эксклюзив
На примере кукурузы и сои в США ученые показали смещение продуктивных зон этих культур на север.
Изменение климата не только создаст новые проблемы для фермеров, но и приведет к смещению зон выращивания в более прохладные территории. Об этом заявил профессор Гуйлин Ван, принявший участие в новом исследовании Калифорнийского университета в Коннектикуте и Центра экологических наук и инженерных исследований Мейджана Янга, которое было опубликовано в журнале Agricultural Systems.
Согласно построенной модели прогнозов, американские фермеры увидят столь очевидное падение урожайности двух важных маржинальных культур, что будут вынуждены искать новые территории.
Большая часть производства кукурузы и сои в США сосредоточена в регионе Среднего Запада, известном как «кукурузный пояс». Благодаря богатой почве в сочетании с устойчивым развитием сельскохозяйственных технологий за последние пару столетий темпы роста урожайности были высокими.
«Если вы посмотрите на долгосрочную тенденцию, урожайность постоянно росла, за исключением лет с экстремальными явлениями, такими как наводнение или засуха. Например, в 2012 году сильная засуха привела к огромному падению урожайности и установила рекордный уровень цен на продукты питания. В США и других странах эта тенденция увеличения урожайности обусловлена, например, технологиями, ирригацией и улучшением семенных линий. Тенденция будет другой в будущем по мере изменения климата», — говорит Ван.
Ученые использовали модель, основанную на процессах, под названием «Система поддержки принятия решений для передачи агротехнологий», чтобы смоделировать, как различные физиологические процессы сельскохозяйственных культур реагируют на условия окружающей среды: количество солнечного света, осадков, температуры и влажности каждый день в течение вегетационного периода в данном климате. Затем модель определяет урожайность в конце вегетационного периода для каждой культуры. Чтобы оценить влияние изменения климата, исследователи провели моделирование исторического и прогнозируемого будущего климата и обнаружили смещение на север наиболее продуктивных зон выращивания.
«Когда мы смотрим на изменчивость урожайности в прошлом, худшие годы — это годы, когда наблюдались как засуха, так и волны жары. Эти два явления, как правило, происходят одновременно, потому что они действительно подпитывают и усиливают друг друга. Эти совокупные факторы затрудняют объяснение потери урожая сельскохозяйственных культур от конкретного стресса — и именно здесь проявляется сила модели, основанной на процессах, поскольку она учитывает воздействие каждого стрессора на уровне процесса и может дать четкое представление о том, как совокупность факторов стресса влияет на урожайность. Проще говоря, мы понимаем и можем количественно оценить, какая часть прогнозируемого изменения урожайности обусловлена водным, а какая — тепловым стрессом или другими факторами. Исторически сложилось так, что большая часть урожайности в кукурузном поясе ограничивается водным стрессом», — объясняет Ван.
Ученые выяснили, что урожайность кукурузы и сои в США по-прежнему будет ограничиваться в первую очередь водным дефицитом до 2040-х и 2050-х годов, но после середины столетия жара станет основным стрессором и ограничивающим фактором, с чем фермерам не приходилось сталкиваться в прошлом.
«Это открытие имеет значение для селекции сельскохозяйственных культур. Прямо сейчас и в ближайшем будущем важны засухоустойчивые культуры, но если взглянуть на долгосрочную перспективу, нам нужны жаростойкие культуры», — говорит Ван.
Согласно системе прогнозов, сдвиг американской продуктивной зоны выращивания сои и кукурузы произойдет на север, однако, жара на юге снизит урожайность кукурузы примерно на 40% к концу столетия и примерно на 22% — сои. В итоге, сложно будет достичь баланса и сохранить производство даже при северном выращивании.
«Поскольку климат меняется, фермеры не будут сидеть сложа руки, а ученые усилят разработку жаростойких культур и новых агрономических практик, например, для ультра-раннего посева. Я думаю, что мы продолжим наблюдать некоторое увеличение урожайности за счет технологий и новых методов селекции, но в конечном итоге климат возьмет свое. Глядя в будущее, мы увидим сдвиги производственных зон, потому что если мы хотим максимизировать производственную систему, она должна мигрировать вместе с климатом», — подытожил Ван.
(Источник: University of Connecticut. Автор: Элейна Хэнкок. Автор изображения: Дмитрий Лукьянов, AgroXXI.ru).
