气候变化下改良品种对乌干达玉米生产力的贡献评估：基于DSSAT模型的网格化模拟研究

本研究针对气候变化对乌干达玉米生产的威胁，通过空间化DSSAT-CERES-Maize模型模拟评估了杂交玉米品种的适应潜力。研究人员对比SSP1-RCP2.6和SSP3-RCP7.0两种排放情景下的产量变化，发现杂交品种可缓冲9.6%-29.4%的减产风险，为小农户气候适应策略提供科学依据。该成果发表于《Food Security》，对热带农业可持续发展具有重要指导意义。

　　

在全球气候变化加剧粮食安全挑战的背景下，作为东非重要主粮作物的玉米正面临严峻威胁。乌干达作为全球气候脆弱性最高的国家之一，其85%农业家庭依赖玉米生产，但当前平均单产仅2.3吨/公顷，且面临温度升高、降雨模式改变的双重压力。更令人担忧的是，该国改良品种使用率不足6%，农民主要依赖传统品种和自留种，这使得农业系统应对气候风险的能力尤为薄弱。

为破解这一困局，来自荷兰特文特大学、德国波茨坦气候影响研究所等机构的研究团队在Abel Chemura博士带领下，开展了一项开创性的网格化模拟研究。这项发表于《Food Security》的工作，首次通过空间化作物模型系统评估了杂交玉米品种在乌干达全境的适应潜力，为气候智能型农业决策提供了关键科学依据。

研究采用DSSAT-CERES-Maize模型（Decision Support System for Agrotechnology Transfer）这一过程性作物模拟工具，在0.25°网格尺度上整合了土壤、气候和管理参数。模型校准阶段使用了乌干达国家农业研究组织（NARO）三个试验站2017-2019年的田间观测数据，验证显示与MAPSPAM参考产量具有良好一致性（R²=0.81）。研究团队选取当地主栽品种Longe 5（开放授粉品种）与两种推荐杂交种（Longe 10H和H628）进行对比，通过ISIMIP3b数据集模拟了SSP1-RCP2.6（低排放）和SSP3-RCP7.0（高排放）两种情景下2021-2100年的产量变化。

研究结果揭示出令人警醒的趋势。在"当前品种+气候变化"情景下，乌干达玉米产量将呈现持续下降：到2030年全国减产9.6%-11.8%，2050年达11.2%-19.6%，世纪末将恶化至13.3%-29.4%。空间分析显示，西部尼罗河和埃尔贡等高产区的减产幅度尤为显著，局部可达46.6%。温度升高被确认为主要驱动因素，这与玉米对热胁迫的生理敏感性（如光合作用抑制和水分利用效率降低）密切相关。

然而，研究同时带来了希望。模拟表明，采用杂交品种可使当前产量提升94.6%，在气候情景下展现出显著的缓冲效应：到2090年，杂交品种可抵消低排放情景8.2%和高排放情景24.6%的减产损失。这种适应效益存在明显空间异质性，西南部地区增益达284%，而特索地区仅60%。值得注意的是，杂交品种的优势不仅体现在产量提升，还表现为更稳定的生产表现，这得益于其更强的水分利用效率（water use efficiency）和更灵活的生长期调节能力。

研究团队进一步通过乌干达国家面板调查（UNPS）数据揭示了品种改良的现实障碍。数据显示仅3%农户使用改良种子，种子支出（约0.4美元）与月均消费（86美元）的悬殊差距，以及信贷获取不足（仅30%农户可获得贷款）构成了主要瓶颈。这解释了为何尽管杂交种子潜在回报率高（每公顷投入50-75美元可获倍增产量），实际采纳率仍低迷的现象。

这项研究的创新价值在于：首次在国家级尺度量化了品种改良的气候适应效益，突破了传统田间试验的空间局限性；同时将生物物理模拟与社会经济分析相结合，为政策制定提供了多维依据。研究建议通过育种创新、种子系统强化和金融服务配套的"三位一体"策略，加速气候智能型品种的推广应用。特别是针对西部尼罗河等高减产风险区域应优先部署适应品种，配合扩展服务（如国家农业咨询服务NAADS）的信息支持。

该成果对实现联合国可持续发展目标（SDG 2零饥饿和SDG 13气候行动）具有直接贡献，为热带小农农业的转型提供了可复制的分析框架。未来研究可进一步整合病虫害压力、土壤肥力动态等要素，并探索与其他适应措施（如调整播期、农林复合）的协同效应，以构建更具韧性的农业生产体系。