张凯
- 作品数：8 被引量：57H指数：5
- 供职机构：中国气象局更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金公益性行业(气象)科研专项甘肃省气象局气象科研项目更多>>
- 相关领域：农业科学环境科学与工程天文地球更多>>
- CO_(2)浓度升高对半干旱区春小麦光合作用及水分生理生态特性的影响被引量：9
- 2021年
- 大气CO_(2)浓度升高已成为世界范围内重要环境问题。为了解大气CO_(2)浓度升高对春小麦光合作用及水分生理生态特性的影响,在典型半干旱区定西利用开顶式气室(OTC)试验平台,以春小麦“定西24号”为供试品种,开展了CO_(2)浓度增加模拟试验。试验设对照(390μmol·mol^(−1))、480μmol·mol^(−1)和570μmol·mol^(−1)等3个CO_(2)浓度(摩尔分数)梯度。结果表明:在对照和增加CO_(2)浓度条件下,春小麦叶片净光合速率和蒸腾速率日变化均呈“双峰型”分布,出现明显的“午休”现象;胞间CO_(2)浓度的日变化表现为斜“V”字型曲线;叶水势日变化呈现反抛物线曲线走向,在中午后出现水势曲线拐点。在不同生育时期内,净光合速率、气孔导度和胞间CO_(2)浓度均表现为开花期最大,乳熟期最小。而蒸腾速率表现为开花期最大,拔节期最小,叶片水平水分利用效率表现为孕穗期最大,乳熟期最小。随着CO_(2)浓度升高,春小麦叶片净光合速率、胞间CO_(2)浓度、水分利用效率和水势提高,气孔导度和蒸腾速率降低。与对照大气CO_(2)浓度相比,在480μmol·mol^(−1)浓度和570μmol·mol^(−1)浓度下,整个生育期净光合速率平均分别提高了14.68%和28.20%,气孔导度平均降低了15.29%和24.83%,胞间CO_(2)浓度平均提高了10.38%和26.15%,蒸腾速率平均减小了6.63%和12.41%,WUE平均增加了22.9%和46.9%。随着CO_(2)浓度升高,蒸腾失水减少,叶片水势不断增加,从而增强了春小麦对干旱胁迫的抵御能力。研究结果为我国半干旱区春小麦对全球气候变化下的敏感性及适应性提供理论参考。
- 张凯张凯张勃王润元王鹤龄赵鸿赵福年齐月
- 关键词：光合特性水分利用效率水势春小麦半干旱区
- 温度升高和降水减少对半干旱区春小麦生长发育及产量的协同影响被引量：13
- 2019年
- 为探索和验证未来气候变化对半干旱雨养区春小麦生产的影响,了解春小麦生长发育和产量对增温和降水减少协同响应的基本特征,采用开放式红外增温系统装置和水分控制观测场,设置不同温度[增温0℃(对照)、增温1.0℃、增温2.0℃]和水分梯度(正常降水、降水减少30%)模拟气候变化对半干旱区春小麦产量、生物量、穗部性状以及株高、叶面积、叶绿素和叶片净光合速率的影响。结果表明:温度升高和降水减少在春小麦的籽粒产量和生物产量上均表现出显著的协同作用。在不增温、增温1.0℃、增温2.0℃下降水减少30%处理比正常降水处理分别减产24.41%、12.93%和27.38%,生物量分别减少19.25%、10.31%和22.11%。因为籽粒产量的降幅略大于生物产量的降幅,所以导致经济系数降低。温度升高和降水减少抑制了春小麦穗的形成,在各增温条件下,穗长、穗重、总小穗数、穗粒数、穗粒重、千粒重表现为降水减少30%处理低于正常降水处理,而无效小穗数和不孕率表现为降水减少30%处理高于正常降水处理。温度升高和降水减少的协同作用对春小麦叶片净光合速率有极显著影响,对叶面积和叶绿素含量有显著影响。二因子协同作用使春小麦叶片净光合速率降低,导致春小麦株高、叶面积、叶绿素含量和茎秆重降低。研究结果可为进一步开展气候变暖下春小麦的响应与适应研究和未来半干旱区春小麦的安全种植提供理论依据。
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- 关键词：温度升高春小麦生长发育半干旱区
- CO_2浓度增加对半干旱区春小麦生产和水分利用效率的影响被引量：6
- 2018年
- 为了解CO_2浓度升高条件下春小麦生产和水分利用效率(WUE)的响应特征,在典型半干旱区定西,利用开顶式气室(OTC)试验平台开展了CO_2浓度增加模拟试验.试验设对照(390μmol·mol^(-1))、480μmol·mol^(-1)和570μmol·mol^(-1)3个CO_2浓度.结果表明:CO_2浓度升高使春小麦冠层空气温度小幅上升,10 cm深处的土壤环境温度下降;CO_2浓度增加对春小麦各器官生物量和总生物量都有明显促进作用,在480和570μmol·mol^(-1)浓度下,地上干物质量平均增长20.6%和41.5%,总干物质量平均增长19.3%和39.6%.生物量增加主要是由茎叶干物质量增加所致,与生育中期物质生产能力明显增强有关;在两种CO_2浓度处理下,植株根冠比分别降低7.3%和11.8%,CO_2浓度增加对春小麦地上部分干物质积累的贡献大于地下部分;CO_2浓度升高主要通过影响穗粒数来影响最终产量,在480和570μmol·mol^(-1)浓度下,小麦产量分别增加了8.9%和19.9%;大气CO_2浓度升高对春小麦光合作用影响的长期效应不明显,随CO_2浓度升高,光合速率显著提高,蒸腾速率降低,蒸发蒸腾量减小.随CO_2浓度升高,叶片、群体和产量3个水平的WUE都增加,其中群体水平的WUE增幅最大,产量水平的WUE增幅最小.
