Boeren hebben de neiging om gewassen te verbouwen op land met optimale water- en nutriëntenbeschikbaarheid. Wanneer deze omstandigheden minder dan optimaal worden, boeren kunnen de plantdatums verschuiven, overstappen op of ontwikkelen van een ander gewasras, of zelfs op zoek gaan naar nieuwe plekken om te groeien, daardoor veranderende ruimtelijke verspreidingspatronen van gewassen. Een onderzoek door wetenschappers van het Pacific Northwest National Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie toonde aan dat veranderingen in ruimtelijke verspreidingspatronen van gewassen, als integraal onderdeel van landbedekking en verandering in landgebruik, kan gewasopbrengsten moduleren als reactie op veranderingen in het aardsysteem.

De resultaten toonden aan dat eerdere empirische studies aanzienlijk vertekend konden zijn bij het beoordelen van de effecten van veranderingen in het aardsysteem door de veranderingen in ruimtelijke distributiepatronen van gewassen te negeren.

Talrijke studies met statistische benaderingen hebben een verband bevestigd tussen gewasopbrengst en klimaatvariabiliteit. Een cruciale aanname in deze studies is dat de ruimtelijke verspreidingspatronen van gewassen constant zijn in de tijd. Echter, is het waarschijnlijk dat voor sommige gewas-regiocombinaties, dit is misschien niet geldig vanwege een verschuiving in ruimtelijke distributiepatronen die mogelijk is gemaakt door de vooruitgang van de gewastechnologie en concurrerende eisen op het gebied van landgebruik. Daten, hoe dit soort landbedekking en veranderingen in landgebruik de reactie van de oogst op veranderingen in het aardsysteem moduleren, is onduidelijk.

Analyseren van gegevens uit de onderste 48 Verenigde Staten, Wetenschappers van PNNL onderzochten hoe veranderingen op provinciaal niveau in ruimtelijke distributiepatronen van gewassen de reacties op maïsopbrengst op staatsniveau op veranderingen in het systeem van de aarde reguleren. Ze ontdekten dat de reactie van de maïsopbrengst op veranderingen in het aardsysteem varieerde met het ruimtelijke distributiepatroon van het gewas, met duidelijke effecten op staatsniveau. De op observatie gebaseerde empirische modellen die in deze studie zijn opgesteld, voorspelden dat de totale maïsopbrengst in de onderste 48 Verenigde Staten tegen 2050 met 20-40 procent zou afnemen onder veranderende ruimtelijke patronen van gewassen, vergeleken met 26-52 procent bij een constante gewasverdeling.