Как изменение климата повлияет на урожайность: 30 лет экспериментов моделируют будущее
За последние 30 лет сеть из 14 долгосрочных исследовательских станций на пяти континентах моделировала будущие уровни диоксида углерода (CO2) с помощью экспериментов FACE (free-air concentration enrichment), проводимых в реальных полевых условиях.
Новый обзор в Global Change Biology, синтезирующий данные 30 лет, показывает менее оптимистичную картину, чем предыдущий 15-летней давности (New Phytologist). "Вероятно, существуют генетические решения, если общество решит действовать, — однако время на исходе", — отмечает соавтор Стивен Лонг.
Результаты
- Повышение CO2 до уровней, ожидаемых во второй половине века, может увеличить урожайность C3-культур (соя, рис, маниок) на 18% при достатке воды и питательных веществ.
- Однако прогнозируемое повышение температуры на 2°C, вызванное ростом CO2, может сократить урожайность вдвое для некоторых ключевых культур, сводя на нет положительный эффект от CO2.
- Повышенный CO2 также приводит к снижению содержания минеральных веществ и белка в урожае и повышает уязвимость культур к вредителям и болезням.
- Для C4-растений (кукуруза, сахарный тростник), изначально более эффективных в фотосинтезе, эффект от повышенного CO2 значительно меньше.
Перспективы и решения
Авторы указывают, что в основных культурах существует достаточная генетическая вариативность, а также биоинженерные решения (одно уже доказало свою эффективность) для преодоления негативных эффектов. Но для их реализации нужно начинать работу уже сейчас.
Будущие исследования должны учитывать комплексное взаимодействие CO2 с другими факторами (засуха, температура, вредители) и сосредоточиться на:
- Изучении большего разнообразия культур и генотипов.
- Создании открытой базы данных всех результатов FACE-экспериментов.
"Идеальное решение — резко сократить выбросы CO2 и достичь углеродной нейтральности. Но нам также нужна "страховка" — создание устойчивых и питательных сельскохозяйственных систем, способных прокормить мир в меняющихся условиях", — заключает Стивен Лонг.