近日,生态学院喻朝庆教授团队与清华大学等单位开展联合研究,在应对气候变化对农业生产的影响方面取得重要进展。研究围绕“未来气候变化背景下,小麦何时播种最为适宜”这一基础而关键的问题,系统评估了播种日期适应策略在缓解气候变化不利影响方面的潜力,为以低成本方式提升粮食生产适应能力提供了新的科学依据。
在气候变化背景下,全球农业系统正面临复杂而深远的影响。传统应对措施多依赖品种改良、灌溉优化等技术路径,但通常伴随着较高投入成本,在资源和技术条件受限地区难以广泛推广。相比之下,播种日期调整作为一种基于管理优化的适应策略,具有成本低、可操作性强等优势,逐渐受到关注。本研究基于“最优性原则”构建播种决策模型,系统评估了播种期调整在应对气候变化中的潜在作用。
研究首先勾勒出未来全球小麦播种日期变化的空间格局。结果表明,在北半球高纬度地区,随着气温升高,小麦播种时间整体呈提前趋势;而在低纬度温暖地区,为规避关键生育期与高温干旱条件叠加的风险,播种时间则相应推迟。这一变化反映了农业系统对气候节律变化的适应性调整,即通过优化生长窗口以降低不利气候条件对作物的影响。
图 1 小麦播种日期的全球模拟结果。(a)2000年的基准模拟及(b-c)2090s不同气候情景下的相对变化。负值代表播种提前,正值代表播种推迟。
在不采取适应措施的情况下,气候变化将导致全球小麦产量整体下降;而当播种日期能够根据气候变化进行动态调整时,这种负面影响可得到显著缓解。然而,播种期调整的效果具有明显区域差异。在温带地区(如欧洲、中国和美国),较低的基准气温使得气候变暖与播种期调整产生协同效应,有利于稳定甚至提升产量;而在热带和亚热带地区,尤其是撒哈拉以南非洲和拉丁美洲,由于气温已接近小麦生长适宜上限,仅依赖播种期调整难以完全抵消气候变化带来的不利影响。
图 2不同因素、气候情景叠加下本世纪末小麦产量的全球格局。
该研究还表明,在应对气候变化过程中,农业系统的适应不仅依赖技术创新,也依赖管理策略优化。播种时间作为影响作物生长过程的重要调控因素,其合理调整在未来气候条件下具有重要意义。优化农时安排,有望成为保障粮食生产稳定的重要途径之一。
该研究成果以《Adaptive sowing helps mitigate future wheat losses globally》为题发表在国际知名学术期刊《Earth’s Future》。海南大学生态学院乔圣超副教授为论文第一作者,喻朝庆教授与清华大学王焓副教授为共同通讯作者。英国雷丁大学Sandy P. Harrison教授、英国帝国理工学院I. Colin Prentice教授及海南大学黄逍副教授为论文合作者。研究工作得到国家自然科学基金、海南省自然科学基金等项目支持。
原文链接:http://dx.doi.org/10.1029/2025EF006554
撰稿人:乔圣超
审核:孙仲益、林豪燕