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全球粮食安全日益取决于农作物的抗旱能力

伊利诺伊州乌尔巴纳-随着气候趋于变暖和干燥,全球粮食安全日益取决于农作物的抗旱能力。但是,科学家和生产者在测量与作物相关的干旱时是否关注正确的指标?根据伊利诺伊大学科学家的最新研究,这并不完全正确,他们敦促科学界重新定义该术语。

“两个工厂必须平衡水的供需。两者都是至关重要的,但是人们却忽视了等式的需求,特别是在美国玉米带。”两项新研究的首席研究员关凯宇说。美国自然资源与环境科学学院和美国伊利诺伊州国家超级计算应用中心。

关所指的需求是大气干燥度,通常表示为蒸气压不足(VPD)。空气越干燥,水分越多从植物叶片的气孔或气孔中吸出。植物必须打开气孔才能吸收二氧化碳作为食物,但是如果他们感觉大气太干燥,它们就会关闭毛孔以避免干燥。气孔关闭时间过长会导致光合作用,植物生长和谷物产量下降。

踢手?即使土壤中有足够的水分供应,植物也会由于大气干燥而关闭气孔。

“如果只考虑降雨和土壤湿度,这是大多数人对干旱的看法,那主要是在描述供水方面。当然,如果土壤湿度低,植物将受到多少水分的压力。但是供给是通常就足够了,尤其是在美国玉米带。”“但是,来自大气的需求方也可能给植物造成严重压力。我们需要更加注意这一干旱信号。”

关的两项最近的研究使用了多种技术方法,包括田间测量,卫星数据的各种来源,水文模型模拟和政府作物产量统计。这项第一项研究发表在《农业和森林气象学》杂志上,该研究使用了整个玉米带的七个地点的数据得出的结论是,VPD占作物气孔导度变化的近90%,是干旱胁迫的代名词,占总气孔变化的约85%。初级生产力,衡量生产力。

“相比之下,对于玉米和大豆,土​​壤水分通常占这些措施的6-13%,而考虑到时滞效应,则高达35%,” Guan小组的博士生Hyungsuk Kimm说,该研究的主要作者。

在发表在《水文学杂志》上的另一项研究中,关的研究小组专注于谷物产量。产量取决于与水循环相关的许多因素,但研究人员发现,与其他水循环指标和传统干旱指数相比,VPD解释了作物产量变异最大的部分,并且也为产量损失提供了最早的警告。

“这导致我们建立了一个新的干旱指数,该指数结合了VPD,土壤湿度和蒸散量,可以占产量变化的70%以上。我们的指数优于所有现有的干旱指数,”美国博士后研究员王周说。关的小组和研究的主要作者。

关补充说:“在这两项研究中,我们试图从两个主要角度来理解干旱的需求方面,一个是使用涡度协方差数据,该数据可以非常精确地测量景观用水和碳的使用-黄金标准-另一个则是利用卫星数据和模型模拟的水文变量与区域产量相关。”关说。“在这两个方面,我们都证明VPD比土壤水分更重要,这可以解释美国中西部的作物干旱反应。”

在气候变化的情况下,调整作物的干旱概念对于全球粮食安全至关重要。

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