The Crop Journal | 中国农科院灌溉所揭示长期气候变化对华北平原冬小麦生产异质性的影响

学术   2024-12-11 23:59   江苏  

    气候变化对区域农业生产的影响得到广泛关注,适应并减缓气候变化影响已成为全球农业可持续发展所面临的关键问题。众多研究分析了产量空间差距及气候影响,强调了作物生产力及其对气候变化的响应存在地理异质性。然而,长期尺度下气候究竟在多大程度上诱导了这种异质性?哪一生长阶段内的哪些气候要素对产量的异质性程度存在突出效应?尤其是考虑到气候的非平稳性变化特征,其对产量异质性的影响程度可能具有时变性,尚待进一步研究。

近日,中国农业科学院农田灌溉研究所在The Crop Journal在线发表了题为“Assessing climate effects on wheat yield heterogeneity in the North China Plain and evolution from 1960 to 2020”的研究论文,作者通过结合农业生产系统模拟模型(APSIM)、最优参数地理探测器模型(OPGD)与集合经验模态分解模型(EEMD),探讨了气候变化对华北平原冬小麦产量地理异质性的影响及其长期动态演变机制。

研究者通过构建APSIM模型模拟分析华北平原多站点冬小麦产量在19602020年间的变化及其地理变异性,结合OPGD模型揭示了影响产量异质性的关键气候要素因冬小麦生长阶段而异(图1)。播种开花阶段内对产量异质性平均影响程度最高的阶段性因子为最低气温,其次为降水;开花成熟阶段辐射的平均影响程度最高,其次为降水,全生长季VPD的平均影响程度最高,其次为降水。生长季气候对产量异质性的影响程度存在突出的变异性,为进一步挖掘气候影响的动态特征及其背后的非线性机制,结合集合经验模态分解(EEMD)解析出19602020年气候动态效应的多模态分量(图24),证实了年际尺度上的周期性振荡主导了气候效应的长期演变过程,播种开花、开花成熟阶段及全生长季内各气候要素对产量异质性动态影响的第一主振荡周期分别介于2~3、2~4和2~5年(图5),方差贡献率介于49%~83%、50%~81%和38%~75%(图6)。研究结果为进一步理解气候变化对区域作物生产的影响奠定基础。

图1 冬小麦生长季气候要素对产量地理异质性的影响程度(q

图2 播种—开花阶段内气候要素对产量异质性影响程度(q)在1960—2020年间动态演变的模态分解

图3 开花—成熟阶段气候要素对产量异质性影响程度(q)在1960—2020年间动态演变的模态分解

图4 全生长季气候要素对产量异质性影响程度(q)在1960—2020年间动态演变的模态分解

图5 多尺度振荡周期

图6 方差贡献率

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214514124002149
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