基于CMIP6与改进DSSAT-CERES-Wheat模型的黄河流域冬小麦减产应对策略：模拟优化与灌溉调控研究

针对气候变化加剧干旱导致黄河流域冬小麦减产问题，研究者结合CMIP6气候数据与改进的DSSAT-CERES-Wheat模型，模拟2022-2050年冬小麦物候期与产量变化，提出优化播种期（提前10-15天）及关键生育期灌溉策略（拔节期60-90 mm，灌浆期80-90 mm），使流域整体增产16.32%-20.62%，为干旱区粮食安全提供科学对策。

　　

气候变化正对全球粮食安全构成严峻挑战，黄河流域作为中国冬小麦主产区，近年来因干旱频发导致产量波动加剧。该流域中上游地区兼具生态脆弱性与农业重要性，但现有研究对气候变化下冬小麦生长响应机制及抗旱策略缺乏系统性量化分析。更棘手的是，传统评估方法如田间控水实验受时空限制，统计模型难以揭示干旱影响的生理过程，而作物模型在水胁迫条件下的模拟精度亦有待提升。

针对这一系列问题，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所的研究团队创新性地整合了第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）的多模型气候数据与改进的水分胁迫因子算法（SWFAC），构建了高精度DSSAT-CERES-Wheat模型。通过模拟SSP2-4.5和SSP5-8.5两种气候情景下2022-2050年冬小麦生长动态，首次提出分区域差异化应对策略，相关成果发表于《Agricultural Water Management》。

研究采用三大关键技术：1）基于NWAI-WG统计降尺度方法处理27个GCM模型数据，使温度、降水模拟相关系数达0.95以上；2）改进DSSAT模型的非线性水分胁迫响应函数，校准7个遗传参数（如春化敏感系数P1V、光周期参数P1D），使物候期模拟误差<7.82%；3）结合Pearson III型曲线划分丰枯年份，设计14种灌溉情景评估关键需水期（拔节期、灌浆期）的调控效应。

研究结果揭示：
3.1 播种期调整的增产效应
将历史播种期提前10-15天可使流域整体增产5.96-6.35%，其中区域2（上游）和区域3（黄土高原）提前15天效果最佳，播种窗口为(-18,-12)天。早播导致开花期延迟30天，但延长了低温春化阶段（0-5℃持续35天以上），促进养分积累。

3.2 灌溉策略的时空异质性
区域1（中游干旱区）在枯水年需90 mm灌浆期灌溉，而区域2-3仅需80 mm。模型显示拔节期灌溉可使水分利用效率（WPc）提升至1.50 kg/m³，较历史水平提高14.12%（SSP2-4.5情景）。

3.3 气候情景的差异化响应
SSP5-8.5情景下升温更显著，但SSP2-4.5的增产潜力更高（20.62% vs 16.32%），这与高温加速生育期进程但降低灌浆持续期有关。

讨论部分指出，该研究的创新性体现在三方面：1）首次量化黄河流域冬小麦物候期变化率（开花期-7.8%~4.1%，成熟期-8.1%~2.8%），发现上游区（区域2）物候提前趋势最显著；2）通过方差分析（ANOVA）证实GCM模型选择是产量预测不确定性的主要来源（贡献度>60%）；3）提出的"播种期-灌溉"协同调控模式，可抵消未来干旱导致的12.7%潜在减产风险。这些发现为制定《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》中的农业节水方案提供了直接依据，尤其对实现2030年流域粮食增产15%的目标具有战略意义。