En bedre forståelse af afgrødeudbytte under klimaændringer

Du behøver ikke en ph.d. i landbruget at vide, at vand er afgørende for afgrødeproduktionen. Men i årevis har folk som Jonathan Proctor, der har en ph.d. i Agriculture and Resource Economics fra University of California Berkeley, har forsøgt at forklare, hvorfor vigtigheden af ​​vand ikke dukker op i statistiske modeller for afgrødeudbytte.

"Undersøgelser, der analyserer, hvordan afgrødeudbyttet reagerer på temperatur og nedbør, har en tendens til at finde ud af, at temperaturen betyder meget mere end vand, selvom vi forstår fra plantefysiologien, at temperatur og vandforsyning begge er virkelig vigtige for afgrøder," sagde Proctor, en postdoktor i Prof. Peter Huybers' gruppe ved Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS). "At løse dette puslespil er afgørende for at kvantificere, hvordan klimaændringer vil påvirke globale afgrødeudbytter."

Forskerholdet havde en hypotese:Hvad hvis modellerne målte den forkerte type vand? I stedet for at måle nedbør, som tidligere undersøgelser havde gjort, brugte Harvard-holdet satellitter til at måle jordens fugtighed omkring rodzonen for majs, sojabønner, hirse og sorghum, der vokser rundt om i verden.

Holdet fandt ud af, at modeller, der bruger jordfugtighed, forklarer 30 % til 120 % mere af variationen fra år til år i udbytte på tværs af afgrøder end modeller, der er afhængige af nedbør.

"Regn og jordfugtighed kan variere temmelig dramatisk på grund af fordampning, infiltration og afstrømning," sagde Proctor. "Det, der falder ned fra himlen, er ikke nødvendigvis det, der er i jorden for afgrøderne at drikke - og vi finder ud af, at det, der er i jorden for afgrøderne at drikke, er det, der faktisk betyder noget for deres udbytte."

Ved at bruge satellit-afledte observationer af jordfugtighed sammen med en statistisk tilgang, var holdet i stand til bedre at adskille og forstå de individuelle påvirkninger af temperatur og vandforsyning på udbytte, som ofte er forvirrede, fordi varme og tørhed er stærkt korreleret.

Specifikt fandt holdet, at ekstrem varme var mindre skadelig for afgrødeudbyttet end tidligere estimerede modeller, hvilket sænkede de forventede skader fra opvarmning. Men holdet fandt også øget følsomhed over for tørke og oversvømmelser.

"Når det kommer til at forudsige landbrugets produktivitet i et skiftende klima, er vi nødt til at overveje, hvordan temperatur og vandtilgængelighed vil udvikle sig sammen," sagde Huybers, professor i miljøvidenskab og teknik ved SEAS og Earth and Planetary Sciences.

"Sammenlignet med temperatur vil ændringer i vandtilgængeligheden være mere regionale og sæsonbestemte, således at regionale planlægnings- og forvaltningsstrategier kommer mere i forgrunden for at håndtere klimaændringer."

Holdet planlægger at bruge denne forbedrede forståelse af, hvordan jordfugtighed og temperatur påvirker den globale landbrugsproduktivitet til at udforske, hvordan klimaændringer kan påvirke andre aspekter af menneskers velvære, såsom migrationsbeslutninger eller stabiliteten af ​​fødevareforsyninger.

Artiklen blev udgivet i Nature Food . + Udforsk yderligere

Karakteristika med flere kilder ved strategi for brug af afgrødevand i hypertørre områder