气候和全球变化对作物生产的影raybet雷竞技最新响
杰弗里·r·迪克森
园艺和中心景观,生物科学学院Whiteknights,大学的阅读,阅读,伯克希尔哈撒韦RG6 6,联合王国
1。介绍5。赢家和输家
2。对植物生长的影响和6。适应复制引用
3所示。问题的规模
4所示。raybet雷竞技最新气候变化模型
1。介绍
气候变化增加了一个raybet雷竞技最新非常重要的维度的复杂问题确保全世界的农业都可以养活迅速增长的人口。确保食品安全必须减少环境破坏,而不是增加。人口增长,丧失的肥沃的土地退化及其用于住房和工业,减少水的供应和渴望越来越蛋白质饮食都是这个问题不可分离的部分。提供足够的食物和适当的气候变化的背景下,是所有学科的重要问题,科学家和政治家们集体必须解决。raybet雷竞技最新没有一个公平的解决方案对环境和人类,饥荒和战争的幽灵茎我们的地球。
历史分析等Therrell et al。[1] 2001年玉米产量超过1474演示食物供应和气候变化之间的联系密切。气候变化的影响已经承认科学超过一个世纪[2 - 5]。raybet雷竞技最新变化可能是有益的,至少在短期内,通过Magrin et al。[6]最近显示,阿根廷小麦的产量,玉米、向日葵和大豆都受益于增加降水,最大和最小温度下降。
raybet雷竞技最新:观察到的气候变化对地球的影响
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第一次正式科学验证观察全球变化的物理和生物系统之间的联系和人类活动导致的气候变化的主要温室气体浓度增加证明了Rosenzweig et al . [7]。raybet雷竞技最新他们调查了29500位数据系列其中90% (P ^ 0.001)表明,在全球范围内变化的方向,预计将对全球变暖的反应。在生物系统中,90%的数据集显示,植物和动物都一致地应对温度变化。这主要是说明了物候变化与盛开的早些时候,叶展开,春天到来。事件对当前规模没有访问过地球在过去三个季度的一百万年[8]。以前,但是,没有一个物种(人)已经完全控制了地球的全部资源和快速复制自己前所未有的数量。迫在眉睫的危险的地球资源的枯竭和环境改变的方式提高的过程。
船尾[9]发现,“如果不采取行动来减少排放,大气中温室气体的浓度可能达到两倍工业化前的水平早在2035年,几乎提交我们的全球平均气温上升2°C。从长远来看会有超过50%的几率,气温上升将超过5°C”。
2。对植物生长和繁殖的影响
布莱克曼原则的限制因素[10]的过程条件时,其速度由许多单独的因素,过程的速率是有限的速度“慢”因素的同样适用于现在就像一个世纪前。植物生理学的基本原则可能管理应对气候变化大体理解(11、12)。raybet雷竞技最新虽然一些元素变化的环境可以促进植物的生长和繁殖,别人会供不应求,导致生理上的压力。现在不同的是,压力是更实质性的大小。的增长C3植物1(时间和北方)增加而不断上升的二氧化碳水平超过与C4 plants2(温暖的热带)。相对较小的组使用景天酸代谢植物(凸轮)途径(如仙人掌科的成员)可能青睐的增加二氧化碳浓度和温度[13]。与良性C3植物在哪里固氮微生物(例如,豆类)似乎有好处。额外的二氧化碳浓度大的好处为一年生植物相比,多年生植物。叶面积增加提高了光合作用与早期的结果和更完整的光拦截
1 C3植物形成三碳化合物3 phosphoglyceric酸作为光合作用的第一阶段。
2 C4植物形成化合物4碳草酰乙酸作为光合作用的第一阶段。
合成更大的生物质生产。但维护成本增加对能源和不断上升的呼吸与更高的要求。叶营业额上升一定程度上是由于阴影效果因此每叶光合作用下降。气孔开放与二氧化碳的增加减少。这是有利于限制空气污染物的影响像氮氧化物(NOX)、二氧化硫(SO2)和臭氧(O3)但抑制水吸收。气孔导度和蒸腾速率随着二氧化碳浓度上升下降。这种效果不太明显,当测量地面面积(林冠蒸散)的基础上对消费对叶面积测量。有水利用效率的增加干物质形成的相对于单元的水发生。因此,叶片温度升高提高植物的速度发展特别是在早期成长阶段。
然而,最终减少蒸腾作用和合成更高的温度在树叶导致加速组织衰老。是否有益影响的程度取决于温度上升并超过光合作用效率的最优。总的来说,数据显示高浓度二氧化碳C3植物可能有积极的福利包括产生刺激,提高资源使用效率,多与C4杂草竞争成功,少破坏臭氧毒性和在某些情况下更好的害虫和病原体抵抗[14]。
