气候变化对中国小麦蛋白质含量的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 周未末 |
| 答辩日期 | 2022-08 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 葛全胜 ; 刘玉洁 |
| 关键词 | 气候变化 蛋白质含量 CERES-Wheat 空间差异 大尺度 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 温度、水分、光照和大气CO2浓度（[CO2]）的变化可以改变作物的光合作用、养分吸收分配及其他生理过程，进而影响作物产量和营养品质。近年来气候变化对全球粮食安全尤其是对农作物产量的不利影响已被广泛报道，然而农作物营养品质对气候变化的响应却鲜有关注。小麦（Triticum aestivum L.）是我国主要粮食作物之一，是居民日常能量和营养摄入的重要来源，其营养品质与我国粮食安全紧密相关。小麦籽粒蛋白质含量（即蛋白质累积量与产量的比值）是衡量小麦营养品质好坏的关键指标之一，而其受气候变化影响的程度尚不明确。因此研究中国小麦蛋白质含量对历史时期气候变化的响应，并预测未来气候变化情景下的可能变化特征，将对优化我国区域农业生产和保障气候变化情景下我国粮食营养安全具有重要的理论和现实意义。 本文以2006~2018年全国县级尺度和2004~2016年站点尺度小麦蛋白质含量数据为基础，结合多源气象观测和气候预估数据、小麦的物候观测记录、土壤资料以及田间管理记录等数据，利用多种统计方法综合分析了气候变化尤其是极端温度变化对我国十大种植区（华北北部、黄淮北部、黄淮南部、长江中下游、四川盆地、云贵高原、东北、北部、西北和青藏高原）小麦蛋白质含量的影响及其空间差异；基于CERES-Wheat模型，预测了SSP1-2.6、SSP3-7.0、SSP5-8.5情景下，未来近期和中期4个典型站点（常熟、封丘、栾城和盐亭）小麦蛋白质含量变化。具体结论如下： （1）2006~2018年，我国小麦蛋白质含量均值介于9.4~18.3%。在空间上冬小麦蛋白质含量呈由南向北、由西向东升高的特征；春小麦蛋白质含量的地带性规律不明显。在时间上我国小麦蛋白质含量升高趋势不显著，年际间呈波动变化。我国小麦蛋白质含量对气候要素变化的敏感性分析表明，温度升高时，大部分种植区小麦蛋白质含量升高，而华北北部小麦蛋白质含量对温度变化的响应与之相反；大部分种植区小麦蛋白质含量随降水增加而降低，而大部分种植区小麦蛋白质含量随太阳辐射降低而上升。 （2）2006~2018年，气候要素（温度、降水和辐射）变化对中国小麦蛋白质含量变化的影响存在空间差异。气候变化对春小麦蛋白质含量变化的影响大于冬小麦，其中对东北种植区春小麦蛋白质含量变化的影响最大，气候变化可解释该区小麦蛋白质含量变化的26.0~47.6%，但仅解释长江中下游种植区冬小麦蛋白质含量变化的2.5~3.7%。温度是主导中国小麦蛋白质含量变化的气候要素，而抽穗期内气候变化对小麦蛋白质含量的影响大于其他物候阶段。 （3）2006~2018年，中国小麦蛋白质含量对生长季内高温胁迫与低温胁迫变化的响应具有空间差异。敏感性分析表明，多数种植区小麦蛋白质含量对生长季内高温胁迫增加的响应为升高，而对低温胁迫增加的响应为降低。比较小麦蛋白质含量对温度胁迫变化的敏感时段发现，多数冬小麦种植区小麦蛋白质含量对开花期前后的高温胁迫变化较敏感，东北种植区春小麦蛋白质含量对拔节期前后的高温胁迫变化较敏感；多数种植区冬/春小麦蛋白质含量则对分蘖和拔节前后的低温胁迫变化较敏感。比较小麦蛋白质含量对温度胁迫强度变化的敏感阈值发现，小麦蛋白质含量对不同高温胁迫强度变化响应的高温阈值介于25.7~33.7˚C，而对不同低温胁迫强度变化响应的低温阈值介于-0.7~2.5˚C。 （4）模型预测结果显示，相较基准期（1995~2014年），SSP1-2.6、SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下，未来近期（2020~2040年）4个典型站点小麦平均蛋白质含量分别上升0.8%、2.6%和1.0%时，未来中期（2040~2060年）小麦平均蛋白质含量分别变化了-0.4%、3.6%和2.4%。SSP1-2.6,SSP3-7.0和SSP5-8.5情景下，未来近期[CO2]分别升高60ppm、74ppm和76ppm时，小麦平均蛋白质含量分别上升了0.2%、1.9%和0.1%，而未来中期[CO2]分别升高89ppm、164ppm和189ppm时，小麦平均蛋白质含量分别变化了-1.8%、1.8%和-0.4%。 |
| 学科主题 | 自然地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 153 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/186957]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 周未末. 气候变化对中国小麦蛋白质含量的影响[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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