- 张凯张凯王润元王鹤龄王鹤龄赵鸿阳伏林赵福年
- 关键词：CO2浓度增加春小麦水分利用效率半干旱区
- 水分胁迫对半干旱区马铃薯产量形成的影响研究被引量：1
- 2023年
- 马铃薯是继水稻、小麦和玉米之后的第四大主粮作物,对保障国家粮食安全有重要意义,为探索黄土高原半干旱区马铃薯(Solanum tuberosum L.)产量、叶片光合生理及干物质积累对水分胁迫的响应特征,以马铃薯主栽品种“新大坪”为试验材料,于2021年进行土壤水分胁迫试验,在块茎膨大关键期(8月)控制土壤水分,设置田间持水量的40%±5%(中度水分胁迫,T1处理)、55%±5%(轻度水分胁迫,T2处理),以田间持水量的75%±5%(充分供水处理,T3)为对照进行分析。结果表明:水分胁迫条件下,马铃薯单株最大块茎重、块茎重和产量均下降,块茎个数减少,屑薯重和屑薯个数显著增加(P<0.05),T1和T2处理产量较T3分别下降30%和13%;叶片净光合速率(Net Photosynthetic Rate,Pn)、气孔导度(Conductance to H_(2)O,Gs)、胞间CO_(2)浓度(Intercellular CO_(2)Concentration,Ci)显著下降,其中气孔导度(Gs)降幅最大(59%),T1处理水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)较T3提高31%;在弱光区,中度和轻度水分胁迫对Pn影响不显著(P>0.05),在光强大于等于300μmol·m^(-2)·s^(-1)时,处理间差异增大,T1、T2处理Pn较T3平均下降42%和32%;受水分胁迫影响,最大净光合速率(P_(nmax))、光补偿点(Light Compensation Point,LCP)和暗呼吸速率(Rd)显著下降(P<0.05),轻度水分胁迫光饱和点(Light Saturation Point,LSP)最高,为893.32μmol·m^(-2)·s^(-1),中度水分胁迫叶片可利用的光合有效辐射(Photosynthetically Active Radiation,PAR)区间缩小,对强光的利用能力下降;水分胁迫导致根、茎、叶、叶柄干物重下降,其中中度水分胁迫叶柄降幅最大(63%),叶片次之(57%),根最小(53%)。该研究可为黄土高原半干旱区马铃薯干旱灾损评估和土壤水分的高效利用提供理论依据。
- 雷俊蔡迪花蔡迪花赵福年齐月姚玉璧赵福年张凯
- 关键词：马铃薯水分胁迫干物质
- CO_(2)浓度增加对半干旱区马铃薯生长动态及产量、品质的影响
- 2023年
- 为了解CO_(2)浓度升高条件下马铃薯生长动态及其产量、品质的变化特征,在典型半干旱区(甘肃定西)利用开顶式气室(OTC)试验平台,以马铃薯‘新大坪’为供试品种,设对照(390μmol·mol^(-1))和590μmol·mol^(-1)共2个CO_(2)浓度梯度,开展CO_(2)浓度增加模拟试验。结果表明:CO_(2)浓度增加至590μmol·mol-1时,马铃薯发育加快,生育期提前,全生育期天数缩短3 d;CO_(2)浓度升高对马铃薯株高、叶面积指数、叶绿素含量和叶片水势有明显促进作用。随着生育进程的推移,马铃薯地上部干物质生产对CO_(2)浓度的响应值呈现先变大再变小的趋势。CO_(2)浓度增加促进了马铃薯块茎产量的提高,单株结薯数和单株薯块质量也有所增加。与对照相比,590μmol·mol^(-1 )CO_(2)处理马铃薯块茎水分、蛋白质、维生素C含量以及铁、锌、铜元素含量分别下降3.43%、11.78%、13.09%、25.58%、31.94%和9.76%,而粗淀粉、粗脂肪、粗纤维和还原糖含量分别增加10.56%、240.00%、14.28%、106.38%。
- 张凯张凯王润元王鹤龄赵鸿赵福年齐月陈斐雷俊
- 关键词：马铃薯半干旱区
