气候变化对西非多哥虎坚果(Cyperus esculentus)适生区的影响及生产扩张与保护策略

本研究针对气候变化威胁下虎坚果(Cyperus esculentus)这一重要粮食与药用作物的可持续利用问题，通过MaxEnt和Bioclim模型结合环境变量与分布数据，预测了SSP1-2.6/SSP2-4.5/SSP5-8.5三种情景下2041-2060年适生区变化。结果表明土壤、海拔、最冷月最低温度(bio_6)和年降水量(bio_12)是关键限制因子，当前多哥40%国土适宜种植但未来北部适生区将锐减，南部略有扩张。研究首次识别出占国土35-66%的优先保护区域，为制定气候适应战略提供科学依据。

　　

在气候变化加剧的背景下，西非地区传统作物的生存正面临严峻挑战。虎坚果(Cyperus esculentus)作为多哥妇女主要种植的粮食与经济作物，其富含油脂的块茎既可鲜食又能加工成面粉和酒类，具有重要营养价值和药用功效。然而这个被忽视的作物正遭遇双重危机：一方面因缺乏政策支持导致种植面积萎缩，另一方面气候变化正在改变其生态适宜区。更令人担忧的是，当前生产区与未来预测适生区严重错位——到2050年现有种植村庄将全部位于不适宜区域。这种危机促使来自多哥卡拉大学和贝宁帕拉库大学的研究团队开展了一项开创性研究，成果发表在《Discover Agriculture》上。

研究团队运用物种分布模型(SDM)中的MaxEnt和Bioclim算法，整合1,559个分布点（含实地采集的26个多哥样本）与19个生物气候变量，预测了三种共享社会经济路径(SSP)下的适生区变化。关键技术包括：1)通过全球生物多样性信息设施(GBIF)获取西非区域分布数据；2)使用WorldClim数据库的30弧秒分辨率气候数据；3)采用HWSD土壤数据库和SPAM农业生产数据；4)通过五重交叉验证评估模型性能（AUC>0.7）；5)应用Zonation软件识别优先保护区。

模型稳健性与环境影响因子
MaxEnt模型显示土壤类型(23.8%)、海拔(16.5%)和最冷月最低温度(bio_6,15.6%)是主要限制因子，而Bioclim模型强调最干月降水(bio_14,74.6%)和季度温度的影响。两种模型的验证指标(AUC 0.76-0.89)均显示良好预测能力，但MaxEnt对复杂生态关系的解析更优。

当前与未来适生区分布
当前约40%多哥国土(22,604 km²)适宜种植，其中最优区集中在南部滨海(1,057 km²)和高原地区(1,872 km²)。到2060年，SSP5-8.5情景下北部萨凡纳地区适生区将完全消失，而中部地区适生区可能扩大10.8%。值得注意的是，Bioclim预测的损失更剧烈，表明传统阈值模型可能低估物种适应潜力。

优先保护区域
通过重叠当前与未来适生区，研究识别出占国土35-66%的优先区（MaxEnt预测33,988-37,343 km²），但现有保护区仅覆盖其中6-12%。特别关键的是中部地区，在SSP2-4.5情景下将新增291 km²高适宜区。

形态类型分布危机
通过调查26个村庄发现的4种形态类型中，M2（小圆黄块茎）仅存于北部Louanga村，该地区将在所有情景下变为不适宜区。高原地区种植的M3（细长黄块茎）和M4（大圆黑块茎）同样面临栖息地丧失风险。

这项研究首次系统评估了气候变化对虎坚果适生区的影响，揭示了三个关键科学价值：1) 量化了气候-土壤-海拔的协同作用机制，发现年降水<1,200mm和最冷月温度>18℃是适生阈值；2) 构建了SSP情景下的迁移路径模型，证明南部扩张与北部收缩的异步性；3) 提出了"形态类型特异性保护"策略，针对濒危基因型设计原位与迁地保护方案。实践意义上，研究为西非国家制定作物气候适应战略提供了空间决策工具，建议将优先区纳入国家保护地网络，并通过农业推广服务引导农民向新适生区转移种植。未来研究需结合田间试验验证模型预测，并探索灌溉等适应措施对适生区的扩展效应。