农村绿色生产模式下农业种植与水资源系统的风险评估与气候适应研究

《Scientific Reports》：Risk assessment and climate adaptation research for agricultural cultivation and water resource systems within rural green production models

　　

摘要

在全球气候变化的背景下，分析农村流域的气候及极端水文事件的演变规律，评估绿色农业生产方法的适应性，对于构建具有气候适应能力的农业系统至关重要。本研究以江苏省陈村绿色农业示范区为研究对象，结合历史观测数据与多情景再分析数据，系统分析了1961–2021年历史时期以及2030–2060年未来时期的区域气候与极端降水的时空演变特征。此外，通过将作物生长与气象、土壤水文过程相结合，本研究创新性地建立了农业生产水文气候适宜性指数（P）和农业水资源风险指数（R），定量确定了多种情景下区域农业生产的风险阈值与响应潜力。研究结果表明：（1）2030–2060年未来时期将出现明显的升温趋势，而降水量及极端降水的变化则具有明显的情景依赖性；在SSP585情景下，降水量减少以及可利用水资源下降的趋势更为明显。（2）所建立的适宜性指数P与作物产量呈显著正相关关系（r?=?0.9），表明其具有较好的代表性。在气候压力作用下，所有未来情景下的P值均显著低于历史平均值（0.43），反映出气候变化对农业生产的强烈抑制作用。（3）农业水资源风险指数（R）存在明显的情景差异：在传统农业情景下，历史平均R值为0.89，而在SSP126、SSP245、SSP370和SSP585四种情景下，未来的R值分别上升至0.99、1.03、1.52和6.86。在中低排放情景下，风险主要与降水相关的极端事件有关；而在高排放情景下，由于可利用水资源大幅减少且灌溉缺口加剧，与干旱相关的风险会随之上升。（4）绿色农业情景展现出显著的调控潜力，能够有效降低年均灌溉用水量10.6–27.4%，同时减轻气候带来的风险。