粮食作物对高温干旱胁迫的响应及其阈值研究进展与展望

以大气温度升高和降水波动为主要标志的气候变暖对农业生产产生了重要影响,农作物生长发育、形态建成、生理生化过程等对气温、水分变化的响应特征、机理与后果等的研究,对揭示气候变化对农作物的影响及其机制具有重要作用,是制定适应对策的重要前提之一。本文分别回顾了国内外水稻、小麦、玉米等主要粮食作物生长、发育、生理生态因子、产量、水分利用效率等对高温、水分亏缺的反应以及对二者的协同响应,评述了高温和干旱缺水影响过程中作物的阈值反应及其临界值,讨论了当前高温干旱对作物影响研究中存在的问题。在此基础上,提出了今后应着重加强研究的关键科学问题:(1)干旱/湿润条件下的温度、水分阈值,以及多因子协同胁迫下作物的忍耐极限;(2)胁迫程度、时期、历时与作物自身生理生化过程的关系,以及细胞和分子水平上的响应机制;(3)作物对适度干旱的补偿效应在高温下是被削减还是增加,需要进一步研究和探索。     

塑料大棚内土壤的热特性

在我国塑料大棚农业已经相当普及.对于棚内特有的光、温条件的研究也在逐步深入,但对热量的研究,以往多注意地上的空气温度,而较少重视土壤热量变化对作物的影响.实践证明,土温影响作物根系的生长活动、生理生化过程,摄取水分和养分的速率,土壤中微生物的活性,有机物转化等.为有效地控制温室环境,使其适应作物生理的需要,有必要从研究棚内土壤热特性入手,找到其土壤热量平衡的特点.     

南京冬小麦农田水分耗散特点分析

根据田间试验观测资料，从ＳＰＡＣ（土壤－植物－大气连续统一体）系统出发，分析了南京地区冬小麦抽穗至黄熟阶段农田水分的能量耗散和物质耗散特点，找出了影响作物蒸腾的主要生理，生态因子以及它们之间的关系。     

盘锦芦苇湿地土壤微生物特征分析

基于盘锦湿地生态系统野外观测站芦苇群落生长季6～9月的定位观测资料,分析了芦苇湿地土壤微生物季节动态及其与环境因子的关系。结果表明:盘锦芦苇湿地的土壤细菌、放线菌、真菌以及微生物的总数在生长季节呈现出先减少、后增加的变化趋势。湿地的土壤细菌、放线菌以及微生物的总数在8月达到最小,而真菌数量在7月达到最小。湿地土壤中,细菌数量最大,其次是放线菌,最少的是真菌。对细菌、放线菌、真菌以及微生物总数与环境因子的相关分析表明,细菌、放线菌与微生物总数主要受水分影响,而真菌则受水分与气温的协同作用影响     

旱作农业土壤水分动态分析

对旱作农业来说,农作物所需的水分主要是通过土壤接纳的自然降水而获得的。除供当年农作物生长外,土壤中的剩余水分还可在供水季节起到调节和再分配作用。因此在评价一地的自然降水对农业生产作用时,必须研究土壤水分随降水的变化关系,以及土壤水分随季节、深度的动态特征。本文在     

半干旱区陆面模式参数对水分循环的敏感性研究

植被覆盖对陆气之间物质和能量交换过程具有极其重要的影响,但植被覆盖对于交换过程的影响因子很多,关系复杂.作者研究了各种植被因子对陆气之间水分循环的作用和相对重要性.首先通过单点NO-AH模式对吉林通榆农田下垫面2004年土壤和边界层各物理量进行模拟,并与观测结果比较和评价,肯定了单点NOAH模式模拟能力.使用这一模式进行敏感试验,将与植被有关的参数分别在其取值范围取较大与较小值,比较水分循环各物理量如土壤湿度、土壤蒸发、植被蒸腾等的变化情况.试验表明在各参数中植被气孔阻抗、根系深度、土壤湿度初值和反照率对水分循环的影响较大,而叶面积指数、粗糙度和冠层阻抗则影响较小.     

丝栗栲树干液流变化规律与环境因子影响

采用热脉冲树干液流测定仪对丝栗栲树干液流速度进行了定位观测,并用梯度自动气象站对气象和土壤等环境因子开展了同步观测,利用观测资料对丝栗栲树干液流速度的变化规律及环境因子的影响进行了分析。结果表明,丝栗栲树干液流速度的昼夜动态表现为双峰曲线。从木质部开始,随深度增加,丝栗栲液流速度也随之增大,在距形成层10 mm处的液流速度最大,随着深度再增加,液流速度又减小。回归分析还发现,丝栗栲树干液流速度相关性强的环境因子是风速、10 cm土壤温度、20 m空气温度、30 m空气温度、20 m空气相对湿度和100 cm土壤水势。其中,风速、20 m空气温度、100 cm土壤水势与液流速度呈正相关,10 cm土壤温度、30 m空气温度和20 m空气相对湿度与液流速度呈负相关。对于江西大岗山林区,由于水分充足,水分条件不是限制丝栗栲生长的主要因子,主要是受温度影响。     