受益于大气二氧化碳增加可能抵消了气温上升造成的不利影响。虽然气候变暖加速植物开发减少谷物填充,限制nutrient-use效率,增加用水量和支持C4在C3作物植物杂草。水平衡和水量的变化可以在作物生长的土壤是至关重要的。在草原上,90%的方差在初级生产可以占年降水量[15]。计算使用笔者环球方程预测潜在蒸发增加约3%气温每升高1°C [16]。虽然生物量和产量随着二氧化碳浓度的升高而增加干物质分配模式的根,芽和叶也发生了变化。根拍摄比率增加二氧化碳升高有利于根和块茎作物。相反,温度升高和降低蒸腾限制生物质和种子产量下降。非结构性碳水化合物含量增加,但蛋白质和矿物质养分含量下降因此食品质量下降为食草动物和人类[17]。
目前,^ 25%的作物生产是输给了害虫和病原体之间的蹂躏,消费者的盘子。raybet雷竞技最新气候变化将改变逐步发展的生命周期阶段,利率对害虫和病原体和敌对的生物有关。它可能修改宿主抵抗病原体和宿主关系的机制。宿主和病原体的地理分布将会改变。农作物损失的程度会增加,控制措施的功效[18]可能会面对更大数量的害虫和病原体。高浓度二氧化碳增加真菌的繁殖能力的结果。昆虫发展加速的速度随着温度的上升。在温暖的条件下生长和繁殖更快,每赛季有更多的后代。例如,常见的房子飞(有),虽然不是直接农作物害虫是一种疾病向量和麻烦,数量预计到2080年将增长244%[19]由于气温上升。更激进的害虫和病菌菌株是假定的开发在高二氧化碳。 Increased rainfall events would reduce weather-windows for spray application and allow greater likelihood of contact sprays being washed off. Raised carbon dioxide could increase the thickness of epicuticular waxes resulting in slower penetration of pesticides. Raised aerial carbon dioxide concentrations are unlikely to have much impact within the soil since they are already 10 15 times higher than in air. Rising temperatures could increase the range of pathogens as suggested for Phytophthora cinnamomi by Brasier [20]. Similarly, increased spread is likely for rice blast (Magnaporthe grisea), wheat scab (Fusarium spp.), stripe rust (Puccinia striiformis) and powdery mildew (Blumeria graminis). Boag et al. [21] estimated that each 1 °C rise in temperature would allow soil-borne nematodes to migrate northwards by 160 200 km. A similar rise would allow leaf rusts of wheat and barley and powdery mildew infection to rise by 2 5-fold [22]. The effects of climate change on pest and pathogen outbreaks are already being seen in the United Kingdom and Western Europe for example, insect pests such as Diamondback moth (Plutella xylostella), pathogens like bacterial black rot (Xanthomonas campestris pv. campestris) and various Phytophthora spp. have become well established causing damage respectively, to field brassicas and a wide range ornamentals.
