图 1: 中国研究区域及小麦种植面积(a),市级尺度编制的可实现产量及农业气象站点分布(b)。(a) 不同颜色表示像素内小麦种植面积的大小,每个像素为5弧分网格单元。NS:北部亚区;HHS:黄淮海亚区;MYS:长江中下游亚区;SWS:西南亚区。(b) 红线表示中国冬小麦生产的四个主要亚区,彩色块表示市级的可实现产量。黑点表示129个农业气象站点的位置。
图 2: 1981-2020年间平均观测实际产量(Ya) (a)、设计可实现产量(Yt) (b)、模拟水分限制产量(Yw) (c) 和模拟潜在产量(Yp) (d) 的空间变异。模拟的水分限制产量和潜在产量为四种作物模型(DSSAT-CERES-Wheat, DSSAT-Nwheat, WheatGrow, 和 APSIM-Wheat)的平均模拟值。
图 3: 1981-2020年间Yp与Ya之间(a)、Yp与Yw之间(b) 以及Yt与Ya之间(c) 的平均产量差距的空间变异。
图 4: 1981年至2020年四个亚区的年产量差距。黑线为线性回归线。在每个箱线图中,从下到上的横线分别代表该亚区站点产量的第5百分位、第25百分位、中位数、第75百分位和第95百分位。
图 5: 1981-2020年间,若实际产量达到潜在产量、实际产量达到可实现产量、以及水分限制产量达到潜在产量时,四个亚区估计的小麦总产提升量。此处未考虑过去40年小麦种植面积的变化。误差线表示四个模型估算的额外产量的标准误。
图 6: 129个站点的小麦产量稳定性及差距分类(a),以及产量稳定且差距大(b)、产量稳定且差距小(c) 和产量不稳定(d) 的前10个影响因子的排序。“不稳定”产量指过去40年中实际产量的标准差大于0.75(未去除技术趋势)。若产量差距大于过去40年全区的平均值,则被归类为“大”差距。AMP:农机动力,EI:灌溉有效性,FA:施肥量,VPrad:营养生长期累积生长季辐射,STN:土壤全氮浓度,SPH:土壤pH值,SOC:土壤有机碳含量,VPTmean:营养生长期平均生长季温度,RPday:生殖期天数,SBD:土壤容重,WPrad:全生长季累积生长季辐射,WPpre:全生长季累积生长季降水,WPTmean:全生长季平均生长季温度。