文章标题：Identification of thresholds and key drivers on Water Use Efficiency in different maize ecoregions in Yellow River Basin of China
发表期刊：Journal of Cleaner Production
影响因子：9.7
通讯作者：居辉 研究员
第一作者：陈蔚（2023级博士研究生）
第一单位：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所
未来黄河流域的干旱风险持续存在，区域间存在差异，且西部呈现明显的干湿转变。
改进的DSSAT模型偏差修正方法使产量的nRMSE降低了4.00%，蒸散量的nRMSE降低了9.73%。
黄河流域各玉米生态区存在特定的阈值，主要出现在轻度至中度SPEI条件下。
与基准期相比，SSP585情景下显现的WUE阈值均有所降低。
Yield和ET对东、西部玉米生态区WUE的驱动性不同。
由于农业灌溉用水短缺，以及气候变化下干旱风险的增加，确定作物水分利用效率（WUE）沿干湿梯度的制约因素非常重要。本研究将CMIP6五个高分辨率气候模式与DSSAT-CERES-Maize模型嵌套，并采用网格化偏差修正方法对作物模型进行了优化，阐明了三种气候情景（SSP126、SSP370和SSP585）下的干旱风险，揭示了递阶干湿梯度的WUE阈值及其关键驱动因子。结果表明，黄河流域未来干旱风险将持续存在，2030s西南区（V）干旱频率最高，西北区（III）干旱频率最低，SSP126情景下2080s西南区（V）可能会出现转湿趋势。修正后的作物模型能够有效模拟作物产量和蒸散量（ET），nRMSE分别降低4.00%和9.73%。在不同气候情景和未来时段中，各玉米生态区均存在 WUE 阈值（1.96-8.41 kg ha-1 mm-1），主要集中在轻度和中度干/湿条件下。东部（I和II）的WUE 主要受产量要素驱动，而西部（III、IV和V）则主要受ET驱动。研究成果对未来气候变化下，黄河流域不同区域实施差异化水分管理并优化农业技术途径提供了科学支撑。
Fig. 1. Five maize ecoregions in the YRB of China.
Fig. 2. Land surface air temperature and precipitation in the YRB based on observations and CMIP6 simulations.
Fig. 3. Drought frequency, SPEI temporal trends and their spatial changes in historical periods, and drought frequency in future periods.
Fig. 4. SPEI temporal trends and their spatial changes in the future.
Fig. 5. Comparison between observed and simulated yield at HWAM, ADAP, and MDAP for the representative stations in five regions.
Fig. 6. Comparisons and validations the model simulation values from five CMIP6 models and yield, ET estimates from the coupling observation-simulation correction based on the concept of yield gap against yield and ET measurement results of the 1985-2014 growing season at representative points in the five maize ecoregions in the YRB.
Fig. 7. The relationship between SPEI and WUE.
Fig. 8. The dominance of yield and ET over WUE.
本研究得到了国家重点研发计划（2019YFA0607403; 2023YFD1701902）、亚太全球变化研究网络（APN CBA2023-02MY-Ju）和中国农业科学院科技创新项目（2020-2025）支持。
Chen, W., Ju, H., Zhang, D., & Batchelor, W. D. (2024). Identification of thresholds and key drivers on water use efficiency in different maize ecoregions in Yellow River Basin of China. Journal of Cleaner Production, 482, 144209. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.144209
Chen, W., Liu, S., Zhao, S., Zhu, Y., Feng, S., Wang, Z., ... & Ju, H. (2023). Temporal dynamics of ecosystem, inherent, and underlying water use efficiencies of forests, grasslands, and croplands and their responses to climate change. Carbon Balance and Management, 18(1), 13. https://doi.org/10.1186/s13021-023-00232-2
通讯作者：居辉，博士。中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所研究员，博士生导师。中国气象学会理事，中国气象学会气候变化与低碳发展委员会委员，中国气候与气候变化标准化技术委员会委员，中国地理学会农业气象分会委员。长期从事气候变化对农业影响及其适应技术研究。担任政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告农业章节主要作者，IPCC第三次至第五次政府评审专家，中国《气候变化国家报告》农业章节首席作者。多次参加国际气候变化学术交流，曾赴10余个国家参加有关气候变化方面的学术研讨活动并与会做学术报告，其中韩国的国际气候变化研讨会为特邀的五名国际专家之一。受邀在联合国粮农组织（FAO）罗马总部、国际农发基金（IFAD）做“中国农业适应气候变化”相关特邀报告。主持国家重大基础科学计划、国家科技支撑计划、国家自然科学基金、国际合作等项目20余项，发表学术论文120余篇，主编专著2部，参编著作8部，获得省部级科技进步二等奖2项，三等奖1项，院级科技进步二等奖1项。
中国农业科学院居辉研究员主页:
http://caas.teacher.360eol.com/teacherBasic/preview?teacherId=7130
第一作者：陈蔚，中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所2023级博士研究生，在Journal of Cleaner Production、Carbon Balance and Management 等环境科学领域主流期刊上发表了多篇SCI论文，主要研究方向为气候变化对作物水分利用效率的影响及其适应。
ResearchGate:
https://www.researchgate.net/profile/Wei-Chen-633
ORCiD:
https://orcid.org/0009-0001-4083-0813