最引人注目的例子之一,气候变化和农业之间的交互变化加剧疾病问题的土传细菌Plasmodiophora brassicae导raybet雷竞技最新致棒状硬化根芸苔属植物的疾病。以前,这种病原体检查在英国举行冬季油菜(显著)植物,因为它是一个主要冬季作物。这意味着在8月底9月初到钻孔冷却土壤。玫瑰产生的种子发芽和植物在11月之前形成组件的产量增长重新开始在2月中下旬。病原体是不活跃的寒冷的冬天的土壤。因此,这种作物的生长和产量可能在夏天几乎没有破坏p brassicae相较于欧洲大陆的春天钻作物屈从于棒状硬化根一样发达国家土壤变暖。现在英国作物被播种在7月下旬至8月上旬和土壤保持热在冬天,结果p brassicae仍积极全年造成损害。更大的土壤含水量在秋季和冬季,因为降雨增加只改善了病原体的传播的机会和乘法[23]。
显著增加哺乳动物害虫如老鼠(鼠属spp。)指出。温暖的条件长时间使他们保留活动没有任何形式的冬眠和结果产生更多的窝。这些都是成为领域的主要问题蔬菜特别是在深秋。的控制是有限的尤其是在拥挤的sub-urban地区加剧了问题。同样,禽流感害虫如木头鸽子(鸽属spp)越来越多地掠夺粮食作物。这两个动物污染产生的尿液和粪便,经常是感染细菌病原体引起人类疾病的能力。总的来说,虽然温度上升会显著增加植物疾病的严重程度和传播,降水将作为监管机构[24]。raybet雷竞技最新气候变化模型还没有足够敏感或详细将估计的变化对微生物活性的影响。极端天气事件,如过多的降雨和顺向洪水最有可能恶化作物病原体的发病率。温带地区的主要气候变暖的影响可能会增raybet雷竞技最新加冬季生存害虫和病原体。
在更北方的纬度有生长和繁殖的变化模式特别是多年生木本植物。有大量的信息可以追溯到1700年代初在英国的气候变化的影响的预测可能[25]。raybet雷竞技最新raybet雷竞技最新气候变化扰乱了温度、光周期和因为昆虫和病原体之间的同步显示个人模式的反应温度、二氧化碳及光周期会有损失的发展逐步损害植物与环境之间的关系。这个不利影响物种之间的时间和空间关联互动在特定生态系统和在不同营养水平。Rosenzweig et al。[7]确定开花的转变,叶演变、迁移和复制,物种分布和群落结构。在自然和作物生产会有短缺的“寒蝉事件”在秋天,鼓励多年生植物适应并最终进入休眠状态。raybet雷竞技最新休眠可能是更深刻、更容易破碎的[26]。
物候学研究(尤其是反复出现的自然现象的研究时间与气候条件)已经清楚地显示,球根状的花期和落叶木本物种拥有先进的任何1个月在过去的30年。冻结事件将成为零星的、不可预测的,经常严重。结果对于早期发展的木本植物,生长季节将花期和果期组织的损失。大多数这些植物不能取代这些器官,直到第二年。因此整个赛季的生长和繁殖失败。水果和种子生产。如果这种情况发生在连续的赛季最终的植物会死去。这将是一个重大的问题商业水果作物和舒适和自然植被。可能是“森林巨人”树(橡树,Quercus spp。、山毛榉、水青冈属spp,榆树,榆属spp)将受到最严重的损害。这也意味着顶级水果如苹果(苹果属sylestris)和梨Pyrus(普通的)和杏等核果(p . armeniaca),樱桃(p .鸟结核)和李子(p .有)将被迫开花早,将整个庄稼被摧毁。
营养收购与整体密切相关植物生物量和强烈的影响可用根表面积。当气候变化raybet雷竞技最新改变根勘探在接下来的土壤养分限制收购导致压力和降低经济增长。营养替代管理需要在作物光谱变化后温度和二氧化碳的影响可用性[27]。
raybet雷竞技最新气候变化对土壤侵蚀具有直接和间接的影响。毁灭性的土壤侵蚀的结果甚至温和降雨量下降到裸露的土壤。增加土壤侵蚀加速作物土地生产力的损失。避免易侵蚀作物,即那些缓慢或不能完全提供完整的树冠闭包是一个策略。从24%增加到46%的英格兰和威尔士的总土地面积有中度到高流失的风险预测的气候变化[28]。raybet雷竞技最新暴雨事件大Brittain如2007年大规模的洪水摧毁了庄稼和秋季种植的机会,因为土壤退化的直接成本£3 x 109 [29]。
越来越多的严重的风事件被认为可能[30]。因为技术复杂性的分析风效果几乎没有数据,识别这种预测的后果。在欧洲北部,冬季和早春的风往往与严寒的时期有关。这些是灾难性事件对所有类型的植物特别是年轻的新兴种苗。风损害其幼苗被低估了其对产量和品质的影响。甚至相对低速风接土壤颗粒,然后擦伤新兴幼苗的茎和叶组织。这种类型的磨损造成的压力在收割作物后体现出来。风更大强度的岩石和捻幼苗主要在严重的情况下在地面破损的茎。苗,留在土壤经常严重受损和破坏干细胞组织许可衣领腐烂病菌入侵。
受损组织发出的气味是强大的根蝇等害虫引诱剂(例如,迪莉娅spp。)。生理疾病,可能会体现在植物的生活可以由压力在苗期。然后狂风是非常强大的土壤和种子都是收集和运送几百米甚至更远。春天的风枢特别是果树造成实质性的伤害。可能没有明显的损害的事件。大树的根损伤可能需要至少一个赛季造成影响,然后导致叶片萎黄病而死。这是经常其次是害虫和病原体的入侵,化合物的破坏。风在夏天是有害的因为树是在完整的树叶。这使得部分重得多的天线和四肢更容易移除。风也会园艺结构造成重大的伤害。 Glasshouses, polyethylene tunnels and low level field covers are susceptible to wind damage. Swedish research indicates that climate change will increase the damage to forest trees [31]. Increased intensity of wind, changed direction and frequency of wind events each contributes to these effects.
