土地系统演变与气候变化耦合的中国未来水稻潜在产量模拟研究  

作　　者：李满春 杜聪 姜朋辉 栾文博 陈登帅 

机构地区：[1]南京大学地理与海洋科学学院,江苏省地理信息技术重点实验室,自然资源部国土卫星遥感应用重点实验室,南京210023 [2]中国南海研究协同创新中心,南京210023 [3]南京农业大学公共管理学院,南京210095 [4]中国资源环境与发展研究院,南京210095

出　　处：《中国科学：地球科学》2023年第8期1795-1807,共13页Scientia Sinica(Terrae)

基　　金：国家自然科学基金重点项目(编号:42230113)、国家自然科学基金项目(批准号:42171395);国家重点研发计划项目(编号:2017YFB0504200);江苏省“333高层次人才培养工程”项目(编号:BRA2020003);江苏省优秀青年科学基金项目(编号:BK20220126)资助。

摘　　要：土地系统和气候作为农业生产的核心要素,关系到耕地质量优劣,是农作物产量变化的关键驱动因子.然而,宏观尺度耕地演变与气候变化对粮食潜在产量的影响机制尚缺乏科学的量化模型.本文采用土地系统演变与气候变化耦合的建模思路,构建了GM-FLUS模型模拟中国未来40年土地系统变化,并据此改进全球农业区划模型(GAEZ),估算了国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)在SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5等四种情景下未来40年的中国水稻潜在产量及其空间分布,分析了水稻潜在产量的时空变化格局及其驱动因素,并据此提出了相应的增产策略.研究结果显示:(1)总体上,2020~2060年,中国水稻的潜在产量在SSP1-2.6和SSP3-7.0情景下呈现出增加的趋势,在SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下呈现出减少的趋势;按照中国“力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和”的发展战略,与SSP1-2.6情景较为相近,水稻产量相对稳定.(2)在中国耕地保护政策下,2020~2060年水田面积的变化幅度较小,水稻潜在产量变化主要受气候影响.根据四种气候变化情景,气温均呈现上升的趋势,且在长江中下游、四川盆地及周边地区等水稻主产区对水稻潜在产量起负向作用;降水量在SSP1-2.6、SSP3-7.0情景和SSP2-4.5、SSP5-8.5情景,分别呈稳定增加、波动降低趋势,且降水量与水稻潜在产量的关系以正相关为主.(3)未来在注重水田保护的基础上,应注重培育耐高温的水稻品种,采取防高温措施来应对未来气温升高对水稻产量的影响.同时,仍需健全灌溉与排涝设施,确保“旱能灌、涝能排”.

关 键 词：土地系统 SSPs GAEZ 水稻潜在产量 粮食安全 

分 类 号：P467[天文地球—大气科学及气象学] S511[农业科学—作物学]