物理科技生物学-PHYICA

大河田ノエル气干燥将导致全球农作物产量降低,树木变短

生物 2021-12-30 00:03:20

明尼苏达大学 由于气候变化,大气干燥(指水汽压不足或VPD)预计会增加

这可能会降低作物产量,使树木变短

信用:玛丽亚H公园 自2000年代初以来,在全球范围内观察到了正在进行的大气干燥——科学家称之为蒸气压不足的增加

近年来,这种令人担忧的现象呈上升趋势,预计在未来几十年,随着气候变化的加剧,这种现象将进一步加剧

在《全球变化生物学》杂志上发表的一篇新论文中,明尼苏达大学和加拿大安大略省西部大学的研究概述了全球大气干燥显著降低了作物和非作物植物的生产力,即使在水分充足的条件下也是如此

新的发现是建立在大规模分析的基础上的,涵盖了50年的研究和112种植物

“当水汽压不足时,我们的大气会从其他来源吸收水分:动物、植物等

明尼苏达大学农学与植物遗传学系助理教授瓦利德·萨达克说

“蒸汽压不足的增加对作物使用更多的水提出了更高的要求

反过来,这又给农民带来了更大的压力,要求他们确保通过降水或灌溉来满足对水的需求,从而保证产量不下降

" “我们相信气候变化导致的大气干燥的增加将会降低植物产量和农作物产量——无论是在明尼苏达州还是在全球范围内,”萨达克说

在他们的分析中,研究人员怀疑植物会以意想不到的方式感知和应对这一现象,从而产生额外的生产力成本

研究结果证明,各种植物物种——从小麦、玉米,甚至桦树——从大气干燥中获得线索,并预测未来的干旱事件

通过这个过程,植物重新编程使自己变得更加保守——或者换句话说:变得更小、更短、更抗旱,即使干旱本身没有发生

此外,由于这种保守的行为,植物不太能够固定大气中的CO2来进行光合作用和产生种子

最终结果?生产率下降

“当我们竞相增加产量来养活更多的人口时,这是一个需要清除的新障碍,”萨达克说

“大气干燥可能会限制产量,即使在灌溉或土壤湿度不受限制的地区,如明尼苏达州

" 从积极的方面来说,分析表明不同物种或物种内的不同品种对这种干燥的反应或多或少强烈,这取决于它们的进化和基因组成

例如,在小麦中,与其他品种相比,一些品种对这种新的胁迫反应较弱,这种类型的变异似乎也存在于其他非作物品种中

“这一发现特别有希望,因为它指出了尽管大气干燥增加,仍有可能培育出具有保持高产能力的基因型,”萨达克说

丹妮尔·韦是一位植物生理学家,也是这项来自西方大学的研究的合著者,她在谈到生态系统时也看到了类似的结果

“植物对大气干燥的敏感性的变化也可以用来预测自然生态系统将如何应对气候变化,并以提高它们对气候变化的适应能力的方式来管理它们,”她说

未来,研究人员相信这些发现可以用于设计新的作物品种,并以使生态系统更能适应大气干燥的方式管理生态系统

然而,植物生理学家、生态学家、农学家、育种家和农民之间需要新的合作,以确保根据农民的具体条件向他们提供合适的品种

“最终,这项研究呼吁更集中的跨学科研究努力,以更好地理解,预测和减轻大气干燥对生态系统和粮食安全的复杂影响,”萨德克和韦说

这项研究由明尼苏达小麦研究和促进委员会、明尼苏达大豆研究和促进委员会和明尼苏达农业部资助

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