Trong khi sự gia tăng dân số và sự giàu có sẽ làm tăng nhu cầu thực phẩm toàn cầu lên tới 70% bởi 2050, nông nghiệp là Đã cảm nhận được tác động của biến đổi khí hậu. Đây là dự kiến ​​sẽ tiếp tục trong những thập kỷ tới.

Các nhà khoa học và nông dân sẽ cần phải hành động trên nhiều mặt trận để chống lại năng suất cây trồng giảm và nuôi sống nhiều người hơn. Cũng như các cuộc cách mạng nông nghiệp trước đây, chúng ta cần một bộ đặc tính thực vật mới để đáp ứng thách thức.

Khi nói đến các loại cây trồng chính - lúa mì, gạo, ngô, đậu tương, lúa mạch và lúa miến - nghiên cứu đã tìm thấy những thay đổi về lượng mưa và nhiệt độ giải thích về 30% của sự thay đổi hàng năm trong sản lượng nông nghiệp. Tất cả sáu loại cây trồng đều phản ứng tiêu cực với việc tăng nhiệt độ - rất có thể liên quan đến sự gia tăng tốc độ phát triển cây trồng và căng thẳng nước. Đặc biệt, lúa mì, ngô và lúa mạch cho thấy phản ứng tiêu cực với nhiệt độ tăng. Nhưng, về tổng thể, xu hướng mưa chỉ có tác động nhỏ đến năng suất cây trồng trong các nghiên cứu này.

Kể từ 1950, nhiệt độ trung bình toàn cầu có tăng khoảng 0.13 ° C mỗi thập kỷ. Tốc độ nóng lên thậm chí nhanh hơn khoảng 0.2 ° C mỗi thập kỷ là dự kiến ​​trong vài thập kỷ tới.

Khi nhiệt độ tăng, lượng mưa thay đổi. Nhiệt tăng cũng dẫn đến sự bốc hơi và làm khô bề mặt lớn hơn, làm tăng thêm và kéo dài hạn hán.

Một bầu không khí ấm áp hơn cũng có thể giữ nhiều nước hơn - khoảng 7% hơi nước nhiều hơn cho mỗi lần tăng nhiệt độ 1 ° C. Điều này cuối cùng dẫn đến những cơn bão với lượng mưa dữ dội hơn. Một đánh giá về mô hình mưa cho thấy thay đổi lượng mưa ở khắp mọi nơi.

Sản lượng giảm

Năng suất cây trồng trên khắp nước Úc đã bị ảnh hưởng nặng nề bởi thời tiết gần đây. Năm ngoái, ví dụ, triển vọng cho mungbeans thật xuất sắc. Nhưng thời tiết khô, nóng đã làm tổn thương người trồng. Các điều kiện khắc nghiệt đã làm giảm năng suất trung bình từ một tấn 1-1.5 dự kiến ​​mỗi ha xuống chỉ còn 0.1-0.5 mỗi ha.

Cây bo bo và bông cây trồng tốt hơn một chút, do nước cạn kiệt, thiếu lượng mưa trong vụ mùa và nhiệt độ cực cao. Trái cây và rau quả, từ dâu tây đến rau diếp, là cũng đánh mạnh.

Nhưng câu chuyện lớn hơn thế này. Trên toàn cầu, sản xuất ngô và lúa mì giữa 1980 và 2008 là 3.8% và 5.5% dưới mức chúng ta mong đợi không tăng nhiệt độ Một mô hình, kết hợp sản xuất cây trồng lịch sử và dữ liệu thời tiết, dự án giảm đáng kể trong sản xuất một số cây trồng chủ chốt của châu Phi. Đối với ngô, mức giảm dự đoán là bằng 22% theo 2050.

Nuôi nhiều người hơn trong những điều kiện thay đổi này là thách thức trước chúng tôi. Nó sẽ đòi hỏi cây trồng thích nghi cao với môi trường khô và nóng. Cái gọi làCách mạng xanhCông cụ của 1960 và 1970 đã tạo ra những cây có tầm vóc ngắn và tăng cường khả năng đáp ứng với phân bón nitơ.

