Medan ökningar i befolkning och välstånd kommer att lyfta den globala efterfrågan på mat med upp till 70 % till 2050, jordbruket är redan känna effekterna av klimatförändringarna. Detta är förväntas fortsätta under kommande decennier.

Forskare och bönder kommer att behöva agera på flera fronter för att motverka fallande skördar och mata fler människor. Som med tidigare jordbruksrevolutioner behöver vi en ny uppsättning växtegenskaper för att möta utmaningen.

När det gäller basgrödor – vete, ris, majs, sojabönor, korn och sorghum – har forskning funnit förändringar i nederbörd och temperatur förklara ca 30% av den årliga variationen i jordbruksavkastningen. Alla sex grödor svarade negativt på ökande temperaturer – troligen förknippade med ökningar i grödans utvecklingshastighet och vattenstress. I synnerhet vete, majs och korn svarar negativt på ökade temperaturer. Men totalt sett hade nederbördstrender bara små effekter på skördarna i dessa studier.

Sedan 1950 har den globala genomsnittstemperaturen stigit med ungefär 0.13°C per decennium. En ännu snabbare uppvärmningshastighet på ungefär 0.2°C per decennium är förväntas under de närmaste decennierna.

När temperaturerna stiger, regnmönster byta. Ökad värme leder också till större avdunstning och yttorkning, vilket ytterligare intensifierar och förlänger torka.

En varmare atmosfär kan också hålla mer vatten – cirka 7 % mer vattenånga för varje temperaturhöjning på 1°C. Detta resulterar i slutändan i stormar med mer intensiv nederbörd. En genomgång av nederbördsmönster visar förändringar i mängden nederbörd överallt.

Fallande avkastning

Skördarna runt Australien har drabbats hårt av den senaste tidens väder. Förra året, till exempel, utsikterna för mungbönor var utmärkt. Men det varma, torra vädret har skadat odlarna. De extrema förhållandena har minskat medelskörden från förväntade 1-1.5 ton per hektar till bara 0.1-0.5 ton per hektar.

Durra och bomull grödor klarade sig lite bättre, på grund av utarmat jordvatten, brist på nederbörd i grödan och extrem värme. Frukt och grönsaker, från jordgubbar till sallad, var slog också hårt.

Men historien är större än så här. Globalt produktion av majs och vete mellan 1980 och 2008 var 3.8 % och 5.5 % under vad vi hade förväntat oss utan temperaturhöjningar. En modell, som kombinerar historisk växtodling och väderdata, projekt betydande minskningar i produktion av flera viktiga afrikanska grödor. För majs är den förväntade nedgången så mycket som 22 % år 2050.

Att mata fler människor under dessa föränderliga förhållanden är utmaningen vi står inför. Det kommer att kräva grödor som är mycket anpassade till torra och varma miljöer. Den så kallade "gröna revolutionen” på 1960- och 1970-talen skapade växter med kort växtlighet och ökad känslighet för kvävegödsel.

Nu behövs en ny uppsättning växtegenskaper för att ytterligare öka skörden genom att göra växterna motståndskraftiga mot utmaningarna på en vattenbrist planet.

Utveckla motståndskraftiga grödor för ett mycket varierande klimat

Motståndskraftiga grödor kommer att kräva betydande forskning och åtgärder på flera fronter – för att skapa anpassning till torka och försumpning, och tolerans mot kyla, värme och salthalt. Vad vi än gör måste vi också ta hänsyn till det jordbruket bidrar avsevärt till utsläppen av växthusgaser (GHG).

Forskare möter denna utmaning genom att skapa ett ramverk för anpassning till klimatförändringar. Vi identifierar gynnsamma kombinationer av grödor (genotyper) och förvaltningsmetoder (agronomi) för att fungera tillsammans i ett komplext system.

Vi kan mildra effekterna av vissa klimatvariationer med god förvaltningspraxis. Till exempel, för att hantera torka, kan vi ändra planteringsdatum, gödningsmedel, bevattning, radavstånd, population och odlingssystem.

Genotypiska lösningar kan stärka detta tillvägagångssätt. Utmaningen är att identifiera gynnsamma kombinationer av genotyper (G) och förvaltning (M) praxis i en variabel miljö (E). Förstå samspelet mellan genotyper, förvaltning och miljö (GxMxE) är avgörande för att förbättra spannmålsutbytet under varma och torra förhållanden.

Genetiska och förvaltningslösningar kan användas för att utveckla klimattåliga grödor för mycket varierande miljöer i Australien och globalt. Sorghum är ett bra exempel. Det är kosttillskott för över 500 miljoner människor i mer än 30 länder, vilket gör den till världens femte viktigaste gröda för mänsklig konsumtion efter ris, vete, majs och potatis.

'Stay-green' i sorghum är ett exempel på en genetisk lösning på torka som har utplacerats i Australien, Indien och Afrika söder om Sahara. Grödor med förbli gröna bibehåller grönare stjälkar och blad under torka, vilket resulterar i ökad stamstyrka, kornstorlek och avkastning. Denna genetiska lösning kan kombineras med en förvaltningslösning (t.ex. minskad växtpopulation) för att optimera produktion och livsmedelssäkerhet i mycket varierande och vattenbegränsade miljöer.

Andra projekt i Indien har funnit att alternativ vätning och torkning (AWD) bevattning i ris, jämfört med normal översvämmad produktion, kan minska vattenanvändningen med cirka 32 %. Och genom att upprätthålla en aerob miljö i marken, femdubblas metanutsläppen.

Klimatförändringar, vatten, jordbruk och livsmedelsförsörjning utgör en avgörande kopplingspunkt för 21-talet. Vi måste skapa och implementera metoder som kommer att öka avkastningen, samtidigt som vi övervinner förändrade förhållanden och begränsar utsläppen från jordbrukssektorn. Här finns inget utrymme för självbelåtenhet.

Om författaren

Andrew Borrell, docent, Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovation, University of Queensland; Centrumledare, Eremitageforskningsanläggningen; College of Experts, Global Change Institute, University of Queensland

Den här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

at InnerSelf Market och Amazon