Klimatförändringarna kommer att lämna vissa bönder med en svår gåta, enligt en ny studie av forskare från Cornell University och Washington State University:Antingen riskerar du mer intäktsvolatilitet, eller leva med en mer förutsägbar minskning av skörden.

Eftersom vattenbrist och högre temperaturer drar ner skördarna i regioner som är starkt beroende av säsongsbetonad snö, valet att använda mer torktoleranta grödor har en kostnad, enligt modellprognoser som beskrivs i artikeln "Water Rights Shape Crop Yield and Revenue Volatility Tradeoff for Adaptation in Snow Dependent Systems, " publicerad 10 juni i Naturkommunikation .

Studien undersökte Yakima River Basin i Washington, där en komplex kombination av snö, reservoarer och vattenrättigheter styr tillgången på bevattningsvatten. Det vattnet dikterar framgången för vissa av U.S.A. största producenterna av vete, majs, potatisar, päron, körsbär, vindruvor, äpplen och humle. Med ordentligt snöfall och smälta, den totala jordbruksproduktiviteten i bassängen kan nå mer än 4 miljarder dollar per år.

Forskargruppen försökte kvantifiera klimatförändringens direkta och indirekta effekter på konstbevattnat jordbruk i bassängen. Forskare ville också veta om torka-resistenta grödor kan hjälpa till att återhämta produktiviteten under tider av torka.

Klimatriskmodellering är en specialitet för Patrick Reed, Joseph C. Ford professor i teknik vid Cornells School of Civil and Environmental Engineering. I denna samarbetsstudie, Reeds grupp byggde på tidigare forskning vid Washington State University som utvecklade en modelleringsplattform som förbinder tillväxt och utveckling av grödor, land-yt-hydrologi och flodsystemprocesser. Modellen simulerar dammdrift och prioriterar fördelning av vatten mellan olika sektorer inom Yakima River Basin.

Teamet fann att högre vattenstress och temperaturer ledde till lägre skörd, som förväntat, sa Keyvan Malek, en postdoktor i Reeds grupp och huvudförfattare till studien.

"Dock, modellerna visar att variationen från år till år i förväntade skördar minskar eftersom skillnaden mellan bästa och sämsta skörden minskar, ", sa Malek. "Även om detta inte är ett positivt resultat, Variationer från år till år i intäkter från skördeavkastning är mycket viktiga för hur skördeförsäkringsprogram balanserar intäktsfluktuationer."

Teamet använde sedan sin modell för att utforska potentialen hos nya torktoleranta grödor, som förväntas förbättra den årliga avkastningen under klimatförändringarna. Resultaten visade att även om dessa sorter avsevärt kunde förbättra den genomsnittliga avkastningen, bönder kan också uppleva mycket högre volatilitet i intäkter från växtodling.

"Typiska och bästa möjliga årliga avkastningar är mycket högre, sa Jennifer Adam, Berry Distinguished Professor of Engineering vid Washington State University och medförfattare till studien. "Men klimatförändringarna kommer sannolikt fortfarande att orsaka allvarliga torka där nuvarande vattenförvaltningsinstitutioner i Yakima River Basin helt enkelt inte kan ge tillräckligt med vatten, och det finns allvarliga värsta skördemisslyckanden."

Forskarna hävdar att de bästa resultaten för skördeavkastning och intäktsvolatilitet måste vara genom en samtidig förbättring av grödor – till exempel, genom att bevara agrobiodiversiteten – och i vattensystem, genom förbättringar av vattenstyrande institutioner och infrastruktur.

Det är viktigt att noggrant fånga en snöberoende regions specifika förvaltningsbegränsningar samtidigt som man är innovativ med klimatanpassningsstrategier, sa forskarna.

"Annat, system kan oavsiktligt hitta fel balans eftersom de kompenserar för förbättrad genomsnittlig avkastning och bönders volatilitet i intäkter, " sa Reed.