稻模拟总产表现为增产, 在A2、B2 与A1B 情景下较之当前依次增加5.9%、5.2%和5.1%。因此,在气候变化影响评价研究中, 将水稻生产的自适应能力考虑在内, 不仅科学合理, 而且可以得到较为乐观的结论。     

基于Web与模拟模型的水稻栽培数字化设计

为了集成作物生长模型、决策支持系统与Web技术,以实现作物栽培数字决策技术的网络化。以武运粳7号、扬稻6号、粤优948及南粳41为供试材料,2005年在江苏省农科院试验区进行了不同基肥田间试验,采集和更新了品种参数;采用SQLServer2000建立水稻品种、土壤及气象资料数据库;采用VS.Net进行了水稻生长模拟、决策支持系统与Web的集成和页面设计,包括登录、系统主界面、品种参数管理、地点气象数据管理、参数调整以及水稻栽培决策等功能。基于Web与模拟模型的水稻栽培数字化设计符合TCP/IP协议,可在服务器上(IIS5.0)安装、运行和在任何Internet浏览器上调用,它继承了水稻栽培模拟优化决策系统的机理性、普适性和实用性,将水稻生长模型与Web技术相结合,形成了水稻模拟优化决策的网络平台,使水稻主产区农业技术人员通过Internet因地、因种、因时制定具有动态、目标和数字化特征、可下载的播前优化方案,提供当年调控建议,对作物生长模型的网络化具有重要意义。     

作物模拟的发展趋势及应用前景

作物模拟是近30年来国际学术界的一个新生长点。它不仅可以兼收并蓄相关学科的理论与实验成就,还可以通过建立数学模型描述作物过程与环境之间的关系。这些模型或子模型按照一定规则“装配”在一起,经过调试与检验,即形成可在计算机上执行的作物软件系统。与专家系统（Expertsystem）的结合成功的专家系统能模仿人类专家对某些复杂问题进行推理、判断和决策的过程,完成只有专家才能完成的高级任务。专家系统技术的优点在于：①具有近似于人类思维的知识表达方式,问题求解技巧和‘方善”的人机界面;②具有知识更新、扩充和解释的功能…     

水稻兴合—蒸散耦合模型与不同株型的水分利用效率

在前人研究的基础上，建立了水稻光合－蒸散耦合模型（PE模型），其主要特点是：①改进了Monteith的蒸散模型，使之由“大叶”模型成为群体分层结构模型；②通过提出阻风系数概念，建立了一系列可模拟群体中各叶层风速、连界层厚度、边界层阻抗、湍流交换系数、群体手动力阻抗等要素的子模型；③应用群体光合作用模型和改进的Ball公式，将以上各要素连接起来，实现了光合模型与蒸散模型的耦合。利用PE模型，分别模拟了水稻前中期与后期不同要朱开发各体光合量、蒸散量以及水分利用效率。结果表明：不论在前中期或后期,都以“上挺下披”株型的水分得最高，因为这种株型不仅光合量最高，而且蒸散量较小。PE模型模拟出的水稻蒸散的作物和系数与实测值之间有良好的一致性。