气候变化对鹰嘴豆产量的影响及适应性解决方案研究:基于CROPGRO模型模拟与Kermanshah地区实证分析

【字体: 时间:2025年06月06日 来源:Journal of Agriculture and Food Research 4.8

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  本研究针对气候变化背景下鹰嘴豆(Cicer arietinum L.)生产的可持续性问题,采用DSSAT软件的CROPGRO-Chickpea模型,模拟RCP4.5和RCP8.5情景下伊朗Kermanshah地区2021-2080年的产量变化。结果表明,早熟品种ILC482结合提前播种可使产量最高提升26%,为干旱半干旱地区作物适应性管理提供了科学依据。

  

随着全球气候变化加剧,农业生产力面临严峻挑战,其中干旱半干旱地区的豆科作物生产尤为脆弱。鹰嘴豆作为重要的植物蛋白来源,在全球粮食安全中扮演关键角色,但当前对其气候适应机制的系统研究仍显不足。伊朗作为全球第四大鹰嘴豆生产国,其西部Kermanshah地区的气候变化敏感性与作物响应模式亟待解析。

为应对这一科学问题,来自伊朗的研究团队在《Journal of Agriculture and Food Research》发表了创新性研究成果。该研究通过整合气候模型与作物生长模型,首次系统评估了不同气候情景下鹰嘴豆的产量响应规律,并提出了基于表型可塑性的适应性解决方案。

研究采用三大关键技术方法:1) 基于17个全球环流模型(GCM)生成RCP4.5和RCP8.5情景下2021-2080年的气候预测数据;2) 运用DSSAT v4.6中的CROPGRO-Chickpea模型进行校准与验证(nRMSE=11.3%,Willmott指数=0.90);3) 设计多品种(Adel/Bivanij/ILC482)与播种日期(±20天)的适应性情景模拟。

【3.1 模型验证】
通过2016-2017年田间试验数据验证,模型对开花期和生理成熟期的预测误差仅3-5天,产量模拟误差81-223 kg ha?1
,证实模型在干旱条件下的可靠性。

【3.2 气候预测】
RCP8.5情景显示:2051-2080年生长季平均温度将升高3.3°C,降水减少30%,但关键生育期(5-6月)降水增加101-157%,这种时空异质性为产量提升创造了条件。

【3.3 产量响应】
与基准期(1215 kg ha?1
)相比,RCP8.5情景下近远期产量分别增长17.1%和11.0%。早熟品种ILC482在2月8日播种时产量最高达1966 kg ha?1
,较常规播种增产26%。

【3.4 适应性策略】
温度升高加速发育进程,但CO2
肥效(光合速率提升)和降水再分配(生育后期降水增加)形成正向补偿。早播使生殖期避开高温胁迫,ILC482品种的快速发育特性(EM-FL仅26.5光热日)展现出最佳适应性。

这项研究创新性地揭示了干旱区鹰嘴豆生产的"气候韧性窗口期",证实通过调整播期(2月上旬)与选用早熟品种的协同策略,可转化气候变化风险为产量提升机遇。研究建立的"气候-作物"耦合模型为半干旱农业系统适应性管理提供了量化工具,其方法论框架可推广至其他C3作物研究。论文提出的"时空避旱"理念,为联合国可持续发展目标(SDG2)下的气候智慧型农业实践提供了区域范本。

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