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编译服务: 农业立体污染防治 编译者: 金慧敏 编译时间: Jan 23, 2017 浏 览 量: 10

为了更好地评估人类排放温室气体导致的气候变化可能对小麦、玉米和大豆的影响,一个国际研究团队运行了一套全面的美国农作物产量计算机模拟系统。模拟再现所观察到的历年来高温引起的作物产量锐减,从而确认他们捕获了一个可以预测未来的主要机制。重要的是,科学家们发现增加灌溉有助于减少全球变暖对农作物的负面影响,但这种情况只有在水分充足的地区才有可能实现。因此研究结果认为需要限制全球变暖以遏制作物损失。

研究的主要作者,波茨坦气候影响研究所的伯恩哈德(Bernhard Schauberger)阐明他们研究的计算机模拟是基于物理学、化学、生物学等方面的强大知识和大量的数据与详细算法。但是,它们当然代表不了整个复杂的作物系统,所以研究人员称之为模型。科学家将模型结果与实际观测数据进行比较。可以确认模型是否包含了关键计算因素,包括从温度到CO2,从灌溉到施肥。

研究认为没有有效的减排措施,2100年小麦产量可能损失20%

如果每天气温为30°C以上,玉米和大豆都会损失约5%的收成。仿真结果显示了该模型捕捉到超出阈值的热量增加多少可能会导致突然和大量的产量损失。在不受气候变化影响的情况下,气温会更加频繁、严重地影响农业生产力。预计在本世纪末,在没有有效减排的情况下,与非温度升高区相比,温度升高导致的小麦收获损失为20%,大豆为40%,玉米为50%,这些损失甚至不考虑超过36°C的极高温度,否则预计产量将进一步降低。这些影响远远不止美国这个最大的粮食出口国一地:世界市场作物价格可能会上涨,而这是贫穷国家粮食安全的关键问题。

灌溉可能是一种有效手段--然而,这只在具备充足灌溉水的地区才可行。

来自芝加哥大学的合著者乔舒亚.埃利奥特(Joshua Elliott)揭示在模拟中增加农田灌溉时,损失大大减少,因此温度升高带来的水胁迫似乎比热胁迫的影响要大得多。当从土壤到植株的供水减少时,叶片中的小开口逐渐闭合以防止水分流失。因此,这样能防止二氧化碳扩散到植物细胞。此外,作物通过牺牲地面生物量甚至产量以增加根系生长,以此作为对水分胁迫的响应。因此,埃利奥特认为灌溉可能是抑制气候变暖极端影响的一个重要适应手段。

燃烧化石燃料使空气中的CO2量急剧增加。这通常会增加植物的水分利用效率,因为对于每个吸收二氧化碳的单元会失去更少的水分。然而,科学家们认为,这并不能保证高温时的产量。温度大于约30°C时,模拟中额外的CO2施肥并不会缓解相关收益率的下降。

比较不同电脑模拟气候变化影响是ISIMIP项目的核心(部门间建模影响对比项目),项目由全球大约100个模型组组成。项目模拟工作是与AgMIP(国际农业模式比较及提高项目)共同合作完成。

  
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