Para prever como as safras lidam com as mudanças climáticas, 30 anos de experimentos simulam o futuro – ScienceDaily

Nos últimos 30 anos, uma rede de 14 instalações de pesquisa de longo prazo, abrangendo cinco continentes, simulou níveis futuros de dióxido de carbono (CO₂) para prever o impacto nas safras. É importante ressaltar que esses experimentos de ‘Enriquecimento por Concentração de Ar Livre’ (FACE) são conduzidos ao ar livre em condições de campo do mundo real para capturar os fatores ambientais complexos que afetam o crescimento e o rendimento da colheita.

Hoje, uma revisão postada em Biologia da mudança global sintetiza 30 anos de dados FACE para entender como a produção agrícola global pode ser afetada pelo aumento do CO₂ níveis e outros fatores. O estudo anuncia um futuro menos promissor do que a revisão anterior dos autores publicada há 15 anos em Novo fitologista. “É provável que existam soluções genéticas, se a sociedade decidir agir de acordo, embora o tempo seja curto”, disse o co-autor Stephen Long, professor de ciência da colheita e biologia vegetal da Ikenberry Endowed University da University of Illinois. .

“É muito chocante voltar e ver quanto CO₂ as concentrações aumentaram ao longo da vida desses experimentos “, disse a coautora Lisa Ainsworth, uma fisiologista de plantas de pesquisa do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos, Serviço de Pesquisa Agrícola (USDA-ARS).” Estamos atingindo as concentrações de alguns dos primeiros CO₂ tratamentos há 30 anos. A ideia de que podemos verificar os resultados de alguns dos primeiros experimentos FACE na atmosfera de hoje é intrigante. “

As revisões consideram dois grupos de plantas: a maioria das culturas são C3 (incluindo soja, mandioca e arroz), que são menos eficientes na conversão de CO₂ e a luz em energia através do processo de fotossíntese. Plantas C4, como milho e cana-de-açúcar, aumentam a fotossíntese usando parte da energia luminosa que recebem para concentrar CO₂ dentro de suas folhas, tornando-os até 60% mais eficientes.

Em culturas C3, o oxigênio inibe a fotossíntese, que é diminuída pelo aumento da concentração de CO.₂. Esta é a razão pela qual muitos produtores comerciais de estufa geram CO₂ níveis para aumentar a fotossíntese e a produção de tomates, pimentões, pepinos e outras culturas de estufa. O mesmo acontecerá com o aumento do CO atmosférico₂ – o que estamos causando com nosso uso de combustíveis fósseis e desmatamento – eles têm o mesmo efeito?

Resultados

Como em sua revisão anterior, mas desta vez com dez vezes mais estudos, os autores mostram que o CO elevado₂ nos níveis esperados para a segunda metade deste século, poderia aumentar o rendimento das safras C3 em 18% com nutrientes e água adequados.

“Então, devemos antecipar uma recompensa como CO₂ “disse Long, que é membro do Instituto Carl R. Woese de Biologia Genômica.” Infelizmente, não porque o aumento de CO₂ é a principal causa de mudança no sistema climático global. O aumento de temperatura previsto de 2 ° C, causado principalmente por este aumento de CO₂, poderia cortar o rendimento de algumas de nossas principais safras pela metade, eliminando qualquer ganho de CO₂. “

Enquanto CO₂ rendimentos aumentados, também causaram perdas significativas de qualidade; muitas safras apresentaram menor teor de proteínas e nutrientes minerais. Essa resposta de rendimento também é muito menor em condições de baixa fertilização com nitrogênio, que é a situação de muitos agricultores nos países mais pobres do mundo. De forma alarmante, o que ficou aparente com a primeira revisão é que nossas principais safras de alimentos se tornam consideravelmente mais vulneráveis ​​a pragas e doenças com níveis mais altos de CO₂.

“Muitas pessoas presumiram que o aumento do CO₂ é em grande parte uma coisa boa para as safras: absorvendo mais CO₂ isso tornará as florestas do mundo mais verdes e aumentará os rendimentos das colheitas “, disse Ainsworth.” Os estudos mais recentes desafiam um pouco essa suposição. Descobrimos que, quando você tem outros estresses, nem sempre se beneficia dos níveis elevados de CO.₂. “

Em uma nota mais positiva, os autores mostram que há variação genética suficiente dentro de nossas principais culturas para superar alguns desses efeitos negativos e capitalizar sobre o benefício de desempenho de um CO mais alto.₂. “Onde a variação genética está faltando, existem algumas soluções de bioengenharia com uma já comprovada para prevenir a perda de rendimento quando a temperatura é elevada com CO₂“Longo dito.” Mas dado o tempo que leva para desenvolver novas cultivares, esse potencial só poderia ser realizado se começarmos agora. “

Pesquisa futura

“Somos movidos pela motivação de nos prepararmos para o futuro e identificar as características que serão importantes para maximizar este CO₂ “Os últimos 15 anos nos ensinaram a estar mais atentos às complexas interações de outros fatores, como seca, temperatura, nutrientes e pragas”, disse Ainsworth.

Os pesquisadores devem explorar uma ampla variedade de culturas e genótipos, bem como diferentes práticas de manejo, como densidade de plantio, cultivo e cobertura de culturas, para encontrar outras soluções que sejam menos onerosas para o meio ambiente, disse Ainsworth.

Além disso, a comunidade FACE precisa de maior acessibilidade a todos os resultados experimentais.

“Não temos um banco de dados formal de todos os resultados do FACE nas últimas duas décadas de pesquisa”, disse Ainsworth. “Existe a oportunidade de reunir todas as informações em um só lugar e torná-las abertamente acessíveis para uso de todos e encorajar mais pessoas a usar os dados para pensar em soluções.”

“A solução ideal será reduzir drasticamente a liberação de CO₂ na atmosfera e rapidamente alcançar a neutralidade de carbono “, disse Long.” Mas também devemos fazer um seguro contra isso não for alcançado. Ou seja, precisamos gerar e projetar safras e sistemas à prova de futuro que possam ser sustentáveis ​​e nutritivos sob mudanças combinadas na composição atmosférica e no clima para ajudar a atingir a meta de fome zero. “