华北平原不同耕作措施下冬小麦对多幅度温度升高响应的田间增温研究

The temperature rise caused by global climate change may affect the yield of winter wheat. Previous studies had found that temperature rise will decrease wheat production, but the results from field-scale warming experiment were contradictory with the previous results, and the mechanism is not clear, which is an important issue to research the impact of climate change on winter wheat. In order to reveal the NCP winter wheat warming response mechanism, to identify the temperature rise threshold which significantly affect of the NCP winter wheat production, to find out the impact of conservation tillage on the yield of winter wheat in the NCP in the context of climate warming, this study combined with the 11 years of long-term conservation tillage experiment and three years of the research platform for crop response to climate change in the Chinese Academy of Sciences Yucheng Comprehensive Experimental Station. We set different variation of temperature (2-3 ℃ and 3-4 ℃), using the opening-thermal infrared warming technology to stimulate temperature increase, monitoring of winter wheat during growth and development, yield and its formation, soil temperature and moisture changes in the process, revealing the elevated temperatures of winter wheat under different tillage response mechanism, providing data and parameters for climate change - crop the model. This study will be important in evaluating the impact of future climate change on crop yields in the NCP and the developing an appropriate farmland management to adapt to the impacts of climate change.

全球气候变化导致的温度上升很可能会影响农作物的生长发育过程和产量。前人研究表明温度升高会造成小麦减产，但近年田间增温试验的结果与前人结果相矛盾，其影响机制尚不明确，是研究气候变化对冬小麦影响的前沿问题。为揭示华北冬小麦对气候变暖响应的机理，找出明显影响华北冬小麦产量的温度上升阈值，摸清保护性耕作对气候变暖背景下华北地区冬小麦产量的影响，本研究结合中科院禹城综合试验站11年的长期保护性耕作试验和4年的农作物对气候变化响应研究平台，通过设置不同增温幅度（2-3℃和3-4℃）、免/翻耕措施进行交叉对比试验，运用开放式热红外增温技术模拟温度升高，监测冬小麦生长发育过程、产量及其构成因素、土壤温度和水分变化过程，揭示不同耕作措施下冬小麦对温度升高的响应机制，为气候变化-作物模型提供数据支持和参数，对评价未来气候变化对华北农作物产量的影响、制定适宜的农田管理措施来适应气候变化有着重要的科学和实际意义。

全球气候变化导致的温度上升可能会影响华北冬小麦的产量，甚至威胁我国的粮食安全。理论上温度升高会造成小麦减产，但田间增温试验的结果与理论结果相矛盾，其影响机制尚不明确的，是研究气候变化对冬小麦影响的前沿问题。为揭示华北冬小麦对气候变暖响应的机理，找出明显影响华北冬小麦产量的温度上升阈值，摸清保护性耕作对气候变暖背景下华北地区冬小麦产量的影响，本研究结合中科院禹城综合试验站11年的长期保护性耕作试验和3年的农作物对气候变化响应研究平台，通过设置不同增温幅度（2-3℃和3-4℃）、免/翻耕措施进行交叉对比试验，运用开放式热红外增温技术模拟温度升高，监测冬小麦生长发育过程、产量及其构成因素、土壤温度和水分变化过程，揭示不同耕作措施下冬小麦对温度升高的响应机制，为气候变化-作物模型提供数据支持和参数。通过研究发现1, 增温会扩大免耕和翻耕措施下土壤温度及土壤含水量之间的差异。增温对翻耕影响更为明显，与免耕相比，翻耕措施下土壤温度升高更多，土壤含水量也下降更为明显。2，冠层增温1.5℃对我国华北灌溉农田土壤碳排放总量不会有明显的影响，该地区土壤碳排放主要受到耕作措施和年季的控制；3，温度升高对不同耕作措施下土壤碳排放影响不同：对翻耕措施表现为抑制，对免耕表现为促进。造成这种现象的原因一方面是由于增温导致翻耕土壤含水量下降更为明显，另一方面是免耕处理下土壤活性碳组分含量更高，更容易受到增温的促进作用。以上研究对评价未来气候变化对华北农作物产量的影响、制定适宜的农田管理措施来适应气候变化的影响有着重要的科学和实际意义。