- 塔里木盆地西缘1715-2014年降水量重建与分析被引量：4
- 2016年
- 昆仑山北坡西部山区是树木年轮气候研究的薄弱区域。本文在位于公格尔山北坡的喀山河流域山区采集了雪岭云杉的树芯标本,分析了树轮宽度标准年表对塔里木盆地西缘气候要素的响应关系,发现了该区域的树木径向生长主要受水分条件限制,标准年表与塔里木盆地西缘6站平均上年7月至当年6月降水量的相关系数达到0.692(P<0.001)。利用树轮宽度年表与降水量之间的线性转换方程重建了塔里木盆地西缘1715—2014年降水量序列,转换方程的方差解释量为48.0%,且稳定可信。重建的降水序列记录了21个极端干旱年和21个极端湿润年。对重建序列进行31年滑动快速傅里叶变换(FFT)分析发现,塔里木盆地过去300年出现了5个偏干阶段1725—1750、1777—1806、1821—1843、1854—1887和1911—1990年)和6个偏湿阶段(1715—1724、1751—1776、1807—1820、1844—1853、1888—1910和1991—2014年)。20世纪80年代中期以来增湿趋势明显,且仍在持续。塔里木盆地西缘干湿变化的韵律与相邻区域的树木年轮水分记录是一致的,几个显著的干湿阶段均能较好地对应,只是其变化幅度和持续的时间存在差异。
- 尚华明木太力普·托乎提张瑞波张同文张凯魏文寿范子昂陈峰
- 关键词：塔里木盆地雪岭云杉降水量
- 马铃薯对土壤水分胁迫响应的研究进展被引量：18
- 2018年
- 干旱是马铃薯生产的主要限制因子。本文综述了近年来马铃薯生长发育、生理生态特征、产量形成等对水分亏缺响应的研究进展。干旱胁迫可引起播种后的种薯延迟或者不能发芽,出苗后的植株生长缓慢、叶片光合能力降低,最终导致块茎产量和收获指数下降。同时,随着水分胁迫时间的延长和胁迫强度的增加,干旱的抑制作用也逐渐增大。马铃薯叶片扩张速率的土壤有效水(PAW)为0.73(低敏感性品种)~1.00(高敏感性品种),植株相对生长速率、光合速率、蒸腾速率的PAW阈值分别为0.87、0.60、0.60。目前马铃薯生产中基于土壤和植株两个方面监测作物水分状况的监测指标和要素包括基于土壤的土壤水分、潜在蒸发、蒸发皿蒸发等以及基于植物的气孔导度、复水后的光合恢复、叶片/茎秆水势、叶绿素、叶片扩张、叶片相对含水量、作物水分胁迫指数、冠层温度等。在此基础上,提出了未来干旱对马铃薯生产影响研究中应着重加强的关键科学问题,为防旱减灾奠定一定的理论基础。
- 赵鸿任丽雯赵福年齐月蔡迪花蔡迪花陈斐雷俊陈斐王鹤龄张凯王润元王鹤龄
- 关键词：马铃薯水分亏缺生长发育生理生态
- 干旱灾害对粮食安全的影响及其应对技术研究进展与展望被引量：6
- 2023年
- 干旱是当今世界出现频率最高、持续时间最长、危害范围最广的重大气象灾害,对全球农业、生态、社会发展和国民经济等影响巨大而广泛。农业旱灾是影响农业生产的重要因素,农业生产关乎着国家粮食安全。我国是一个农业大国,同时也是一个旱灾频发的国家,深入了解农业干旱灾害的成因、影响特征、旱灾强度、严重程度以及作物致灾的生理过程和机理等是提升农业干旱灾害监测预测预警水平、减轻和防御灾害损失、提高国家粮食安全生产需要解决的重要科学问题。本文综合回顾了国内外不同程度的农业干旱及其对粮食生产影响的最新研究进展,从农作物形态、生理、细胞和分子水平等方面探究了干旱影响特征及机制,围绕粮食生产如何有效应对农业干旱问题,评述了当前农业干旱监测的主要指标、方法、预警系统等,针对农业可持续发展和干旱新特征,讨论了当前防旱减灾和农业干旱应对的现状,强调了适应与减缓并举的一系列干旱应对措施,在此基础上结合国家、区域和行业发展需求提出了今后应着重加强的重要科学问题、研究对策及学科发展展望。
- 赵鸿蔡迪花王鹤龄王鹤龄王润元王润元张凯张凯齐月岳平赵福年陈斐雷俊岳平
- 关键词：干旱灾害粮食安全农业生产干旱监测
