中国农大范明生教授团队评估了土壤质量对提高作物适应气候变化能力的重要作用

来源：中国农业大学新闻网（2022年6月10日）

中国农大新闻网讯 6月9日，《自然》杂志旗下期刊《自然气候变化》（Nature Climate Change）在线发表了中国农业大学资源与环境学院、国家农业绿色发展研究院范明生教授课题组的研究论文《改善土壤质量提高作物产量及作物适应气候变化的能力》（“Soil quality both increases crop production and improves resilience to climate change”），揭示了土壤质量对提高作物适应气候变化能力、实现增产稳产和保障粮食安全的重要作用。

为满足2050年人口增长和社会发展需求，全球粮食生产需要增长60%以上。气候变化不仅会引起作物大幅减产，还影响产量的稳定，是威胁国家和区域粮食安全的重大因素。提高农业生产的气候适应能力是当前国际社会广泛关注的热点领域。然而，以往研究主要关注作物品种或管理措施对气候适应能力的影响，往往忽视了决定全球农业生产格局的关键生物物理要素-土壤对农业生产适应气候变化能力的作用。

研究团队历时近8年构建了包含12115个点/年的田间试验、涵盖我国三大粮食作物（小麦、玉米和水稻）基于实测的土壤性质、作物最佳管理措施和气象因子的数据库，应用机器学习算法探究了土壤质量和气候变化对作物产量及其稳定性的交互作用。

研究显示，与低质量土壤相比，高质量土壤平均提高我国主要粮食作物产量10%，这一效应的强度与优化作物管理措施的增产效应相当；同时，提高土壤质量可以降低作物产量对气候变异的敏感性，作物产量的年际变异降低16%。

研究进一步表明，高质量的土壤能够缓冲气候变化的负面影响，导致更小的减产效应和更高的产量稳定性。外推土壤-气候相互作用到国家尺度，高强迫情景下（RCP8.5）气候变化每年可引起我国三大粮食作物11.4 Mt的产量损失，而改善土壤质量可以降低气候诱导产量损失的20%。

土壤质量影响作物生产气候适应能力的理论模式示意图

未来2040-2059和2080-2099年间我国主要作物系统在RCP2.6和RCP8.5情景和三个土壤质量演变情景下的产量变化预测

该研究系统阐明了土壤质量和气候变化对作物产量及其稳定性的交互影响作用，揭示了提高土壤质量是增强作物生产对气候变化的适应能力的重要途径，为全球气候智慧型农业提供重要参考。

范明生为论文通讯作者，中国农大博士毕业生乔磊（中国农科院资划所助理研究员）为论文第一作者。合作作者还包括中国农大多位学生以及北京大学朴世龙院士、王旭辉研究员，农业农村部耕地质量监测保护中心李荣研究员，英国阿伯丁大学Pete Smith教授，中国农业大学张福锁院士等。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中英牛顿基金等项目资助。

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