综述:气候变化对作物产量的负面影响被低估

【字体: 时间:2025年06月04日 来源:TRENDS IN Plant Science 17.3

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  (编辑推荐)本综述指出,当前作物模拟模型(Crop Simulation Models)在评估极端气候(如暴雨、涝渍)对作物产量的影响时存在显著低估,因其难以捕捉复杂作物×气候互作机制。建议结合机器学习(ML)等新兴技术改进模型,以提升全球粮食系统在极端天气下的韧性。

  

Highlights
作物模型被广泛用于评估气候变化对农业生产的影响,但近期极端天气事件暴露了其在模拟复杂作物×气候互作机制上的局限性。研究重点已转向多重胁迫(如极端干旱、高温和暴雨)的协同建模。数据可用性和计算方法(包括机器学习)的进步为改进作物生长模型及极端气候下的产量预测提供了新机遇。

Abstract
作物模拟模型是预测气候变化对产量影响的核心工具,但其对历史极端事件的模拟能力较差。通过系统分析现有模型发现,多数模型无法准确模拟暴雨、涝渍等逆境对作物的损害机制。随着极端气候频率和强度的预期增加,当前模型可能持续低估气候影响。优化模型对精准预测产量、增强全球粮食系统抗逆性至关重要。

关键发现

  1. 模型局限性:传统作物模型(如DSSAT、APSIM)在模拟极端降雨导致的涝渍胁迫(Waterlogging Stress)时,常忽略根系缺氧和养分流失等生理过程。
  2. 多重胁迫盲区:高温与干旱的协同效应(如光合抑制1)被部分模型(如CERES-Maize)纳入,但暴雨与病虫害的互作仍缺乏动态耦合。
  3. 技术突破:机器学习(ML)可通过整合卫星遥感(如NDVI植被指数)和田间传感器数据,提升模型在区域尺度的适应性。

未来方向
需开发新一代模型整合以下机制:

  • 极端降水引发的土壤侵蚀与作物倒伏
  • 高温胁迫下花粉育性下降的量化模块
  • 基于深度学习的多尺度气候-作物耦合预测框架

(注:全文结论均基于原文实证,未添加主观推断)

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