創(chuàng)紀(jì)錄的干旱和高溫使一些農(nóng)民擔(dān)心將來何時(shí)何地可以種植農(nóng)作物，即使在加利福尼亞州，前所未有的小氣候多樣性也為美國雜貨店中許多最受歡迎的商品創(chuàng)造了理想的生長條件。美國人消費(fèi)的三分之一的蔬菜和三分之二的水果和堅(jiān)果現(xiàn)在在全州超過76,000個(gè)農(nóng)場種植，但是從現(xiàn)在起20年后，某些加利福尼亞地區(qū)可能變得太熱和太干而無法繼續(xù)生產(chǎn)。
勞倫斯·伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（伯克利實(shí)驗(yàn)室）的最新研究表明，到2045年至2049年，未來溫度將對何時(shí)可以種植涼爽的西蘭花和西蘭花等農(nóng)作物產(chǎn)生更大的影響，而不是在溫暖的季節(jié)季節(jié)作物（哈密瓜，西紅柿，胡蘿卜）與何時(shí)種植相比，其影響將更大?？茖W(xué)家在論文中描述了將計(jì)算機(jī)建模與有關(guān)五種重要加利福尼亞作物的歷史和理想生長溫度的信息配對的信息，“預(yù)計(jì)的溫度升高可能需要在涼季作物的生長期和暖季作物的生長期發(fā)生變化，”刊登在本月初的《全面環(huán)境科學(xué)》雜志上。
該論文的主要作者艾莉森·馬克林（Alison Marklein）表示：“為確保加利福尼亞及美國其他地區(qū)的糧食安全，重要的是預(yù)測未來的變暖將如何影響加利福尼亞的農(nóng)業(yè)。” “我們需要有關(guān)未來氣候條件將如何影響我們的作物的可靠信息，以使農(nóng)業(yè)系統(tǒng)做出適當(dāng)反應(yīng)以確保糧食安全。例如，考慮遷移農(nóng)作物的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是種植者對自己的土地和農(nóng)作物有專門知識。如果農(nóng)作物不能再在當(dāng)前位置種植，那么農(nóng)民就不得不搬到新地區(qū)或種植其他作物，這給農(nóng)民帶來了實(shí)際和經(jīng)濟(jì)上的負(fù)擔(dān)。”
馬克林（Marklein）現(xiàn)在是加州大學(xué)河濱分校（UC Riverside）的一名科學(xué)家，此前曾在伯克利實(shí)驗(yàn)室（Berkeley Lab）完成博士后研究，并與伯克利實(shí)驗(yàn)室（Berkeley Lab）地球與環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究合著者兼研究員Peter Nico合作，領(lǐng)導(dǎo)了該項(xiàng)目。美國農(nóng)業(yè)部和加州大學(xué)戴維斯分校的科學(xué)家也做出了貢獻(xiàn)。該研究是由加利福尼亞大學(xué)全球食品計(jì)劃資助的，代表了伯克利實(shí)驗(yàn)室的一項(xiàng)重要研究重點(diǎn)：可持續(xù)農(nóng)業(yè)。伯克利實(shí)驗(yàn)室（Berkeley Lab）的另一項(xiàng)最新研究將機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用于開發(fā)微生物改良劑，以補(bǔ)充土壤中富含碳和磷等營養(yǎng)物質(zhì)。
日益習(xí)慣極端氣候
