Klimatförändringar (t.ex. global uppvärmning) intensifierar det globala vattnets kretslopp och den tidsmässiga variationen av nederbörd har ökat avsevärt. Nederbördsfördelningen är mer ojämn över tiden, och torka och översvämningar inträffade oftare. Denna instabila variation i nederbörd är särskilt negativ för grödans tillväxt.

Å ena sidan kommer tidsmässig variation i nederbörd direkt att påverka tidpunkten för applicering av gödningsmedel, vilket ytterligare begränsar matchningen av gödseltillgång och efterfrågan på grödor. Å andra sidan leder den ökade tidsvariationen av nederbörd till en asynkron mellan kvävetillgång och kväveefterfrågan, vilket indirekt leder till mer reaktiva kväveförluster (inklusive lakningsförluster, gasformiga utsläpp etc.), vilket orsakar vattenföroreningar, utsläpp av växthusgaser. , luftföroreningar och andra ekologiska miljö- och hälsoeffekter.

Prof. Peter M. Vitousek från Stanford University och hans team simulerade grödans produktivitet baserat på markfuktighet och temperatur, och biologiskt tillgängligt N och P från alla källor (gödselmedel, atmosfäriskt nedfall och mineralisering av N och P från markens organiskt N och P) , för att bedöma hur tidsvariation i nederbörd påverkar skörden och kväveförlusterna.

Modellresultaten visar att lämplig mängd gödseltillförsel (100 respektive 20 enheter N och P) och lämplig tidpunkt för tillsatsen (två steg till grödan under odlingsperioden, och tidpunkten för appliceringen är närmare odlingsperioden, desto mer betydande blir effekten av att öka skörden och minska utsläppen av Nr) resultera i en högre utvinning av kväve i skördat material på 53,6 och en lägre kväveförlust på 60,8, vilket är en rekommenderad bästa praxis för många åkergrödor.

Den ökade variationen av nederbörd har potential att medföra extrem nederbörd och en mer ojämn fördelning av vattenresurserna, med olika negativa effekter på jordbruksproduktionen. Det visade sig i denna studie att ökningar i tidsvariation i nederbörd orsakade sjunkande skördar, progressivt större förluster av reaktivt N. Sådana förluster kommer sannolikt att vara särskilt viktiga för P, eftersom den relativa orörligheten hos P orsakar stora pooler av gödselhärledd P till ackumuleras i ytjordar, där de är känsliga för förluster via avrinning och jorderosion.

Globala tidsmässiga variationer i nederbörd kommer att bli mer dramatiska med antropogena klimatförändringar, vilket ytterligare kommer att minska skördarna och öka kväveförlusterna. Författarna och deras team hoppas kunna utforska lösningar som kan hantera denna klimatrisk. Justering av gödseltillförselmängderna (~30 %) beroende på markens fukthalt kommer dock att minska reaktiva N-förluster (~50 %) men ökar inte skördarna.

I regnmatade jordbruksekosystem kommer klimatförändringsdrivna ökningar av tidsvariation i nederbörd att göra det svårt att upprätthålla odlingssystem som både ger hög avkastning och har små miljö- och hälsofotavtryck. Kort sagt, det verkar troligt att vi kommer att möta ökande utmaningar för livsmedelsförsörjningen med den pågående förbättringen av nederbördsvariabiliteten.

Atmosfären är ett mycket komplext system. Eftersom växthusgaserna som släpps ut av människor ackumuleras i atmosfären kan de så småningom orsaka extrema väderhändelser som regnstormar. Endast om länder runt om i världen ökar sina ansträngningar för att minska utsläppen och uppnå koldioxidneutralitet så snart som möjligt kan vi förändra jordens klimat och framtiden för vårt hem.

Denna studie har publicerats i Frontiers of Agricultural Science and Engineering . + Utforska vidare

Gödselmedel orsakar mer än 2 % av de globala utsläppen