Nogle af Amerikas foretrukne produktafgrøder skal muligvis komme videre inden 2045

Rekordtørke og varme har nogle landmænd bekymret for, hvor og hvornår afgrøder kan dyrkes i fremtiden, selv i Californien, hvor hidtil uset mikroklima -mangfoldighed skaber ideelle vækstbetingelser for mange af de mest populære varer i Amerikas købmandsforretninger. En tredjedel af grøntsagerne og to tredjedele af frugt og nødder, som amerikanerne indtager, dyrkes nu på mere end 76, 000 gårde i hele staten, endnu 20 år fra nu kan visse regioner i Californien simpelthen blive for varme og tørre til fortsat produktion.

Ny forskning fra Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) viser, at fremtidige temperaturer i årene 2045-2049 vil have større indflydelse på, når afgrøder med kølig sæson, såsom broccoli og salat, kan dyrkes end hvor, mens for varme sæsonafgrøder (cantaloupe, tomater, gulerødder) vil virkningen være større for, hvor de kan dyrkes kontra hvornår. Forskerne beskriver parring af computermodellering med information om historiske og ideelle væksttemperaturer for fem vigtige californiske afgrøder i deres papir, "Forventede temperaturstigninger kan kræve skift i vækstsæsonen for kølesæsonafgrøder og vækststeder for afgrøder fra den varme sæson, ", der stod i tidsskriftet Videnskab om det samlede miljø tidligere på måneden.

"For at sikre fødevaresikkerhed for Californien og resten af ​​landet, det er vigtigt at forudsige, hvordan fremtidens opvarmning vil påvirke landbruget i Californien, "sagde papirets hovedforfatter Alison Marklein." Vi har brug for pålidelige oplysninger om, hvordan fremtidige klimaforhold vil påvirke vores afgrøder, for at landbrugssystemet kan udvikle et passende svar for at sikre fødevaresikkerheden. For eksempel, en stor udfordring, når man overvejer at flytte afgrøder, er, at avlere har specialiseret viden om deres jord og afgrøder. Hvis afgrøder ikke længere kan dyrkes på deres nuværende steder, så skal landmanden enten flytte til et nyt område eller dyrke en anden afgrøde, hvilket udgør en praktisk og økonomisk byrde for landmanden. "

Nu forsker ved UC Riverside, Marklein havde tidligere ledet projektet, mens han afsluttede et postdoc -stipendium på Berkeley Lab og samarbejdede med Peter Nico, en studieforfatter og personaleforsker i Berkeley Lab's Earth and Environmental Sciences Area. Forskere fra det amerikanske landbrugsministerium og UC Davis bidrog også. Finansieret af University of California's Global Food Initiative, forskningen repræsenterer et væsentligt forskningsfokus for Berkeley Lab:bæredygtigt landbrug. En anden aktuel Berkeley Lab -undersøgelse anvender maskinlæring til at udvikle mikrobielle ændringer, der kan genopbygge jord, der er udtømt for næringsstoffer som kulstof og fosfor.

Vokser til klimaekstremer

Ved gennemførelsen af ​​undersøgelsen forskerne valgte først fem årlige afgrøder, der produceres mere i Californien end nogen anden stat - salat, broccoli, gulerødder, tomater, og cantaloupe. Disse næringsfyldte afgrøder bidrog med 64% af statens kontante værdi af grøntsager og melonafgrøder i 2016 og er afgørende for fødevaresikkerheden, som det fremgår af deres plads blandt de største grøntsager og frugter doneret til fire undersøgte fødevarebanker i Californien.

Holdet indhentede derefter 15 års lufttemperaturdata fra 1990 fra steder i hele staten, samt oplysninger om tærskler for afgrøde temperaturer - eller maksimum og minimum lufttemperaturer, ud over hvilke der opstår fejl i afgrøden - og vækststeder for hver af de fem afgrøder, der går syv år tilbage. De overvejede også en afgrødes optimale vækstsæsonlængde:f.eks. broccoli kræver fire på hinanden følgende måneder på minimum 39 grader Fahrenheit og maksimalt 95 grader.

