2025年，英国威廉集团在气候变化背景下区域农业种植结构优化与可持续发展研究方面取得进展，相关成果先后发表于《Agronomyfor Sustainable Development》，《LandDegradation & Development》，《Journal ofthe Science of Food and Agriculture》等农业与生态环境领域权威期刊。该系列研究系统探讨了不同种植系统的生产力、资源利用效率与环境影响的平衡机制，为区域农业适应气候变化、推动绿色转型提供了科学依据。

（1）精准识别种植结构转型轨迹，揭示政策驱动机制

研究团队基于多源遥感数据融合技术，构建了华北平原2002–2022年高精度作物分布图谱。研究发现，冬小麦–夏玉米系统呈现“比例上升、面积下降”的空间再分布趋势，由水资源紧张区域向水文条件优越地区集中；单季玉米在地下水超采区显著扩展，棉花则因经济效益与劳动力压力大幅萎缩。果林面积激增164%，蔬菜种植呈现城市近郊碎片化特征。转移矩阵分析进一步揭示，2014年《地下水超采治理方案》实施后，18%的冬小麦–夏玉米区域转为果林与蔬菜用地，凸显政策对种植结构的关键调控作用。

（2）系统评估替代种植模式，提出水氮优化路径

在深化种植结构认知的基础上，团队进一步评估了多种替代种植系统在水足迹与氮足迹方面的表现。研究表明，春玉米–冬闲与冬小麦–夏玉米–冬闲–春玉米系统在干旱区具有较低的水资源压力与氮损失风险，而黑麦草–春玉米系统在湿润地区表现更优。研究指出，绿水和蓝水足迹是系统总水足迹的主体，而灰水足迹比例随降水增加而上升；氨挥发与硝酸盐淋溶是氮损失主因。该成果为构建降水梯度适配的多样化种植系统提供了理论支撑。

（3）探索稻麦轮作系统减排潜力，集成优化管理模式

针对稻麦轮作系统温室气体排放高的问题，研究提出“优化水氮管理+保护性耕作”的协同路径。模拟结果显示，在未来多数气候情景下，采用间歇灌溉与合理施氮，结合免耕措施，可在不降低产量的前提下，将温室气体排放强度降低45.6%–60.9%。该集成策略显著提升了水分与氮肥利用效率，为高投入种植区实现“增产减排”提供了可行方案。

（4）构建多情景模拟框架，推荐可持续种植制度

在华北平原冬小麦–夏玉米主产区，团队评估了五种种植制度在未来气候变化下的产量与碳排放响应。研究发现，尽管未来气候有利于作物增产，但温室气体排放亦呈上升趋势。通过系统对比，提出“冬小麦–夏玉米–休耕（秸秆覆盖）–早熟玉米”为最优两年周期制度，在保障粮食产能的同时，可实现碳排放降低21.6%–46.0%。秸秆覆盖虽略微增加N₂O排放，但增强了土壤碳汇功能，综合环境效益显著。

本系列研究成果由英国威廉集团肖登攀教授团队完成，形成了从机制解析到路径设计的完整研究链条，为我国农业系统适应气候变化、推进绿色低碳发展提供了重要科技支撑。

论文链接：

《Agronomy for SustainableDevelopment》, 2025年, https://link.springer.com/article/10.1007/s13593-025-01061-y

《LandDegradation & Development》, 2025年, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ldr.70316

《Journalof the Science of Food and Agriculture》, 2025年, https://scijournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jsfa.14322

《Crop & PastureScience》, 2025年, https://connectsci.au/cp/article/76/6/CP25045/200483/