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May 22, 2023

건열과 습열이 미국 옥수수와 대두 수확량에 미치는 대조되는 영향

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 710(2023) 이 기사 인용 1640 Accesses 8 Altmetric Metrics 세부 정보 극한의 열기가 작물 수확량에 미치는 영향은 주어진 상황에서 점점 더 시급한 문제가 되고 있습니다.

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 710(2023) 이 기사 인용

1640 액세스

8 알트메트릭

측정항목 세부정보

인위적인 기후 온난화로 인해 극심한 더위가 작물 수확량에 미치는 영향은 점점 더 시급한 문제가 되었습니다. 그러나 이러한 영향과 관련된 일부 물리적 메커니즘은 아직 불분명하여 적응 관련 통찰력과 작물에 대한 미래 기후 영향에 대한 신뢰할 수 있는 예측을 방해합니다. 여기서는 관측 데이터를 기반으로 한 다중 회귀 모델을 사용하여 극심한 건열로 인해 미국 옥수수와 콩 수확량이 급격하게 감소한 반면, 극한의 습한 더위는 다음과 같이 비교적 높은 건구 온도에도 불구하고 일부 지역에서는 미미한 영향을 미치고 심지어 수확량을 증가시켰음을 보여줍니다. 그들의 건열 대응 물. 이 결과는 극한의 건조하고 습한 열이 합쳐지면 극심한 건조열에 대한 작물 수확량 민감도가 과소평가될 수 있음을 시사합니다. 강수량은 습하지만 건조한 더위보다 앞서는 경향이 있으며, 이는 다변량 날씨 시퀀스가 ​​이러한 작물 반응에 중요한 역할을 한다는 것을 암시합니다. 우리의 결과는 최근 몇 년간의 극심한 더위가 주로 수분 스트레스를 유발하여 수확량에 영향을 미쳤으며, 습하고 건조한 더위의 융합으로 인해 온난화 및 습도 변화에 대한 작물 수확량 반응을 예측하는 데 부정확할 수 있다는 증거를 제공합니다.

인위적 기후 변화의 알려진 결과 중 하나는 지역 및 지구 평균 기온의 증가뿐 아니라 극심한 열사병 규모의 상당한 증가입니다1. 최근 연구에 따르면 극심한 더위와 습도의 조합은 기후 변화와 함께 빈도가 증가하고 있으며2,3 앞으로도 계속 증가할 것이며4, 사람과 다른 포유류에게 특별한 스트레스를 가할 것이라고 강조했습니다5. 최근 연구6,7에 따르면 열대 지방과 중위도 지역의 경우 20세기 중반 이후 대기에 축적된 열의 절반만이 현열(즉, 기온 상승)에 기인하고 나머지 절반은 잠열(증가된 기온)에서 비롯된 것으로 나타났습니다. 습기). 동시에 일부 지역에서는 온난화로 인해 열파가 더 건조해질 것으로 예상됩니다(강수량에서 증발량을 뺀 표면 수분의 순 손실). 따라서 기후 변화는 순환, 강수 및 지표-대기 상호 작용이 CO2 상승에 반응함에 따라 열파의 습한 열역학적 특성을 변경할 가능성이 있습니다.

작물은 극도로 높은 온도에 노출될 때 수확량 손실을 경험하는 것으로 알려져 있습니다10,11. 극심한 열은 동시에 작물에 직접적인 열 스트레스를 유발할 수 있지만12,13 대기 건조도(즉, 증기압 부족)를 높여 간접적인 수분 스트레스를 유발할 수도 있습니다14,15. 반면에 고온 및 다습한 환경에서는 이러한 간접적인 수분 스트레스가 다소 제한됩니다. 강수량과 토양 수분은 작물에 대한 극심한 열 영향을 더욱 복잡하게 만듭니다. 예를 들어, 관개 작물 수확량은 천수 작물보다 극심한 열에 훨씬 더 강한 것으로 나타났습니다. 이는 열에 대한 수확량 민감도가 수분 가용성에 따라 달라짐을 나타냅니다16,17. 그러나 관개 또는 강우로 인한 습한 조건은 종종 극심한 열을 식히고18,19 대기 습도를 높입니다20,21. 열과 습기 사이의 이러한 의존성은 작물에 미치는 영향이 열 자체에 의해 발생하는지 아니면 강우, 토양 수분 및 대기 건조와 관련되어 있는지에 대한 의문을 제기합니다.

기후 온난화의 위험을 전 세계 작물 수확량에 정확하게 예측하고 적응 전략의 효율성을 평가하려면 열이 작물에 어떤 영향을 미치는지 이해하는 것이 필수적입니다. 그러나 그 영향의 정도와 관련 메커니즘은 여전히 ​​불확실합니다. 예를 들어, 연구에서는 작물 수확량 변동성을 예측하는 요인으로서 온도, 토양 수분 및 강수량의 상대적 중요성에 대해 의견이 일치하지 않습니다14,22,23. 특히, 고온 대 고온 및 고습의 극한 상황이 작물에 미치는 영향과 강우 현상과의 잠재적인 다른 연관성은 거의 연구되지 않은 상태로 남아 있습니다. 이러한 이해의 격차로 인해 전 세계 다양한 곡창지대에서 극한의 건조하고 습한 더위가 증가할 것으로 예상되는 수확량 영향을 예측하고 대비하는 능력이 제한됩니다.