東北地理所在利用動態農作物模型與區域氣候模型耦合模擬作物生長過程和產量研究方面取得新進展
東北地區是我國重要的商品糧基地，在維持區域乃至國家糧食安全中發揮著重要作用。然而，隨著近年來氣候變暖、干旱并發、降雨周期改變以及極端事件的頻發與持續，氣候變化對農民收入和農業可持續發展都帶來了更多的風險和不可預測性，研究氣候變化對區域作物生長與糧食產量的影響可為規避氣候風險，為未來多變氣候下的糧食安全對策提供決策支持。考慮到農作物生長與區域氣候變化的高度耦合機制，越來越多的研究強調在量化作物對氣候變化的響應時，應充分考慮農田和大氣之間的雙向作用。近年來一些研究開始將動態作物模型耦合到氣候模型中，來評估當前及未來氣候變化對農作物生長過程的影響，然而，目前這些研究多集中在美國農業區。
本研究選擇我國東北地區為研究區，以玉米和大豆為研究對象，利用高分辨率衛星觀測數據對區域氣候與動態農作物耦合模型進行參數校準與優化，改善了動態農作物模型在中國東北地區的應用，彌補了傳統模式的缺點，提高模型與現實的契合度，在此基礎上，基于衛星觀測數據、氣象觀測數據、通量觀測數據和統計數據對改進的動態農作物模型在模擬農作物長勢(LAI)、生理(ET)、和碳通量(GPP)以及產量方面進行了評估。研究結果表明：與傳統的動態植被模型與未經修正的作物模型相比，改進的動態農作物模型顯著改善了作物物候、作物長勢、作物生理、碳通量以及產量等方面的模擬。因此，該耦合模型在估計和預測未來氣候變化下作物生長和產量方面將具有顯著優勢。本研究為區域作物陸-氣耦合、作物生長狀態精準模擬和產量預測提供了新的研究思路。
圖1.研究框架與結果圖
研究成果于近期以“Coupling localized Noah-MP-Crop model with the WRF model improved dynamic crop growth simulation across Northeast China”為題在Computers and Electronics in Agriculture上發表，由中科院東北地理所于靈雪副研究員、卜坤高級工程師、鄭興明副研究員、張樹文研究員，美國太平洋西北國家實驗室劉野博士，長春師范大學劉廷祥博士，中國科學院大氣物理研究所于恩濤博士、中國氣象局大氣環境研究所賈慶宇博士、中國科學院沈陽生態研究所沈歷都博士等共同完成。該研究得到了中國科學院戰略性先導科技專項課題(XDA28080500)，國家自然科學基金、吉林省科學基金、中國科學院東北地理與農業生態研究所創新團隊項目的資助。
論文信息如下：
Lingxue Yu, Ye Liu, Tingxiang Liu, Entao Yu, Kun Bu, Qingyu Jia, Lidu Shen, Xingming Zheng, Shuwen Zhang. Coupling localized Noah-MP-Crop model with the WRF model improved dynamic crop growth simulation across Northeast China. Computers and Electronics in Agriculture, 2022. https://doi.org/10.1016/j.compag.2022.107323.
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