Sætter sig op til at sammenligne, hvordan hver afgrøde ville klare sig i Californien under forskellige mulige klimascenarier, en varm-tør og en anden kølig-våd, forskerne kiggede på, hvordan højere temperaturer kan påvirke afgrøderne i deres historiske voksested. Næste, de identificerede muligheder for at udvide enhver afgrøde til et mere ideelt vækststed baseret på afgrødens temperaturgrænse, ser på alle områder, hvor afgrøden ikke er blevet dyrket, selv hvor jord ikke tidligere havde været brugt til landbrug.

Endelig, teamet beregnet, hvor meget af det land, der historisk blev brugt til at dyrke hver af de fem afgrøder, kan opretholdes under fremtidige opvarmningsscenarier (varmt-tørt, kølig-våd); hvor meget af den anvendte jord ville være uholdbar på grund af temperaturstigning; og hvor meget jord, der ikke tidligere blev brugt til landbrug, potentielt kunne understøtte hver af de fem afgrøder i forhold til historisk landbrugsjord, hvor disse afgrøder endnu ikke er blevet dyrket.

Tomater kan stå over for nogle vokseværk

"Vi fandt forskelle i, hvordan varmere temperaturer vil påvirke afgrøderne i den kølige sæson i forhold til afgrøderne fra den varme sæson, "Sagde Marklein." Til afgrøder med kølig sæson som broccoli og salat, det kan være muligt at forlænge deres vækstsæsoner. Men det kan blive for varmt at dyrke varme sæsonstomater, hvor de historisk er blevet opdrættet om sommeren, og kan kræve at flytte dem til mildere klimaer, der er varme nok til at dyrke tomater under de nye klimascenarier. "

Teamet fandt ud af, at både afgrøder med kølig sæson, broccoli og salat, vokser i øjeblikket tættere på deres lavere temperaturgrænser i løbet af efteråret og foråret. Klimamodellerne forudsiger en stigning i vintertemperaturerne over minimumstemperaturgrænsen for begge afgrøder, tyder på, at disse afgrøder i midten af ​​århundredet også kunne dyrkes om vinteren, selv i områder, hvor de ikke historisk set er blevet dyrket.

De varmere temperaturer i efterår og forår tyder på, at tomater kan have fordel af et skift i vækstsæsonen. Men det kan vise sig sværere, end det ser ud til.

"Når man ser på det varme og tørre fremtidige klimascenarie, selvom temperaturerne i efterår og forår sandsynligvis vil stige, ligesom sommertemperaturer, et skift i vækstsæsonen er ikke en levedygtig løsning, fordi sommertemperaturerne sandsynligvis vil overstige de kritiske temperaturer for tomater, "Sagde Marklein." Tomater har brug for fire på hinanden følgende måneder for deres vækstsæson, så kløften i midten fyldt af sommeren gør dette umuligt. "

Mulighederne kunne dukke op overalt

Selvom det er rigtigt, at nogle af afgrøderne studerede, især tomater, vil miste områder, hvor de traditionelt er blevet opdrættet på grund af fremtidig opvarmning, der kan være nogle måder at afbøde disse potentielle udfordringer. For eksempel, fordi deres analyse fokuserede på lufttemperatur frem for afgrødetemperatur, i praksis kan kunstvanding muligvis reducere nogle negative varmeeffekter.

I alt, Marklein sagde, at denne undersøgelse giver landbrugsplanlæggere meget at tænke over. "Dette er virkelig et første skridt i planlægningen af ​​fremtidige klimascenarier. Dette arbejde kan bruges til at prioritere ressourcer som dyrket mark og vand for at maksimere landbrugets produktivitet og fødevaresikkerhed, "sagde hun." Det er afgørende at planlægge i fremtiden for fremtidige opvarmningsscenarier, især i områder som Californien, der fodrer nationen. "