中国耕地气候生产潜力变化的多情景模拟：人类活动与气候胁迫的协同影响解析

本研究针对气候变化与耕地利用变化(CLUC)对中国耕地气候生产潜力(CLCPP)的复合影响，通过整合CMIP6气候模型与FLUS模拟的SSP-RCP多情景土地利用数据，量化了2020-210年间CLCPP的空间分异特征。结果表明：除SSP3-RCP7.0情景外，中国CLCPP总量将增长至8.71-17.44亿吨；气候变化贡献率(35.58%-48.02%)显著高于CLUC(≤2%)，其中SSP2-RCP4.5情景最具增产潜力，为保障粮食安全与SDGs协同推进提供科学依据。

　　

在全球气候变化与城市化进程加速的双重压力下，中国耕地资源正面临前所未有的挑战。联合国粮农组织(FAO)预测，到2050年全球粮食产量需翻倍才能满足人口增长需求，但IPCC警告称升温超过1.5°C将严重威胁农业生产。这种矛盾在中国尤为突出——过去十年间，城镇化与生态工程已导致优质耕地流失，而未来气候变暖可能进一步改变作物种植适宜区。耕地生产潜力(CLPP)作为评估粮食安全保障能力的关键指标，其气候驱动分量——耕地气候生产潜力(CLCPP)能剥离土壤、管理等非气候因素，直接反映气候资源对生产力的理论上限。然而，现有研究对SSP-RCP情景下气候强迫与人类活动如何协同塑造CLCPP时空格局仍缺乏系统认知。

湖南师范大学的研究团队在《Environmental Impact Assessment Review》发表的研究，首次构建了1公里分辨率的多情景LUCC数据集，耦合CMIP6气候模型与改进的FLUS（未来土地利用模拟）模型，定量解析了2020-2100年中国CLCPP演变规律。关键技术包括：(1)基于SSP-RCP框架模拟八种发展路径下的土地利用需求；(2)采用自适应惯性竞争机制的FLUS模型生成1公里分辨率土地利用变化数据；(3)通过控制实验分离气候变化与CLUC对CLCPP的贡献率；(4)运用Miami模型计算温度、降水约束下的气候生产潜力。

研究结果

土地需求预测
SSP1-2.6情景下森林面积持续减少，而SSP5-8.5情景中2050年后草地需求骤增；城镇化在SSP3-RCP7.0情景扩张最显著，导致耕地面积减少13.7%。

数据集验证
新建LUCC数据的Kappa系数(0.51-0.61)优于同类研究，尤其在耕地空间分配精度上提升23%，能更准确反映生态保护政策对耕地格局的影响。

CLCPP总量变化
全国CLCPP从2020年7.71亿吨增长至210年的8.71-17.44亿吨，仅SSP3-RCP7.0情景出现下降。中排放情景(SSP2-RCP4.5)下增幅最大(56.7%)，低排放情景中CLUC可抵消12.9%的气候负效应。

驱动因素解析
气候变化贡献率>50%的耕地占比达35.58-48.02%，主要分布在东北、黄淮海平原；CLUC贡献率≤2%的区域占45.84-56.94%，但城市周边耕地受CLUC影响可达30%。

结论与意义
该研究揭示了气候强迫始终是CLCPP变化的主导因素，而科学规划耕地用途可有效缓冲气候风险。SSP2-RCP4.5情景被证实为最优发展路径，能在气候适应与粮食安全间取得平衡。成果不仅为《巴黎协定》温控目标下的农业政策制定提供量化依据，其开源的高精度LUCC数据集更填补了跨尺度粮食安全评估的数据空白。未来需重点关注东北黑土区与长江中下游等高贡献率区域的气候韧性建设，将CLCPP评估纳入国土空间规划体系，助力SDG2(零饥饿)与SDG13(气候行动)的协同实现。