3所示。问题的规模
一些1.5 x 109公顷的土地是在全球范围内用于作物生产和发展中国家的960 x 106 [32]。雷竞技手机版app在过去的30年里,全球耕地面积扩大了^ 5 x 106公顷每年同拉美国家占35%的增加森林砍伐。雷竞技手机版app土地是不能被创造的基本资源。因此,耕地面积有限点之外,不能上升。现在世界上约40%的耕地退化在某种程度上,大多数的这片土地是贫穷国家在人口稠密,雨养农业过度放牧的地区,森林砍伐和不适当的土地利用复合其他问题。约3×109公顷(世界上五分之一的地表)是森林生态系统。俄罗斯、巴西、加拿大、美国、中国、澳大利亚、刚果和印度尼西亚占世界上60%的林地。在1990年代的十年,127 x 106公顷的森林被清除,36 x 106公顷重新种植。非洲失去了53个x 106公顷的森林主要转化为剪裁的土地。三分之二的世界人口居住在地区年降雨量的25%。 About 70% of the world's fresh water goes to agriculture and that figure rises to 90% in nations relying on extensive irrigation. Currently, 30 developing nations face水资源短缺,到2050年将达到50个国家主要是在“发展中国家”。缺水和耕地作物土地的退化是最严重的障碍,抑制增加粮食产量。
在这样的背景下,史密斯和Almarez[33]有总结气候变化对作物生产的危害。raybet雷竞技最新极端温度是危险的作物生产特别是增长加速了由于添加二氧化碳。北方区更成为湿润和温暖在短期内有利于作物生产但是热带和亚热带地区变得炎热干燥。计算基于四分之三的气候变化模型显示领域的持续上升raybet雷竞技最新干旱的土地在发展中国家。雷竞技手机版app非洲被认为是该地区最容易受到气候变化的负面影响对作物生产[34]。raybet雷竞技最新
目前,1.080 x 109公顷的土地在非洲的生长期不到120天。随着气候变raybet雷竞技最新化,2080年代这扩大了5 8%(等于58 92 x 106公顷)。这种变化是伴随着失去31 51 x 106公顷的土地在有利的区域增长生长期长度的每年120 270天。1 x全球109人和180 x 106的非洲生活在脆弱区目前依赖农业为生。由2080年代土地日益严重的地区限制作物生产世界上区域相当于:中美洲和加勒比地区(1.2 271 x 106公顷)的2.9%;大洋洲和波利尼西亚(0.3 848 x 106公顷)的4.3%;北非(1.9的3.4%
547 x 106公顷)和西部亚洲of433 x 106公顷(0.1 1.0%)。在非洲南部,一个额外的11% (266 x 106公顷)的种植可能遭受严重的约束。通过2080年代减少潜在的好农业用地是:欧洲北部1.5 - 1.9%(大不列颠和爱尔兰尤其影响);欧洲南部0.2 - 5.9%(特别是西班牙);北非0.5 - 1.3%(尤其是阿尔及利亚、摩洛哥和突尼斯);非洲南部0.1 - 1.5%(尤其是南非)和东亚地区和日本0.9 - 2.5%(尤其是中国和日本)。
委内瑞拉、新西兰、莫桑比克、苏丹和乌干达单独国家具有良好的农业用地,尤其脆弱。一些经济学家的假设,到2080年消费者将比今天更丰富,更从农业生产流程获得他们在非农产业收入。因此,他们假设,消费的变化将更依赖食品价格和收入差距比当地的农业生产。他们进一步建议,世界上营养不良的人口总数的比例低于20%时任意指数达到130,总食物供应超过总食品需求的30%。饥饿是完全消除这个指数达到170点。费舍尔等。[32]假定贸易体系将(只)减轻当地的气候变化影响消费者能买得起食品在国际市场上……raybet雷竞技最新(但)食品价格上涨由于气候变化可能使那些依赖进口的消费者一个额外raybet雷竞技最新的负担,即使没有一个地区经历直接当地气候变化对生产条件的影响(我的括号)。经济和气候变化模型给出截然不同的2raybet雷竞技最新080年预期的结果。要么“气候变化对raybet雷竞技最新农业的影响的人数将会增加风险的饥饿”或“经济快速增长和人口过渡到稳定水平,贫困、饥饿和虽然受到气候变化的负面影响将成为一个更普遍的现象比今天的(我的斜体)。
