Mens økninger i befolkning og rikdom vil løfte global etterspørsel etter mat med opptil 70% av 2050, landbruket er allerede følelsen av klimaendringene. Dette er forventes å fortsette i de kommende tiårene.

Forskere og bønder må handle på flere fronter for å motvirke fallende avlinger og gi flere mennesker. Som med tidligere jordbruksrevolusjoner, trenger vi et nytt sett med plantegenskaper for å møte utfordringen.

Når det gjelder stiftavlinger - hvete, ris, mais, soyabønne, bygg og sorghum - har forskningen funnet endringer i nedbør og temperatur forklare om 30% av den årlige variasjonen i landbruksutbyttene. Alle seks avlinger reagerte negativt på økende temperaturer - mest sannsynlig forbundet med økning i vekstutviklingshastigheter og vannspenning. Spesielt viser hvete, mais og bygg et negativt svar på økte temperaturer. Men generelt hadde nedbørstrendene bare mindre effekter på avkastningsutbyttet i disse studiene.

Siden 1950 har gjennomsnittlige globale temperaturer steget med omtrent 0.13 ° C per tiår. En enda raskere hastighet på omtrent 0.2 ° C av oppvarming per tiår er forventes i løpet av de neste tiårene.

Som temperaturen stiger, nedbørsmønstre endring. Økt varme fører også til større fordamping og overflatetørking, som ytterligere intensiverer og forlenger tørke.

En varmere atmosfære kan også hold mer vann - om 7% mer vanndamp for hver 1 ° C temperaturøkning. Dette resulterer til slutt i stormer med mer intens nedbør. En gjennomgang av nedbørsmønstre viser endringer i mengden nedbør overalt.

Fallende utbytter

Beskjære utbytter rundt Australia har blitt hardt rammet av det siste været. I fjor, for eksempel utsiktene for mungbeans var utmerket. Men det varme, tørre været har skadet produsenter. De ekstreme forholdene har redusert gjennomsnittlig avkastning fra en forventet 1-1.5 tonn per hektar til bare 0.1-0.5 tonn per hektar.

Sorghum og bomull avlinger gikk litt bedre på grunn av utarmet jordvann, mangel på nedbør og ekstrem varme. Frukt og grønnsaker, fra jordbær til salat, var også slått hardt.

Men historien er større enn dette. Globalt, produksjon av mais og hvete mellom 1980 og 2008 var 3.8% og 5.5% under det vi hadde forventet uten temperatur øker. En modell som kombinerer historisk avlingproduksjon og værdata, Prosjekter betydelige reduksjoner i produksjon av flere viktige afrikanske avlinger. For mais er den forventede nedgangen så mye som 22% av 2050.

Å mate flere mennesker i disse endringene er utfordringen foran oss. Det vil kreve avlinger som er svært tilpasset tørre og varme omgivelser. Den såkalte "Grønn Revolusjon"Av 1960s og 1970s skapte planter med kort statur og forbedret respons på nitrogengjødsel.

Nå er det behov for et nytt sett med plantegenskaper for å ytterligere øke avlingen av avlinger, ved å gjøre planter motstandsdyktig mot utfordringene på en vannknapt planet.

Utvikle elastiske avlinger for et svært variabelt klima

Ettergivende avlinger vil kreve betydelig forskning og handling på flere fronter - for å skape tilpasning til tørke og plate, og toleranse for kulde, varme og saltholdighet. Uansett hva vi gjør, må vi også faktor i det landbruket bidrar betydelig til klimagassutslipp (drivhusgassutslipp).

Forskere møter denne utfordringen ved å skape et rammeverk for tilpasning til klimaendringer. Vi identifiserer gunstige kombinasjoner av avlinger varianter (genotyper) og administrasjonspraksis (agronomi) for å jobbe sammen i et komplekst system.

Vi kan redusere effektene av enkelte klimavariasjoner med god styringspraksis. For eksempel, for å takle tørke, kan vi endre plantedatoer, gjødsel, vanning, radavstand, populasjons- og beskjæringssystemer.

Genotypiske løsninger kan styrke denne tilnærmingen. Utfordringen er å identifisere gunstige kombinasjoner av genotyper (G) og ledelse (M) praksis i et variabelt miljø (E). Forstå samspillet mellom genotyper, ledelse og miljø (GxMxE) er avgjørende for å forbedre kornutbyttet under varme og tørre forhold.

Genetiske og styringsløsninger kan brukes til å utvikle klimabestandige avlinger for svært variable miljøer i Australia og globalt. Sorghum er et godt eksempel. Det er den kostholdsstift for over 500 millioner mennesker i mer enn 30-land, noe som gjør den til verdens femte viktigste vekst til konsum etter ris, hvete, mais og poteter.

'Stay-green' i sorghum er et eksempel på en genetisk løsning på tørke som har blitt utplassert i Australia, India og Afrika sør for Sahara. Beskjær med oppholdgrønt opprettholde grønnere stilker og blader under tørke, noe som resulterer i økt stamstyrke, kornstørrelse og utbytte. Denne genetiske løsningen kan kombineres med en ledelsesløsning (f.eks. Redusert plantepopulasjon) for å optimalisere produksjon og matvaresikkerhet i svært variable og vannbegrensede miljøer.

Andre prosjekter i India har funnet ut at alternativ fukting og tørking (AWD) vanning i ris, sammenlignet med normal oversvømmet produksjon, kan redusere vannforbruket med rundt 32%. Og ved å opprettholde et aerobt miljø i jorda, reduseres metanutslippene fem ganger.

Klimaendringer, vann, jordbruk og matvaresikkerhet er en kritisk sammenheng for det 21ste århundre. Vi må skape og implementere praksis som vil øke utbyttet, samtidig som vi overvinne endrede forhold og begrenser utslippene fra landbrukssektoren. Det er ikke rom for selvtilfredshet her.

Om forfatteren

Andrew Borrell, lektor, Queensland Alliance for jordbruk og matinnovasjon, University of Queensland; Senterleder, Hermitage Research Facility; Ekspertkollegium, Global Change Institute, Universitetet i Queensland

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker

at InnerSelf Market og Amazon