Rainfed farming systems that are prevalent in sub-Saharan Africa are prone to climate change. Most studies have only estimated the impacts of climate change on agricultural productivity at a regional or national level. This overlooks localized effects at the subnational level, especially within defined agro-ecological regions. Using 30 years (1981–2011) of crop yield and weather data in Zambia, we apply the Just and Pope framework to determine how rainfall and temperature affect yield and yield variability of beans and maize at the national and agro-ecological region levels. At the national level, we find significant negative effect of a rise in temperature on bean and maize yield, while rainfall increases have a positive effect on bean and maize yields. These results differ by agro-ecological region. Rainfall has a positive and significant effect on maize yield in the low rainfall regions I and II, but it has a negative effect on maize yield in the high-rainfall region III and no significant effect on bean yield. Temperature has varied effects by regions and crops. Predicted impacts using HadGEM-ES2 global circulation model show that major yield decreases (25% for maize and 34% for beans) by 2050 will be in region II and will be driven mainly by temperature increase offsetting the positive gains from rainfall increase. The model predominantly overpredicts bean yield and under predicts maize yields. These results call for agro-ecological region-specific adaptation strategies and inventive agricultural policy interventions which are more robust to climate change.

中文翻译：

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赞比亚的气候变化和作物产量：历史影响和未来预测

撒哈拉以南非洲盛行的雨养农业系统容易受到气候变化的影响。大多数研究仅在区域或国家层面估计了气候变化对农业生产力的影响。这忽略了国家以下一级的局部影响，特别是在确定的农业生态区域内。使用赞比亚 30 年（1981-2011）的作物产量和天气数据，我们应用 Just and Pope 框架来确定降雨和温度如何影响国家和农业生态区域级别的豆类和玉米的产量和产量变异性。在国家层面，我们发现气温升高对豆类和玉米产量有显着的负面影响，而降雨量增加对豆类和玉米产量有积极影响。这些结果因农业生态区域而异。降雨量对低降雨区Ⅰ和Ⅱ的玉米产量有显着的正向影响，但对高降雨区Ⅲ的玉米产量有负面影响，对豆类产量无显着影响。温度对地区和作物的影响各不相同。使用 HadGEM-ES2 全球环流模型预测的影响表明，到 2050 年主要减产（玉米 25% 和豆类 34%）将发生在区域 II，主要是由于温度升高抵消了降雨增加带来的积极收益。该模型主要高估了豆类产量，而低估了玉米产量。这些结果要求针对气候变化的农业生态区域特定的适应战略和创造性的农业政策干预措施。但对高降雨区Ⅲ的玉米产量有负面影响，对豆类产量无显着影响。温度对地区和作物的影响各不相同。使用 HadGEM-ES2 全球环流模型预测的影响表明，到 2050 年主要减产（玉米 25% 和豆类 34%）将发生在区域 II，主要是由于温度升高抵消了降雨增加带来的积极收益。该模型主要高估了豆类产量，而低估了玉米产量。这些结果要求针对气候变化的农业生态区域特定的适应战略和创造性的农业政策干预措施。但对高降雨区Ⅲ的玉米产量有负面影响，对豆类产量无显着影响。温度对地区和作物的影响各不相同。使用 HadGEM-ES2 全球环流模型预测的影响表明，到 2050 年主要减产（玉米 25% 和豆类 34%）将发生在区域 II，主要是由于温度升高抵消了降雨增加带来的积极收益。该模型主要高估了豆类产量，而低估了玉米产量。这些结果要求针对气候变化的农业生态区域特定的适应战略和创造性的农业政策干预措施。使用 HadGEM-ES2 全球环流模型预测的影响表明，到 2050 年主要减产（玉米 25% 和豆类 34%）将发生在区域 II，主要是由于温度升高抵消了降雨增加带来的积极收益。该模型主要高估了豆类产量，而低估了玉米产量。这些结果要求针对气候变化的农业生态区域特定的适应战略和创造性的农业政策干预措施。使用 HadGEM-ES2 全球环流模型预测的影响表明，到 2050 年主要减产（玉米 25% 和豆类 34%）将发生在区域 II，主要是由于温度升高抵消了降雨增加带来的积极收益。该模型主要高估了豆类产量，而低估了玉米产量。这些结果要求针对气候变化的农业生态区域特定的适应战略和创造性的农业政策干预措施。