Качество почвы критически важно для устойчивости некоторых культур США к тепловому стрессу из-за изменения климата
Способность почвы удерживать воду будет иметь решающее значение для того, насколько хорошо фермы в некоторых регионах США справятся с проблемой продолжительного теплового стресса из-за изменения климата. К такому выводу пришло новое исследование, опубликованное в журнале Frontiers in Sustainable Food Systems и основанное на анализе 30-летних данных по четырём основным сельскохозяйственным культурам США: кукурузе, сое, хлопку и пшенице.
"В то время как фермеры сталкиваются с более экстремальными погодными явлениями, вызванными изменением климата, они также имеют дело с растущей проблемой деградации почв", — говорит Дебджани Сихи, первый автор исследования.
Контекст проблемы:
- В 2019 году 750 миллионов человек в мире страдали от недоедания из-за последствий изменения климата.
- Ожидается, что мировые урожаи уменьшатся на 25% в течение следующих 25 лет.
- При этом к 2050 году производство продуктов питания необходимо удвоить, чтобы прокормить растущее население.
Роль здоровой почвы:
Здоровая почва содержит микробы, которые обеспечивают растения питательными веществами и повышают питательную ценность продуктов. Эти микробы также улучшают способность почвы секвестрировать углерод. По данным ФАО ООН, верхние 30 см почвы мира содержат примерно в два раза больше углерода, чем вся атмосфера, что делает почву вторым по величине естественным поглотителем углерода после океанов.
Методология исследования:
Учёные проанализировали данные Министерства сельского хозяйства США за 1981–2015 годы на уровне округов. В анализ вошли:
- Климатические факторы: количество осадков и накопление среднесуточных температур за вегетационный период (так называемые степени роста, growing-degree days).
- Свойства почвы: влагоудерживающая способность, содержание органического вещества, текстура (% песка, ила и глины), pH, уклон, подверженность эрозии и допустимые потери почвы.
Для оценки влияния каждой переменной на урожайность использовался метод объяснимого машинного обучения.
Ключевые результаты:
- Степени роста оказались самым важным климатическим фактором, влияющим на изменчивость урожайности.
- Влагоудерживающая способность почвы стала самым влиятельным свойством почвы.
"Основной вывод заключается в том, что фермерам в регионах, где их культуры сталкиваются с повышенным тепловым стрессом, следует proactively сосредоточиться на влагоудерживающей способности своей почвы", — резюмирует Дебджани Сихи.
Практические рекомендации:
- Глинистые почвы и почвы, богатые органическим веществом, удерживают воду лучше, чем песчаные.
- Фермам с песчаными или бедными органикой почвами следует рассмотреть возможность внесения добавок для улучшения влагоудерживающей способности.
- Другой возможной адаптацией является использование мульчи для снижения испарения.
Исследователи надеются, что их выводы помогут фермерам, специалистам по управлению земельными ресурсами и политикам в принятии решений, связанных с устойчивыми и долгосрочными практиками управления почвой, водой и культурами.