GCB: 物候适应不足以抵消气候变化导致的美国杂交玉米产量损失

文摘   2024-10-23 10:01   北京  

题目Phenological Adaptation Is Insufficient to Offset Climate Change-Induced Yield Losses in US Hybrid MaizeEuropean Journal of Soil Biology

期刊:GCB

影响因子:13.0

发表时间:2024

关键词:气候,杂交玉米,产量

参考文献:Abendroth, L. J., F. E. Miguez, M. J. Castellano, et al. 2021. “Lengthening of Maize Maturity Time Is Not a Widespread Climate Change Adaptation Strategy in the US Midwest.” Global Change Biology 27, no. 11: 2426–2440. https://doi.org/10.1111/gcb.15565.

研究背景

l气温升高,气候变化会影响玉米产量,导致玉米产量下降,利用作物生长模型(cgm) 进行的研究预测,通过改变种植日期、开花时间和成熟度,这些产量损失可以减轻甚至逆转。检验了这类研究的三个假设: (1)气候驱动了历史物候趋势。(2)CGM集合提供了高温下产量的无偏估计,(3)温度对产量的影响是物候和环境之间相互作用的一一个涌现特性

研究目的    

l气候驱动了历史物候趋势

lCGM集合提供了高温下产量的无偏估计

l温度对产量的影响是物候和环境之间相互作用的一一个涌现特性

1.科学问题

l气候如何影响历史物候

l温度如何对玉米产量产生影响

2.实验材料与方法

l数据搜集:美国伊利诺斯州、爱荷华州、堪萨斯州和内布拉斯加州大学从印刷和在线出版物中进行的历史产量试验数据收集

l作物历法计算:构建了四种不同的适应策略,以评估气候变化下操纵种植日期和成熟度对玉米产量的影响。参考日历根据历史记录假设了静态的种植日期和成熟度。

l相对热应力暴露计算:计算了每个作物日历预测的各个生长季节的温度暴露分布。将温度暴露分为三类:最佳温度 、中等胁迫温度 和严重胁迫温度 。我们将使用适应日历的暴露与使用参考(非适应)日历的暴露进行了比较,以检查不同适应策略的影响    

l产量预测:利用历史产量和天气数据集,模拟温度和降水对玉米产量的影响。

3.结果与讨论

l早种植的趋势在2005年向晚种植的趋势逆转。再加上吐丝时间提前的线性趋势,这推动了营养生长期长度的缩短。这表明明显的GFP延长的驱动因素是吐丝速度更快,导致生长季节用于生殖生长的比例更大

l策略在最优温度暴露方面的增幅最大,与最优循环策略相比,这并不需要更大的热应激暴露,当将任何适应策略与历史参考期观测到的热应激暴露进行比较时,会出现两个显著差异。首先,回避/补偿策略是唯一在温和变暖条件下增加最佳温度暴露的策略,但在SSP5-8.5条件下会减少最佳温度暴露。最优循环策略以类似的模式维持最佳的温度暴露水平。其次,相对于历史参考,在所有策略下,热应激暴露的相对水平都有所增加。使用参考日历或避免策略时,这种增加不那么明显,但仍然存在。

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