Klimaatverandering (bijvoorbeeld de opwarming van de aarde) intensiveert de wereldwijde watercyclus en de temporele variatie van neerslag is aanzienlijk toegenomen. De neerslagverdeling is ongelijker in de tijd en droogte en overstromingen kwamen vaker voor. Deze onstabiele variabiliteit in neerslag is vooral negatief voor de gewasgroei.

Enerzijds zal de variatie in neerslag in de tijd rechtstreeks van invloed zijn op de timing van de bemesting van gewassen, waardoor de afstemming van het aanbod van mest en de vraag naar gewassen verder wordt beperkt. Aan de andere kant leidt de toegenomen temporele variabiliteit van neerslag tot een asynchroon tussen N-aanbod en N-vraag, wat indirect leidt tot meer reactieve stikstofverliezen (inclusief uitspoelingsverlies, gasvormige emissies, enz.), Waardoor watervervuiling, broeikasgasemissies worden veroorzaakt , luchtvervuiling en andere ecologische milieu- en gezondheidseffecten.

Prof. Peter M. Vitousek van Stanford University en zijn team simuleerden gewasproductiviteit op basis van bodemvocht en temperatuur, en biologisch beschikbare N en P uit alle bronnen (mest, atmosferische depositie en mineralisatie van N en P uit organische N en P in de bodem) , om te beoordelen hoe temporele variatie in neerslag de gewasopbrengst en stikstofverliezen beïnvloedt.

De modelresultaten laten zien dat de juiste hoeveelheid bemesting (respectievelijk 100 en 20 eenheden N en P) en de juiste timing van toevoeging (twee stappen aan het gewas in de groeiperiode, en de timing van toediening dichter bij de groeiperiode, hoe groter het effect van een hogere opbrengst en een vermindering van de Nr-emissies) kan resulteren in een hogere terugwinning van N in geoogst materiaal van 53,6 en een lager N-verlies van 60,8, wat een aanbevolen beste praktijk is voor veel veldgewassen.

De toegenomen variabiliteit van neerslag kan leiden tot extreme neerslag en een ongelijkere verdeling van de watervoorraden, met verschillende nadelige effecten op de landbouwproductie. In deze studie werd gevonden dat toenames in temporele variatie in neerslag leiden tot afnemende opbrengsten, progressief grotere verliezen van reactieve N. Dergelijke verliezen zijn waarschijnlijk bijzonder belangrijk voor P, aangezien de relatieve immobiliteit van P ervoor zorgt dat grote plassen van kunstmest afgeleid P worden accumuleren in oppervlaktebodems, waar ze kwetsbaar zijn voor verliezen door afspoeling en bodemerosie.

Globale temporele variaties in neerslag zullen dramatischer zijn met antropogene klimaatverandering, die de opbrengsten verder zal verminderen en de stikstofverliezen zal vergroten. De auteurs en hun team hopen oplossingen te vinden die dit klimaatrisico kunnen aanpakken. Het aanpassen van de bemestingshoeveelheden (~ 30%) afhankelijk van het bodemvochtgehalte zal echter de reactieve N-verliezen verminderen (~ 50%), maar de gewasopbrengsten niet verhogen.

In door regen gevoede landbouwecosystemen zullen door klimaatverandering veroorzaakte toenames van de temporele variatie in neerslag het moeilijk maken om teeltsystemen in stand te houden die zowel een hoge opbrengst hebben als een kleine ecologische en menselijke voetafdruk hebben. Kortom, het lijkt waarschijnlijk dat we te maken zullen krijgen met toenemende uitdagingen op het gebied van voedselzekerheid met de voortdurende verbetering van de neerslagvariabiliteit.

De atmosfeer is een zeer complex systeem. Aangezien de door de mens uitgestoten broeikasgassen zich ophopen in de atmosfeer, kunnen ze uiteindelijk extreme weersomstandigheden zoals regenbuien veroorzaken. Alleen als landen over de hele wereld hun inspanningen opvoeren om de uitstoot te verminderen en zo snel mogelijk koolstofneutraliteit te bereiken, kunnen we het klimaat op aarde en de toekomst van ons huis veranderen.

Deze studie is gepubliceerd in Frontiers of Agricultural Science and Engineering . + Verder verkennen

Meststoffen veroorzaken meer dan 2% van de wereldwijde uitstoot