Impatto del recente cambiamento climatico su mais, riso e grano negli Stati Uniti sudorientali

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 16928 (2022) Citare questo articolo

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Il cambiamento climatico e il suo impatto sulla produttività agricola variano a seconda delle colture e delle regioni. Gli Stati Uniti sudorientali (SE-US) sono agroecologicamente diversificati, economicamente dipendenti dall’agricoltura e per lo più trascurati dai ricercatori agroclimatici. L'obiettivo di questo studio era calcolare l'effetto delle variabili climatiche; temperatura massima giornaliera (Tmax), temperatura minima giornaliera (Tmin) e precipitazioni sulla resa delle principali colture di cereali, ad esempio mais (Zea mays L.), riso (Oryza sativa L.) e grano (Triticum aestivum L.) in SE-USA. È stato utilizzato un modello a effetti fissi (approccio ai dati panel) applicando la funzione di produzione ai dati panel dal 1980 al 2020 provenienti da 11 stati SE-USA. È stato osservato un modello di riscaldamento asimmetrico, in cui il riscaldamento notturno è stato del 105,90%, 106,30% e 32,14%, superiore al riscaldamento diurno durante le stagioni di crescita del mais, del riso e del grano, rispettivamente. Inoltre, è stato notato uno spostamento delle precipitazioni compreso tra 19,2 e 37,2 mm nelle diverse stagioni di crescita. Le piogge hanno ridotto significativamente la resa del grano, mentre non hanno avuto alcun effetto sulle rese del mais e del riso. Tmax e Tmin non hanno avuto effetti significativi sulla resa del grano. Un aumento di 1 °C della Tmax ha ridotto significativamente la resa di mais (-34%) e riso (-8,30%), che è stato compensato da un aumento di 1 °C della Tmin che ha aumentato la resa di mais (47%) e riso (22,40%). In conclusione, una variazione complessiva della temperatura di 1°C nel sud-est degli Stati Uniti ha migliorato significativamente la resa del mais del 13%, quella del riso del 14,10% e non ha avuto alcun effetto sulla resa del grano.

Il cambiamento climatico è caratterizzato da cambiamenti sostanziali a lungo termine dei parametri meteorologici come la temperatura e le precipitazioni1,2,3. Il cambiamento climatico è un fenomeno inevitabile e i suoi effetti si fanno sentire in tutto l’universo4. Ciò è allarmante considerando che le variazioni dei parametri meteorologici influiscono sulla produzione agricola5. Ciò è ancora più preoccupante se si considera che la produzione di cereali deve essere aumentata del 70-100% per garantire la sicurezza alimentare a 9,8 miliardi di persone entro il 20506. I cereali forniscono il maggior numero di calorie e sostanze nutritive agli esseri umani e agli animali, quindi coprono la maggior parte dell’area rispetto a qualsiasi altro altra coltura7. L’intervento umano attraverso l’uso di fossili, la deforestazione e l’alterazione della copertura del suolo portano ad un aumento della produzione di gas serra, che è la causa principale dell’aumento della temperatura globale8,9. Inoltre, nel corso del XXI secolo, la durata e l’intensità della siccità sono diventate gravi, riducendo di cinque volte le riserve idriche agricole6. Si prevede che la temperatura media globale aumenterà senza sosta di 1,50 °C fino al 205010. Entro la fine del ventunesimo secolo, questo aumento potrebbe raggiungere i 3–5 °C in alcune località9. Inoltre, si prevede che il ritmo del cambiamento climatico globale nei prossimi 20-70 anni sarà più rapido e intenso rispetto ai 10.000 anni precedenti11,12.

Il clima mutevole comporta un aumento del riscaldamento notturno e diurno insieme a modelli irregolari di precipitazioni13. I cambiamenti in questi fattori influiscono direttamente sulla produzione di cereali inducendo stress abiotici14 e indirettamente tramite stress biotici come la pressione di insetti ed erbe infestanti, la diminuzione della comunità di microrganismi benefici del suolo, ecc.15. L'aumento della temperatura riduce la resa riducendo il periodo di riempimento della granella16. Le temperature estreme durante la fase di fioritura riducono anche il numero, lo spessore e la qualità dei chicchi di cereali17,18. Le precipitazioni tempestive potrebbero mitigare le variazioni di temperatura in aumento, tuttavia, fluttuazioni estreme delle precipitazioni potrebbero causare perdite significative di raccolto13.

La gravità dell’impatto climatico sulla resa varia in base alla coltura, alla posizione geografica e all’entità, nonché alla direzione dello spostamento delle variabili climatiche19,20. Gli impatti dei cambiamenti climatici a livello mondiale non sono uniformi, in particolare nelle nazioni con vaste aree terrestri21,22. La comunità scientifica concorda in una certa misura sul fatto che le tendenze attuali sarebbero dannose per le aree tropicali e subtropicali dell’Africa, del Medio Oriente, del Sud e del Sud-Est asiatico23,24,25,26 e vantaggiose per Russia, Irlanda27, Canada28,29 e Finlandia30 ,31 nel contesto della resa cerealicola. Allo stesso modo, gli scienziati hanno opinioni contrastanti sull’impatto del cambiamento climatico sulla produzione cerealicola statunitense, dove Adams et al.32, Knox et al.33, Wolfe et al.34 e Petersen35, lo hanno dedotto come benefico, e Schlenker et al.23, NDRC24. , You et al.25, Raza et al.36 e Su et al.20 risultano dannosi.