编辑推荐：
【编辑推荐】为应对澳大利亚农业面临的极端高温与干旱威胁，研究人员基于作物生理阈值定义 AgHWS 指数，利用 CMIP5 模型等分析 1961-2099 年复合胁迫时空变化。发现未来 AgHWS 频率、强度、持续时间增加，北方受冲击大，水胁迫贡献显著，为农业适应策略提供依据。
澳大利亚是全球农业大国，但其农业长期受极端气候困扰。近年来，频发的高温热浪与干旱事件如 “千年干旱”“ Tinderbox 干旱” 不仅导致作物减产、生态破坏，还引发严重经济损失。随着气候变化，未来极端气候的频率、强度和持续时间可能进一步增加，然而，过去对于复合土壤水分干旱与高温胁迫事件的时空变化及其对农业的影响却知之甚少。在此背景下，来自国外研究机构的科研团队开展了相关研究，其成果发表在《Agricultural Water Management》，为澳大利亚农业应对气候挑战提供了重要参考。
研究人员利用澳大利亚气象局的高分辨率（0.05°）国家水文预测数据，结合澳大利亚水资源评估 - 景观（AWRA-L）模型，基于代表性浓度路径（RCP4.5 和 RCP8.5），对 1961-2099 年的农业高温胁迫（AgHS）、农业水分胁迫（AgWS）及复合胁迫（AgHWS）进行了历史重建与未来预测。研究定义了基于作物和土壤生理阈值的 AgHWS 指数，通过分析绝对和相对频率、持续时间、强度等指标，揭示复合胁迫的时空演变规律。
研究采用的关键技术方法包括：①基于作物生理的阈值设定，如利用土壤水分指数（SMI）表征 AgWS，根据不同作物（如小麦、棉花）的温度耐受阈值定义 AgHS；②多模型集成，使用 CMIP5 全球气候模型（GCMs）结合区域气候模型（RCM）和偏差校正方法，生成高分辨率的土壤水分和温度数据；③时空分析，通过 30 年时间聚合（如 1961-1990 年为晚历史时期，2070-2099 年为晚未来时期）和网格单元（~5 km）分析胁迫的空间分布与时间趋势。
3.1 绝对和相对频率
研究发现，澳大利亚 AgHWS 的绝对频率自 1961 年以来呈上升趋势，未来在 RCP8.5 情景下增幅更显著。从空间分布看，北方地区的相对频率增幅最大，而东南部和西南部农业密集区因温度和降水条件相对稳定，复合胁迫频率较低。AgWS 在中部干旱区的相对频率接近 1，显示该区域长期受水分胁迫困扰，而未来 AgHS 对复合胁迫的贡献在增加。
3.2 持续时间
AgHWS 的平均持续时间从晚历史时期的约 10 天 / 事件，增至 RCP4.5 晚未来的 30 天 / 事件和 RCP8.5 的 50 天 / 事件，北方地区尤为明显。这与该区域高温持续时间延长和土壤水分持续偏低有关，对 livestock farming 和作物管理构成严峻挑战。
3.3 强度
AgHWS 强度呈季节性变化，北方地区 5-8 月强度增加，与放牧和牧草生长高峰期重叠，而 1-3 月因降水增加强度降低。东南部和西南部在作物生长季（9-12 月）强度上升，可能影响小麦等作物产量。RCP8.5 情景下，高温干旱期向冬作物生长季扩展，进一步加剧风险。
3.4 胁迫贡献分析
水胁迫（AgWS）对复合胁迫的贡献始终高于热胁迫（AgHS），占比超 60%，突显土壤水分管理的重要性。但未来 AgHS 的贡献呈上升趋势，尤其在北方地区，温度升高可能逐渐成为限制因素。
3.5 作物特异性影响（以小麦为例）
小麦种植区中，早期开花区（北方）受 AgHWS 影响最大，其暴露面积从历史时期的 < 5% 增至 RCP8.5 晚未来的 20%。尽管大部分地区已面临轻度水胁迫（AgWS），但复合胁迫的关键限制因素是 AgHS 的发生，表明高温与干旱的协同作用需重点关注。
研究结论表明，在 RCP4.5 和 RCP8.5 情景下，澳大利亚复合 AgHWS 将呈现频率增加、强度增强、起始时间提前和持续时间延长的趋势，北方地区首当其冲，而东南部和西南部面临日益严重的水分胁迫。水胁迫仍是主要限制因素，但热胁迫的作用逐渐凸显。该研究通过作物生理阈值与多模型集成，精准刻画了复合胁迫的时空风险，为澳大利亚农业分区制定适应策略提供了科学依据，如北方地区可优化种植时间、推广耐旱品种，东南部加强节水灌溉和土壤保墒管理。研究结果对全球类似干旱半干旱地区的农业气候适应具有参考价值，特别是在气候变化背景下，复合胁迫的协同效应需纳入农业规划与政策制定中。
