GR | 临近北极环境下农业生态模型的使用、校准和检验
导读
全球气候变化会对临近北极地区农业生态系统带来怎样的影响呢？以往的评估报告多报道气候变化造成的负面影响，然而，短暂而温和的冬季和大气中二氧化碳浓度的升高可能会促进农业生产力的提升，进而为保障未来食物安全做出贡献。近年来，临近北极地区的耕作种植系统面积不断扩大，但是，该地区主要支柱产业仍然以家畜生产为主。农业生态模型经适当校准和检验，可以帮助提高农业生产力，通过识别系统互作把可能造成的负面环境影响最小化，还可以量化温室气体排放、土壤碳储量和化肥施用。虽然关于温带和热带地区的农业生态模型众多，但临近北极环境下的模型却很少，即使有一些相关模型，他们的性能也多不尽如人意。
芬兰自然资源研究所Daniel Forster、Samuli Helama、Perttu Virkajärvi、Narasinha Shurpali联合课题组与澳大利亚塔斯马尼亚大学Mattew T. Harrison、美国农业部农业研究院Clarence Alan Rotz、浙江大学常锦峰、法国巴黎-萨克雷大学Phillippe Ciais、加拿大农业与农业食品部Elizabeth Pattey回顾了临近北极地区环境与不同管理系统影响下农业生态模型的性能。研究发现这一地区缺乏相关建模研究，自2000年以来，每年发文量均不超过三篇。结果显示IFSM和BASGRA_N模型在草地生产方面表现最佳，DNDC模型在预测土壤N2O和NH3排放方面表现最佳。整体上来讲，没有一种模型的性能超出其他模型，这意味着在这一特殊环境背景下的研究更需要整体建模。因此，现有农业生态模型仍需进一步评估，以此推动更好地开展临近北极环境下农业生态系统相关研究。
图表
Figure 1：Interactions affecting soil/atmospheric fluxes of GHG's (coloured arrows) in agriculture in mineral and organic soils (central circle), including: climate inputs (blue box), crop management including sowing, fertilising, harvest, spraying, baling and transport (green box), animal husbandry including grazing, housing, feed, manure management and GHG emissions, both enteric and from subsequent manure (brown box). White arrows indicate interactions between compartments.
Figure 2：Regions examined in this study (greyed areas) and other boreal regions not included in this study (in white). Total grassland area (thousands of km) and percent change, carbon budget, and change associated with conversion from forestry to grassland (F to G change) and grassland to cropland (G to A change) in Tg C year−1, for the period 2000–2012 modelled using ORCHIDEE_GM (Chang et al., 2021), and a summary carbon ‘Sink’ or ‘Source’, in bold.
Figure 3：Number and type of model used in boreal modelling studies by year. Ensemble and mixed model approaches incorporate various models, but these approaches are judged sufficiently different form single model methods to be classed as models in their own right. Red highlighted papers contain model evaluations.
Table 1. Summary of score given for each model for variables validated
Note: Values represent the mean of scores given to each validation method where more than one was used to assess the variable. Validation data was extracted from five papers (Chatskikh et al.,2005; Congreves et al.,2016; He et al.,2020; Höglind et al.,2020; Jégo et al.,2015; Korhonen et al.,2018) from the initial literature search and summarised according to a system derived from Despotovic et al. (2016); He et al. (2020); and Moriasi et al. (2015).
Table 2. Summary of papers examined in this review
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编译者：
范玉兵 兰州大学草地农业科技学院 教授
说明：该文仅代表编译者对论文的理解，如需参考和引用相关内容，请查阅原文。
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原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/glr2.12010
内容来源：Grassland Research（草地研究）第1卷第1期（投稿：2022-03-21；接收：2022-04-12；刊发：2022-05-27）
DOI：https://doi.org/10.1002/glr2.12010
引用格式：Forster, D., Helama, S.,Harrison, M. T., Rotz, C. A., Chang, J., Ciais, P.,Pattey, E., Virkajärvi, P., & Shurpali, N. (2022). Use, calibration and verification of agroecological models for boreal environments: A review. Grassland Research,1(1), 14–30.
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期刊介绍
Grassland Research是我国草业科学领域第一本国际学术期刊，季刊，由中国草学会和兰州大学共同主办。该刊受中国科技期刊卓越计划高起点新刊项目支持，由国际出版集团John Wiley & Sons Australia, Ltd.提供出版及宣传服务，于2022年正式创刊。
Grassland Research论文刊发范围广，综合性强。从分子到全球变化层面，全维度聚焦草业科学及其在人类可持续发展中的作用。期刊将刊登天然草原，栽培草地、草坪和生物能源作物，以及草地生态系统三大板块的基础性和应用性研究成果、综述、论点等类型的文章。优先考虑发表青年学者优秀研究成果，期待成为青年科学家喜爱的国际学术交流主阵地。
在创刊前三年，Grassland Research将免收版面费，以OA形式通过全球化出版平台Wiley Online Library出版。
排版｜胡金花
责任编辑 | 王楚怡
审核｜武艳培 王新宇
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