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本研究针对气候变化下作物生产可持续性面临的挑战，通过过程作物模型系统评估了塑料覆膜(PMF)、滴灌(DI)和生物炭(BC)三种土地管理技术对全球玉米生产可持续性的影响。研究发现不同LMTs具有显著区域适应性：PMF在缺水地区可使CPS提升23.84%，DI适用于水资源短缺区域，BC在特定国家使CPS最高提升42.94%。组合LMTs可实现3-5倍于单一技术的改善效果，为区域特异性农业可持续发展策略提供了科学依据。
在全球气候变化和人口增长的双重压力下，如何实现可持续作物生产已成为当今世界面临的重大挑战。作物作为人类生存、消除饥饿和福祉的基础，其种植方式和效率直接影响全球可持续发展目标的实现。尽管联合国在首届粮食系统峰会上强调了作物系统对SDGs的贡献，但气候变化、人口增长、地缘政治紧张和不平衡的社会经济发展等因素仍在制约农业相关SDGs的进展。单纯通过土地扩张提高产量可能导致生态系统退化、资源过度消耗和温室气体排放增加等负面环境后果，这使得提高土地利用效率成为国际组织积极倡导的方向。
正是在这样的背景下，北京工业大学循环经济研究所彭鹤、顾轶凡等研究人员在《Nexus》上发表了关于土地管理技术促进可持续作物生产的研究。该研究通过建立过程作物模型与SDGs评估框架的创新连接，解决了农业管理实践与宏观可持续发展目标之间的方法论鸿沟，为全球不同区域制定了精准的LMTs推广路径。
研究人员主要采用三个关键技术方法：首先基于WOFOST模型模拟全球网格级玉米生产过程，整合农业气象、土壤和田间管理数据；其次建立与SDGs对接的CPS评估框架，涵盖零饥饿、清洁饮水和卫生设施、经济适用的清洁能源等五个维度；最后通过文献综述量化三种LMTs对玉米生长过程的具体影响机制，并将其参数化集成到作物模型中。
研究结果揭示了全球玉米产量的空间分布呈现显著不平衡格局。高产区域集中在北美中部、欧洲中部和中国东北部，平均产量达8-14吨/公顷，而撒哈拉以南非洲和中亚干旱地区产量不足2吨/公顷。这种差异主要受水分可用性和气候条件的制约，研究表明蒸腾量与生物量生产与产量呈正相关，缺水地区同时面临较低的蒸腾量和生物量生产。
在多重维度的CPS分析中，北美和东亚地区表现出较高的热量盈余和经济利润，而撒哈拉以南非洲则面临巨大的热量赤字。水资源利用效率方面，东亚和北美显示较高的水生产率，而北非和西亚由于干旱气候水资源生产率相对较低。特别值得注意的是，全球玉米绿水足迹普遍高于蓝水足迹，但在撒哈拉以南非洲地区，由于气候变化迫使农民更多依赖人工灌溉，蓝水足迹反而高于绿水足迹。
关于LMTs对CPS的影响研究得出了重要发现。不同技术在不同维度表现出独特效果：DI对全球热量盈余提升最显著，特别是在拉丁美洲和北美地区；PMF在降低作物水足迹方面最为有效，全球单位作物水足迹减少28.83%；BC虽然适用性有限，但在马拉维和尼日利亚等特定国家效果显著。从综合影响看，PMF在大多数地区表现出最优的CPS提升效果，尤其在撒哈拉以南非洲实现41.21%的增长率，这主要归因于其减少土壤水分蒸发和提高水分利用效率的能力。
研究人员进一步绘制了全球LMTs推广路径图。PMF被确定为空间适应性最广的技术，在北美、东亚和撒哈拉以南非洲等多个国家适用，其作用机制包括提高地温加速发芽、增强土壤蓄水量和延长籽粒灌浆期。DI则主要适用于欧洲、北非和西亚等缺水或季节性干旱地区，通过精确的水分管理显著提高水分利用效率。BC虽然适用国家较少，但在适宜区域如纳米比亚和爱沙尼亚可分别实现19.93%和10.24%的CPS提升，主要通过改善土壤结构和保水能力而不过度消耗自然资源。
对于CPS提升幅度较小的国家，研究提出了组合LMTs解决方案。PMF与DI组合主要集中于欧洲和中亚，解决降水有限且分布不均的挑战；DI与BC组合主要分布在东亚地区，同时满足土壤改良和水分管理的需求；PMF与BC组合则适用于东南亚和赤道地区，应对强烈太阳辐射和快速土壤水分流失的问题。这些组合技术实现了3-5倍于单一技术的改善效果。
研究讨论部分指出了LMTs推广面临的关键权衡与制约因素。高实施成本可能限制技术推广，特别是BC虽然具有碳封存和减少作物残茬焚烧的环境效益，但其成本显著高于传统肥料和土壤改良剂。基础设施可用性也是重要制约因素，如摩洛哥实施DI虽能提高产量，但若无适当的作物残茬收获设备和水资源管理系统，可能加剧农业生态退化和土壤盐渍化风险。此外，农业管理实践不足可能导致塑料薄膜残留物等农业废弃物增加，产生新的环境压力。
该研究的重要意义在于首次建立了微观作物生产过程与宏观SDGs达成之间的桥梁，通过量化LMTs对CPS的综合影响，为每个国家提供了定制化的技术推广路径。研究强调必须根据区域环境条件选择适宜的LMTs组合，而非采用一刀切的技术推广策略。这种基于证据的农业干预指导，为在全球多样化背景下通过区域特异性策略支持可持续发展目标提供了重要科学依据。
