Некоторым из любимых в Америке продуктам, возможно, потребуется сменить своё место к 2045 году

Исследование показало, что более тёплые калифорнийские температуры к середине века будут слишком жаркими для одних культур, но подходящими для других

Новые исследования показывают, что к 2045-2049 годам будущие температуры будут оказывать большее влияние на то, когда можно выращивать холодостойкие культуры, такие как брокколи и салат, чем на то, где их можно выращивать, в то время как для теплолюбивых культур (дыня, томаты, морковь) влияние будет больше для того, где их можно выращивать, а не – когда.

Рекордная засуха и жара заставляют некоторых фермеров беспокоиться о том, где и когда можно будет выращивать урожай в будущем, даже в Калифорнии, где беспрецедентное разнообразие микроклимата создаёт идеальные условия для выращивания многих самых популярных продуктов для американских продуктовых магазинов. Треть овощей и две трети фруктов и орехов, потребляемых американцами, в настоящее время выращиваются на более чем 76 000 фермах по всему штату, однако через 20 лет некоторые регионы Калифорнии могут просто стать слишком жаркими и сухими для продолжения производства.

Новое исследование, проведённое Национальной лабораторией Лоуренса Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley Lab), показывает, что к 2045-2049 годам будущие температуры будут оказывать большее влияние на то, когда можно выращивать холодостойкие культуры, такие как брокколи и салат, чем на то, где их можно выращивать, в то время как для теплолюбивых культур (дыня, томаты, морковь) влияние будет больше для того, где их можно выращивать, а не – когда. Учёные описывают сопряжение компьютерного моделирования с информацией об исторических и идеальных температурах роста для пяти важных калифорнийских культур в своей статье “Прогнозируемое повышение температуры может потребовать сдвигов в вегетационном периоде культур прохладного сезона и местах выращивания культур тёплого сезона”, которая появилась в журнале Science of the Total Environment в начале этого месяца.

“Чтобы обеспечить продовольственную безопасность Калифорнии и остальной части страны, важно предсказать, как будущее потепление повлияет на агропромышленность Калифорнии”, – сказала ведущий автор статьи Элисон Марклейн (Alison Marklein). “Нам нужна достоверная информация о том, как будущие климатические условия повлияют на наши посевы, чтобы агропромышленная система выработала адекватный ответ для обеспечения продовольственной безопасности. Например, одна из основных проблем при рассмотрении вопроса о перемещении сельскохозяйственных культур заключается в том, что садоводы обладают специальными знаниями о своей земле и посевах. Если сельскохозяйственные культуры больше не могут выращиваться в их нынешних местах, то фермер должен либо переехать на новую территорию, либо выращивать другую культуру, что представляет практическую и экономическую нагрузку на фермера”.

Ныне учёный из Калифорнийского университета в Риверсайде, Марклейн ранее руководила проектом, завершая постдокторскую стипендию в лаборатории Беркли и сотрудничая с Питером Нико (Peter Nico), соавтором исследования и штатным научным сотрудником в области наук о Земле и окружающей среде лаборатории Беркли. Учёные из Министерства сельского хозяйства США и Калифорнийского университета в Дэвисе также внесли свой вклад. Финансируемое глобальной продовольственной инициативой Калифорнийского университета, это исследование представляет собой значительный исследовательский фокус для лаборатории Беркли: устойчивая агропромышленность. Другое текущее исследование лаборатории Беркли применяет машинное обучение для разработки микробных поправок, которые могли бы восполнить грунт, истощённый питательными веществами, такими как углерод и фосфор.

Выращивать привыкая к экстремальным климатическим условиям

При проведении изучения исследователи сначала выбрали пять однолетних культур, которые производятся в Калифорнии больше, чем в любом другом штате: салат, брокколи, морковь, томаты и дыня. Эти богатые питательными веществами культуры внесли 64% денежной стоимости овощных и бахчевых культур штата в 2016 году и имеют важное значение для продовольственной безопасности, о чем свидетельствует их место среди лучших овощей и фруктов, пожертвованных четырём исследованным Калифорнийским продовольственным банкам.

