Je hebt geen Ph.D. in de landbouw om te weten dat water essentieel is voor de productie van gewassen. Maar jarenlang hebben mensen zoals Jonathan Proctor, die een Ph.D. in Agriculture and Resource Economics van de University of California Berkeley, hebben geprobeerd uit te leggen waarom het belang van water niet naar voren komt in statistische modellen van gewasopbrengst.

"Studies die analyseren hoe gewasopbrengsten reageren op temperatuur en regenval hebben de neiging om te ontdekken dat temperatuur veel belangrijker is dan water, hoewel we uit de plantenfysiologie begrijpen dat temperatuur en watervoorziening beide erg belangrijk zijn voor gewassen", zegt Proctor, een postdoctoraal onderzoeker in Prof. De groep van Peter Huybers aan de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS). "Het oplossen van deze puzzel is van cruciaal belang om te kwantificeren hoe klimaatverandering de wereldwijde gewasopbrengsten zal beïnvloeden."

Het onderzoeksteam had een hypothese:wat als de modellen het verkeerde type water meten? In plaats van neerslag te meten, zoals eerdere studies hadden gedaan, gebruikte het Harvard-team satellieten om het bodemvocht rond de wortelzone te meten voor maïs, sojabonen, gierst en sorghum die over de hele wereld groeien.

Het team ontdekte dat modellen die bodemvocht gebruiken 30% tot 120% meer van de jaarlijkse variatie in opbrengst tussen gewassen verklaren dan modellen die afhankelijk zijn van regenval.

"Regenval en bodemvocht kunnen behoorlijk sterk verschillen als gevolg van verdamping, infiltratie en afvoer", zegt Proctor. "Wat uit de lucht valt, is niet noodzakelijkerwijs wat er in de grond zit zodat de gewassen kunnen drinken - en we ontdekken dat wat er in de grond zit zodat de gewassen kunnen drinken, er echt toe doen voor hun opbrengst."

Door gebruik te maken van satellietwaarnemingen van bodemvocht in combinatie met een statistische benadering, was het team in staat om de individuele invloeden van temperatuur en watervoorziening op de opbrengst beter te scheiden en te begrijpen, die vaak verward worden omdat hitte en droogte sterk gecorreleerd zijn.

Het team ontdekte met name dat extreme hitte minder schadelijk was voor de gewasopbrengst dan eerdere modellen hadden geschat, waardoor de verwachte schade door opwarming werd verlaagd. Maar het team ontdekte ook een verhoogde gevoeligheid voor droogte en overstromingen.

"Als het gaat om het voorspellen van de landbouwproductiviteit in een veranderend klimaat, moeten we bedenken hoe temperatuur en waterbeschikbaarheid samen zullen evolueren", zegt Huybers, hoogleraar Environmental Science and Engineering bij SEAS en Earth and Planetary Sciences.

"In vergelijking met de temperatuur zullen veranderingen in de waterbeschikbaarheid meer regionaal en seizoensgebonden zijn, zodat regionale plannings- en beheerstrategieën meer naar voren komen bij het omgaan met klimaatverandering."

Het team is van plan om dit verbeterde begrip van hoe bodemvocht en temperatuur de wereldwijde landbouwproductiviteit beïnvloeden te gebruiken om te onderzoeken hoe klimaatverandering andere aspecten van het menselijk welzijn kan beïnvloeden, zoals migratiebeslissingen of de stabiliteit van voedselvoorziening.

Het artikel is gepubliceerd in Nature Food . + Verder verkennen

Kenmerken van meerdere bronnen van watergebruiksstrategie voor gewassen in hyperdroge gebieden