Renere luft har øget udbyttet af majs og sojabønner i USA, forskning viser

En nøglefaktor i Amerikas vidunderlige landbrugsproduktion viser sig at være noget, landmænd kan gøre lidt for at kontrollere:Ren luft. En ny Stanford-ledet undersøgelse anslår, at forureningsreduktioner mellem 1999 og 2019 bidrog til omkring 20 procent af stigningen i majs og sojabønneudbytte i denne periode-et beløb til en værdi af omkring 5 milliarder dollars om året.

Analysen, udgivet i denne uge i Miljøforskningsbreve , afslører, at fire vigtige luftforurenende stoffer er særligt skadelige for afgrøder, og tegnede sig for et gennemsnitligt tab på omkring 5 procent af majs- og sojabønneproduktionen i undersøgelsesperioden. Resultaterne kan hjælpe med at informere teknologi og politiske ændringer til gavn for amerikansk landbrug, og understreger værdien af ​​at reducere luftforurening i andre dele af verden.

"Virkninger af luftforurening har tidligere været svære at måle, fordi to landmænd endda kun 10 miles fra hinanden kan stå over for meget forskellig luftkvalitet. Ved at bruge satellitter, vi var i stand til at måle meget fine skala mønstre og pakke rollen som forskellige forurenende stoffer ud, "sagde studieforfatter David Lobell, Gloria og Richard Kushel direktør for Center for Fødevaresikkerhed og Miljø.

Forskningen fremhæver satellitternes betydelige magt til at belyse forureningspåvirkninger i en skala, der ikke er mulig på anden måde. Den magt kunne have en endnu større værdi i lande med mindre adgang til luftmonitorer og udbyttedata.

Læser luften

Forskere har længe vidst, at luftforurening er giftig for plantelivet i høje doser, men ikke hvor meget landmændenes udbytter rent faktisk gør ondt på nuværende niveau. Forureningens indvirkning på landbruget generelt, samt virkningerne af individuelle forurenende stoffer, har også været ukendt.

Fokus på en region med ni stater (Illinois, Indiana, Iowa, Michigan, Minnesota, Missouri, Ohio, South Dakota og Wisconsin), der producerer cirka to tredjedele af den nationale majs- og sojabønneproduktion, Lobell og studieforfatter Jennifer Burney, lektor i miljøvidenskab ved University of California, San Diego, satte sig for at måle indvirkningen på ozonudbyttet af afgrøder, partikler, nitrogendioxid og svovldioxid.

Ozon er resultatet af varme og sollys-drevne kemiske reaktioner mellem nitrogen og kulbrinter, som dem, der findes i biludstødning. Partikler refererer til store støvpartikler, smuds, sod eller røg. Kvælstofdioxid og svovldioxid er gasser, der primært frigives til atmosfæren ved afbrænding af fossile brændstoffer på kraftværker og andre industrielle faciliteter.

"Dette har været et vanskeligt problem at løse op, fordi vores målinger af forskellige typer luftforurenende stoffer og vores målinger af landbrugsudbytter historisk set ikke har overlappet rumligt ved den nødvendige opløsning, "forklarede Burney." Med de nye data med høj rumlig opløsning, vi kunne se på afgrødeudbytter nær både forureningsmonitorer og kendte forurenende emissionskilder. Det afslørede tegn på forskellige størrelser af negative påvirkninger forårsaget af forskellige forurenende stoffer. "

Lobell og Burney forlængede deres analyse tilbage til 1990, da kongressen vedtog ændringer i Clean Air Act, der resulterede i betydelige forbedringer af luftkvaliteten i hele landet. Forskerne gennemgik luftforureningsdata fra hundredvis af overvågningsstationer rundt om i regionen, føderale data om kraftværksemissioner, satellitbaserede observationer af nitrogendioxid omkring disse kraftværker, data om afgrødeudbytte fra føderale undersøgelser og satellitbilleder, og vejrdata for at tage højde for vækstsæsonbetingelser, der vides at forklare afgrødeudbyttevariationer.

Overraskende fund

Hvad Lobell og Burney opdagede overraskede dem. Blandt deres fund:Negative virkninger af hver af de fire forurenende stoffer på majs og sojabønneudbytter, og en klar udbytteforøgelse, jo længere væk fra kraftværker-især kulforbrændingsanlæg-blev der dyrket afgrøder. De forurenende stoffers unikke rumlige mønstre tillod dem at adskille virkningen af ​​hvert forurenende stof på en måde, som tidligere undersøgelser ikke kunne.

Forskerne vurderede, at det samlede udbyttetab fra de fire forurenende stoffer i gennemsnit var 5,8 procent for majs og 3,8 procent for sojabønner i løbet af de sidste to årtier. Disse tab faldt med tiden, da luften blev renere. Faktisk, reduktionen i luftforurening bidrog til en anslået vækst i majsudbyttet på 4 procent og 3 procent i sojabønneudbyttet - en stigning, der svarer til 19 procent af majsens samlede udbytte i løbet af tidsrammen og 23 procent af sojabønnernes samlede udbyttegevinster.

"Vi ved allerede, at Clean Air Act resulterede i billioner af dollars i fordele med hensyn til menneskers sundhed, så jeg tænker på disse milliarder i landbrugsfordele som prikken over i’et, "Lobell sagde." Men selvom det er en lille del af fordelene ved klar luft, det har været en temmelig stor del af vores evne til at fortsætte med at skubbe landbrugets produktivitet højere. "