作者:德克萨斯A&M大学的凯·莱德贝特
灌溉用水是斯里尼瓦苏鲁阿勒的特征之一
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，模拟未来在不断变化的气候条件下的棉花生产
信用:得克萨斯州A&M农业生活照片 有了庄稼，农民会适应的——他们一直都是，也将永远是
然而，为了帮助这种适应，得克萨斯州A&M农业生命研究项目已经使用人工智能建模来确定品种在不断变化的气候条件下需要哪些特征才能成功
该项目的另一个目标是帮助延长奥加拉拉含水层的寿命
保护含水层需要了解作物如何适应未来的种植方式，特别是因为气候变化预测表明，未来的夏季将会更温暖、更干燥
为了实现这些目标，得克萨斯州A&M农业生命小组已经完成了对气候变化对棉花产量和灌溉用水影响的评估
“基于基因型的潜在气候变化适应策略以维持德克萨斯州高平原的棉花生产:一项模拟研究”发表在国际大田作物研究杂志上
监督这个项目的是斯里尼瓦苏鲁·阿勒博士
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美国得克萨斯州A&M农业生命研究中心地理空间水文学家，得克萨斯州A&M农业和生命科学学院生物和农业工程系副教授
“我们知道水位在下降，地下水保护区已经开始限制农民可以抽取和使用的水量，”阿勒说
“人们担心农民最终可能不得不从灌溉农业转向旱地农业，以保护奥加拉拉含水层
" 该团队设计的虚拟棉花品种具有更强的耐旱性和耐热性、更高的产量潜力和更长的成熟期
然后，将这些虚拟栽培品种与参考栽培品种进行比较，以评估气候变化对棉花产量、灌溉用水和气候变化适应的不同基因型特异性性状的影响
“博士
Ale作为应对气候变化的弹性农业的领导者，在世界范围内享有盛誉
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美国得克萨斯州A&M农业生命研究和推广中心主任，弗农
“他研究过许多作物品种——高粱、小麦和棉花——这为气候适应性提供了一个更广泛、更有弹性的研究项目
" 模拟棉花品种以获取未来知识 Ale表示，该团队的目标是根据全球气候模型预测展望未来，并确定:在未来的情景下，棉花产量将如何变化？从北到南，这些潜在产量在整个高平原会有怎样的变化？ 该项目的模型将作物生长、发育和产量描述为天气条件、土壤性质和作物管理做法的函数
这些动态模型使用植物和土壤过程的基本机制来模拟作物生长和发育
“我们知道温度从北到南上升，降水从东到西减少，所以我们研究了生产者目前使用的品种，”阿勒说
“我们使用作物模型来观察品种在未来条件下的表现，因为进行模拟气候变化影响的田间实验非常困难
" 在该项目中，在18种未来气候情景下，模拟了高平原地区三个地点——灌木林地、中途和拉梅萨——灌溉和旱地条件下的棉花生长和产量
他的前研究生克里蒂卡·科塔里博士加入了阿勒的项目
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，现在在列克星敦的肯塔基大学；Jim Bordovsky，AgriLife Research农业工程师，中途；克莱德·蒙斯特博士
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，和维杰·辛格博士
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，都在生物和农业工程系；约翰·尼尔森-金门博士
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布莱恩大学站德州气候学家；杰里特·胡根博姆博士
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可持续食品系统研究所和农业与生物工程系，佛罗里达大学，盖恩斯维尔
该模型是使用自2011年以来收集的Bordovsky历史数据数据集进行训练的
作物生长模型是田间试验的补充，在用于任何应用之前，必须根据田间测量数据进行评估
由于气候条件的变化，季节性灌溉用水量预计会增加
信用:得克萨斯州A&M农业生活照片由凯·莱德贝特 在本研究中，相对于参考品种，评估了: 具有改良根系物理和土壤水力特性的两类耐旱品种
两个耐热品种增加了棉铃添加和棉铃分配的最佳温度范围
一个具有较大叶片和较大种子生长分配的高产潜力品种
一个花期较早、生殖期较长的早熟品种
作物模型允许添加关于栽培品种的输入文件和改变参数的机会
例如，增强耐旱性的一种方法是修改模型中的根系特征
在较干燥的条件下，缺水的植物会将根深深地扎入土壤中以获取水分
因此，该模型可以检验根系扩张对抵御干旱胁迫有什么影响
“比方说，我们试图了解如何增强侧重于抗旱性的品种特性，以克服气候变化的负面影响——高产品种会做得更好，还是耐热品种会做得更好？我们利用模型的能力，假设模拟那些虚拟品种，然后试着看看它们与参考品种相比的表现，”科塔里说
模拟结果 这些模拟帮助研究人员做出了以下预测: 根据预测的气候变化，如果生长季节的温度保持在最佳限度以下，灌溉棉花的产量可能会因二氧化碳施肥而增加
根据降雨量预测，在大多数气候模型下，季节性灌溉用水量预计会增加
在旱地条件下，温度胁迫和水分胁迫抑制了二氧化碳施肥的有益效果
科塔里说:“我们测试了六个虚拟品种，根据它们相对于参考品种的产量和季节性灌溉用水量，测试了它们对气候变化的适应能力。”
高产品种的特点是更大的潜在叶片大小和增加分配到种子和外壳，是灌溉棉花生产的理想品种
发现开花早、生育期长的长熟品种适合旱地棉花生产
耐热品种将是另一个安全的选择，特别是对于温暖的南部高平原地区
规划未来 被评估的模型可以帮助评估气候变化对作物生产各方面的影响，如作物产量、灌溉需水量和用水效率
育种者可以利用这些信息为未来而努力
“这项研究对育种者开发新品种很有用，”阿勒说
“他们可以采纳这些指导方针，然后专注于在未来气候情景下表现更好的品种
" 他还说，从生产者的角度来看，这些信息对于考虑气候变化影响的资源规划是有用的
例如，在沙地土壤较多的南方地区，作物表现与棉花生产的北方地区略有不同，育种者可以开始进行这些调整
这项研究的结果也适用于农学
例如，生产者可以安排他们的种植时间，这样植物的关键阶段就不会发生在最高温度时期
Ale说:“模拟中存在不确定性，但这些想法将为育种者和生产者提供一些指导——一些关于未来农业将如何发展以及我们可以做些什么来适应它的想法。”
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