Global warming over the period 1961-2008 did not increase high-temperature stress but did reduce low-temperature stress in irrigated rice across China

Climate change is recognized to increase the frequency and severity of extreme temperature events that lead to declining crop yield, but this impact has not been well evaluated in China. We examined the changes in extreme temperature stress over the past five decades by quantifying the indices of temperature stress (TSI) during different growth stages of irrigated rice across mainland China. Our results suggest that the indices of low- or high-temperature stress can be used to explain the year-to-year changes in rice yield. Analysis using the TSI indicated that low-temperature stress (LTS) in the seedling and heading-flowering stages of single rice in northeast China, the seedling stage of early rice and the heading-flowering stage of late rice in the double rice regions has reduced over the period of 1961-2008. No significant trends in LTS were detected during the booting stage. Moreover, global warming did not enhance high-temperature stress (HTS) in the heading-flowering stage over the same period, except in early rice in the mid-lower Yangtze River Valley where the HTS in the 2000s was higher than in previous decades.     

用生态学思维重构传统农学学科: 以农业生态系统管理作为核心应用科目

传统农学体系源于近代实验科学浪潮,并在工业革命巨大成就的推动下不断细分,失去对农业生态系统的整体把握。导致人类重新面临粮食安全(农业生态系统破坏引发的生产力衰退)和食品安全(农业环境破坏导致食物污染物残留)的双重危机。在我国,传统农学不论作为学科还是专业都属于生态系统以下的生物组织层次,是现代化石农业带来的生产和环境问题的根源。因此,农学学科及其专业教育体系的再构极为紧迫。作者提出以农业生态学为核心理论科目,以农业生态系统管理为核心应用科目而重构传统农学学科和教育体系。本文重点探讨了农业生态系统管理的基本框架和技术选择,并深入讨论了农业生态系统管理科目的内涵、外延及其发展前景。     

华北平原高产农区冬小麦农田土壤温室气体排放及其综合温室效应

研究不同农业管理措施下小麦农田N2O、CO2、CH4等温室气体的综合增温潜势,有助于科学评价农业管理措施在减少温室气体排放和减缓全球变暖方面的作用,为制定温室气体减排措施提供依据。本研究采用静态明箱气相色谱法对华北平原高产农区4种农业管理措施下冬小麦农田土壤温室气体(CO2、CH4和N2O)季节排放通量进行了监测,估算了不同农业管理措施下小麦季的综合温室效应。结果表明,华北太行山前平原冬小麦农田土壤是CO2、N2O的排放源,CH4的吸收汇。不同农业管理措施对不同温室气体的排放源和吸收汇强度的影响不同,增施氮肥、充分灌溉促进了土壤CO2、N2O的生成,强化了土壤CO2和N2O排放源的特征;但却抑制了土壤对CH4的氧化,弱化了土壤作为大气CH4吸收汇的特征。2009—2010年和2010—2011年冬小麦生长季T1(传统模式)、T2(高产高效模式)、T3(再高产模式)和T4(再高产高效和土壤生产力提高模式)处理土壤排放的温室气体碳当量分别依次为8 880 kg(CO2).hm 2、8 372 kg(CO2).hm 2、9 600 kg(CO2).hm 2、9 318kg(CO2).hm 2和13 395 kg(CO2).hm 2、12 904 kg(CO2).hm 2、13 933 kg(CO2).hm 2、13 189 kg(CO2).hm 2。各处理间温室气体排放差异主要是由于施肥和灌溉措施的不同引起的,秸秆还田与否是造成年度间温室气体排放存在差异的主要原因。T2处理综合增温潜势相对较低,产量和产投比相对较高,为本区域冬小麦优化管理模式。     

渭北旱塬区气温变化与冬小麦物候的响应

通过对渭北旱塬区永寿、风翔、蒲城、旬邑4个农业气象试验站1971年到2010年冬小麦观测数据以及30个县市区同期气象资料同步观测分析,得出渭北旱塬区气候近40年来增温明显,且以冬季和春季增温最为显著。受气候变化影响,本区域冬小麦播种期、越冬期推迟,返青期、拔节期、抽穗期、成熟期等发育期普遍提前,以返青期提前最为显著,相关性分析显示,除了冬前生长期,冬小麦越冬期以及春季各发育期间隔和发育期平均气温相关显著,而且春季的相关性明显比冬季显著,但表现在发育期间隔方面,却是冬小麦越冬期呈显著缩短趋势,而返青后各发育期间隔没有明显变化。结论认为：气候变暖一方面有利于越冬农作物安全越冬,减少冻害对农业生产的影响,而且温度升高,也增加了农业生产积温,使农作物可生长期延长,有利于提高复种指数;另一方面,由于旱塬区春季气温变率较大,发育期提前将导致作物受冻害的气候风险增大,尤其果树开花期遭受冻害,将对产量构成严重威胁。冬季气温持续上升,将导致冬小麦条锈病孢子和林果病虫害等安全越冬,对病虫害防治工作带来很大难度。因此,气候变暖对旱塬农业生产将产生深刻的影响,应引起高度关注。     

