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(fā)揮著(zhù)重要作用。然而，隨著(zhù)近年來(lái)氣候變暖、干旱并發(fā)、降雨周期改變以及極端事件的頻發(fā)與持續，氣候變化對農民收入和農業(yè)可持續發(fā)展都帶來(lái)了更多的風(fēng)險和不可預測性，研究氣候變化對區域作物生長(cháng)與糧食產(chǎn)量的影響可為規避氣候風(fēng)險，為未來(lái)多變氣候下的糧食安全對策提供決策支持?？紤]到農作物生長(cháng)與區域氣候變化的高度耦合機制，越來(lái)越多的研究強調在量化作物對氣候變化的響應時(shí)，應充分考慮農田和大氣之間的雙向作用。近年來(lái)一些研究開(kāi)始將動(dòng)態(tài)作物模型耦合到氣候模型中，來(lái)評估當前及未來(lái)氣候變化對農作物生長(cháng)過(guò)程的影響，然而，目前這些研究多集中在美國農業(yè)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(guān)測數據對區域氣候與動(dòng)態(tài)農作物耦合模型進(jìn)行參數校準與優(yōu)化，改善了動(dòng)態(tài)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(diǎn)，提高模型與現實(shí)的契合度，在此基礎上，基于衛星觀(guān)測數據、氣象觀(guān)測數據、通量觀(guān)測數據和統計數據對改進(jìn)的動(dòng)態(tài)農作物模型在模擬農作物長(cháng)勢(LAI)、生理(ET)、和碳通量(GPP)以及產(chǎn)量方面進(jìn)行了評估。研究結果表明：與傳統的動(dòng)態(tài)植被模型與未經(jīng)修正的作物模型相比，改進(jìn)的動(dòng)態(tài)農作物模型顯著(zhù)改善了作物物候、作物長(cháng)勢、作物生理、碳通量以及產(chǎn)量等方面的模擬。因此，該耦合模型在估計和預測未來(lái)氣候變化下作物生長(cháng)和產(chǎn)量方面將具有顯著(zhù)優(yōu)勢。本研究為區域作物陸-氣耦合、作物生長(cháng)狀態(tài)精準模擬和產(chǎn)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(fā)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(shù)文研究員，美國太平洋西北國家實(shí)驗室劉野博士，長(cháng)春師范大學(xué)劉廷祥博士，中國科學(xué)院大氣物理研究所于恩濤博士、中國氣象局大氣環(huán)境研究所賈慶宇博士、中國科學(xué)院沈陽(yáng)生態(tài)研究所沈歷都博士等共同完成。該研究得到了中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項課題(XDA28080500)，國家自然科學(xué)基金、吉林省科學(xué)基金、中國科學(xué)院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所創(chuàng )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.