Bây giờ, một bộ đặc tính thực vật mới là cần thiết để tăng thêm năng suất cây trồng, bằng cách làm cho cây trồng kiên cường trước những thách thức của một hành tinh khan hiếm nước.

Phát triển cây trồng kiên cường cho khí hậu rất thay đổi

Cây trồng kiên cường sẽ đòi hỏi nghiên cứu và hành động quan trọng trên nhiều mặt trận - để tạo ra sự thích ứng với hạn hán và ngập úngvà chịu được lạnh, nóng và nhiễm mặn. Dù chúng ta làm gì, chúng ta cũng cần phải có yếu tố trong nền nông nghiệp đó đóng góp đáng kể vào khí thải nhà kính (GHG).

Các nhà khoa học đang đáp ứng thách thức này bằng cách tạo ra một khuôn khổ thích ứng với biến đổi khí hậu. Chúng tôi đang xác định sự kết hợp thuận lợi của các giống cây trồng (kiểu gen) và thực hành quản lý (nông học) để làm việc cùng nhau trong một hệ thống phức tạp.

Chúng ta có thể giảm thiểu tác động của một số biến đổi khí hậu bằng các biện pháp quản lý tốt. Ví dụ, để giải quyết hạn hán, chúng ta có thể thay đổi ngày trồng, phân bón, tưới tiêu, khoảng cách hàng, dân số và hệ thống cây trồng.

Các giải pháp kiểu gen có thể thúc đẩy phương pháp này. Thách thức là xác định sự kết hợp thuận lợi của các kiểu gen (G) và thực hành quản lý (M) trong một môi trường thay đổi (E). Hiểu sự tương tác giữa kiểu gen, quản lý và môi trường (GxMxE) là rất quan trọng để cải thiện năng suất hạt trong điều kiện nóng và khô.

Các giải pháp di truyền và quản lý có thể được sử dụng để phát triển các loại cây trồng chống chịu khí hậu cho các môi trường rất thay đổi ở Úc và trên toàn cầu. Cao lương là một ví dụ tuyệt vời. Nó là chế độ ăn kiêng cho hơn 500 triệu người ở hơn các nước 30, làm cho nó trở thành cây trồng quan trọng thứ năm trên thế giới đối với tiêu dùng của con người sau gạo, lúa mì, ngô và khoai tây.

'Giữ xanh' trong lúa miến là một ví dụ về một giải pháp di truyền cho hạn hán đã được triển khai ở Úc, Ấn Độ và châu Phi cận Sahara. Cây trồng với màu xanh lá cây duy trì thân và lá xanh hơn trong thời gian hạn hán, dẫn đến tăng sức mạnh thân, kích thước hạt và năng suất. Giải pháp di truyền này có thể được kết hợp với một giải pháp quản lý (ví dụ như giảm dân số thực vật) để tối ưu hóa sản xuất và an ninh lương thực trong môi trường rất hạn chế và hạn chế nước.

Các dự án khác ở Ấn Độ đã phát hiện ra rằng việc tưới ướt và sấy khô xen kẽ (AWD) trên cây lúa, so với sản xuất ngập lụt thông thường, có thể làm giảm lượng nước sử dụng khoảng 32%. Và, bằng cách duy trì môi trường hiếu khí trong đất, nó làm giảm lượng khí thải mêtan gấp năm lần.

Biến đổi khí hậu, nước, nông nghiệp và an ninh lương thực tạo thành một mối quan hệ quan trọng cho thế kỷ 21st. Chúng ta cần tạo ra và thực hiện các thực hành sẽ tăng năng suất, đồng thời khắc phục các điều kiện thay đổi và hạn chế khí thải từ ngành nông nghiệp. Không có chỗ cho sự tự mãn ở đây.

Giới thiệu về Tác giả

Andrew Borrell, Phó Giáo sư, Liên minh Nông nghiệp và Đổi mới Thực phẩm Queensland, Đại học Queensland; Lãnh đạo trung tâm, Cơ sở nghiên cứu Hermitage; Đại học chuyên gia, Viện thay đổi toàn cầu, Đại học Queensland

Bài viết này ban đầu được xuất bản vào Conversation. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan

at Thị trường InnerSelf và Amazon