气候变化下的玉米种植策略：长期实验揭示的关键启示

《Agronomy for Sustainable Development》：Climate change-related lessons learned from a long-term field experiment with maize

为解决气候变化对玉米生产的影响及寻找适应策略问题，研究人员开展了对匈牙利 Martonvásár 地区 30 年多因素长期实验（V×F×P）的分析研究。结果表明，施肥强化无助于可持续发展，晚熟杂交种前景不佳，早播或成有效适应策略，对农业适应气候变化意义重大。

　　在欧洲农业的大舞台上，玉米作为仅次于小麦的重要谷物作物，不仅是饲料、食品的关键原料，还在能源生产领域发挥着重要作用。匈牙利，这个在玉米种植上颇具规模的国家，其玉米种植面积在各类作物中独占鳌头。然而，气候变化的阴影正悄然笼罩着这片土地。

近年来，欧洲地区的气温如同脱缰的野马持续攀升，降水模式也变得捉摸不定。在匈牙利所在的喀尔巴阡盆地，气候的变化更为显著，夏季气温急剧上升，降水量却大幅减少。这一系列变化给玉米生产带来了巨大挑战，许多研究预测，玉米产量将面临严峻考验。为了应对这一困境，探寻有效的适应策略迫在眉睫。

在此背景下，来自匈牙利农业研究中心（Centre for Agricultural Research）、霍恩海姆大学（University of Hohenheim）等机构的研究人员，针对匈牙利 Martonvásár 地区一项长达 30 年的多因素长期实验（品种 × 施肥 × 种植日期，V×F×P）展开了深入分析。该研究成果发表于《Agronomy for Sustainable Development》，为玉米种植应对气候变化提供了重要依据。

研究人员采用了多种关键技术方法。在统计分析方面，构建了包含块模型、处理模型和响应面回归的综合模型，全面考虑种植日期、施肥剂量、品种等因素及其交互作用；同时运用 ASReml 4.2 和 PROC RSREG 等软件进行数据分析和绘图。在作物模拟方面，借助 Biome - BGCMuSo 生物地球化学模型，结合当地气象、土壤数据及观测植物数据进行校准和验证，模拟未来不同情景下的玉米产量。

研究结果如下：

• 气候指标和产量趋势：实验站点的温度相关指标（T_mean和 nrHotD）及蒸汽压亏缺（VPD）呈现显著变化趋势，热应激和大气干旱是导致产量下降的重要因素。当地（Martonvásár）与全国平均产量的相关性高达 0.77，表明该长期实验的产量结果能可靠反映区域产量情况。
• 单响应面模型：模型显示，氮肥（N）、FAO 分类（M）和种植日期（D）的二次项显著且回归系数为负，时间（T）的线性项及部分交互项显著，这意味着最佳播种日期和成熟等级会随时间改变。
• 时间序列分析：模型预测，无论营养水平、成熟组和种植日期如何，产量均呈下降趋势。最佳氮肥施肥水平变化不明显，但与最高平均产量对应的施肥量并非能实现最大收益。最佳 FAO 数随时间下降，如今中早熟杂交种产量最高；最佳播种日期在 30 年间提前了 10 天，早播能提高产量潜力，但也需更多氮肥。
• 年际差异分析：同一成熟组的杂交种在不同年份类型和施肥水平下均能产生最大产量，平均而言，FAO 数约为 420 的杂交种为最佳成熟组。在歉收年，最佳播种日期比高产年早两周以上，且最佳播种日期与品种选择无关。同时，歉收年实现最大产量所需的氮肥量比正常年份少约 50 kg/ha。
• 施肥对土壤质量的影响评估：通过 Mann - Whitney U 检验和置换检验发现，1989 年与 2018 年不同施肥处理的土壤有机碳（SOC）含量无显著差异，施肥对土壤质量无长期影响。
• 作物建模结果：校准后的 Biome - BGCMuSo 模型虽难以精确模拟年度间产量变化，但能合理预测较长时期的平均产量。模拟结果显示，本世纪末玉米产量将显著下降，尤其是多瑙河以西和西南部产量较高的地区。不过，早播可将产量损失降低至 15% 以下，在匈牙利西部和东北部较湿润地区，甚至可完全抵消气候变化的负面影响。
• 可能的缓解措施的成本效益分析：早播对大多数生产成本要素影响较小，虽因产量提高需更多氮肥，但从绝对值看成本未增加，且可能降低干燥成本或优化作物轮作。选择早熟品种也是可行方案，其生产成本通常较低。

综合研究结论与讨论部分，该研究明确指出，在潘诺尼亚气候区，晚熟杂交种似乎前景黯淡；随着世纪末霜冻风险降低，早播（甚至在 3 月最后 10 天播种）有望成为有效的缓解策略。同时，研究还强调了不同农业管理因素在不同环境条件下的相互作用，如在规划氮肥施肥水平时需考虑种植日期，三者的协调对实现最佳产量至关重要。此外，有效知识转移对鼓励农民采用新做法至关重要，实施这些策略有望提升地区竞争力和出口能力，保障未来农业可持续发展。这项研究首次综合运用长期历史气象数据、高分辨率土壤数据、气候预测数据以及统计和作物模拟模型，为农民和政策制定者提供了可靠的缓解策略，对指导玉米种植应对气候变化具有重要的科学和实践意义。