Vil klimaændringsdrevet tidsmæssig variation i nedbør påvirke afgrødeudbyttet og reaktive kvælstoftab?

Klimaændringer (f.eks. global opvarmning) intensiverer den globale vandcyklus, og den tidsmæssige variation af nedbør er steget betydeligt. Fordelingen af ​​nedbør er mere ujævn over tid, og tørke og oversvømmelser forekom hyppigere. Denne ustabile variation i nedbør er særlig negativ for afgrødevækst.

På den ene side vil tidsmæssig variation i nedbør direkte påvirke tidspunktet for påføring af gødning, hvilket yderligere begrænser matchningen af ​​gødningsudbud og efterspørgsel efter afgrøder. På den anden side fører den øgede tidsmæssige variabilitet af nedbør til en asynkron mellem N-udbud og N-efterspørgsel, hvilket indirekte fører til mere reaktive kvælstoftab (herunder udvaskningstab, gasformige emissioner osv.), og dermed forårsager vandforurening, drivhusgasemissioner , luftforurening og andre økologiske miljø- og sundhedseffekter.

Prof. Peter M. Vitousek fra Stanford University og hans team simulerede afgrødeproduktivitet baseret på jordens fugtighed og temperatur og biologisk tilgængeligt N og P fra alle kilder (gødning, atmosfærisk aflejring og mineralisering af N og P fra jordens organiske N og P) , for at vurdere, hvordan tidsmæssig variation i nedbør påvirker afgrødeudbytte og kvælstoftab.

Modelresultaterne viser, at den passende mængde gødningsudbringning (henholdsvis 100 og 20 enheder N og P) og det passende tidspunkt for tilsætning (to trin til afgrøden i vækstperioden, og tidspunktet for udbringningen er tættere på vækstperiode, jo mere signifikant er effekten af ​​at øge udbyttet og reducere Nr-emissioner) resultere i en højere genindvinding af N i høstet materiale på 53,6 og et lavere N-tab på 60,8, hvilket er en anbefalet bedste praksis for mange markafgrøder.

Den øgede variation af nedbør har potentiale til at medføre ekstrem nedbør og en mere ujævn fordeling af vandressourcerne med forskellige negative virkninger på landbrugsproduktionen. Det blev fundet i denne undersøgelse, at stigninger i tidsmæssig variation i nedbør forårsagede faldende udbytter, progressivt større tab af reaktivt N. Sådanne tab vil sandsynligvis være særligt vigtige for P, da den relative immobilitet af P forårsager store puljer af gødnings-afledt P til akkumuleres i overfladejord, hvor de er sårbare over for tab via afstrømning og jorderosion.

Globale tidsmæssige variationer i nedbør vil være mere dramatiske med menneskeskabte klimaændringer, som yderligere vil reducere udbyttet og øge kvælstoftabet. Forfatterne og deres team håber at udforske løsninger, der kan løse denne klimarisiko. Men justering af gødningsmængderne (~30%) afhængigt af jordens fugtindhold vil reducere reaktivt N-tab (~50%), men øger ikke afgrødeudbyttet.

I regnfodrede landbrugsøkosystemer vil klimaforandringer-drevne stigninger i tidsmæssig variation i nedbør gøre det vanskeligt at opretholde afgrødesystemer, der både er højtydende og har små miljømæssige og menneskers sundhedsmæssige fodaftryk. Kort sagt virker det sandsynligt, at vi vil stå over for stigende udfordringer for fødevaresikkerheden med den løbende forbedring af nedbørsvariabiliteten.

Atmosfæren er et meget komplekst system. Da de drivhusgasser, der udledes af mennesker, akkumuleres i atmosfæren, kan de i sidste ende forårsage ekstreme vejrbegivenheder såsom regnbyge. Kun hvis lande over hele verden øger deres indsats for at reducere emissioner og opnå CO2-neutralitet så hurtigt som muligt, kan vi ændre jordens klima og fremtiden for vores hjem.

Denne undersøgelse er blevet offentliggjort i Grænser for landbrugsvidenskab og teknik . + Udforsk yderligere

Gødning forårsager mere end 2 % af de globale emissioner