加纳沿海稀树草原地区氮肥施用与播种期调整对气候变化适应性的协同效应研究

针对气候变化对撒哈拉以南非洲雨养农业的威胁，研究人员利用DSSAT模型评估了氮肥增量(30-90 kg N ha-1)和播种期延迟(2-4周)对两种成熟期玉米品种(Obatanpa/Abontem)的适应效果。结果表明：RCP8.5情景下早熟品种减产达51%，延迟播种使主季增产29%，而氮肥效率随气候变暖降低。该研究为西非沿海农业气候适应策略提供了量化依据。

　　

在撒哈拉以南非洲，超过50%人口依赖玉米作为主食，但该地区农业正面临气候变化的严峻挑战。加纳沿海稀树草原地带作为典型雨养农业区，不仅承受着土壤肥力下降的压力，还面临气温升高1.1-4.8°C和降雨模式改变的双重威胁。以往研究多单独评估管理措施的效果，缺乏对氮肥施用与播种期调整协同作用的系统分析，更鲜有比较这些措施在当前与未来气候下的效能差异。

为填补这一知识空白，加纳大学土壤与灌溉研究中心联合国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)的科研团队，在《Journal of Agriculture and Food Research》发表了一项创新性研究。该工作采用过程模型DSSAT(Decision Support System for Agro-technology Transfer)的CERES-Maize模块，结合5个CMIP5气候模型(RCP4.5/RCP8.5情景)，量化评估了两种管理策略对两个玉米品种(中熟Obatanpa和特早熟Abontem)的适应效果。

研究关键技术包括：1)基于田间试验(2014-2015年)校准模型遗传参数；2)应用"delta法"降尺度处理5个GCMs(CanESM2等)的气候预测数据；3)设置3个氮水平(30/60/90 kg N ha^-1)和3个播种窗口(基准期±2周)的模拟方案；4)采用改进模型效率系数(EF)和相对均方根误差(RRMSE)验证模型性能。

3.1 气候变化对玉米产量的影响
模拟显示：RCP8.5情景下，中熟品种在主季减产14-41%，早熟品种减产更显著(18-51%)。温度每升高1°C，早熟品种生育期缩短更明显，导致资源捕获量减少，这解释了其更高的减产幅度。

3.4 氮肥增效作用的季节性差异
增施氮肥至90 kg ha^-1使主季产量提升87-101%，但效率随气候变暖递减。值得注意的是，相同氮肥在历史气候下的增产效果比未来气候高15-20%，表明气候变化将降低肥料投资回报率。

3.5 播种期调整的双重效应
延迟播种2-4周使主季增产4-29%，其中早熟品种响应更显著。这种优势源于将花期调整至温度较低的时段，但该策略在短雨季适得其反，会导致5-10%减产。

3.7 适应策略的效益比较
通过Lobell提出的气候适应效益公式量化发现：播种调整在主季能产生净正适应效益(CC_AS>0)，而氮肥增效的净效益为负，证实前者是更具可持续性的适应方案。

讨论部分强调，该研究首次在西非沿海生态区证实：传统增产措施(如增施氮肥)的气候适应效益可能被高估。政策制定需注意：1)早熟品种对管理措施响应更敏感；2)主季播种延迟与雨季变化同步可提升水分利用效率；3)肥料补贴政策应考虑气候条件下的边际效益递减。这些发现直接支撑加纳国家适应计划(NAP)的制定，为平衡粮食安全与气候变化适应提供了量化工具。

研究创新点在于：1)采用"双时期对比法"消除管理措施的本底效应；2)揭示品种成熟期与适应策略的互作规律；3)建立气候模型不确定性与农艺对策的响应关系。未来研究可结合经济评估，优化适应措施的投入产出比。该成果对实现非洲农业转型(TAAT)倡议中的气候智能农业目标具有重要实践价值。