Mens stigninger i befolkning og velstand vil løfte den globale efterspørgsel efter mad med op til 70% med 2050, landbrug er allerede mærke virkningerne af klimaændringer. Dette er forventes at fortsætte i de kommende årtier.

Forskere og landmænd bliver nødt til at handle på flere fronter for at imødegå faldende afgrødeudbytte og fodre flere mennesker. Som med tidligere landbrugsrevolutioner har vi brug for et nyt sæt planteegenskaber for at imødekomme udfordringen.

Når det kommer til basisafgrøderne - hvede, ris, majs, sojabønner, byg og sorghum - har forskning fundet ændringer i nedbør og temperatur forklarer omkring 30% af den årlige variation i landbrugsudbyttet. Alle seks afgrøder reagerede negativt på stigende temperaturer - sandsynligvis forbundet med stigninger i afgrødens udviklingshastighed og vandstress. Især viser hvede, majs og byg et negativt svar på øgede temperaturer. Men generelt havde nedbørstendenser kun mindre effekter på afgrødens udbytte i disse undersøgelser.

Siden 1950 har de gennemsnitlige globale temperaturer været steget med ca. 0.13 ° C pr. årti. En endnu hurtigere opvarmning på ca. 0.2 ° C pr. Årti er forventet i løbet af de næste par årtier.

Når temperaturen stiger, nedbørsmønstre lave om. Øget varme fører også til større fordampning og overfladetørring, hvilket yderligere intensiverer og forlænger tørke.

En varmere atmosfære kan også hold mere vand - ca. 7% mere vanddamp for hver temperaturstigning på 1 ° C. Dette resulterer i sidste ende i storme med mere intens nedbør. En gennemgang af nedbørsmønstre viser ændringer i mængden af ​​nedbør overalt.

Faldende udbytter

Afgrødeudbytter omkring Australien er hårdt ramt af det nylige vejr. Sidste år for eksempel udsigterne for mungbønner var fremragende. Men det varme, tørre vejr har skadet avlerne. De ekstreme forhold har reduceret det gennemsnitlige udbytte fra en forventet 1-1.5 ton pr. Hektar til kun 0.1-0.5 ton pr. Hektar.

Sorghum , bomuld afgrøder klarede sig lidt bedre på grund af forarmet jordvand, mangel på nedbør i afgrøder og ekstrem varme. Frugt og grøntsager, fra jordbær til salat, var også ramt hårdt.

Men historien er større end dette. Globalt produktion af majs og hvede mellem 1980 og 2008 var 3.8% og 5.5% under, hvad vi ville have forventet uden temperaturstigninger. Én model, der kombinerer historisk afgrødeproduktion og vejrdata, projekterer betydelige reduktioner i produktion af flere vigtige afrikanske afgrøder. For majs er det forventede fald på op til 22% inden 2050.

At fodre flere mennesker under disse skiftende forhold er udfordringen. Det vil kræve afgrøder, der er meget tilpasset til tørre og varme miljøer. Den såkaldte "Grøn revolution”Fra 1960'erne og 1970'erne skabte planter med kort statur og forbedret lydhørhed over for kvælstofgødning.

Nu er der behov for et nyt sæt planteegenskaber for yderligere at øge afgrødeudbyttet ved at gøre planter modstandsdygtige over for udfordringerne fra en vandmangel planet.

Udvikling af modstandsdygtige afgrøder til et meget variabelt klima

Modstandsdygtige afgrøder vil kræve betydelig forskning og handling på flere fronter - for at skabe tilpasning til tørke og vandmætningog tolerance over for kulde, varme og saltholdighed. Uanset hvad vi gør, er vi også nødt til at inddrage det landbrug bidrager væsentligt til drivhusgasemissioner (drivhusgasser).

Forskere møder denne udfordring ved at skabe en ramme for tilpasning til klimaændringer. Vi identificerer gunstige kombinationer af afgrødesorter (genotyper) og ledelsespraksis (agronomi) for at arbejde sammen i et komplekst system.

Vi kan afbøde virkningerne af nogle klimavariationer med god ledelsespraksis. For eksempel for at tackle tørke kan vi ændre plantedatoer, gødning, kunstvanding, rækkeafstand, population og afgrødesystemer.

Genotypiske løsninger kan styrke denne tilgang. Udfordringen er at identificere gunstige kombinationer af genotyper (G) og management (M) -praksis i et variabelt miljø (E). Forståelse af samspillet mellem genotyper, ledelse og miljøet (GxMxE) er afgørende for at forbedre kornudbyttet under varme og tørre forhold.

Genetiske løsninger og styringsløsninger kan bruges til at udvikle klimafastige afgrøder til meget variable miljøer i Australien og globalt. Sorghum er et godt eksempel. Det er diætetik til over 500 millioner mennesker i mere end 30 lande, hvilket gør den til verdens femte vigtigste afgrøde til konsum efter ris, hvede, majs og kartofler.

'Bliv grøn' i sorghum er et eksempel på en genetisk løsning på tørke, der er blevet indsat i Australien, Indien og Afrika syd for Sahara. Afgrøder med opholdsgrønne opretholder grønnere stængler og blade under tørke, hvilket resulterer i øget stængelstyrke, kornstørrelse og udbytte. Denne genetiske løsning kan kombineres med en styringsløsning (f.eks. Reduceret plantebestand) for at optimere produktion og fødevaresikkerhed i meget variable og vandbegrænsede miljøer.

Andre projekter i Indien har fundet ud af, at alternativ befugtning og tørring (AWD) -vanding i ris sammenlignet med normal oversvømmet produktion kan reducere vandforbruget med ca. 32%. Og ved at opretholde et aerobt miljø i jorden reducerer det metanemissioner fem gange.

Klimaændringer, vand, landbrug og fødevaresikkerhed udgør en kritisk sammenhæng i det 21. århundrede. Vi er nødt til at skabe og implementere praksis, der øger udbyttet, samtidig med at vi overvinder skiftende forhold og begrænser emissionerne fra landbrugssektoren. Der er ikke plads til selvtilfredshed her.

Om forfatteren

Andrew Borrell, lektor, Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovation, University of Queensland; Centerleder, Hermitage Research Facility; College of Experts, Global Change Institute, University of Queensland

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort den The Conversation. Læs oprindelige artikel.

Relaterede bøger

at InnerSelf Market og Amazon