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， P_n）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P_n最大，WS处理叶片P_n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P_n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， T_r）随温度升高而增大；水分供给不足时，WS-40处理春玉米叶片T_r、气孔限制（L_s）较CK-40处理显著降低（P<0.05），胞间CO₂浓度（C_i）显著增加（P<0.05）。WS-40处理春玉米T_r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。

采用红外线辐射器增温法，通过增温模拟试验研究了增温对半干旱区春小麦田间水分特征的影响。结果表明，随着温度增加，叶片水势不断降低，增温1．0 ℃和2．0 ℃的春小麦叶片水势比没有增温的春小麦叶片水势日平均分别降低了2．61%和4．45%土壤水势随着土层深度的加深呈缓慢增加趋势。温度增加，不同土层深度的土壤水势均呈不断降低的趋势，温度增加越多，降幅越大;增温与土壤含水量之间存在着显著的负相关关系。增温能够明显降低春小麦田间土壤贮水量，增加农田总蒸散量。在高温情况下，湿润处理增加了土壤总贮水量，尤其是在拔节期以后。春小麦0～160 cm土壤贮水消耗量在100 cm以上随温度的增加呈逐渐增加的趋势，而在100 cm以下深层变化趋势不明显。增温2 ℃，湿润处理0～160 cm土壤贮水消耗量要高于正常供水和干旱处理。

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。
 

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。

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。

回顾了近10 a来对祁连山气候及其相关研究的主要成果,发现以前研究主要集中在气候变化及水资源方面。气候变化研究主要是古气候及近代气候的年际变化;水资源研究,则在陆地水资源方面的成果最多。近几年空中水资源开发利用的研究逐渐受到重视,成果日益增多,这将为西北干旱半干旱区解决水资源紧缺的状况提供一条可能的途径。

综合了有关沙尘暴研究的主要成果，分析了我国北方沙尘暴灾害的现状，对沙尘暴的空间分布与发展趋势、沙尘暴的成因和沙尘物质来源及运移路径等分别进行评述。在此基础上提出了沙尘暴减灾的农学途径，着重探讨了在全球气候变化的大背景下以冬小麦和冬油菜为代表的冬作物北移措施和保护性耕作措施的防尘机理。指出防止我国北方沙尘暴的恶化，农业结构调整的当务之急是应对全球气候变化的大趋势，结合北方生态环境的特点和社会发展的需求，充分利用气候、气象变化规律，通过合理的时空布局，采取趋利避害的农业调控措施，最大限度地发挥冬作物北移和保护性耕作措施的生态保护功能，是今后北方干旱、半干旱区农业发展生态建设的必由之路

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。