4所示。raybet雷竞技最新气候变化模型
估计气候变化的影响取决于使用的气候变化模型和假设申请raybet雷竞技最新的响应或适应农业社区和新的管理实践从科技进步发展。证据显示,正如所料,高分辨率土地测量模型提供更现实的假定反应而言,气候变化的影响和作物响应较粗尺度模型。
这特别的地区等复杂地貌地区救灾、高山区,复杂的海岸线或复杂的土地利用模式[35]。目前大部分预测是“千里眼”。需要相当大的变化,农业实践的特点尤其是在品种培育抵御气候变化的影响raybet雷竞技最新
[36]。细化增加和规模的研究从数百公里下降到更多的区域水平,然后,在美国大范围的作物(玉米、玉米、棉花、Gossypium spp,大豆,大豆。硬红春麦,硬红冬小麦,软白小麦,硬质小麦(小麦属植物spp和高粱,高粱)气候变化与增加产量减少。raybet雷竞技最新这被证明是正确的对于湖泊州等地区,玉米带,北部平原、三角洲州和南部平原。详细考虑这方面对大豆和高粱作物[37],小尺度(50公里区域气候模式raybet雷竞技最新RCM)较粗的定义(300公里联邦科学与工业研究组织(CSIRO模型)水平大大提高成品率损失无论适应性饲养这两种作物的影响。与其他作物,如棉花灌溉的使用可以减轻气候变化的影响[38]。raybet雷竞技最新但这并不允许减少水的可用性可能伴随气候变化加剧了其他因素,如人口增长和迁移。raybet雷竞技最新这样的决定因素的可变性不同作物对冬小麦的关键效应来自于温度在vernalisation增长阶段而申请玉米(玉米)是水的可用性在灌浆期[39]。这样的环境影响识别在特定阶段的生长和繁殖作物已经通过农学家和植物育种者早在气候变化成为一个问题。raybet雷竞技最新
5。赢家和输家
虽然气候变化raybet雷竞技最新是一个全球性的问题,至少最初最大的输家是可能在发达国家和发展中国家,特别是非洲。尽管非洲农民已经适应当地条件,净营收将下降更多的变暖或干燥[40]。旱地作物和牲畜的农民特别脆弱,与温度弹性分别为1.9和5.4。灌溉农田往往受益于边际变暖因为灌溉通路气候的影响。但这些农场目前位于非洲相对凉爽的地区。降水弹性为0.4旱地作物0.8,牲畜在非洲,净收入为旱地作物和牲畜会增加如果降水增加与气候变化和秋季降水减少。净收入为灌溉地跟随在同一个方向,但程度较轻(0.1)弹性。降水的增加在非洲农场有明确有益的影响。随着温度升高对非洲农场稳步变得更有害的影响。农场位于目前炎热干燥地区面临更大的风险,因为他们已经在一个农业的不稳定状态。旱地农业整个撒哈拉以南非洲很容易受到气候变暖。在东部,西部和萨赫勒地区旱地农业尤其危险。
相比之下灌溉作物部分现在相对凉爽,如尼罗河三角洲和肯尼亚的高地享受边际收益变暖。因为撒哈拉以南非洲经济体更多地依赖农业,总国内生产总值(GDP)和人均收入也脆弱。相比之下,非农业GDP在非洲北部更加多元化,因此这些国家的经济更容易受到气候变化的影响。雷竞技手机版appraybet雷竞技最新适应通过科学和技术进步已经太慢在非洲与世界其他地区相比。由于气候的变化带来的风险比其他地方更大的存在。raybet雷竞技最新
特定作物的研究玉米和高粱生产在博茨瓦纳Chipanshi等。[41]使用非洲气候变化的核心场景显示模拟收益率下降了363%玉米和高粱在沙地草原地区为31%。raybet雷竞技最新产量减少困难的草原是10%,玉米和高粱。在沙地上生长季节短,减少草原被5和8天玉米和高粱,分别相应3和4天艰难的草原地区。目前,缺水是主要作物产量约束。两种玉米和高粱与最优C4光合作用在较高温度(30 35°C)比C3植物和日晒。但二氧化碳浓度升高可能会抵消这些好处。相反C3植物比C4植物与二氧化碳升高[42]和大多数杂草玉米和高粱的C3类型。
