近日，中國農業大學資源與環境學院農業氣象系趙闖教授、楊曉光教授課題組在國際主流期刊《全球變化生物學》（Global Change Biology）在線發表了研究論文《水肥充足條件下增溫2°C將提高中國冬小麥主產區產量》（Winter Dormant Wheat Will Benefit From Mean Temperature Increase of 2°C When Well-Watered and Fertilized in the Main Producing Regions of China）。研究基于多點田間增溫實驗證據與多模型模擬結果，揭示在灌溉和施肥充足條件下，中國冬小麥主產區的冬小麥有可能在未來2°C氣溫升高的氣候背景下實現穩產增產。這一發現為當前全球糧食減產風險評估提供了重要視角，并對我國糧食安全與農業適應策略制定具有積極意義。

小麥是全球種植面積最廣的主要糧食作物之一，其產量高低對保障國家和世界糧食安全具有重要意義。目前研究表明，全球尺度上氣候變暖預計會導致小麥減產，但是區域范圍的影響程度大小和差異尚不明確。在我國，近期大量大田人工控制試驗的結果表明人為的增溫處理對小麥單產提升作用明顯，這與全球尺度的結果差異明顯。為了探討其差異及影響機制，論文整合了所有已發表文獻中的華北冬小麥地區8個無水肥脅迫的大田增溫試驗站點和全球作物模型網格模擬的結果，對增溫2°C情景下華北冬小麥單產變化進行了系統的比較分析；同時通過DSSAT平臺的3個小麥生長模型對代表性站點增溫試驗的重新模擬。實測與模擬結果均表明，在保證水肥供應的條件下，冬小麥平均產量可提升8–13%，生物量提高6–15%。空間分布上，小麥生育期平均氣溫從北向南逐漸增加，而增溫帶來的產量和生物量增加幅度逐漸減小。

中國冬小麥主產區升溫2°C條件下的籽粒產量和生物量相對變化

研究結果表明，在增溫條件下，葉面積的增加和光合效率的提高是促進生物量和產量增加的關鍵因素。在這些因素的共同作用下，河南新鄉和江蘇南京兩個試驗點的生物量積累在花期和成熟期均有所增加。結合試驗和模型輸出的的小麥逐日生長發育數據，論文發現增溫2°C條件下，冬小麥的生育期窗口發生位移，致使小麥生育期內接收到的光溫資源變化，積溫增加促進冬小麥葉面積發育，表現在開花期葉面積指數增加，直接增加冠層截獲的光合有效輻射總量；另一方面，由于當前生育期大部分階段溫度低于小麥最適生長溫度，增溫引起了小麥實際累積光能利用效率的增加。因此，增溫條件下，冬小麥光能利用效率和截獲的光合有效輻射總量增加，共同促進了地上生物量和最終產量的增加。

增溫2°C情景下小麥生長發育和產量形成變化的流程示意圖

論文指出，氣候變暖對農業生產的影響具有顯著的區域性和作物特異性，對于具有明顯冬季休眠特征的冬小麥，尤其是在中國主產區，適度的氣溫升高反而可能成為促進產量提升的有利因素。研究建議，應因地制宜推進氣候風險差異化評估，結合灌溉保障、品種改良和栽培管理優化，積極挖掘氣候變暖背景下農業生產的潛在增益空間。

資環學院農業氣象系王若詩博士生為論文第一作者，趙闖教授為該論文通訊作者。