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为解决东非气候变化对玉米产量影响的问题,研究人员开展 “Modelling Maize Yield Sensitivity to Abiotic Stresses in East Africa” 主题研究。利用 DSSAT-CERES-Maize 模型,结合合成气候变化情景分析。结果表明气候变化影响因地区而异,该研究为制定区域农业适应策略提供依据。
东非地区,气候变幻莫测,正逐渐成为农业生产的巨大挑战。玉米作为当地重要的主食作物,其产量深受气候变化的影响。过去,虽然全球对玉米产量响应气候变化进行了诸多研究,但在东非不同农业生态区和环境下,关于玉米对气候变化响应的认知仍十分有限,也缺乏对该地区长期实验的综合分析。
为了深入探究这一问题,来自德国奥格斯堡大学(University of Augsburg)、乔莫?肯雅塔农业技术大学(Jomo Kenyatta University of Agriculture and Technology)等多所机构的研究人员开展了相关研究。研究成果发表在《International Journal of Plant Production》上,对东非地区农业发展和粮食安全意义重大。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先,通过搜索科学数据库及灰色文献,获取有关玉米生长模拟的研究资料。针对资料中缺失的信息,利用 Climate Hazard Infrared Radiation Station 数据(CHIRPS)和全球高分辨率土壤剖面数据库进行补充。然后,运用 DSSAT-CERES-Maize 模型,结合区域气候模型设定的温度和降水变化范围,模拟玉米产量。
研究结果主要如下:
- 作物建模研究情况:对相关文献搜索后发现,利用 DSSAT-CERES-Maize 模型进行作物建模模拟的研究中,部分文章因未提供 cultivar coefficients 被排除,在研究区域内有 15 项研究校准了不同品种用于不同应用,21 项研究使用其他区域研究的校准系数,还有 12 项研究在区域外开展但与该区域相关。
- 基线期不同地点玉米产量:模拟结果显示,埃塞俄比亚的 Bako 和 Hawassa 产量较高,肯尼亚的 Katumani 和 Embu 以及卢旺达 - 刚果 - 布隆迪和坦桑尼亚的 Ruzizi 平原产量较低,坦桑尼亚的 Wami 盆地、Njombe、Dodoma、Morogoro 和乌干达的 Hoima 产量中等至较高。同时,Morogoro 和 Wami 盆地产量变异性高,Hoima、Ruzizi 平原和 Hawassa 变异性低。
- 合成气候情景下玉米产量响应:在干燥地区,多数气候条件下玉米产量较基线下降,但降水增加 30% 且温度升高 1°C 时部分地区产量增加。在极端气候情景下,所有干燥至半湿润地区产量下降。在湿润地区,不同地点受气候变化影响不同,部分地区产量有增有减,如 Bako 和 Trans Nzoia 在部分情景下产量增加,而 Hoima 和 Hawassa 产量可能下降。
研究结论和讨论部分指出,气候变化对东非玉米产量的影响因地点而异。当前的作物建模研究数量较少,覆盖范围不足,需要更多综合研究来评估产量稳定性和对非生物胁迫的敏感性。研究还发现,温度和降水的综合变化对玉米产量影响显著,极端气候情景下,干旱地区受影响严重,部分地区产量损失可达 30%。不过,在一些地区,土壤养分等因素可能使玉米产量在气候变化下有所增加。该研究为东非地区制定适应气候变化的农业策略提供了重要参考,建议利用作物建模技术评估气候变化影响,并开展多地点试验,以设计出因地制宜的增产策略。