杂草竞争,因此增加。桑迪的问题环境肥力退化和侵蚀等将会增加。红砂壤土壤覆盖一半以上的博茨瓦纳是最容易风蚀而干燥的气候变暖只能加剧水土流失和营养raybet雷竞技最新损失。自1990年以来,卫星证据显示土壤暴露在定居点和水井和伍迪的入侵杂草裸露的土壤区域[43]发生,可能会造成气候变暖的组合和放牧。raybet雷竞技最新相似的结论来自肯尼亚的研究农业Kabubo-Mariara Karanja[44],显示气候变化产生不利影响对净作物收入实质性的负面影响。raybet雷竞技最新温度上升比变化更重要的沉淀温度和收入之间存在非线性关系一方面和降水和收入。
的主要粮食作物至少一半的世界人口是水稻栽培稻。在发达国家和发展中国家最大的依赖。研究水稻品种IR36模拟产量增加二氧化碳浓度和温度变化进行了使用INFOCROP模型印度泰米尔纳德邦的地区。作物持续时间,天开花,叶面积指数和干物质比例(DMP)的所有较低的下降导致粮食产量每平方米。作者得出结论,作物生产需要大幅提高[45]为了提供任何维持食品供应的机会。孟加拉国也是一个地区很容易受到气候变化的影响,需要适应策略来降低这种风险。raybet雷竞技最新在这里建议,更多地使用可以适应本地植物如Jatropa curca和Simmondsia对供应的bet雷竞技 提取这些油籽[46]。
广泛的层面分析中国农业[47]使用国家农业净收入水平横截面数据,气候和其他经济和地理数据对1275年农业主导县。raybet雷竞技最新在大多数气候变化模型更raybet雷竞技最新高的温度和降水会全面积极影响中国农业产出。但影响不同季节和地区。秋天的影响是最重要的,春天最负面的。将模型应用于五个气候情况显示,2050年东部,中部,南部,北东部和西北部的高原气候变化将会从中受益。raybet雷竞技最新西南、西北和东北南部的可能负面影响。作者得出一般结论,总体气候变化会使中国受益。raybet雷竞技最新但这忽略了影响数百万人生活在这些地区的影响是有害的。
一个现实的研究来自俄罗斯建议灌溉用水的短缺可能会覆盖任何优势积累的优质土壤温度增加和可用性谷物和其他作物生产。因此Dronin和基里连科[48]分析了粮食安全策略基于俄罗斯农业历史上以前的系统,即自由市场,大公社/战时共产主义,发展社会主义和堡垒市场用来提供区际交换食物。他们故意省略了补偿短落在食品的战略替代进口。自由市场模式优于其他但堡垒市场也成功没有地区粮食短缺的威胁。一些适应措施确定向北移动肉类生产和开发等转基因品种。作者指出,增加灌溉可以减轻气候变化的影响尤其在俄罗斯南部。raybet雷竞技最新但他们承认,水的供应将受到严格限制,因此这不应被视为适应的路线。
食品出口的主要来源之一是美国。因此研究气候变化的影响世界人口都有影响。raybet雷竞技最新大规模审查的主要农作物影响Chen等人[49]确定为可能,气候变化影响各种不同的作物。raybet雷竞技最新玉米(玉米)降水和温度有反对对产量的影响和变化,降雨增加了产量和降低方差。温度有反作用。高粱更高的温度减少产量和产量的变化。降雨增加提高高粱产量及其变化。作者使用了哈德利和加拿大的气候变化模型,这些表明,未来的变化减少为大豆,玉米和棉花raybet雷竞技最新,但增加影响小麦和高粱涨跌互现。增加变化相当于不可靠的收获量是一个不受欢迎的结果为所有部分从田间到餐桌的食物链。
详细评估气候变化影响raybet雷竞技最新Changnon和霍林格[50]研究的生产在美国中西部玉米(玉米)。似乎有一个潜在的40%增加降雨,因为一直在稳步增加中西部的降雨在过去的50年。但这个翻译成小影响产量,除非降雨恰逢夏季干旱压力。增加了土壤水分的影响取决于时间和季节。使用两个气候变化模型raybet雷竞技最新、英国哈德利气候预测和研究中心模型和加拿大气候建模和分析模型研究中心的美国大平原地区的小麦产量,维斯et al。[51]的结论是,产量和百分比内核氮不能维持在当前水平尤其是在干旱的内布拉斯加州的一部分。这转化为质量损失所需的面粉面包[52]。作者识别需要新的品种增加氮吸收和易位,简单地添加额外的大量的氮肥不是农艺,经济或环境的答案。
