近日，水建學(xué)院何建強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)在Nature旗下期刊《Communications Earth & Environment》發(fā)表題為“Efficient agronomic practices narrow yield gaps and alleviate climate change impacts on winter wheat production in China”的研究論文。水建學(xué)院博士研究生弓開元為論文第一作者，水建學(xué)院何建強(qiáng)教授和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所周文彬研究員為共同通訊作者。

 

　　冬小麥在我國(guó)夏季糧食產(chǎn)量中占主導(dǎo)地位。然而，氣候變化加劇了冬小麥生產(chǎn)的不穩(wěn)定性。同時(shí)，過去的幾十年水資源和氮肥投入的不斷增加，在增產(chǎn)的同時(shí)也導(dǎo)致了水土資源的不可持續(xù)和環(huán)境污染。為此，本研究提出了可以通過管理措施優(yōu)化來提高產(chǎn)量和縮小產(chǎn)量差，在提高資源利用效率的同時(shí)減少未來氣候變化對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響。研究團(tuán)隊(duì)通過“田間試驗(yàn)+作物模型+未來氣候模型”相結(jié)合的方式計(jì)算了歷史和未來不同時(shí)期我國(guó)冬小麥在不同管理措施下的產(chǎn)量和產(chǎn)量差（圖1），并以此來評(píng)估中國(guó)未來氣候變化下小麥的增產(chǎn)、節(jié)水和減氮潛力。最后為我國(guó)冬小麥生產(chǎn)管理措施優(yōu)化提供了建議。

 

　　本研究基于全球產(chǎn)量差地圖集（GYGA）協(xié)議，選擇了代表性氣象站及對(duì)應(yīng)氣候區(qū)并進(jìn)行升尺度分析，研究區(qū)覆蓋了全國(guó)89%的小麥種植區(qū)（圖2）。未來預(yù)測(cè)結(jié)果表明，通過管理措施優(yōu)化能夠在未來不擴(kuò)大種植總面積的情況下顯著提高小麥產(chǎn)量，從而進(jìn)一步滿足國(guó)內(nèi)的糧食需求。同時(shí)產(chǎn)量預(yù)測(cè)不確定性分析表明，未來短期內(nèi)的不確定性主要源于氣候模型，而長(zhǎng)期則由CO2的肥料效應(yīng)主導(dǎo)。

 

　　本研究揭示了在不擴(kuò)大我國(guó)現(xiàn)有種植面積的情況下，有效的管理措施可以使冬小麥產(chǎn)量提高約7%-14%。其中在黃淮海地區(qū)，通過管理措施優(yōu)化可以在保持目前產(chǎn)量的同時(shí)減少氮肥使用約6%，從而提高資源效率，最大限度地減少環(huán)境污染。本研究系統(tǒng)分析了氣候變化對(duì)我國(guó)冬小麥產(chǎn)量和產(chǎn)量差的影響，同時(shí)討論了管理措施優(yōu)化能否作為我國(guó)冬小麥生產(chǎn)應(yīng)對(duì)未來氣候變化的有效適應(yīng)措施。研究結(jié)果為我國(guó)不同小麥產(chǎn)區(qū)制定各自合理的生產(chǎn)可持續(xù)性和氣候變化適應(yīng)性政策提供科學(xué)指導(dǎo)和技術(shù)支撐。

 

　　本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（52079115）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2021YFD1900700、2016YFD0300100）和國(guó)家“111工程”（B12007）的聯(lián)合資助。

 

　　論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s43247-025-02280-7