Effekter af vejrvariabilitet på ahornsirupproduktion undersøgt

En assisterende professor ved Montana State University i bæredygtige fødevaresystemer, som har forsket over hele verden, retter sin opmærksomhed mod ahornsirup.

Nogle landmænd i USA og Canada har bemærket, at mængden og kvaliteten af ​​deres ahornsirup ændrer sig med klimaforandringerne, sagde Selena Ahmed fra MSU's Department of Health and Human Development i College of Education, Sundhed og menneskelig udvikling. Ahmed er med i spidsen for et team af forskere, der undersøger disse observationer.

Ifølge Ahmed, nogle producenter siger, at de ser mindre lyse sirupper, der historisk er klassificeret som "fancy grade" og mere mørke og ravfarvede sirupper i varme år. På samme tid, producenter begynder at tappe deres ahorntræer tidligere på året på grund af saftstrøm udløst af vinteroptøning, men oplever også en tidligere afslutning på ahorntappesæsonen med et varmende forår. Kolde nætter og varme dage udløser saftstrøm, og for meget varme bringer en ende på sæsonen med spirende ahorntræer, der giver en mere usmagelig ahornsirup. Som resultat, Ahmed sagde, nogle producenter frygter, at de i sidste ende vil tabe penge, fordi lettere sirupper - som engang blev betragtet som de højeste kvaliteter - plejede at være mest efterspurgt med de bedste priser. Med skift i sammensætning, mængden af ​​saft, der kræves for at lave ahornsirup, ændrer sig også. Ahornsirup er en industri værd millioner af dollars, Ahmed bemærkede.

Saps sukkerindhold bestemmer mængden af ​​sirup, der kan fremstilles af en given mængde saft, Ahmed sagde, mens sekundære metabolitforsvarsforbindelser bidrager til smagen, siruppens ernæringsprofil og sundhedsmæssige egenskaber. Sekundære metabolitforbindelser er anerkendt for at spille en forsvarsrolle i planter og øges med miljøbelastning, herunder øget skadedyr og mere ekstremt vejr. Imidlertid, hun sagde, at forholdet mellem disse faktorer og miljømæssig variabilitet er dårligt kendt.

For at lære mere om forholdet mellem saftkvalitet og miljøfaktorer, Ahmed er med til at lede en tværfaglig, flerårig undersøgelse som en del af det internationale konsortium ACERNet, der har ført hende og hendes samarbejdspartnere på tværs af rækken af ​​ahornskove og sukkerbuske i Nordamerika fra nær den sydlige række af ahorn i Virginia til dens nordlige række i Quebec, og fra den østlige række af ahorn i New England til nær dens vestlige række i Indiana. ACERNet-samarbejdspartnere omfatter Ryan Huish fra University of Virginia's College i Wise; David Lutz fra Dartmouth College; Joshua Rapp og Kristina Stinson fra University of Massachusetts Amherst; Toni Lynn Morelli fra Department of Interior Northeast Climate Science Center; og Boris Dufour fra University of Quebec i Chicoutimi.

ACERNet-teamet arbejder tæt sammen med bachelorstuderende om ahornprøvesamlinger fra starten af ​​saftstrømmen til dens afslutning, generelt fra februar til april.

"Begyndelsen og slutningen af ​​ahornsæsonen varierer en del fra år til år, sagde Lutz, en skovøkolog. "Nogle producenter bruger støvsugere til at mindske variabiliteten fra dag til dag, men de er altid afhængige af besætninger til at tappe træer i begyndelsen af ​​sæsonen. De tidlige sæsoner er udfordrende for producenter, der pludselig må tilpasse sig skiftende tappeforhold. Vores forskningshold af bachelorstuderende er klar til at indsamle før tid, men kommercielle producenter har ikke altid denne luksus."

Holdet måler saftflow og sukkerindhold gennem hele tappesæsonen og på tværs af ahornområdet. De sender derefter saftprøver til Ahmeds kollaborative Food and Health Lab på MSU for at analysere den kemiske sammensætning, der bestemmer kvaliteten af ​​ahornsaft sammen med sukkerindholdet.

Ahmed er især fokuseret på phenolklassen af ​​sekundære metabolitforsvarsforbindelser, der påvirker saftsmag og sundhedsegenskaber. Lysere farvede sirupper har lavere phenolkoncentrationer end de mørkere sirupper. Højere temperaturer er forbundet med ahornsirup med højere niveauer af phenoler, sagde Ahmed.

Ahmed og hendes samarbejdspartnere er også i dialog med ahornproducenter gennem interviews og workshops for at finde ud af, hvad sirupsproducenter har observeret i deres sukkerbuske i løbet af deres levetid. Mere end 100 avlere, herunder medlemmer af indianske samfund, har deltaget i undersøgelsen til dato, sagde Ahmed.

Ahmed sagde, at hun og hendes samarbejdspartnere er interesserede i at lære om, hvad ahornproducenter oplever og lægger mærke til. Derefter vil de sammenligne disse observationer med deres felt- og laboratorieresultater vedrørende virkningerne af klimavariabilitet på saftstrøm og kvalitet, sagde Ahmed. Forskerne ønsker også at lære, hvordan ahornproducenter forventer at håndtere det sociale, økonomiske og miljømæssige ændringer, der påvirker deres drift.

"Fortsat tapning af ahornsirup, og videregive dens tilhørende traditionelle økologiske viden, er vigtig for indianske samfunds fødevaresuverænitet, " sagde Autumn Brunelle, en indiansk forskningsmedarbejder på projektet.