多年生作物受到气候变化的影响,不仅在作物生长季节,还在休眠状态。raybet雷竞技最新冬季冷却时间和冷却时间递减程度在加州坚果和水果生产地区的损失范围从50到260 h每十年[53]。的21世纪,加州的果园预计接收不到500冬季寒冷小时将有重大的有害影响的水果和坚果行业状态。
进一步北有评估春小麦、玉米、大豆和马铃薯作物在魁北克南部七个农业地区。这些都是相对于二氧化碳与合成加速度和温度增加作物成熟引起的土壤湿度降低可用性。自适应移动需要抵消负面影响引起的气候变化[54]。raybet雷竞技最新一个类似的结论来自南澳大利亚部分地区的小麦产量的研究将不再是经济可行的[55]基于临界阈值。农民适应选项和适应能力,市场波动和农业技术水平包括基因改变和植物育种的产品会影响未来的临界产量阈值水平。
气候变化的影响在欧洲农业问题raybet雷竞技最新受到越来越多的重视。在更广阔的世界有一些初始受益人尤其是在更北的地区。在北欧收益率增加新的作物和品种出现。例如,分析表明,在短期内德国农民可能受益于气候变化,以最大收益的温度升高+ 0.6°C。raybet雷竞技最新从长远来看可能会有损失[56]。这项工作是基于理论模型不能考虑所有的影响。同样,在北奥地利东部研究使用全球环流模型(GCM)预测温度上升0.9到4.8°C之间的2020年代和2080年代。变暖减少作物生长期降低产量,但与更高的温度和降水增加二氧化碳提高产量等作物冬小麦和大豆[57]。春大麦(大麦)是最重要的粮食作物在欧洲中部和西部[58],因为它用于动物饲料。在捷克共和国土壤含水量增加。这是一个关键因素在决定产量。产量增加可用54 101 kgha 1每增加1%土壤含水量对播种的一天。二氧化碳加倍产量增加了13 52%,早些时候播种产量进一步提高的机会。负面影响可能会在欧洲南部,水资源短缺减少产量但农民可以其畜牧业适应通行条件的辅助技术进步。适应需要量化和内置仿真模型确定气候变化的影响[59]。raybet雷竞技最新甜菜的可变性(β寻常的)产量(以变异系数衡量)[60]将增加一半从10%到15%于1990年与1961年相比严重影响糖行业的商业计划。 Climate change is expected to bring yield increases of around 1tha 1 of sugar in northern Europe and comparable losses in yield in France, Belgium and west/central Poland over 2021 2050. The figures mask significant increases in yield potential due to earlier springs and accelerated growth offset by losses due to drought stress. The effects of carbon dioxide concentration on biomass production are approximately linear from 360 to 700 ppm CO2 [61]. Areas with existing drought problems will suffer from a doubling of losses and they will become a serious new problem in North Eastern France and Belgium. Overall west and central Europe will potentially see losses from drought rise from 7% (1961 1990) to 18% (2021 2050).
