В исследовании, проведенном 16 исследователями из полдюжины стран, используются новые доступные модели сельскохозяйственных культур и данные продолжающихся крупномасштабных полевых экспериментов. Он появится на этой неделе в журнале Nature Climate Change.«Большая часть обсуждения климатических воздействий сосредоточена только на изменениях температуры и осадков», — сказала ведущий автор Дельфин Деринг, ученый-эколог из Центра исследований климатических систем Колумбийского университета, Института космических исследований имени Годдарда НАСА и Института вычислений Чикагского университета. . «Чтобы адекватно адаптироваться, мы должны понимать все задействованные факторы». Деринг предупреждает, что это исследование не следует интерпретировать как означающее, что увеличение углекислого газа — друг человечества — только то, что его прямые эффекты должны быть включены в любые расчеты того, что ждет в будущем.
Многие исследования говорят, что по мере повышения температуры сельскохозяйственные культуры во всем мире будут страдать, поскольку средние температуры становятся непригодными для выращивания традиционно выращиваемых культур, а засухи, аномальная жара или сильные осадки становятся более распространенным явлением. Ученые-аграрии говорят, что потери можно в некоторой степени уменьшить, сменив посевы, выведя сорта, адаптированные к новым условиям, или переместив некоторые районы выращивания сельскохозяйственных культур в сторону полюсов.
Но такая адаптация создает серьезные проблемы.В результате деятельности человека средние глобальные уровни углекислого газа в атмосфере выросли более чем на четверть с 1960 года; сейчас они составляют около 400 частей на миллион и, как ожидается, будут продолжать расти вместе с температурой. В то же время эксперименты с 1980-х годов показали, что более высокий уровень углекислого газа в воздухе помогает растениям создавать биомассу. Концепция относительно проста; растения потребляют углерод для построения своих тканей, и если углерода вокруг больше, им будет легче.
Листья всасывают воздух через крошечные отверстия, называемые устьицами, но при этом устьица теряют воду; при наличии большего количества углерода они не должны так открываться и сохранять влагу.Однако большая часть первоначальных доказательств так называемого удобрения CO2 пришла из лабораторных экспериментов на изолированных растениях. Они не учитывают факторы окружающей среды, которые могут еще сильнее повлиять на растения в условиях потепления, включая возможное усиление нападения насекомых и грибков.
Таким образом, предположения о том, что парниковый газ сам по себе может оказаться благом для сельскохозяйственных культур, вызвали глубокий скептицизм.В 2014 году Деринг и ее коллеги опубликовали первый глобальный расчет того, как волны тепла могут повлиять на урожай, и обнаружили, что пострадают кукуруза, яровая пшеница и соя.
Когда они добавили эффект удобрения углекислым газом, они обнаружили, что урожайность кукурузы все равно снизится, но яровая пшеница и соя могут вырасти. Некоторые СМИ неверно истолковали исследование, заявив, что изменение климата может помочь сельскому хозяйству в целом. По мнению авторов, картина намного сложнее.В новом исследовании рассматривается, как повышение температуры и углекислого газа вместе с изменениями количества осадков и облачности может повлиять на то, насколько эффективно кукуруза, соевые бобы, пшеница и рис могут использовать воду и расти.
Это подтверждает, что одни только тепловые и водные нагрузки могут повредить урожайности; но с учетом двуокиси углерода все четыре культуры будут использовать воду более эффективно к 2080 году.Исходя из нынешней биомассы этих культур, эффективность водопользования пшеницы вырастет в среднем на 27 процентов; 18 процентов в соевых бобах; 13 процентов кукурузы; и 10 процентов в рисе. Учитывая все обстоятельства, исследование прогнозирует, что средняя урожайность нынешних неорошаемых земель пшеницы (в основном расположенных в более высоких широтах, включая США, Канаду и Европу) может вырасти почти на 10 процентов, в то время как потребление воды снизится на соответствующий уровень. количество.
С другой стороны, средняя урожайность орошаемой пшеницы, на которую приходится большая часть производства Индии и Китая, может снизиться на 4 процента. Согласно новым прогнозам, кукуруза все равно будет проигрывать больше всего, даже при более высокой эффективности использования воды; доходность снизится примерно на 8,5 процента. Исследование менее убедительно в отношении общего воздействия на урожайность риса и сои; половина прогнозов показывает увеличение доходности, а половина — чистое снижение.Деринг говорит, что это исследование более надежное, чем предыдущие, поскольку в нем используются новые данные экспериментов, проведенных на реальных сельскохозяйственных полях, и полдюжины глобальных моделей сельскохозяйственных культур, некоторые из которых стали доступны только недавно.
Тем не менее, по ее словам, неопределенность остается большой. Полевые эксперименты, которые включают продувку CO2 над значительными сельскохозяйственными полями в течение всего вегетационного периода, проводились только в нескольких местах в США, Германии, Австралии, Японии и Китае, но не в Африке, Индии или Латинской Америке, где средства к существованию сельское хозяйство — это основа повседневной жизни. Она отметила, что больший урожай также может не привести к большему количеству питательных веществ.
Например, большее поглощение углерода может не уравновешиваться другими питательными веществами, такими как азот, и микроэлементами, такими как цинк и железо, которые необходимы для обеспечения питательных свойств сельскохозяйственных культур.Брюс Кимбалл, исследователь на пенсии из Министерства сельского хозяйства США, который изучал взаимодействие сельскохозяйственных культур и CO2, сказал, что эта статья «хорошо работает в огромных масштабах», хотя, по его словам, «больше данных по большему количеству культур из большего количества мест». необходимо ». Кимбалл также предупредил, что предыдущие исследования показали, что преимущества более высоких уровней CO2 имеют тенденцию к истощению после определенного момента, но что ущерб, наносимый теплом, только усиливается по мере повышения температуры».
Таким образом, для большего потепления и выше CO2 результаты, вероятно, будут более пессимистичными, чем показано в этой статье », — сказал он.