在黄土高原半干旱雨养农业区薯麦轮作田地建立气象部门首家FACE系统(Free Air CO2En-richment)，即CO2浓度的控制和监测系统平台，由中国气象局兰州干旱气象研究所建在定西半干旱生态环境与试验基地。该平台由CO2气体供应装置、控制系统、释放系统3大部分组成，它是利用计算机网络系统对平台的CO2浓度进行监测控制，根据作物冠层高度的CO2浓度、风向、风速、昼夜的变化调节CO2气体的释放速度及方向，实现FACE圈的CO2浓度高于周围大气CO2浓度某一数值。该平台旨在研究雨养农业区CO2浓度升高及其与温度、水分、养分等偶合对农作物生长过程、生理生态特征、生物量、产量等的影响，为该地区适应未来不同气候变化情景提供科学依据。

近年来,在全球变暖的大背景下,西北也经历着同样的变暖趋势,尤其在西北干旱区新疆、甘肃河西走廊等地的棉花种植区,气候变暖对棉花生长发育的影响研究日益增多,但如何正确、合理地评价棉花对气候变暖的响应,已成为目前十分突出的科学和实际问题。在评价的过程中,评价指标的选择和确定是重中之重。鉴于此,本文筛选了几类重要的评价指标,主要有棉花生长发育、产量品质、种植结构、地理分布、农业气象灾害、农业病虫害气象指标等,这些指标的选择为科学评价棉花对气候变化的响应奠定了一定的基础。

水分短缺是作物生长中最大的限制因子,土壤干旱胁迫使植物的长势、生理机制、激素水平等都会发生一系列变化。在干旱半干旱地区,土壤水分亏缺能明显抑制作物根系和地上部生长,显著降低作物的生物量、产量和收获指数。禾谷类作物小麦( Triticum aestivum )在灌浆期遇到水分胁迫时,会引起光合速率降低、灌浆时间缩短、灌浆速率下降、植株老化提前,但是它能增加营养组织到籽粒中非结构性碳水化合物的再代谢。土壤水分和植物激素共同调控作物的灌浆过程,当遇到土壤干旱时,作物叶片、花、籽粒发育过程中植物生长调节剂ABA浓度明显增加,且ABA、乙烯、ACC等的浓度随着干旱程度而变化。植物对干旱的适应性主要表现在植物生理、形态上的改变,比如植株结构、干物质积累、植物组织渗透势、气孔导度等的变化。土壤干旱不利于植物生长,但有利于胁迫临界点的产生,这就有可能利用土壤干旱条件下在灌浆较慢时诱导整个植株衰老和更好地进行碳代谢来提高籽粒产量,如果在作物灌浆后期适度控制土壤干旱可以增加籽粒产量和收获指数,有助于农业生产中的节水,这对于发展可持续农业是迫切需要的。

利用在甘肃中部旱作农田多年积累的波文比能量平衡及辐射观测资料，分析了平均气候状态及不同天气状况下旱作春小麦农田不同生育期的辐射能量变化特征。结果表明：1）在晴天状况下的旱作春小麦农田，能量平衡各分量、总辐射、直接辐射、大气透明度系数P2等项中，每个要素在不同生育期的日变化趋势都是相同的，但是在量值上却存在差别，一般都是随着春小麦生育进程的变化而逐渐增大；2）在春小麦各生育期内，晴天波文比的日变化趋势相同。波文比值夜间大于白天，白天上午又相对大于下午，一日中波文比的最小值出现在下午3~4时左右。从整个生育期来说，波文比随生育进程的变化而逐渐增大，但是潜热交换一直居于主导地位，而感热输送只是处于从属地位，白天波文比总是<1；3）晴阴天不同天气状况下，农田地表获得的能量在量值上存在差别，阴天时总辐射、净辐射的日总量值一般为晴天时的30%~40%，可利用能量的分配规律在不同天气状况下不同，晴阴天潜热与感热的变幅约在15%。

应用定西地区的气象资料和4次EOS-MODIS卫星资料，对典型的西北半干旱雨养农业区的基本地表特征参数进行反演，并在此基础上对地表净辐射量进行估算，进而分析了它的季节变化。结果表面，应用卫星数据估算的净辐射结果与实际观测值基本接近，相对误差在16%以内，基本反映了当地的实际情况；雨养农业区净辐射的季节变化表现为冬季最小，其次是秋季，夏春两季最大，并且四季相差比较大；净辐射四季变化也呈现出不均匀的分布特性，频率分布范围较宽。