中国玉米生产应对气候变化：多维环境区划重新定义与育种策略优化

全球玉米单产停滞，气候变化加剧生产风险。为提升育种效率，研究人员结合高分辨率环境数据与全国多点试验（MET）产量数据，提出多维环境（MDE）区划工具，将中国玉米主产区划分为6个动态环境区，并开发三种策略优化品种测试网络、适配育种目标及指导品种迁移。该研究为气候智慧型玉米育种提供了精准高效的决策框架。

　　

全球玉米生产正面临严峻挑战，超过一半的中国玉米种植区出现产量停滞现象，而气候变化是导致这一困境的关键因素。尽管育种学家致力于选育适应气候变化的玉米品种，但现有农业生态区划（AEZ）基于静态环境因子划分，难以捕捉快速变化的气候特征，无法有效指导现代育种实践。传统的“大环境”（Mega-environment）概念虽能通过多点试验（MET）识别基因型与环境的互作模式，但耗时耗力且难以动态调整。在这一背景下，研究人员开发出一种名为“多维环境（MDE）区划”的新工具，旨在重新划分中国玉米产区，以应对气候变化带来的不确定性，提升育种效率与粮食安全保障能力。

本研究主要依托全国品种试验（NVT）数据集，涵盖2016–2021年间1502个预推广品种在2781个试点的表现，结合温度、土壤、湿度、辐射与风力等高分辨率环境数据，运用最小绝对收缩与选择算子（LASSO）回归识别出165个显著影响产量的环境变量及三个关键生育窗口。通过聚类分析将全国118486个网格节点划分为6个MDE区域，并利用县级玉米生产（CMP）历史数据验证其稳健性与实用性。

DEFINE MDE ZONES

研究人员基于全国品种测试（NVT）数据与环境变量，通过LASSO回归确定影响玉米产量的关键环境因子与生育阶段，建立MDE区划模型，将中国玉米产区划分为6个不连续但环境特征鲜明的区域。

PERFORMANCE OF MDE ZONES

MDE区划与传统AEZ在地理分布上存在显著差异。例如，MDE zone 0覆盖北方地区并沿胡焕庸线延伸至西南；MDE zone 3位于西北低海拔区域，无对应传统AEZ；MDE zone 5则包含青藏高原等高海拔地区。产量分析表明，同一传统AEZ内不同MDE区域产量趋势差异显著，说明传统区划已不适用于精准育种。

NEW BREEDING STRATEGIES

研究提出三种育种策略：一是在MDE区域内进一步划分子区，优化试验点布设，如将zone 0的281个试点精简至58个代表性点位；二是针对不同MDE区域制定差异化育种目标，例如温度升高对zone 0和zone 3–4产量有正向效应，但对zone 1–2呈负向影响；三是依据热量单位（GDD）变化预测品种迁移路线，如从zone 1向zone 3、zone 2向zone 4和0的品种引种策略。

本研究通过建立动态、高精度的环境区划系统，突破了传统农业生态区划的静态局限性，为应对气候变化的玉米育种提供了科学依据与实践路径。MDE工具不仅能够优化试验资源分配、精准设定育种目标，还能预见未来气候情境下的品种适应性，推动作物育种从“经验驱动”向“数据驱动”转型。该研究发表于《Molecular Plant》，为中国乃至全球玉米生产的可持续提升提供了创新性解决方案。