中国东北玉米产量空间异质性演变：从人为管理主导到气候变化驱动的范式转变

针对中国东北玉米产量空间异质性动态演变机制不清的问题，中国科学院团队通过地理探测器和回归模型分析1984–2013年19项气候与管理变量，发现主导因素从施肥（1984–2000年）转向降水相关气候因子（2001–2013年），揭示了农业适应策略需从资源优化转向气候风险管理，为区域粮食安全政策提供科学依据。

　　

中国东北作为全国40%玉米产量的核心产区，长期面临干旱、涝渍、冷害和风蚀等多重胁迫，同时兼具高施肥强度与机械化水平特征。尽管前人研究了气候对产量趋势的影响及管理措施的缓解作用，但产量空间异质性的驱动因子时序演变规律仍属空白。中国科学院团队在《Journal of Cleaner Production》发表的研究，首次系统揭示了该区域玉米产量空间变异系数（CV）以2000年为拐点的两阶段变化：1984–2000年以0.47%?y^?1速率上升，2001–2013年则以-0.68%?y^?1下降。这一发现为理解人地关系转型期的农业系统响应提供了关键案例。

研究采用地理探测器（Geodetector）量化19个气候与管理变量的解释力，结合多元回归解析年际和年代际尺度驱动机制。数据涵盖东北县级尺度的气象观测、施肥记录、灌溉面积和机械化水平等多源数据集。

空间异质性及其时序变化
长期均值显示产量高值区（8.07 t?ha^?1）集中于东南部内蒙与吉林交界带，低值区（2.49 t?ha^?1）分布在黑龙江北部。CV的阶段性变化暗示2000年后管理措施边际效益递减，气候波动影响加剧。

主导因子演变
年际尺度上，1984–2000年施肥量（氮肥效率50%）与低温是主导因子，而2001–2013年降水变率（R²=0.32）和干旱指数取而代之。年代际分析表明，早期CV上升由施肥不均和冷害驱动，后期下降则主要归因于风力减弱（解释度41%）导致的土壤侵蚀缓解。

结论与启示
该研究首次实证了农业系统主导压力从人为管理向气候因子的历史性转变。建议通过优化灌溉排水设施、培育抗逆品种（如耐旱种质）应对气候风险，同时调整施肥策略以适应生态阈值。这一范式转变研究为全球类似农业生态区适应策略提供了理论框架和实践路径。