气候变化背景下，为探索黄土高原半干旱区春玉米光合生理过程对土壤水分、温度变化的响应机制，以春玉米为研究对象，于2017年在中国气象局定西干旱气象与生态环境试验基地进行盆栽水分控制试验，在春玉米七叶期设置对照处理（Control，简称“CK处理”，土壤水分为田间持水量的80%）和控水处理（Water Stress，简称“WS处理”，土壤水分为田间持水量的45%~50%）以及3个叶片温度梯度，分别为适宜温度25 ℃、高温35 ℃及极端高温40 ℃（CK处理对应CK-25、CK-35及CK-40；WS处理对应WS-25、WS-35及WS-40），分析春玉米叶片气体交换参数和水分利用效率对土壤水分、温度变化的响应特征。结果表明：在一定的光合有效辐射（Photosynthetically Active Radiation， PAR）范围内，春玉米叶片净光合速率（Net Photosynthetic Rate， Pn）随PAR的增加逐渐增大。水分供给不足时，随着PAR不断增加，WS处理春玉米叶片气孔限制因素向非气孔限制因素转变，光合作用出现明显的光抑制，WS-35处理叶片Pn最大，WS处理叶片Pn在PAR高值区明显小于CK处理，且不同温度梯度下叶片达到光饱和的PAR下降；与CK-40处理相比，WS-40处理春玉米叶片Pn随PAR增大显著减小（P<0.05），光合作用表现出明显的光抑制。水分供给充足时，蒸腾速率（Transpiration Rate， Tr）随温度升高而增大；水分供给不足时，WS-40处理春玉米叶片Tr、气孔限制（Ls）较CK-40处理显著降低（P<0.05），胞间CO2浓度（Ci）显著增加（P<0.05）。WS-40处理春玉米Tr随着PAR的增大而减小，水分利用效率（Water Use Efficiency， WUE）较CK处理高。该研究可为气候变化背景下黄土高原半干旱区春玉米应对极端气候生理特征变化提供参考。
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。
随着气候变暖对农业生态系统影响加剧，水资源极为短缺的西北干旱半干旱农作物将面临重大挑战。本文通过开展干旱半干旱区玉米抽雄期开始控水至生育期结束（T1处理）和全生育期自然干旱（T2处理）的干旱过程模拟试验，揭示干旱半干旱区同一作物干旱灾害形成的异同，以期为不同气候区作物干旱致灾过程提供理论依据。结果表明：不同干旱胁迫显著影响干旱半干旱区玉米株高、叶面积与叶绿素含量。其中，T1处理对半干旱雨养区玉米株高、单株叶面积生长影响更显著；T2处理下干旱区玉米对干旱胁迫的响应敏感于半干旱区。半干旱区不同干旱处理玉米单株叶面积从七叶至灌浆期总体呈增加趋势，干旱胁迫虽然降低玉米单株叶面积，但植株为保证后期生长发育，增加叶面积来弥补干旱胁迫导致的光合产量不足。因此，为保证干旱半干旱区玉米产量，半干旱区适宜种植光合能力较强的品种，干旱区适宜种植株高、叶面积适宜的品种，且抽雄期是半干旱区玉米生长发育的敏感期。
气候变化对西北地区影响十分显著，尤其对西北地区粮食和食品安全带来的风险正在成为社会经济发展的严峻挑战。本文在总结国家公益性行业科研专项“西北地区旱作农业对气候变暖的响应特征研究”、科技部科研院所社会公益研究专项“西北农作物对气候变化的响应及其评价方法”和甘肃省科技攻关项目“甘肃干旱生态环境对全球气候变暖的响应及减灾技术的研究”等科研项目研究成果的基础上，分析了气候变化对西北地区粮食和食品安全带来的风险性，归纳了气候变化对西北地区粮食和食品安全的主要影响方面，初步提出了西北地区在粮食和食品安全方面应对气候变化的科学对策和技术方法，从而为西北地区应对和适应气候变化的影响提供科学参考依据。
利用郑州地区近30 a 的冬小麦观测资料和地温观测资料，分析了近30 a 来地温的变化特征，研究了四季和年平均地温变化与冬小麦发育期的关系，以及四季和年平均地温与冬小麦生长量、产量构成要素和地段实产的关系。结果表明: ( 1) 郑州地区近30 a 四季和年平均0 ～ 20 cm 地温均呈持续升高趋势，其中春季增温最明显，冬季变幅最大; ( 2) 冬季和年平均地温与冬小麦各发育期均为负相关，春季地温与冬小麦返青后各发育期也均为负相关，冬春季地温与全生育期持续时间均为显著的负相关; ( 3) 冬春季地温与三叶期—拔节期冬小麦密度呈正相关，与理论产量呈显著正相关关系，与籽粒茎秆比亦呈正相关趋势。
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。
对安西温性荒漠化草原退牧还草围栏建设工程区芨芨草光合生理生态特征进行了监测分析。结果显示，与放牧区相比较，围栏禁牧草场环境中气温和叶温相对较低，空气湿度相对较高，二者环境有显著差异，表明禁牧极大地改善了草原牧草的生长环境。同时，禁牧区草地主要植物类群芨芨草叶片的光合速率较高，有利于其生长和干物质的积累。
从气象角度入手，对地处黄土高原半干旱雨养农业区的日光温室小气候状况进行监测分析，得出室内不同高度((1. 5, 1. 0,0. 5 m)的温、湿度有所差异:高层1. 5 m温度相对较高而湿度较小，反之，低层0.5 m温度较低而湿度较大，这样，在高层形成了高温低湿的微环境，而在低层形成了低温高湿的微环境。黄瓜整个生育期，温室内日温度维持在12~23. 5 C左右，低层相对湿度都在77. 3%以上。另外，病害调查结果显示:从苗期开始就有黄瓜霜霉病的发生，一直到结瓜期都较严重，且植株下层的发病程度高于上层。因此，得出霜霉病发生发展的适宜气象条件:低温(12~23.5 C)高湿(>83%)有利于其发生最后提出适合该地区温室的病害综合防治措施。
重点讨论了在全球气候变暖的大背景下，农业病虫草鼠害加重和新的病虫草鼠出现也作为一种蠕变现象正在遭受气候变化的影响和冲击，其主要表现在农业有害生物（病、虫、草、鼠）地理分布范围扩大、越冬界限北移、农田害虫害鼠发育时间缩短、繁殖代数增加、种群增长率加快、发生提早、危害加重、病毒病增加、新病虫草鼠出现等等。
