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原文以“Emerging negative warming impacts on tibetan crop yield”為題發(fā)表在Engineering上。

作者：Dorji Tsechoe，樸世龍，汪詩(shī)平等。

原文鏈接：/science/article/pii/S2095809921001569?via%3Dihub

翻譯：張臨峰

保護(hù)西藏以青稞（下圖1）為特點(diǎn)的歷史和文化遺產(chǎn)有賴于藏區(qū)農(nóng)田的健康、可持續(xù)經(jīng)營(yíng)，然而，氣候變化對(duì)藏區(qū)農(nóng)田的影響仍然不清楚。在這篇文章中，作者分析了1985年到2015年西藏的農(nóng)作物產(chǎn)量，發(fā)現(xiàn)1980年代至1990年代溫度變化對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響為不顯著（P>0.10），而在21世紀(jì)這種影響則變?yōu)榱孙@著（P<0.05）。

圖1

作為地球的第三級(jí)，西藏高原是地球上海拔高、面積大的高原，它的變暖速度（下圖2）是變暖速度的兩倍，是氣候變化的熱點(diǎn)研究地區(qū)。

圖2.（GST：生長(zhǎng)季溫度，GSP：生長(zhǎng)季降雨量）

西藏高原生活著300萬(wàn)人口，一半人口以農(nóng)業(yè)為生，但西藏的農(nóng)作物種類結(jié)構(gòu)、單一，西藏人民傳統(tǒng)的主要食物是青稞，這是一種可以種植在海拔4000米以上的農(nóng)作物，它占據(jù)了西藏大約60%的農(nóng)作物種植面積、貢獻(xiàn)了70%左右的農(nóng)作物產(chǎn)量。青稞的種植孕育了西藏文化。

過去三十年，西藏的人口和農(nóng)作物產(chǎn)量都在增加，而近十年，人口增加速度要明顯快于農(nóng)作物產(chǎn)量的增加速度（下圖3），這使得糧食的供需平衡日益趨緊。隨著范圍內(nèi)氣候變暖對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量不利影響的證據(jù)越來越多，氣候變暖對(duì)西藏地區(qū)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響也應(yīng)當(dāng)受到我們的重視。

圖3

在本文中，作者利用1985–2015年西藏農(nóng)作物產(chǎn)量的數(shù)據(jù)和歷史氣候數(shù)據(jù)，研究了農(nóng)作物產(chǎn)量與氣候之間的關(guān)系以及在這段時(shí)間內(nèi)（1985–2015）這種關(guān)系的演變。
分析方法：加權(quán)法、模型法（使用模型：Institut Pierre–Simon Laplace Coupled Model, version 5, coupled with NEMO, low resolution（IPSL-CM5A-LR））、對(duì)時(shí)間序列進(jìn)行去趨勢(shì)化處理、偏相關(guān)分析、選擇不同的時(shí)間段進(jìn)行分析、多元回歸等方法。

結(jié)果1：農(nóng)作物產(chǎn)量變化主要由溫度變化引起。

相關(guān)性分析表明農(nóng)作物產(chǎn)量的年際變化和生長(zhǎng)季溫度的年際變化呈顯著負(fù)相關(guān)（R_Y–GST=-0.37，P=0.05）（圖4（b））。平均而言，溫度升高1℃會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量下降0.11t·ha^?1。

圖4.農(nóng)作物產(chǎn)量的年際變化（Δy）分別與生長(zhǎng)季溫度年際變化（ΔGST）、降雨量年際變化（ΔGSP）、太陽(yáng)輻射年際變化（ΔGSR）的時(shí)間序列（a、c、e）及產(chǎn)量年際變化分別與這三個(gè)因素的擬合情況（b、d、f）

結(jié)果2：溫度升高似乎對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響越來越大。

作者以15年為一個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)1980s至1990s農(nóng)作物產(chǎn)量年際變化和生長(zhǎng)季溫度年際變化的關(guān)系在統(tǒng)計(jì)學(xué)上不顯著，而這種關(guān)系在2000s則變?yōu)轱@著負(fù)相關(guān)。

溫度升高對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響從前15年的（-0.13±0.07）t·ha^-1·℃^-1變?yōu)楹?/span>15年的（-0.22±0.06）t·ha^-1·℃^-1（圖5（d））。這一轉(zhuǎn)變應(yīng)該引起我們的警惕。

圖5.農(nóng)作物產(chǎn)量的年際變化與生長(zhǎng)季溫度的關(guān)系、農(nóng)作物產(chǎn)量對(duì)溫度的敏感性（S_T）與溫度的關(guān)系

在討論中作者分析了溫度升高導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量降低的原因：

1. 溫度升高會(huì)導(dǎo)致空氣的飽和水汽壓差變大，進(jìn)而降低植物葉片的氣孔導(dǎo)度、降低植物的光合作用，而后導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量降低。

2. 西藏地區(qū)夏季（七月、八月）白天的溫度會(huì)超過25℃，然而即使在西藏的低海拔地區(qū)，農(nóng)作物光合作用的合適溫度也低于25℃，夏天是青稞生殖、生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，這一時(shí)期青稞對(duì)高溫脅迫非常敏感，這表明不斷增高的溫度可能會(huì)導(dǎo)致越來越嚴(yán)重的農(nóng)作物減產(chǎn)。

然而我們對(duì)青稞的生長(zhǎng)、生殖所知甚少，未來應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)青稞的物候研究、在青稞不同生長(zhǎng)階段進(jìn)行人工增溫實(shí)驗(yàn)。

基于以上的研究，作者對(duì)未來如果溫度進(jìn)一步升高的結(jié)果進(jìn)行了預(yù)測(cè)：如果溫度比之前升高1.5℃，溫度對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響將從目前的（-0.19±0.04）t·ha^-1·℃^-1上升到（-0.33±0.10）t·ha^-1·℃^-1，如果溫度上升2℃，則進(jìn)一步上升到（-0.51±0.18）t·ha^-1·℃^-1。

這意味著即使實(shí)現(xiàn)巴黎協(xié)定中好的控溫目標(biāo)：將升溫控制在1.5℃以內(nèi)，未來溫度對(duì)西藏農(nóng)作物產(chǎn)量的影響將會(huì)擴(kuò)大為過去三十年（1985-2015）的兩倍（下圖6）。之前的研究可能嚴(yán)重低估了氣候變暖對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響。隨著升溫不斷進(jìn)行，西藏的糧食安全和的文化將面臨越來越嚴(yán)峻的形勢(shì)。

圖6.不同升溫幅度下溫度對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響

（左邊灰色、右邊紅區(qū)分別代表過去、將來溫度對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響；右邊紅區(qū)域的兩條黑色豎直線分別代表溫度升高1.5℃、2℃時(shí)溫度所造成的農(nóng)作物減產(chǎn)范圍）