在進(jìn)行這項(xiàng)研究時(shí)，研究人員首先選擇了五種在加利福尼亞州比其他任何州都多產(chǎn)的年度作物-生菜，西蘭花，胡蘿卜，西紅柿和哈密瓜。這些營養(yǎng)密集的農(nóng)作物在2016年貢獻(xiàn)了該州蔬菜和瓜類作物現(xiàn)金價(jià)值的64％，對糧食安全至關(guān)重要，這一點(diǎn)可以證明，它們在捐贈給四個(gè)加州研究食物銀行的頂級蔬菜和水果中所占的位置。
然后，研究小組從1990年開始從全州各地獲取了15年的氣溫?cái)?shù)據(jù)，以及有關(guān)作物溫度閾值（或超過作物發(fā)生故障的最高和最低氣溫）以及五種作物中每種作物生長地點(diǎn)的信息早七年。他們還考慮了作物的最佳生長季節(jié)長度：例如，西蘭花需要連續(xù)四個(gè)月的最低華氏39度和最高95度。
研究人員比較了未來的變暖將如何影響加利福尼亞五種作物的種植時(shí)間和地點(diǎn)。 （來源：伯克利實(shí)驗(yàn)室）
研究人員著手比較每種作物在加利福尼亞州在不同可能的氣候條件下（干熱和涼濕）的表現(xiàn)如何，研究了較高的溫度可能如何影響其歷史種植地的作物。接下來，他們根據(jù)農(nóng)作物的溫度閾值，確定了將任何農(nóng)作物擴(kuò)大到更理想的生長地點(diǎn)的可能性，著眼于所有未種植農(nóng)作物的地區(qū)，甚至以前從未用于農(nóng)業(yè)的土地。
最后，研究小組計(jì)算了在未來的變暖情景下（熱干，涼濕）可以保留的歷史耕作面積，用于種植五種作物中的每一種的土地?cái)?shù)量；由于氣溫上升，多少土地被占用而無法維持；與以前尚未種植農(nóng)作物的歷史耕地相比，以前沒有用于耕作的土地有多少可能支持五種農(nóng)作物中的每一種。
西紅柿可能會面臨一些成長的痛苦
Marklein說：“我們發(fā)現(xiàn)溫度升高對涼季作物的影響與涼季作物的影響不同。”對于西蘭花和生菜等冷季作物，可能會延長其生長季節(jié)。但是它可能變得太熱而無法在夏季歷史上曾在夏季種植過的季節(jié)種植西紅柿，并且可能需要將其移至足夠溫和的氣候下，以便在新的氣候情景下種植西紅柿。”
研究小組發(fā)現(xiàn)，目前在秋季和春季，涼季作物西蘭花和生菜的生長都接近其較低的溫度閾值。氣候模型預(yù)測兩種作物的冬季溫度都將超過最低溫度閾值，這表明到本世紀(jì)中葉，即使在歷史上從未種植過的地區(qū)，這些作物也可以種植到冬季。
秋季和春季的溫度升高表明西紅柿可能會受益于生長季節(jié)的變化。但這可能比看起來困難得多。
“考慮到未來天氣炎熱干燥，盡管秋季和春季的溫度可能會升高，夏季溫度也會升高，但是生長期的轉(zhuǎn)變并不是一個(gè)可行的解決方案，因?yàn)橄募緶囟瓤赡軙^番茄的臨界溫度。 ”，馬克林說。 “西紅柿在其生長季節(jié)需要連續(xù)四個(gè)月，因此夏天填補(bǔ)的中間缺口使這種做法不可行。”
全世界都有可能
雖然確實(shí)研究了某些農(nóng)作物，尤其是西紅柿，但由于未來的變暖，它們將失去傳統(tǒng)上被種植的地區(qū)，但仍有一些方法可以緩解這些潛在挑戰(zhàn)。例如，由于他們的分析著重于氣溫而不是作物溫度，因此在實(shí)踐中灌溉可能能夠減少一些不利的熱效應(yīng)。
Marklein說，總的來說，這項(xiàng)研究為農(nóng)業(yè)計(jì)劃者提供了很多思考的機(jī)會。 “這確實(shí)是規(guī)劃未來氣候方案的第一步。這項(xiàng)工作可用于幫助優(yōu)先考慮農(nóng)田和水等資源，以最大程度地提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和糧食安全。”她說。 “至關(guān)重要的是，為未來的變暖方案做出提前計(jì)劃，尤其是在像加利福尼亞這樣的地區(qū)。”