青海南部高寒草地土壤冻融交替期水热特征分析

为进一步了解高寒草地土壤冻融交替过程及其对水热因子的响应机制,通过2014年8月1日至2015年8月1日不同土层土壤温度和水分观测资料的对比分析,较为系统地探讨了青南高寒草地土壤冻融期不同深度土层土壤温度和水分的变化特征。结果表明,青南高寒草地土壤冻融阶段大体可分为初冻期、稳定冻结中期、稳定冻结后期和消融期4个时期;不同土层土壤温度随气温的变化呈周期性波动,且随着土层的加深变幅减小;不同冻融期表层和亚表层土壤温度和水分波动幅度较大,下层土壤对水热因子的敏感性较小;土壤完全冻结的天数达44~115d,日冻融交替过程主要发生在表层和亚表层土壤。土壤冻融交替增强了土壤的保水性,对该区草地植被提前返青和初级生产力的提高具有促进作用。     

兴安落叶松裸根苗培育与气象因子的关系

通过对兴安落叶松不同苗床高换床及不同土壤冻深度换床的苗木生产与地温、气温等主要气象因子关系的研究，找出兴安落叶松换床的最佳苗床高度及最佳、适宜土壤解冻深度。     

土壤有效水分与气象条件的关系

在自然条件下,土壤水分主要受环境条件制约。为探索作物耕作层(0—30cm土层)内土壤有效水分含量的变化与气象条件的关系,对土壤有效含水量与气温、降水量、日照以及空气湿度等的关系进行初步分析。 1.土壤有效含水量与气温及降水的关系 自然条件下降水是土壤水分的最主要的来源,     

黄土高原芨芨草土壤水分特征及水分利用效率研究

通过对芨芨草草地土壤水分状况及芨芨草水分利用情况进行初步分析，结果表明：芨芨草地土壤贮水量呈明显的季节变化；土壤剖面可依含水量变化分为3层，即速变层、活跃层和稳定层。芨芨草群体水分利用效率以6月份为最高，而单叶水分利用效率7月份最高，具有较强的抗旱性。     

我国冬季气温与影响因子关系的年代际变化

利用1951—2012年冬季全国160个站月平均气温以及NCEP/NACR再分析资料和海温、北极海冰等资料,分析了我国冬季气温及其关键影响因子的年代际变化特征,重点研究了关键影响因子对我国冬季气温影响关系的年代际变化。研究表明:我国冬季气温在1985年之前处于冷期,之后为暖期; 我国冬季气温异常与影响因子的关系发生了显著的年代际变化,而且影响因子之间的关系也发生了显著的年代际变化。针对这种年代际变化的基本事实,提出针对冷期和暖期中不同影响因子与冬季气温的关系分时段建立冬季气温的多因子回归预测模型,可以反映冬季气温及其影响因子关系的年代际变化特征。正确的预测策略是利用相同年代际背景下预测对象与预测因子的时间序列资料建立预测模型,以确保预测模型中反映的预测对象与预测因子关系的稳定性,进而保持较高的拟合及预测水平。     

水分胁迫对燕麦生理指标的影响

通过在燕麦拔节期到穗期设置6种不同浇水量试验,研究了水分胁迫对燕麦根冠比、叶片过氧化氢酶活性、叶片脯氨酸含量、叶片丙二醛含量、叶片组织水势等生理生化指标的影响。结果表明随着水分胁迫的加剧根冠比增加,过氧化氢酶活性、脯氨酸及丙二醛含量呈增加趋势,植物组织水势呈下降趋势。根据燕麦生理指标与水分胁迫的关系,在生产上可用生理生化方法进行燕麦品种抗旱性鉴定,可为农业生产提供参考依据。      

农田红外测温技术

一、测定叶温的意义随着红外技术的发展,红外测温方法除广泛用于工业外,在农业气象研究领域也得到应用,特别是在农田研究过程中,越来越高地要求人们准确地测量叶温或植物群体温度,这是因为植物的叶温反映了其内部能量、生理状况和环境因子(辐射、气温、风速、温度等)之间的关系,同对植物本身在     