全球气候变暖对中国种植制度可能影响Ⅻ. 气候变暖对黑龙江寒地水稻安全种植区域和冷害风险的影响

【目的】以1981年为时间节点,将1961-2010年划分为2个时段,结合未来不同升温情景,定量分析历史和未来气候变暖对黑龙江寒地水稻安全种植区域影响以及由此带来的冷害风险。【方法】利用积温带划分标准和农业气候指标,结合ArcGIS方法,对比分析历史和未来黑龙江积温带及寒地水稻安全种植区界限的空间变化特征。基于气象行业标准中水稻冷害标准分析寒地水稻安全种植北界变化敏感区域的延迟型冷害及障碍型冷害变化特征,评估气候变暖背景下水稻种植北界敏感地区冷害风险特征,并预估未来不同升温情景下冷害风险演变趋势。【结果】与1961-1980年相比,研究区域内1981-2010年积温带发生了明显的北移东扩,平均北移1.19个纬度,位移最大的是第五积温带和第六积温带,面积增加最多的是第二积温带,几乎覆盖了整个松嫩平原。未来不同升温情景下各积温带北扩趋势明显,面积增加最多的是第一积温带。1981-2010年寒地水稻安全种植北界相对于1961-1980年北移121 km,水稻安全种植北界北移至嫩江中部-五大连池-逊克北部一线。未来升温1-3℃情景下,寒地水稻安全种植北界向北移动410.5-545 km,向北扩展至黑龙江省呼玛以北地区,温度升高3℃时,除漠河地区外都可种植寒地水稻。比较寒地水稻种植界限敏感区域和非敏感区冷害风险可见,敏感区域冷害风险明显高于非敏感区域,其中障碍型冷害风险高于延迟型冷害,寒地水稻种植区严重冷害出现频率最高,其次是轻度冷害,中度冷害最低。1981-2010年敏感区域严重和轻度延迟型冷害较非敏感区域显著增加,中度延迟型冷害风险在敏感区域和非敏感区域均较低,敏感区域的各级障碍型冷害较非敏感区域明显增加;未来升温情景下敏感区域的各级冷害均高于非敏感区域。【结论】气候变暖背景下黑龙江积温带及寒地水稻安全种植北界发生了明显北移,未来升温情景下仍呈北移趋势。寒地水稻种植敏感区域的冷害风险明显高于非敏感区域,随着未来温度升高,冷害有不同程度的减轻,但仍需进一步关注寒地水稻种植区北缘北扩后的冷害风险,采取改进栽培技术与选育抗寒早熟品种等低温冷害防御措施,同时避免水稻种植区域的盲目扩大和品种越区种植,加强冷害防御能力。     

施用生物炭和硅肥对增温水稻叶片光合及荧光特性的影响

夜间增温幅度大于白天是气候变暖的主要特征之一。夜间增温、施硅或施生物炭单因子对水稻生产的影响已有报道,但三者耦合如何影响水稻植株光合及荧光特性,尚不清楚。通过田间模拟试验,研究了夜间增温下施硅和生物炭对水稻不同生育期叶片光合作用和灌浆期荧光特性的影响。采用3因素3水平正交试验设计,用铝箔反光膜夜间（19：00—6：00）覆盖水稻冠层模拟夜间增温,设常温对照（W0）、5 mm铝箔膜覆盖（W1）和11 mm铝箔膜覆盖（W2）3水平;生物炭施用量设不施生物炭（B0）、施7.5 t·hm^-2（B1）和施17.5 t·hm^-2（B2）3水平;硅肥设不施硅（Si0）、钢渣粉（Si1,200 kg·hm^-2）和矿粉（Si2,200 kg·hm^-2）3水平。结果表明,5 mm和11 mm铝箔膜可使5 cm土层夜间均温分别提高0.72℃和0.28℃,10 cm土层提高0.43℃和0.05℃。夜间增温降低水稻叶片平均净光合速率（Pn）、气孔限制值（Ls）和水分利用效率（WUE）,提高平均蒸腾速率（Tr）、胞间CO₂浓度（Ci）和气孔导度（Gs）;增加灌浆期的荧光耗散,抑制PSⅡ原初光能转化效率和光合性能,其中对Ls、Gs、Ci和光合性能的影响达显著水平（P<0.05）。施用生物炭（7.5 t·hm^-2）和硅肥可提高Pn,缓解夜间增温对水稻光合作用和荧光特性的抑制作用。在增温和不施硅条件下,施用生物炭（7.5 t·hm^-2）可促进光合作用,实现增产。     

