在加拿大草原地区，依靠雨水灌溉的春播油菜产量对不断变化的热量和水分胁迫条件有响应

《Agricultural Water Management》：Rainfed spring canola yield response to changing heat and water stress in the Canadian Prairie region

气候变化对加拿大草原春油菜产量的影响研究：DSSAT模型模拟显示，2025-2050年SSP情景下空气温度升高（平均+1.5℃）与土壤水分减少（+0.025）将导致Aspen Parkland和Lake Manitoba Plain生态区油菜产量分别下降203±4.3和121±13.6 kg/ha，雨养生产需采取适应策略。

　　本研究探讨了气候变化对加拿大草原地区春油菜生产的影响，特别是空气温度和土壤水分供应的变化如何共同作用于春油菜的生长与产量。春油菜是加拿大农业和经济的重要组成部分，尤其在阿尔伯塔省、曼尼托巴省和萨斯喀彻温省等草原省份占据主导地位。然而，过去八十年间，加拿大的平均气温迅速上升，改变了这些地区春油菜种植的温度模式和水资源状况。因此，研究者们利用DSSAT模型对当前广泛使用的春油菜杂交品种Invigor?L340PC进行了校准和模拟，并结合共享社会经济路径（SSPs）来预测2025年至2050年间的未来气候条件下的产量变化。

研究表明，土壤水分和空气温度的相互作用对春油菜的生长和产量具有深远影响。在加拿大草原地区，土壤水分是植物生长和活力的关键因素。春油菜在生长季节（5月至9月）需要的水量大约在400至480毫米之间，而在发芽至开花阶段，所需的水分约为100毫米。随着气温的升高，植物的蒸腾作用增强，从而增加了对水分的需求。此外，春油菜的根系可以深入到140厘米以下，其中超过50%的水分提取发生在60厘米以内的土壤深度，这使得土壤水分的供应对于作物的健康生长尤为重要。

空气温度的变化同样对春油菜的生长和发育产生了显著影响。春油菜的生长和繁殖阶段对温度有特定的适宜范围，最佳温度为26摄氏度，最高耐受温度为40摄氏度。温度的升高可能导致生长速率下降，特别是在开花和结荚阶段，极端高温可能会减少种子的产量和油含量。研究指出，当气温上升1.5摄氏度时，油菜籽产量可能下降约11.5%，导致约7.5%的产量损失。如果这种高温与水分短缺同时发生，其对作物的影响将更加严重，可能造成不可逆的产量损失。

为了准确模拟这些变化，研究者采用了DSSAT模型，该模型结合了天气、土壤、遗传、管理和经济等因素，能够模拟超过40种作物的生长和产量。在本研究中，DSSAT模型被用来模拟春油菜在不同SSP情景下的生长情况，包括SSP1–2.6（可持续发展）、SSP2–4.5（中间路径）、SSP3–7.0（区域竞争）和SSP5–8.5（化石燃料发展）等。通过将这些气候情景与DSSAT模型结合，研究者能够评估不同未来气候条件对春油菜产量的影响，并提供适应和缓解策略的建议。

研究结果表明，未来的气候变化可能对加拿大草原地区的春油菜生产产生不利影响。在SSP5–8.5情景下，Aspen Parkland和Lake Manitoba Plain等主要种植区域的空气温度预计会升高1.5摄氏度，同时土壤水分含量会减少。这可能导致年产量下降约203±4.3千克/公顷和121±13.6千克/公顷。尽管这些区域目前仍是春油菜的主要种植区，但为了减少气候变化带来的负面影响，研究者建议采取适应措施，如调整种植日期、多样化作物种植、采用保护性耕作方式、改善土壤水分保持能力以及合理规划灌溉等。

此外，研究还强调了气候变化对农业生态系统和可持续发展的重要性。随着全球气温的上升，极端天气事件（如干旱和高温）可能会对春油菜的生长和产量造成严重威胁。特别是在SSP5–8.5情景下，这种影响尤为明显。因此，发展适应性农业实践和推广可持续的水资源管理方法是至关重要的。例如，通过使用生物炭来提高土壤的持水能力，可以有效缓解水分短缺带来的负面影响。同时，推动可再生能源的使用，如生物燃料，也有助于减少温室气体排放，从而降低全球变暖的风险。

研究还指出了一些局限性。由于新推出的春油菜品种数据有限，校准过程主要关注与冠层发育和水分利用效率相关的生理参数。未来的研究可以进一步完善模型，以更全面地评估不同环境条件下的作物生长动态和产量响应。此外，尽管某些地区可能因气候变化而面临更大的挑战，但也有部分地区可能具备较高的产量潜力，因此需要根据具体区域的气候特征制定相应的适应策略。

综上所述，本研究为加拿大草原地区的春油菜生产提供了重要的科学依据和适应策略建议。随着气候变化的加剧，农业生产将面临越来越多的挑战，但通过科学的模型预测和有效的管理措施，可以减轻这些影响，确保作物的稳定生产和可持续发展。