华北地区冬小麦叶片光合作用模型在农业干旱预测中的应用研究

在冬小麦抽穗—灌浆期进行了水分胁迫实验,利用美国Licor公司生产的Licor-188B辐射量子照度仪及Licor-6400便携式光合作用测定仪,对水分胁迫引起的冬小麦光合生理生态变化进行了系统观测,系统地给出了冬小麦多种农业气象指标对水分胁迫的响应状况。在大量实测数据基础上,给出了包含辐射强度、温度及土壤水分因子的冬小麦叶片光合作用模式。该模式具有严格的理论推导过程和大量实验数据的支持,改进了传统水分胁迫对叶片光合速率影响的简单阶乘方法,从而为进一步准确推算水分胁迫对大田冬小麦光合作用的可能影响,以及水分胁迫对区域农业干旱的可能影响奠定了前提条件。该研究是冬小麦干旱预测模型的叶片子模型,为冬小麦农业干旱预测模型提供了丰富的基本参数,同时也为建立冬小麦干旱预测模型奠定了基本条件。     

利用气象与生态要素预测冬小麦产量

选用对陇东黄土高原塬区冬小麦产量形成至关重要的发育期间光热要素、水分复合因子以及表征冬小麦生长状况的定量因子生长势等气象要素和生态要素,利用多元线性回归方法建立了冬小麦不同生长发育阶段产量预报方程,试预报准确率达到92%以上.该方法改变了利用气象单类要素预报粮食产量的传统观念,为利用生态要素、水分复合因子等综合要素预报粮食产量进行了积极的探索,使数字农业、生态农业气象要素在陇东黄土高原得到有效推广.     

北方农牧交错带春小麦生育期对气候变化的响应——以内蒙古武川县为例

北方农牧交错带是气候变化的敏感地带,研究气候变化对农业生产的影响规律与农业生产的响应特征,对促进北方农牧交错带的农业可持续发展具有重要意义。以北方农牧交错带代表性站点--武川县为例,基于1960-2009年气象观测数据和1992-2010年春小麦农业气象观测数据,研究了气候变化与春小麦生育期变化之间的相互关系。结果表明,武川县1960-2009年年平均气温每10年升高0.43℃,春季稳定通过0℃的初日每10年提前0.98 d,当地满足春小麦播种温度的日期有提前的趋势,秋季稳定通过0℃的终日每10年推迟0.24 d,生长季具有延长趋势;1992-2010年作物生长季（4-8月）0～10 cm、10～20 cm土壤相对湿度有明显下降趋势,平均每10年分别下降18%和13%;播种期与0～10 cm和10～20 cm土壤相对湿度呈现显著负相关关系,表现为土壤相对湿度每降低1%,播种期分别推迟0.2 d和0.3 d;各生育期与播种期一样,受温度与水分综合作用的影响,不同生育期与二者之间关系不同,各生育期之间持续日数与二者呈正相关关系。研究得出,春小麦生育期的变化是各气侯因素综合作用的结果,在北方农牧交错带,水分对农作物生长发育具有较大影响,直接影响着春小麦的各个生育过程。     

冬小麦水分动态分析和干旱预报

土壤非胁迫水分贮存量、作物耗水量和生育期有效降水量是影响冬小麦水分供应状况的主要因子。它们都随时间而变化,不同时间里有不同的对应关系。本文从试验资料出发,建立了冬小麦水分动态方程,比较完整地反映了全生育期水分供求矛盾,揭示了干旱的时间分布和强度。并将Penman公式和生物因子相结合,提出了干旱预报方程,用气象因子和作物因子预报土壤非胁迫水分贮存量,并可应用于区域性干旱分析。     

内蒙古干草原羊草群落水分平衡及水分利用对策

对干草原羊草群落的水分平衡及水分利用进行了探讨 ,结果为 :1 羊草群落水分亏缺主要出现在雨季前 ,全年水分亏缺 5 7mm ;2 土壤含水量通常在 6、7月份较差 ,植物易受到干旱胁迫 ;3 羊草的水分利用效率前期高后期低。在水分充足时 ,水分利用效率受植物生长节律的控制。     

气候变化对雨养冬小麦水分利用效率的影响估算

研究气候变化对雨养冬小麦水分利用效率的影响规律,可为农业适应气候变化提供科学依据。通过构建代表站雨养冬小麦产量和土壤水分变化量的模拟方程,分析水分利用效率的历史变化,并结合两种区域气候模式PRECIS和REGCM4.0输出的4种不同气候变化情景资料,估算未来2021—2050年雨养冬小麦水分利用效率的可能变化。结果表明:1981—2010年甘肃、山西和河南代表站的雨养冬小麦水分利用效率呈二次曲线变化趋势,最大值出现在2003年前后。4种气候变化情景的模拟结果均显示:2021—2050年冬小麦全生育期耗水量明显增加,各代表站不同情景平均增加6.2%;产量有增有减,平均产量变化率为1.4%;水分利用效率平均减小3.8%,且变率减小。区域气候模式PRECIS估算的水分利用效率的减小量A2情景大于B2情景,REGCM4.0模式估算的水分利用效率的减小量RCP8.5情景大于RCP4.5情景。整体来看,RCP气候情景对雨养冬小麦水分利用效率的负面影响更大。