化肥减量配施有机肥对早稻田温室气体排放的影响

为明确化肥减量配施有机肥对早稻田温室气体排放的影响,在长期定位施肥试验区采用密闭静态箱法采集温室气体,监测了常规施用化肥以及化肥减量配施鲜猪粪、沼液沼渣、猪粪堆肥、紫云英绿肥等不同施肥处理的早季稻田主要温室气体排放动态,探讨了不同施肥措施对稻田温室气体累积排放量、全球增温潜势(GWP)及排放强度(GHGI)的影响。结果表明:不同施肥措施下早稻田温室气体的排放存在明显的差异;与常规施肥相比,各化肥减量配施有机肥处理均促进了早稻田CH_4和CO_2的排放,而化肥减量配施鲜猪粪、猪粪堆肥处理的N_2O排放量分别降低了7.09%、4.89%。在早稻生长季,化肥减量配施有机肥虽引起了稻田GWP值的增加,增幅在5.00%~59.58%之间,但也使稻谷产量增加了6.15%~12.10%,选择适宜的有机肥还可降低稻田的GHGI值;其中化肥减量配施猪粪堆肥是本试验中促进早稻增产和实现温室气体减排的最佳施肥措施。     

种植年限对京郊设施菜地温室气体排放的影响

为揭示设施菜地CO_2、CH_4和N_2O 3种温室气体排放对种植年限的响应趋势及影响因素,在北京大兴选取管理措施相同的种植5 a(5Y)、10 a(10Y)、15 a(15Y)、20 a(20Y)的4个日光温室和棚间露天菜地(CK)为研究对象,分析了不同种植年限设施菜地土壤温室气体排放通量及其土壤理化性质、酶活性等因子变化。结果表明:设施菜地3种温室气体对种植年限的响应有所差异,CO_2、N_2O排放通量与排放总量均表现为随种植年限增加而逐渐增加;与CK相比,种植年限显著增加CO_2、N_2O排放通量和总量(P0.05),且N_2O排放通量受种植年限的影响更明显;种植年限对CH_4排放通量有一定促进作用但影响不显著。种植年限显著增加了设施菜地温室气体的增温潜势(GWP)和排放强度(GHGI)(P0.05),且N_2O对GWP贡献率也呈现出随种植年限增加而增加的趋势。冗余分析发现土壤有机碳(SOC)和NO_3~--N含量、β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶(NAG)和硝酸还原酶(NRA)活性及土壤pH是影响设施菜地土壤温室气体排放的关键因子。设施菜地长期种植通过增加土壤SOC、NO_3~--N含量,提高NAG、NRA酶活性及降低土壤pH而促进了设施土壤CO_2、N_2O排放。研究表明,随种植年限增加,设施菜地温室气体排放通量、总量、GWP、GHGI均逐渐增加,因而采取合理措施,适度降低土壤NO_3~--N含量和提高土壤pH,有助于长期种植设施土壤温室气体减排。     

小麦冬前异常旺长对秋冬气候变暖的响应分析

[目的]分析冬小麦冬前生长高度、叶面积指数和大蘖数对气候变暖的响应,为河南省冬小麦的安全越冬、安全生产提供重要依据。[方法]使用2006～2007年郑州农业气象试验田的地面平行观测资料,并利用Excel2000软件绘制图表,进行统计分析。[结果]11月平均气温≥6．5℃时,多年冬前小麦生长高度随气温的上升而明显增高;叶面积指数与≥5℃积温呈0．01水平显著正相关关系,积温每增加15℃,叶面积指数将提高0．1。[结论]为有效地应对气候变暖对冬小麦的负面影响,小麦播期应推迟4d左右。     

Information services for European pork chains - Closing gaps in information infrastructures

Several global developments (e.g. diminishing production resources, growing demand for bio-energy) and numerous sector-wide crises (e.g. BSE, swine fever, dioxin) have led to a changing attitude of society towards the consequences of the food systems activities for social, economic and environmental issues, captured in the term of sustainability. Consumers in their role as final customers, and as a consequence also enterprises within agri-food supply chains, show increasing interest in the characteristics of food, and in turn, on the availability of related information and guarantees. Enterprises in agri-food supply chains are facing new expectations and are seeking to communicate social, economic and environmental performance of their business to customers within their supply chain and to consumers. New solutions for determination and communication of sustainability are needed for the agri-food sector, covering single aspects of sustainability as well as sustainability in a broader sense, including social, economic and environmental issues. Integrated, computer-based information services, since they are mainly building on existing systems, provide flexible solutions for enterprises to measure and evaluate sustainability of products throughout agri-food supply chains. Gained information on product characteristics might be used for decision support within enterprises as well as for communication of sustainable practices to customers and consumers, resulting in increased competitiveness of enterprises, supply chains and the sector by satisfying customers’ and consumers’ demands for information on the sustainability of a product. The present paper introduces a framework for developing information services for European pork chains using the three selected information domains food safety (representing social sustainability), quality (representing economic sustainability) and global warming potential (representing environmental sustainability). Resulting information models give an aggregated overview on information availability and exchange in European pork chains, additional information demands of possible service users and deficiencies in the existing information infrastructures. The paper supports different stakeholders involved in agri-food production, such as service developers, enterprise decision makers and management consultants, in developing enterprise- and chain-specific solutions which meet customers’ and consumers’ demands by providing appropriate sustainability information and guarantees.