气候变化对小麦产量及性状的影响：基于品种、管理和气候的综合分析与模型构建
文献类型：学位论文
| 作者 | 李义博 |
| 答辩日期 | 2023-08 |
| 文献子类 | 博士后出站报告 |
| 授予单位 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 陶福禄 ; 董金玮 |
| 关键词 | 气候变化影响 气候变化适应 作物模型 小麦 性状 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 气候变化已经对世界各地的作物生长和生产力造成影响。作为全球重要的粮食作物，小麦的种植面积、总产量和贸易量居于首位，其产量的变化将对全球粮食安全产生重大影响。然而，气候变化也会对小麦造成不同程度的影响，根据IPCC的预测，随着CO2排放的增加，到2100年全球平均气温将升高2.6-4.8℃。作为主要种植于相对凉爽的冬、春季节的作物之一，小麦对温度升高非常敏感。尽管关于气候变化对小麦系统影响已进行了大量研究，但仍然存在一些不足之处：由于不同地理区域和时间尺度的气候条件存在差异，限制对大范围内小麦系统响应的全面理解，而现有的模型在描述小麦生长和发育过程中的复杂性和不确定性方面仍存在局限性，以及由于观测数据的缺乏或不完整，限制了对长期变化趋势的理解。因此，本研究以冬小麦为研究对象，综合增温控制实验、长期历史资料统计以及作物模型多种方法，解析气候变化对我国冬小麦产量及生长发育的影响程度，并明确气候变化对冬小麦产量和生长发育的影响机理。同时，揭示栽培管理措施和品种更替对气候变化的适应机制，为保障国家粮食安全提供科学依据。本研究主要结论如下： （1）气候变暖会导致小麦开花期提前3.50%，生育期缩短1.18%，但开花期至成熟期延长7.72%。在华北平原，高温会略微增加产量2.72%，主要是由于生物量和粒重的增加，以及灌浆期的期延长。与免耕相比，土壤水分在常规耕作下对生物量、产量、株高、叶面积指数和粒数发挥更重要的作用，并且在未来气候情景下将比历史时期发挥更重要的作用，而免耕作可以在一定程度上减轻气候变化的不利影响。 （2）通过对209个小麦栽培品种进行大规模田间试验，成功鉴定出23个耐高温的栽培品种以及一组耐高温性状，可用于检测栽培品种的耐高温性状。选择具有高光能利用效率、较矮株高和较早花期、较大千粒重和叶绿素含量的品种可能有助于选择耐热栽培品种。而且鉴定与温耐受性相关的分子标记，一些位点特别是与光合作用和积累性状（如生物量相关性状），可能是新发现的。这将加速标记辅助育种在进一步验证后有助于培育极端高温下粮食高产稳产的耐高温栽培品种。 （3）通过调查5个长期小麦观测站点数据，发现灌浆期呈现显著的变暖趋势，且太阳辐射总体呈下降趋势。在5个研究站点内，性状、气候和农业管理共同影响产量，气候变化（19.6%-58.3%）和管理措施（3.5%-40.9%）对产量变化起着至关重要的作用，而遗传因素的影响较小（0.1%-8.2%）。因此，加快品种的更替在提升产量方面仍具有较大潜力。可以根据不同或相似的气候区域进行改进和适应。未来小麦增产将依赖于基于未来气候变化特征的农艺措施改进和基于性状的生理育种。 （4）将遗传标记与作物生态生理模型相结合，可以准确预测基因型在特定环境中的表现和单个标记对产量的贡献。本研究对小麦的产量进行分解，将其归因于与生态生理模型中品种遗传系数相关的7个性状。通过GWAS鉴定的位点可以解释46-75%的栽培品种遗传因子的变异。采用基于遗传标记的模型，使用多元线性回归方法模拟产量和观测产量之间具有较好地模拟，而通过确定对产量具有积极影响的有利等位基因确定高产的理想株型。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 148 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199937]  |
| 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 | 李义博. 气候变化对小麦产量及性状的影响：基于品种、管理和气候的综合分析与模型构建[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院地理科学与资源研究所. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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