埃塞俄比亚半湿润地区当前与未来气候条件下利用 CROPGRO - 多年生牧草模型模拟臂形草(Brachiaria Brizantha)生长与产量的意义探究

【字体: 时间:2025年05月14日 来源:Agricultural and Forest Meteorology 5.6

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  为解决埃塞俄比亚畜牧业饲料问题及研究臂形草对气候变化的响应,研究人员利用 CROPGRO - PFM 模型开展模拟研究。结果显示未来臂形草生物量积累预期增加,但叶生物量和粗蛋白百分比下降。该研究为相关决策提供依据。

  在埃塞俄比亚,畜牧业严重依赖天然牧场和作物残渣作为饲料,然而这些饲料来源正面临过度开发和质量低下的困境。与此同时,气候变化带来的压力更是让情况雪上加霜。在这样的背景下,引入像臂形草(Brachiaria)这样的优质牧草就显得尤为重要。臂形草原产于东非,具有诸多优势,比如耐旱、适应低肥力土壤、能固碳、抑制生物硝化以及减少温室气体排放等。但在包括埃塞俄比亚在内的东非地区,它的利用程度却一直不高。而且,气候变化对牧草生产影响巨大,可关于臂形草在埃塞俄比亚气候变化下的研究却十分有限。为了填补这一空白,来自国外(文中未明确具体机构,但从地区看为国外研究人员)的研究人员开展了相关研究。
研究人员利用 CROPGRO - 多年生牧草模型(CROPGRO - PFM),结合来自德布雷泽特(Debre Zeit,也叫比绍夫图 Bishoftu)和巴科农业研究中心的田间数据,对模型进行校准和评估,以此来准确模拟雨养条件下臂形草(Brachiaria brizantha)的生长和生物量产量。他们获取了比绍夫图和巴科气象站的气象数据,包括降雨、温度和太阳辐射等。同时,从 CORDEX 非洲的输出结果中得到不同时期的历史和未来气候情景,这些情景基于代表性浓度路径(RCPs,如 RCP4.5 和 RCP8.5)设定。在研究过程中,研究人员对与衰老和休眠、营养分配以及氮胁迫相关的参数进行优化,以提升模型性能。

研究结果表明,经过校准的臂形草模型在模拟埃塞俄比亚半湿润地区雨养条件下臂形草生长方面具有较高的准确性。对于未来气候情景的模拟显示,臂形草的生物量积累预期会增加,地上部分、牧草生物量和茎的生长都呈现积极响应。不过,叶片生物量和牧草粗蛋白百分比预计会下降。总体而言,在埃塞俄比亚半湿润环境中,臂形草的产量有望增加。

研究中主要用到的关键技术方法有:利用田间试验收集数据,获取来自两个农业研究中心的实验数据;运用气象数据,收集当地气象站的降雨、温度和太阳辐射数据;借助气候模型数据,从 CORDEX 非洲输出结果获取不同时期气候情景;采用模型校准技术,调整与衰老、休眠、营养分配和氮胁迫相关参数优化模型。

从模型校准方面来看,研究人员通过对模型参数的调整,发现校准后的臂形草模型能很好地模拟臂形草在埃塞俄比亚半湿润雨养条件下的生长,这和之前一些研究结果相符,说明优化相关参数确实能提升模拟效果。在对未来产量预测上,模拟不同气候情景下臂形草的生长情况,得到了生物量积累、各部分生长以及粗蛋白百分比等方面的变化趋势。

这项研究意义重大。它突出了臂形草作为一种适应气候变化的优质牧草,在增强埃塞俄比亚半湿润地区畜牧饲料安全方面的关键作用。通过对 CROPGRO - PFM 模型的校准和评估,研究人员能够更准确地模拟臂形草在不同气候条件下的生长和产量。虽然模型最初的预测结果尚可,但调整相关参数后,模拟效果得到进一步提升。研究结果为政策制定者和规划者提供了重要信息,有助于他们制定更合理的畜牧发展策略。不过,研究也指出,还需要进一步研究不同管理实践下臂形草的饲料响应情况,从而为相关决策提供更全面的依据。

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