Потепление на Среднем Западе может привести к перемещению кукурузы и сои на север

Если потепление продолжится на Среднем Западе, то через 50 лет мы можем ожидать, что лучшие условия для производства кукурузы и сои сместятся из Айовы и Иллинойса в Миннесоту и Дакоту, согласно исследователям из штата Пенсильвания по информации сайта ascania-nova.org.

Используя машинное обучение - форму искусственного интеллекта, которая позволяет компьютерной системе извлекать уроки из данных - команда рассмотрела более трех десятилетий данных по урожайности на уровне округа, предоставленных Национальной службой сельскохозяйственной статистики Министерства сельского хозяйства США по 18 штатам. в центральном регионе США. Эта область производит большинство этих культур.

Исследователи оценили урожайность наряду с данными о погоде. Они рассмотрели фундаментальные климатические переменные, чтобы найти предикторы урожайности, специфичные для каждой фазы выращивания сельскохозяйственных культур. В исследовании также анализировались взаимосвязи между климатом и урожаем зерна кукурузы, сорго и сои с 1980 по 2016 год.

«Подобные исследования были невозможны до эпохи больших данных, в которой мы сейчас живем, и, конечно, они могут быть выполнены только с использованием мощных вычислительных мощностей, к которым мы можем получить доступ в штате Пенсильвания», - сказал исследователь, доцент Армен Кеманян. производственных систем и моделирования в Колледже сельскохозяйственных наук. «Это исследование важно, потому что в климате, который меняется относительно быстро, эти методы позволяют нам предвидеть, что может произойти».

Результаты, опубликованные в «Письмах об экологических исследованиях» , не обязательно означают, что произойдет сдвиг на север и запад в производстве кукурузы и сои, сказал ведущий исследователь Алексис Хоффман, которая получила докторскую степень по метеорологии в штате Пенсильвания в 2018 году. Но, основываясь на По данным, исследователи пришли к выводу, что такой сдвиг происходит, и есть большая вероятность, что он продолжится.

«Мы не предполагаем, что такой сдвиг станет катастрофой», - сказал Кеманян. «Это не означает, что Айова прекратит производство сельскохозяйственных культур, но это может означать, что фермеры Айовы адаптируются к более теплому климату, производящему два урожая в год или другую смесь культур вместо доминирующего севооборота кукуруза-соя. быть постепенным, и фермеры и цепочки поставок должны быть в состоянии адаптироваться. Но все изменится".

Три культуры в исследовании имеют четкую реакцию на влажность и температуру, что является одним из наиболее показательных результатов исследования, отметил Хоффман. Как правило, кукурузе требуется больше влажности, сорго выдерживает более высокие температуры, а соя находится где-то посередине.

По ее словам, для каждого года в течение периода исследования исследователи оценивали даты посадки для каждого округа на основе температур на уровне округа, чтобы имитировать адаптацию фермера к холодным или теплым годам. Они подсчитали, что посадка происходит после того, как 21-дневная скользящая средняя повышается до пороговой температуры для конкретной культуры. Температура посадки кукурузы, сорго и сои составляла 50, 59 и 53,6 градусов по Фаренгейту соответственно.

Хоффман объяснил, что кукуруза демонстрирует уникальную сильную реакцию повышенного урожая на повышение влажности воздуха во время его критической фазы, до и после цветения, а также высокую чувствительность к воздействию экстремальных температур.

«Влажность является фактором для всех изученных культур, но данные говорят нам о том, что это больше фактор для кукурузы, чем для сои или сорго, и в очень узком временном интервале», - сказала она. «И под влажностью мы подразумеваем, что почвы могут быть влажными, но данные показывают, что влажность воздуха имеет значение, независимо от того. Это не было известно раньше».

Однако соя имеет сильный отклик как на максимальные, так и на минимальные температуры, сказала она. «Все культуры имели пороговые реакции на высокую температуру, хотя мы зафиксировали сравнительно большую устойчивость к сорго при высокой температуре при 90,5 ° F по сравнению с диапазоном от 84,2 до 86 ° F для кукурузы и сои. Мы не описывали этот ответ - машинное обучение открыл это для нас. "

По словам Кеманиана, исследование может иметь значение для компаний, продающих страхование урожая.

«Высокотемпературные колебания повреждают. Критически важно знать, когда и сколько для кукурузы и сои», - сказал он. «Компании по страхованию урожая заинтересованы в этом, потому что им нужно оценить риск возникновения стресса и сколько они заплатят в результате».

Крис Форест, профессор наук о Земле и минеральных ресурсах, консультант докторской степени Хоффмана, принимал участие в исследовании. Это исследование основано на более ранней работе, проделанной Хоффманом и командой в странах Африки к югу от Сахары.