在西班牙高分辨率气候模型(HRCMs)被用来研究潜raybet雷竞技最新在的收益和显示在南方冬小麦作物歉收,但对春小麦产量增加和高海拔地区北部[62]。而在土耳其Umetsu et al .(63)的一项研究认为低Seyhan灌溉项目在土耳其使用一个期望值方差(E V)模型。水约束下农民选择种植高附加值作物,如西瓜(Citrullus寻常的),柑橘(柑橘spp。),棉花、水果和蔬菜。但由于成本上升的水总营收下降甚至商业模式。适应增加灌溉和氮使用所倡导的哈伊姆等。[64]的方法减轻气候变化的不利影响,2100年到2070年以色列小麦和棉花生产。raybet雷竞技最新自供水为整个地区将溢价等策略来适应可能不是可行的。
葡萄酒产量是一个很好的例子,一个世界性产品,明显的差异优势或劣势摆脱气候模型。raybet雷竞技最新的变化凉爽的气候raybet雷竞技最新如塞尔山谷地区,阿尔萨斯,香槟和莱茵河流域可能导致更多的葡萄酒质量和潜在的一致成熟气候变暖品种[65]raybet雷竞技最新。但目前这些地区日益接近气候适宜期葡萄(葡萄)的品种,例如,南加州,葡萄牙南部巴罗莎山谷和猎人谷可能变得太热而不适合生产优质葡萄酒。冬季温度变化也会影响葡萄栽培,使区域经历艰难的冬天冻结(如塞尔山谷,阿尔萨斯和华盛顿)不易葡萄损伤,而其他地区(如加州和澳大利亚)会有这样温和的冬天,休眠芽硬化可能无法实现和cold-limited害虫和病原体可能会增加在数量和严重性。
一般结论,气候变暖,气温上升是极端这是危险的人类直raybet雷竞技最新接和间接通过对粮食供应的影响。春天,夏天,秋天季节变长了,这种效应在高纬度地区变得更加显著。在这些地区的气候变得干燥,例如,加拿大raybet雷竞技最新这减少了部分地区的区域可以产生硬红春麦,在魁北克果树向北移动,减少积雪使冬天饲料豆类很难生存。全球冰川已经回落30%在二十世纪。结果是更少的水流经河流因此减少大量用于灌溉。极端天气事件越来越普遍,越来越多了干旱和热带风暴使作物生产更加困难。可能有土壤有机质的变化。高温加速土壤有机质的分解。更少的有机物质意味着较低的收益率,因为缺乏营养和水分。作为一个平衡增加二氧化碳浓度提高土壤有机质含量导致更大的微生物活动。二氧化碳增加意味着更多的光合作用的产物为固氮鼓励C3植物的生长。导致水土流失增加更严重的事件。海平面上升也意味着相邻土地变得更加盐水。害虫和病原体的移动和传播更快农作物造成更大的损失。
6。适应
赢家和输家的评估是完全乱射的潜在影响和意义。变得十分明显,随着21世纪的发展全球粮食生产受到威胁。但适应和顺向缓解可以通过科学和技术实现。在1960年代他们能力提供的农业能够适应其环境的变化是至关重要的安全食物链的[66]。一般密集的系统,如园艺有更大的潜在的适应,或改编,改变气候比广泛、低投入的系统。raybet雷竞技最新作为一个例子,韦瑟等的评估。
[67],显示在东安格利亚,英国的区域密集的大田作物农业、水资源的作物将减少到2020年代,但农民仍可能产生高价值灌溉作物,如新鲜蔬菜和土豆通过减少其他作物灌溉,安装更多的水库将水从后面增加冬季降雨,冬天使用抽象到水库和使用更加高效的灌溉系统,如低水平滴fertigation3。但农业将更加经济的脆弱,因为减少了净利润率。水和养分资源的可用性和能力的植物有效利用他们成为至关重要的因素。支持这个论点霍普金斯等。[68],他确定农业适应气候变化所需的反应为:新作物,增加灌溉和土地利用的变化模式作物和牲畜。raybet雷竞技最新
生物多样性的变化影响的可用性良性的援助将影响作物生长的生物:季节性活动的时机,因此物种之间失去同步,它们需要的食物和其他资源;物种丰度和范围的变化、栖息地变化在化学、物理和生物条件;改变水的政权和增加分解。农业可以应对气候变化对当前农业系统的修改。raybet雷竞技最新这只允许赔偿直接的短期气候变化的影响在未来十年左右。raybet雷竞技最新更激进的变化需要大量项目的研究和开发在全球协调的基础上。只有基因型改变可以提供所需的减排水平,没有这个说明了Challinor et al。[34],研究地面螺母(Arachnis hypogaea)收益率可以下降70%的增加温度随着世纪的进展。遗传和育种的重要性与环境和畜牧业的措施不能在强调[69]。幸运的是,通过分子的当前研究过程科学继承了相当的知识。部署这个基本知识转化为应用科学和技术要求美国政府间政治决策水平。 As part of such decisions there must be recognition that coherent provision for knowledge transfer from the scientists' laboratories in to farming practice is a paramount necessity [70]. For the past generation at least governments worldwide have expected that free market forces would facilitate knowledge transfer. This has not happened as the free market system is not capable of providing knowledge transfer to individual farming enterprises in an effective manner. Providing adequate numbers of properly educated and experienced crop specialists capable of translating science and technology into farming practice is an essential component of coping with climate change and feeding mankind.
3滴灌施肥灌溉和液体营养供应。
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