Stanford University
Farmers in rice paddy

水稻产量大幅下降和上升的砷在未来的气候,土壤情景

研相结合未来气候条件和土壤中的砷引起的应力预测水稻产量大约40%到2100年下降,亏损这将影响到大约2十亿人依赖于总的收成。

由丹尼尔·塔克洪流
时钟2019年11月1日

水稻是中国最大的整体主粮作物,超过一半的世界人口消耗 - 但足球外围官网的新的实验表明,随着气候变化,生产的主要稻米产区地方性土壤中的砷会经历一个急剧下降,危害严重粮食供应。

这些实验探索水稻产量未来水稻生产显示的气候条件到2100年下降40%,约 - 与潜在的破坏性后果在世界各地靠农作物作为一个没有基本的食物来源。更重要的是,对由于气温升高土壤过程的变化会导致大米尽可能多的毒性比砷今天消耗的大米两次包含。这项研究发表在十一月。 1 自然通讯.

“当我们到2100年,我们估计有大​​约10十亿人,所以我们这将意味着有5个十亿人依赖大米,2十亿谁也无法获得他们一般会需要的热量,”说合着者 斯科特·芬多夫,特里赫芬顿教授在地球系统科学在足球外围官网的 School of Earth, Energy & Environmental Sciences (斯坦福土)。 “我们必须意识到这些挑战即将到来,让我们可以随时适应。”

由于稻田被淹在看着特别是生长的水稻研究人员,帮助放松从土壤中砷,并使其砷摄入尤为敏感。而许多粮食作物今天含砷少量,一些地区更容易受到比别人增长。在土壤由于更高的温度组合充斥着原因砷条件的未来变化以更高的水平被吸收由水稻植物 - 和使用灌溉水天然存在的高砷随着加剧了这一问题。这些因素虽然不会影响以同样的方式所有全球大宗商品,他们扩展到其它洪水种植的作物,如芋头和莲子。

“我只是没想到,我们观察到对水稻产量影响的大小,” Fendorf说,谁是高级研究员另外, 足球外围官网伍兹环境研究所。 “我错过了土壤生物地球化学会是多少响应温度升高,会怎么扩增植物可利用砷,然后 - 再加上温度应力 - 这将在工厂如何真正影响”

一种天然,半金属化工,砷在土壤和沉积物MOST发现,但通常是在没有得到被植物吸收的形式。慢性砷暴露导致的皮肤损伤,癌症,肺病加重,并最终死亡。它特别,不仅在水稻,因为它的整体意义有关,也因为低变应原的食物年初推出婴儿常。

“我认为ESTA问题是至关重要的还有人们有年幼的孩子在我们的社会,说:”主要作者即玛丽Muehe,前博士后学者在足球外围官网,现在在德国图宾根大学。 “因为婴儿小了很多比我们,如果他们吃米饭,这意味着,他们采取了相对于他们的体重更多的砷。”

预测未来的影响

气候模拟

研究人员创建了基于一个可能的5摄氏度的温度升高的估计大棚未来的气候条件和的两倍多大气中的二氧化碳,到2100年,由政府间气候变化专门委员会为突出。

而以前的研究审查的温度增加全球粮食危机的背景下增加的影响,这项研究是第一个考虑结合土壤条件随着气候的变化。

用于实验,该集团成长为中粒水稻品种在土壤中来自加州的水稻种植区。是大棚灌溉从砷污染的水的农作物随着控制温度,二氧化碳浓度水平和土壤中的砷,这将是在未来更高由于其累积在土壤中,一个问题被过度开采地下水的恶化。

“我们不经常思考这一点,但土壤是活的 - 它充满细菌和大量不同的微生物,” Fendorf说。 “事实证明,这些微生物判断是否停留砷从植物划分到矿物质和离开或吃掉矿物质入水阶段”。

研究人员发现,随着温度升高,微生物不稳定更土的固有砷,导致可用于吸收由大米在土壤水分毒素更大的数额。 11摄取,营养吸收和砷抑制植物生长发育降低,因素促成了产量科学足球外围网们观察到40%的下降。

预警,未来规划

而在生产巨大的损失是一个令人关注的重要原因,科学足球外围网们希望这项研究将帮助该ESTA找到生产者养活世界人口可能的解决方案。

“好消息是,在整体社会的培育品种,能够适应新的条件下,随着修订土壤管理能力方面考虑到过去的进步,我很乐观,我们可以避开在我们的研究中观察到的问题,” Fendorf说。 “此外,我很乐观,我们将继续这闪耀的威胁从5摄氏度变化导致的光,社会将采取的做法,以确保我们永远不会达到变暖的程度。”

作为接下来的步骤,Fendorf,合着者恬美王Muehe希望在全球范围内的驴水稻产量利用遥感查明稻田为了污染模型对未来收益率和砷污染。

“这是最有可能是一个问题,在稻消耗了大部分,所以我们认为有关南亚和东亚,说:”王,在地球系统科学的博士候选人。 “特别是像我的父亲 - 我消耗大米,一天三次,我只是不能没有它。”

也Fendorf是的一个构件 Maternal & Child Health Re搜索 Institute (MCHRI)。从拜罗伊特中心生态与环境研究在拜罗伊特,德国大学的研究人员都在研究的共同作者。

这项研究是由欧盟委员会,美国的玛丽·居里罗多夫斯卡奖学金资助行动能源部,普通医学科学研究所国立卫生研究院。

媒体联系人

丹妮尔吨。塔克

School of Earth, Energy & Environmental Sciences

dttucker@stanford.edu,650-497-9541

即玛丽muehe

Stanford School of Earth, Energy & Environmental Sciences and University of Tübingen, Germany

+49 179-4364525, mmuehe@stanford.edu

斯科特·芬多夫

School of Earth, Energy & Environmental Sciences

(650)723-5238, fendorf@stanford.edu

王天美

School of Earth, Energy & Environmental Sciences

tmwang@stanford.edu

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