«Мы показали, что пахотные земли ежегодно рециркулируют в атмосферу меньше воды, чем естественная растительность Серрадо», — сказала Стефани Спера, аспирантка Университета Брауна на факультете наук о Земле, окружающей среде и планетах и ??исследователь из Института Брауна. Окружающая среда и общество (IBES). «Поскольку сельское хозяйство продолжает расширяться, это может повлиять на режим осадков, который поддерживает как естественную растительность, так и сельскохозяйственное производство».
Исследование, проведенное Сперой вместе с исследователями из Университета Вермонта и Исследовательского центра Вудс-Хоул, опубликовано в журнале Global Change Biology.По словам Спера, в то время как бразильская Амазонка была центром интенсивных усилий по сохранению, соседнему Серрадо уделялось гораздо меньше внимания. В результате вырубка лесов, чтобы освободить место для пахотных земель, увеличилась в Серрадо, хотя в Амазонке она значительно замедлилась.Спера и ее коллеги использовали спутниковые данные за десятилетие, чтобы задокументировать эти изменения в землепользовании в регионе Серрадо под названием Матопиба, где в последнее время произошла большая часть сельскохозяйственного развития.
Данные показали, что площадь сельскохозяйственных угодий увеличилась более чем вдвое — с 1,3 миллиона гектаров в 2003 году до 2,5 миллиона гектаров в 2013 году на изучаемой территории в 45 миллионов гектаров. Почти три четверти этого расширения произошло на земле, где была нетронутая естественная растительность Серрадо.
Исследователи также использовали спутниковые данные для оценки уровня эвапотранспирации в регионе — количества воды, покидающей почву и листья растений, которая возвращается обратно в атмосферу. Данные показали, что в течение вегетационного периода пахотные земли перерабатывают столько же или немного больше воды, чем естественная растительность. Но в засушливый сезон, когда поля находятся под паром, эвапотранспирация с сельскохозяйственных земель была в среднем на 60 процентов ниже, чем с местной растительности.Поскольку пахотные земли продолжают расширяться за счет растительности Серрадо, сокращение повторного использования воды в сухой сезон может в конечном итоге повлиять на критический сезон дождей в регионе, на который приходится львиная доля дождей Серрадо. «Исследования моделирования показали, что изменение регионального водного цикла во время засушливого сезона может повлиять как на время, так и на стабильность сезона дождей», — сказал Спера.
Это имеет последствия как для естественной растительности, так и для сохранения жизнеспособности региона для сельскохозяйственного производства.«Время дождей имеет большое значение», — сказал Джек Мастард, профессор наук о Земле, окружающей среде и планетах в Браун и соавтор исследования. «Это почти все неорошаемое земледелие в этом регионе. Если вы начнете откладывать начало дождя, это скажется на том, что вы можете выращивать».
Но удары не обязательно ограничиваются Серрадо. Преобладающие ветры переносят воздушные массы Серрадо на запад в сторону Амазонки, и влага внутри них способствует выпадению там осадков.«Половина осадков в Амазонке — это оборотная вода», — сказал Спера. «Таким образом, уменьшение влажности в этих воздушных массах может вызвать уменьшение количества осадков».Однако исследование также выявило потенциальный фактор, смягчающий общее сокращение повторного использования воды: двойной урожай.
Двойной урожай — это посадка двух культур на одном поле за один вегетационный период. Исследование показало, что с точки зрения годового суммарного испарения дважды обрабатываемые земли ведут себя более похоже на местную растительность. Это связано с тем, что двойной посев эффективно увеличивает продолжительность активного вегетационного периода — периода, в течение которого эвапотранспирация пахотных земель соперничает с эвапотранспирацией местной растительности.Исследование показало, что удвоение посевов увеличилось с 2 процентов пахотных земель в 2003 году до более 26 процентов в 2013 году.
Без этого увеличения двойного посевов сокращение повторного использования воды на пахотных землях было бы на 25 процентов хуже.Исследователи предполагают, что политика, поощряющая двойное выращивание сельскохозяйственных культур, может помочь ослабить влияние расширения сельского хозяйства на круговорот воды в Серрадо.