Потепление климата снизит производство кукурузы; орошение смягчит эффект
Согласно новому исследованию Университета Пенсильвании (Penn State), независимо от того, какая из общепринятых глобальных циркуляционных моделей окажется ближе к предсказанию степени потепления, производство кукурузы сократится.
Исследователи оценили потенциальное влияние 18 сценариев потепления, определяемых различными концентрациями парниковых газов в атмосфере, на урожайность орошаемой и богарной (неорошаемой) кукурузы с 2020-х по 2090-е годы. Хотя работа была сосредоточена на Великих равнинах США — основном кукурузном регионе страны — результаты, как полагают, имеют глобальное значение.
Для оценки урожайности использовалась модель AquaCrop (разработанная Продовольственной и сельскохозяйственной организацией ООН), которая предсказывает реакцию урожая на воду. Исследование проводилось в репрезентативном для региона районе с наиболее плотным орошением в Центральных равнинах.
По словам ведущего исследователя Суата Ирмака, кукуруза чувствительна к таким факторам, как повышение температуры воздуха, увеличение радиации, дефицит давления водяного пара и изменение влажности. Его команда установила, что урожайность на орошаемых землях пострадает значительно меньше, чем на богарных.
"В нашем исследовании, в зависимости от концентрации парниковых газов и связанного с ней уровня потепления, мы наблюдали снижение урожайности богарной кукурузы в диапазоне от 2,2% до 21,5%", — сказал он. — "При тех же концентрациях парниковых газов диапазон снижения для орошаемых земель был меньше — от 3,7% до 15,6%, благодаря тому, что орошение обеспечивает более стабильные условия роста при водном и температурном стрессе".
Ирмак пояснил, что, согласно Межправительственной группе экспертов по изменению климата (IPCC), глобальный климат, скорее всего, потеплеет на 2,16–3,42 градуса по Фаренгейту к 2040 году. Глобальная средняя температура поверхности в период 2001–2020 годов была на 1,78 °F выше, чем в доиндустриальный период (1850–1900 гг.).
Предыдущие исследования показали, что изменение климата уже повлияло на продуктивность основных сельскохозяйственных культур. Ирмак ранее обнаружил, что из-за повышения температуры воздуха весенние заморозки наступают раньше, а осенние — позже. Это увеличивает продолжительность вегетационного периода до 20 и более дней, что имеет серьёзные последствия для сельского хозяйства.
Исследование важно, поскольку кукуруза — ключевая культура США, занимающая 92 миллиона акров. Ирмак предупредил, что из-за роста температуры и атмосферной потребности во влаге, а также ограничения водных ресурсов и ухудшения их качества на Среднем Западе и Западе, может произойти значительный сдвиг производства кукурузы в восточные регионы США.
"Эти анализы ценны для политиков, управленцев и специалистов по водным ресурсам, чтобы оценить будущий компромисс между орошаемым и богарным земледелием", — отметил он.
В статье, опубликованной в Agricultural Water Management, сообщается, что согласно моделированию, урожайность богарной кукурузы снизится до 40 бушелей с акра, а орошаемой — только на 19 бушелей с акра. Кроме того, урожайность богарной кукурузы будет более изменчивой.
Эти потери значимы, так как кукуруза широко используется на корм скоту, для питания людей, производства волокна и этанола. > "Изменение климата реально — это главное. Нам нужно понять, как это может повлиять на национальную политику и продовольственное снабжение", — заявил Ирмак.
Изменения климата также проявятся в увеличении экстремальной жары, сильных осадков и вероятности засух, что повлияет на урожайность, площади посевов и поставки продовольствия.
"Но оценить масштабы этих изменений сложно, поскольку температура и осадки, наряду с другими метеопараметрами, комплексно влияют на урожай. Это можно сделать только с помощью соответствующих моделей", — добавил исследователь.
Данное исследование является частью долгосрочной работы по изучению влияния изменения климата и стратегий управления на продуктивность агроэкосистем, которую Ирмак начал в Университете Небраски и продолжает в Penn State.