Forskerne indsamler også information om vejrmønstre og andre socio-økologiske forhold, der påvirker ahorntræer, sagde Rapp, en planteøkolog. Holdet vil koble deres sociale, økologiske og fytokemiske data med klimadata for at udvikle modeller, der forudsiger fremtiden for ahornsirupproduktion.

"Det er vigtigt at vide, hvad der vil ske i fremtiden, så avlerne kan klare sig efter situationen og styre risikoen, " sagde Morelli.

"Der er flere potentielle virkninger af klima og markedsvariabilitet på ahornsirupproduktion, " sagde Dufour, en økolog fra Quebec. "Disse inkluderer tilgængeligheden og sundheden for ahorntræer, tidspunktet og varigheden af ​​tappesæsonen, sap flow og kvalitet, forbrugerdynamik og producenternes levebrød."

Foreløbige skøn tyder på, at saften begynder at løbe op til to uger tidligere, end den gjorde for et århundrede siden. sagde Stinson. ACERNet-teamet forventer, at nordlige stater som Vermont og New Hampshire vil fortsætte med at producere sirup langt ud i fremtiden, og at det sydlige område er det mest sårbare, hvor saftstrømmen er mest variabel fra år til år.

"Vi oplever, at skovbrugere og producenter er bekymrede for ahorntræernes sundhed, især virkningerne af sur regn og udbrud af skadedyr. Sådanne abiotiske og biotiske stressfaktorer, der interagerer med klimavariationer, vil sandsynligvis påvirke ahornproduktionen afhængigt af, hvor du er, og hvordan du styrer din sukkerbusk."

Huish sagde, at han ser ahornsirupproduktion fortsætte i de sydlige Appalacher i lang tid.

"Sikkert årtier, måske endda århundreder, " sagde han. Udbredelsen af ​​ahorntræer kan bevæge sig mod nord med opvarmende temperaturer, men dette er en ekstrem langsom proces, der sandsynligvis vil tage mange århundreder at mærke, han tilføjede.

I mellemtiden, ACERNet-teamet forudser, at der sandsynligvis vil være masser af træer at tappe, medmindre et invasivt skadedyr såsom den asiatiske langhornsbille dræber træerne.

"Imidlertid, der kan være nogle trusler mod de sydlige befolkninger, der kan bringe en vellykket aftapning i fare på meget lang sigt, " sagde Huish. "Der er nogle klimaprojektionsmodeller, der tyder på, at sukkerahorn måske ikke foretrækker klimaet så meget i vores nakke i skoven i fremtiden. Og visse invasive arter og sygdomme kan have en stærkere negativ indvirkning på de sydlige sukkerahorn end vores mere nordlige populationer, forværret af klimaændringer.

"Fællesskabets medlemmer her føler også frustrationerne over stigende uforudsigeligheder i vejret, og ahorntapning er meget afhængig af vejret for godt flow, " Huish fortsatte. "Det ser ud til, at ahorn er blevet tappet tidligere og tidligere på sæsonen gennem årene. Mange begynder nu at tappe i december eller januar. Det kan blive et gamble for nogle producenter. En tilpasningsstrategi er at tappe andre arter af ahorn, der kan vise sig at være mere modstandsdygtige."

Ahmed sagde, at undersøgelsen af ​​ahornsirup, ligesom et par af hendes andre forskningsprojekter, blev udløst af en samtale med avlerne om de emner, der bekymrer dem mest.

I 2012 hun mødtes med to landmænd i 90'erne - Albert og Jean Conklin fra Vermont - om deres erfaringer med landbruget. Ahmed delte oplysninger om sin forskning om virkningerne af klimavariationer på te i Kina. Som svar på at lære om Ahmeds arbejde med tebønder, Conklins delte, at de oplevede noget lignende med ahorn. I løbet af deres levetid, de så mindre af den lyse sirup fra deres sukkerbusk, som de mest foretrak, hun sagde.

"Ahornsirup er et ikonisk ikke-tømmer skovprodukt forbundet med regional identitet, Ahmed sagde. "Jeg var ekstremt interesseret i at studere virkningerne af miljøfaktorer på ahornsirup efter mit møde med Albert og Jean Conklin."

Det interview førte til samtaler med andre avlere og det første af mange tilbud om at smage deres ahornsirup. Ikke længe efter, Ahmed slog sig sammen med andre videnskabsmænd, der var interesserede i de samme spørgsmål med ahorn.

Ahornsirup-undersøgelsen er nu på tredje år. Montana INBRE-programmet og MSU's Department of Health and Human Development gav finansiering til de første to år. Indenrigsministeriets Northeast Climate Science Center finansierer de næste to år af forskningen.

I fremtiden, Ahmed og hendes samarbejdspartnere planlægger at udvikle en borgervidenskabelig komponent til deres undersøgelse. De håber at involvere mellemskole- og gymnasieelever til at indsamle sap-data og, i processen, motivere den næste generation af videnskabsmænd med spørgsmål fra den virkelige verden.

Ahmed har forsket i en bred vifte af emner inden for det økologiske, kulturelle og sundhedsmæssige aspekter af fødevaresystemer rundt om i verden. Ud over ahornsirup-undersøgelsen, hun udfører andre undersøgelser relateret til landbrug, ernæring og sundhed i Montana, nationalt og globalt.