近日，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院農(nóng)業(yè)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(xué)》（Global Change Biology）在線發(fā)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(chǎn)區(qū)產(chǎn)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(jù)與多模型模擬結(jié)果，揭示在灌溉和施肥充足條件下，中國冬小麥主產(chǎn)區(qū)的冬小麥有可能在未來2°C氣溫升高的氣候背景下實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)。這一發(fā)現(xiàn)為當(dāng)前全球糧食減產(chǎn)風(fēng)險評估提供了重要視角，并對我國糧食安全與農(nóng)業(yè)適應(yīng)策略制定具有積極意義。

小麥?zhǔn)侨蚍N植面積最廣的主要糧食作物之一，其產(chǎn)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(yù)計會導(dǎo)致小麥減產(chǎn)，但是區(qū)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(jié)果表明人為的增溫處理對小麥單產(chǎn)提升作用明顯，這與全球尺度的結(jié)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(fā)表文獻中的華北冬小麥地區(qū)8個無水肥脅迫的大田增溫試驗站點和全球作物模型網(wǎng)格模擬的結(jié)果，對增溫2°C情景下華北冬小麥單產(chǎn)變化進行了系統(tǒng)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(jié)果均表明，在保證水肥供應(yīng)的條件下，冬小麥平均產(chǎn)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(chǎn)量和生物量增加幅度逐漸減小。

中國冬小麥主產(chǎn)區(qū)升溫2°C條件下的籽粒產(chǎn)量和生物量相對變化

研究結(jié)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(chǎn)量增加的關(guān)鍵因素。在這些因素的共同作用下，河南新鄉(xiāng)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(jié)合試驗和模型輸出的的小麥逐日生長發(fā)育數(shù)據(jù)，論文發(fā)現(xiàn)增溫2°C條件下，冬小麥的生育期窗口發(fā)生位移，致使小麥生育期內(nèi)接收到的光溫資源變化，積溫增加促進冬小麥葉面積發(fā)育，表現(xiàn)在開花期葉面積指數(shù)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(dāng)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(chǎn)量的增加。

增溫2°C情景下小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量形成變化的流程示意圖

論文指出，氣候變暖對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響具有顯著的區(qū)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(chǎn)區(qū)，適度的氣溫升高反而可能成為促進產(chǎn)量提升的有利因素。研究建議，應(yīng)因地制宜推進氣候風(fēng)險差異化評估，結(jié)合灌溉保障、品種改良和栽培管理優(yōu)化，積極挖掘氣候變暖背景下農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的潛在增益空間。

資環(huán)學(xué)院農(nóng)業(yè)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。