Som en baseball slugger vars totalsumma för hemmakörningar stiger trots att han saknar fler kurvbollar varje säsong, U.S. Corn Belts fantastiska produktion döljer en växande sårbarhet. En ny Stanford-studie avslöjar att även om skördarna har ökat totalt – troligen på grund av ny teknik och förvaltningsmetoder – har basgrödan blivit betydligt känsligare för torka. Forskningen, publicerad 26 oktober in Natur mat , använder ett nytt tillvägagångssätt baserat på stora skillnader i jordars förmåga att hålla fukt. Analysen kan bidra till att lägga grunden för att påskynda utvecklingen av metoder för att öka jordbrukets motståndskraft mot klimatförändringar.

"De goda nyheterna är att ny teknik verkligen hjälper till att höja avkastningen, i alla typer av väderförhållanden, " sade studiens huvudförfattare David Lobell, direktören för Gloria och Richard Kushel för Center on Food Security and the Environment. "De dåliga nyheterna är att dessa teknologier, som inkluderar några speciellt utformade för att motstå torka, är så hjälpsamma under bra förhållanden att kostnaderna för dåliga förhållanden stiger. Så det finns ännu inga tecken på att de kommer att bidra till att minska kostnaderna för klimatförändringarna."

Majsproduktion i USA är en till synes ostoppbar juggernaut. Trots oro för resistenta ogräs, klimatförändringar och många andra faktorer, branschen har satt rekordavkastning under fem av de senaste sju åren. Troliga drivkrafter för dessa stötfångare grödor inkluderar förändringar i planterings- och skördemetoder, såsom adoption av torktoleranta sorter, och förändringar i miljöförhållanden, såsom minskade ozonnivåer och ökade koldioxidkoncentrationer i atmosfären som generellt förbättrar grödors vattenanvändningseffektivitet.

När klimatförändringarna intensifieras, dock, kostnaden för att upprätthålla skörden kommer sannolikt att öka.

Med hjälp av länskartor och satellitbaserade avkastningsuppskattningar, bland annat data, forskarna undersökte fält i majsbältet, en niostatsregion i Mellanvästern som står för ungefär två tredjedelar av USA:s majsproduktion. Genom att jämföra fält längs gradienter av torkastress varje år, de kunde identifiera hur känsligheten för torka förändras över tiden.

Även inom ett enda län, de hittade ett brett utbud av jordfuktighetsbevarande, med vissa jordar som kan hålla dubbelt så mycket vatten som andra. Som man kan förvänta sig, det var generellt högre skördar för jordar som höll mer vatten. De fann att skördekänsligheten för lagring av markvatten i regionen ökade med 55 procent i genomsnitt mellan 1999 och 2018, med större ökningar i torrare tillstånd.

Resultaten visade tydligt att markens förmåga att hålla vatten var den främsta orsaken till skördeförlust. I vissa fall, markens förmåga att hålla en ökad mängd fukt var tre gånger effektivare för att öka skörden än en motsvarande ökning av nederbörden.

Så, varför har skörden blivit känsligare för torka? En mängd olika faktorer, t.ex. ökat behov av grödas vatten på grund av ökad plantsåddsdensitet kan vara på spel. Vad som är tydligt är att trots robusta majsskördar, kostnaderna för torka och den globala efterfrågan på majs ökar samtidigt.

För att bättre förstå hur klimatpåverkan på majs utvecklas över tiden, forskarna kräver ökad tillgång till avkastningsdata på fältnivå som mäts oberoende av väderdata, till exempel statliga försäkringsdata som tidigare var tillgängliga för allmänheten men inte längre är.

"Denna studie visar kraften i satellitdata, och om det behövs kan vi försöka spåra saker enbart från rymden. Det är spännande, " sa Lobell. "Men att veta om bönder anpassar sig väl till klimatstress, och vilka metoder som är mest användbara, är nyckelfrågor för vår nation. I dagens värld finns det egentligen ingen bra anledning till att forskare inte ska ha tillgång till alla de bästa tillgängliga data för att svara på dessa frågor."

Lobell är också professor i Earth System Science vid Stanfords School of Earth, Energi &miljövetenskap; William Wrigley Senior Fellow vid Stanford Woods Institute for the Environment och en senior fellow vid Freeman Spogli Institute for International Studies och Stanford Institute for Economic Policy Research. Medförfattare till studien inkluderar Jillian Deines, en postdoktor vid Stanford's School of Earth, Energi- och miljövetenskap, och Stefania Di Tommaso, en forskningsdataanalytiker vid Centrum för livsmedelssäkerhet och miljö.