Simulating synergistic effects of climate change and conservation practices on greenhouse gas emissions and crop growth in long-term maize cropping systems
Notice bibliographique
Résumé
Understanding the impacts of future climate change and long-term agronomic practices on environmental quality and agricultural productivity is critical to the development of sustainable agronomic management approaches. Given these requirements, the present study’s objective was to evaluate the potential impacts of climate change and long-term conservation practices on greenhouse gas (GHG) emissions and crop growth. To project potential future (2065–2084) climatic conditions for a field under a long-term maize cropping system situated in Nebraska (USA), 12 different combinations of regional climate models × global climate models (RCMs-GCMs) were generated under representative concentration pathway 8.5 (RCP8.5) and a heightened atmospheric carbon dioxide concentration ([CO 2 ] atm = 714.1 ppm). Then, employing a well-calibrated instance of the Root Zone Water Quality Model (RZWQM2), the effects of four long-term conservation practices were simulated under the 12 RCMs-GCMs. Compared to other climatic factors ( e.g. , shortwave radiation, wind run, and relative humidity), temperature, precipitation, and [CO 2 ] atm played more important roles for future carbon dioxide (CO 2 ) and nitrous oxide (N 2 O) emissions, global warming potential (GWP), soil organic carbon (SOC), crop yield, and total crop biomass. The sum of their relative contributions to GHG emissions and crop growth exceeded 83.9 % across all treatments. Under future climatic conditions, CO 2 and N 2 O emissions increased significantly — 19.4 % ± 5.8 % and 26.6 % ± 8.9 %, respectively — compared to those under historical baseline conditions. Likewise, the GWP increased by 19.8 ± 5.8 %. Although rising [CO 2 ] atm afforded limited benefits in terms of crop photosynthesis rates, rising future temperatures shortened crop growth cycles, resulting in a net decrease of 9.1 % ± 1.9 % in maize yield and 4.2 % ± 1.6 % in total biomass. SOC saw a net increase of 4.8 % ± 0.4 % under the future ( vs. baseline) climate. Compared to residue removal with no-till treatment, annual CO 2 and N 2 O emissions in the long-term maize cropping system were predicted to increase by 26.8 % and 27.9 % between 2065 and 2084 under residue retention with tillage treatment, respectively. Whereas crop yield and biomass were not significantly affected by residue or tillage management practices. The simulation method provided valuable evidence for management decisions to assess the synergistic effects of climate change and long-term agronomic practices on the environment and agricultural productivity. Further investigation is needed on the effects of other climate RCPs and agronomic management for sustainable agricultural production.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».