Затем команда получила 15-летние данные о температуре воздуха, начиная с 1990 года, полученные из разных районов штата, а также информацию о пороговых значениях температуры урожая (или максимальных и минимальных температурах воздуха, за пределами которых происходит неурожай), и местах выращивания каждой из пяти культур в течение семи лет. Они также рассмотрели оптимальную продолжительность вегетационного периода культуры: например, брокколи требуется четыре месяца подряд минимум 39 градусов по Фаренгейту и максимум – 95 градусов.

Намереваясь сравнить, как каждая культура будет вести себя в Калифорнии при различных возможных климатических сценариях, один – жарко-сухой, а другой – прохладно-влажный, исследователи рассмотрели, как более высокие температуры могут повлиять на культуры в их исторических местах произрастания. Затем они определили возможности расширения любой культуры до более идеального места выращивания на основе температурного порога этой культуры, рассматривая все области, где эта культура не выращивалась, даже там, где земля ранее не использовалась для сельского хозяйства.

Наконец, команда подсчитала, какая часть земли, исторически использовавшейся для выращивания каждой из пяти культур, может быть сохранена в соответствии с будущими сценариями потепления (жарко-сухая, прохладно-влажная), какая часть используемой земли окажется непригодной из-за повышения температуры, и какая часть земли, ранее не использовавшейся для сельского хозяйства, потенциально может поддерживать каждую из пяти культур по сравнению с историческими сельскохозяйственными землями, где эти культуры ещё не выращивались.

Томаты могут столкнуться с некоторыми проблемами роста

“Мы обнаружили различия в том, как более тёплые температуры повлияют на урожай прохладного сезона по сравнению с урожаем тёплого сезона”,-сказала Марклейн. “Для холодостойких культур, таких как брокколи и салат-латук, возможно, удастся продлить их вегетационный период. Но может стать слишком жарко, чтобы выращивать томаты тёплого сезона там, где они исторически выращивались летом, и может потребоваться переместить их в более мягкий климат, достаточно тёплый для выращивания томатов в новых климатических сценариях”.

Команда обнаружила, что обе холодостойкие культуры, брокколи и салат, в настоящее время выращиваются ближе к их более низким температурным порогам осенью и весной. Климатические модели предсказывают повышение зимних температур выше минимального температурного порога для обеих культур, предполагая, что к середине века эти культуры также могут быть выращены зимой, даже в районах, где они исторически не выращивались.

Более тёплые температуры осенью и весной предполагают, что томаты могут извлечь выгоду из смены вегетационного периода. Но это может быть сложнее, чем кажется.

“Глядя на жарко-сухой сценарий будущего климата, хотя температура осенью и весной, вероятно, увеличится, как и летние температуры, сдвиг в вегетационном периоде не является жизнеспособным решением, потому что летние температуры, вероятно, превысят критические температуры для томатов”, – сказала Марклейн. “Томаты нуждаются в четырёх месяцах подряд для своего вегетационного периода, поэтому разрыв в середине, заполненный летом, делает это невозможным”.

Возможности могут появиться повсюду

Хотя это правда, что некоторые из изученных культур, особенно томаты, потеряют районы, где они традиционно выращивались, из-за будущего потепления, могут быть некоторые способы смягчить эти потенциальные проблемы. Например, поскольку их анализ сосредоточен на температуре воздуха, а не на температуре урожая, на практике ирригация может быть способна уменьшить некоторые негативные тепловые эффекты.

В целом, Марклейн сказала, что это исследование даёт агропромышленным планировщикам много поводов для размышлений. “Это действительно первый шаг в планировании будущих климатических сценариев. Эта работа может быть использована для определения приоритетов таких ресурсов, как пахотные земли и вода, чтобы максимизировать производительность сельского хозяйства и продовольственную безопасность”, – сказала она. “Крайне важно заранее планировать сценарии будущего потепления, особенно в таких районах, как Калифорния, которые кормят нацию”.

Источник: sciencedaily.com