通过缩小产量差距来提高印度绿绿豆（Vigna radiata L.）的产量：基于作物模拟和水资源生产力分析的见解

《Scientific Reports》：Bridging yield gaps to enhance greengram (Vigna radiata L.) productivity in India: insights from crop simulation and water productivity analysis

　　

摘要

绿绿豆（Vigna radiata L.）对印度的粮食安全和农业生态系统的可持续性起着至关重要的作用，但其生长受到气候变异性、水分胁迫以及非理想作物管理方式的限制。为了探寻实现可持续集约化生产的途径，研究人员使用了APSIM模型来模拟2003年至2023年间印度20个主要绿绿豆种植区的潜在产量（Yp），量化产量缺口，并评估这些地区的水分生产力。模拟过程综合考虑了天气条件、土壤状况、地区特定的管理方式以及品种特有的遗传特性，同时评估了物理水分生产力（PWP）、灌溉水分生产力（IWP）和经济水分生产力（EWP）指数。实际观测到的产量（162–611公斤/公顷）低于模拟预测的潜在产量（386–1220公斤/公顷），由此产生的产量缺口为27%至66%（平均约389公斤/公顷）。中部地区的经济水分生产力相对较高。该模型在 calibration 和 validation 阶段的表现十分稳健（R2 和 NSE 均约为0.97–0.99；RMSE ≤ 20%；NMSE < 0.05）。碳预算分析显示，碳效率范围在0.65至1.98之间，平均碳可持续性指数（CSI）为0.32。主成分分析表明，灌溉管理、土壤肥力和作物生长形态是影响产量的主要因素，而相关性矩阵进一步凸显了粮食产量对灌溉的依赖性。研究结果表明，改进灌溉管理、优化养分利用方式以及采用适合当地条件的农艺技术可有效缩小产量缺口并提升绿绿豆的水分生产力。