中国农业大学资环学院赵闯、杨晓光教授团队揭示气候变暖下全球小麦种植区扩张潜力足以抵消单产损失

10月27日，中国农业大学资源与环境学院农业气象系赵闯教授、杨晓光教授课题组在《细胞》（Cell）旗下姊妹期刊One Earth（《一个地球》）在线发表研究论文《气候变暖驱动小麦种植区潜在扩张足以抵消单产损失并提升全球产量》（Potential expansion of wheat planting areas driven by climate warming offsets yield losses and enhances global production）。该研究首次综合评估了气候变化驱动下全球小麦种植适宜区的时空动态及其对总产量的净效应。研究发现，尽管气候变暖导致现有核心产区单产下降，但全球适宜小麦种植的区域将向北显著扩张；这种空间上的拓展潜力巨大，足以抵消传统产区的产量损失，并有望最终实现全球小麦总产量的净增长。

小麦是全球最重要的口粮作物之一，供给了全球约20%的卡路里摄入，其生产稳定对全球粮食安全至关重要。以往的大多数气候变化影响评估，主要关注升温对现有种植区小麦单产的负面影响 ，普遍假设种植区域保持不变。这种评估“盲点”忽略了作物种植带本身可能发生的动态迁移，可能导致对未来全球小麦生产力的评估存在系统性偏差。针对这一关键知识空白，该研究团队创新性地集成了机器学习模型与多模式作物模拟。研究综合考虑了气候、土壤、地形以及人类影响指数（HII）等多重生物物理和社会经济驱动因子，以更真实地模拟未来全球小麦种植面积和单产的协同变化。

高排放情景下全球小麦未来可种植区边界扩张趋势预测

研究结果表明，气候变暖将显著推动小麦种植的北界向高纬度地区扩张。平均而言，全球气温每升高1°C，小麦的种植边界可向极地推进约100-121公里。在2°C的增温情景下，全球小麦适宜种植总面积可净扩张15.0%。值得注意的是，这些新开拓的种植区域（主要在亚洲、北美和欧洲的北部）所带来的产量增长，足以抵消传统核心产区（如华北平原、美国中部等）因气候变暖造成的单产下降。研究综合计算，在不考虑CO₂施肥效应的情况下，2°C增温情景仍将使全球春小麦和冬小麦的总产量分别净增长29.0%和12.5%。该研究成果为全球粮食安全评估提供了更全面的视角，表明人类社会可以通过大规模调整作物空间布局来积极适应气候变化。研究同时提示，种植区北扩可能占用部分森林，需警惕碳排放与低温灾害风险，需通过抗冻品种培育等措施降低损失。

气候变暖下全球小麦可种植面积、单产与总产变化趋势

资环学院农业气象系丛佳慧博士生为论文第一作者，赵闯教授为该论文通讯作者。德国慕尼黑工业大学Senthold Asseng教授、北京大学王旭辉研究员、波茨坦气候影响研究所Christoph Müller教授、哥伦比亚大学Jonas Jägermeyr教授、资环学院气象系刘志娟教授、赵锦副教授、杨晓光教授等参与论文工作。论文得到科技部重点研发项目（2024YFD2301302和2024YFF0808403）、国家自然科学青年基金项目（42201032）、国家青年人才项目、中国农业大学“2115人才发展计划“、拼多多-中国农业大学科研基金（PC2023B01004和PC2024A01002）和中央高校基本科研业务费专项资金（00115352）等项目的资助。

通讯作者简介 赵闯，中国农业大学资源与环境学院气象系教授，系主任，博士生导师。2021年国家级青年人才获得者，中国农业大学高层次引进”杰出人才”。主要从事气候变化与粮食安全、作物模型等方向研究工作，成果以第一/通讯作者发表在PNAS、Nature Communications、Nature Plants、Nature Sustainability和One Earth等国际权威期刊。单篇代表性论文被引突破3300次，气候变化影响作物产量领域近10年全球排名第一。