我校农学院教师李林超在Cell子刊《One Earth》期刊发表最新研究成果

近日，我校作为第一完成单位的研究成果“全球变暖加剧了气候振荡引发的作物减产风险”（Global warming increases the risk of crop yield failures driven by climate oscillations）在 Cell 子刊 One Earth（IF=15.2）上发表。农学院智慧农业系李林超老师为论文第一作者，澳大利亚新南威尔士州基础产业部王斌研究员、长安大学杨贵军研究员和西北农林科技大学于强研究员为通讯作者。本研究得到国家重点研发项目（2023YFD2000100）、国家自然科学基金（42171303）、国家自然科学基金委员会（41961124006）与美国国家科学基金会（1903722）关联合作研究项目的支持。

在全球气候变暖背景下，极端气候事件日益频繁，多个主要产粮区遭受减产的风险显著上升。本研究聚焦于气候振荡（包括厄尔尼诺-南方涛动 ENSO、北大西洋振荡 NAO 和印度洋偶极子 IOD）如何在变暖背景下重新塑造全球作物产量格局以及加剧粮食生产系统的脆弱性。通过结合人工智能算法与多模式耦合的全球作物-气候模拟体系（包括12个全球作物模型与5个CMIP6气候模式），系统评估了从1901年到2099年气候振荡对全球四大粮食作物（玉米、小麦、水稻和大豆）产量变异的影响，并揭示了这一影响随温室气体排放路径和气候情景的动态演变特征（图1）。

图1 主要研究思路

研究结果表明，气候变暖显著扩大了气候振荡对农田的影响范围，预计将有额外5.1%~12%的全球耕地暴露于更强烈的气候振荡风险之下。区域上，21世纪中，NAO在北半球的影响不断增强，而ENSO在南半球的主导地位日益凸显。此外，ENSO与IOD之间的传统耦合关系也呈现出弱化趋势，两者在未来可能对作物产量表现出更为独立的影响路径。

图2 主导因子变化

更为关键的是，研究发现气候振荡对作物产量的影响具有显著的非对称性：强负相位的NAO和厄尔尼诺事件可能导致多地作物减产风险同步上升。例如，在美国、欧洲、南美和东亚等关键农业区，玉米、小麦和大豆的产量可能下降2.0%~8.4%；而正相位带来的产量增益相对有限，无法抵消负相位的损失。这种“增损不对称”的响应特征意味着，未来粮食供应面临更高的不确定性和系统性冲击风险。

图3 气候变化下历史和未来气候震荡对产量影响