增溫對稻麥輪作生態(tài)系統(tǒng)影響的研究.pdf

1、全球氣候變化是當今學術和社會關注的焦點問題之一。氣候變暖與陸地生態(tài)系統(tǒng)之間反饋機制的是生態(tài)學研究的重點和熱點，極具科學意義。目前，從研究水平來看，氣候變化對作物生長影響主要從溫度、降水、CO2濃度和極端氣候事件四個方面進行。溫度是最重要的生態(tài)因子之一，溫度上升將對生態(tài)系統(tǒng)造成重要影響。為了研究未來氣候變暖對陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響，科學家們進行了大量嘗試，野外自然條件下的生態(tài)系統(tǒng)增溫實驗應運而生。增溫實驗是模擬研究氣候變暖與陸地生態(tài)系統(tǒng)關系的

2、主要實測方法，為氣候變暖與生態(tài)系統(tǒng)響應的研究提供直接觀測數(shù)據(jù)。目前，國外開展了大量野外增溫實驗，用以調(diào)查研究各種生態(tài)系統(tǒng)物種類型、生物多樣性的變化。由于高緯度地區(qū)的增溫效應明顯，目前增溫實驗主要集中開展在高緯度地區(qū)的苔原、凍原、溫帶草原和森林等自然生態(tài)系統(tǒng)中，在熱帶或亞熱帶生態(tài)系統(tǒng)，尤其是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，缺少直接的增溫實驗證據(jù)。水分也是極為重要的生態(tài)因子，在各類增溫實驗中，水和熱兩者之間的相互作用一直無法被分開。本次實驗依托水利部農(nóng)業(yè)水

3、利灌溉技術推廣站的設施，在上海市青浦區(qū)利用紅外線輻射器進行了嚴格控制地下水位的稻麥輪作農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)野外增溫實驗，將水熱因素徹底分開研究了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)對氣候變暖的響應。從連續(xù)兩年半的野外實驗觀測中，得到了稻麥輪作生態(tài)系統(tǒng)水稻和小麥地上生物量和產(chǎn)量等變化的第一手數(shù)據(jù)，填補了關于這方面研究實測數(shù)據(jù)不足的局限性。
　　通過紅外輻射增溫的野外實地研究，得出以下主要結論:
　　(1)增溫條件下，水稻和冬小麥地上生物量都有不同程度的改變。

4、2008-2009年，水稻地上生物量增溫側坑分別為811.76±20.88 g/m2和515.95±17.69g/m2，對照分別為848.66±50.75g/m2和638.94±6.38 g/m2。增溫比對照分別下降了3.47％和19.53％;冬小麥地上生物量分別上升了6.55％和5.71％。
　　(2)增溫條件下，2008-2009，水稻產(chǎn)量分別下降了5.84％和22.57％;冬小麥產(chǎn)量增溫相對對照分別增加了5.19％和5.00

5、％;差異不顯著。其結果和地上生物量的結果趨勢較吻合，說明生物量和產(chǎn)量具有相關性。
　　(3)溫度升高，水稻地下生物量。增溫地下生物量平均為55.83g/m2，對照地下生物量平均為51.36 g/m2。增溫比對照地下生物量增加了8.69％，差異不顯著(P=0.080)。
　　(4)水稻和冬小麥地上生物量的分配發(fā)生改變。2008年，水稻葉片部分增溫占地上總株重的11.43％，對照占10.40％;2009年，增溫相對于對照葉片分別

6、占總株重的12.35％和10.50％，并且均差異顯著(P=0.038)，其余部分增溫和對照差異并不顯著。增溫明顯使水稻葉片占地上總生物量的比例升高。另外，增溫使莖的比例下降。2008-2009年，冬小麥地上部分莖、葉、穗三部分重量較對照均有上升，但所占地上總生物量的比重呈現(xiàn)出不同的變化。增溫相對于對照，冬小麥莖占地上部分的比例，2008年為30.25％和28.46％，2009年為29.43％和29.38％。另外，2008年穗的比重增溫比

7、對照略高，其余情況下，增溫相對對照，葉和穗的比重均下降。在增溫情況下，冬小麥地上部分都明顯發(fā)生改變。
　　(5)增溫對水稻和冬小麥品質(zhì)也有一定影響。2008-2009年，水稻千粒重增溫平均為24.78g和22.16g，對照平均為25.27g和22.67g。增溫比對照千粒重分別下降了1.98％和2.30％。水稻的千粒重增溫均低于對照。增溫使水稻籽粒飽滿度下降，外觀品質(zhì)下降。2008-2009年，冬小麥千粒重增溫平均為28.02g和2

8、6.78g，對照平均為26.64g和27.14g。增溫對冬小麥千粒重的影響存在不確定性。
　　(6)增溫影響水稻和冬小麥生理生態(tài)，增溫使水稻凈光合速率有所增強;另外，水稻蒸騰速率從生育早期到晚期，蒸騰速率一直下降。增溫加速了水稻的蒸騰速率。冬小麥由于生理生態(tài)的改變，物候期明顯提前。
　　(7)增溫使水稻和冬小麥的需水量增加。2008年，水稻灌水量，增溫平均232.50mm，對照平均183.03mm，增溫比對照多27.03％;

9、2009年，增溫平均489.77mm，對照平均443.33mm，增溫比對照多10.47％?？梢?，增溫之后作物的灌溉用水大大增加（圖4-10），差異均顯著(P=0.002，0.027)。小麥方面，2008年，麥田供水量增溫側坑為736.27mm，對照為655.20mm。增溫比對照供水量多12.37％;2009年，增溫側坑供水量為740.30mm，對照為649.77mm。增溫比對照多13.93％。由此可見，增溫之后冬小麥的供水量水也大大增加