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Redefinindo a seca no cinturão do milho americano

Traduzido de Science Daily

À medida que as tendências climáticas ficam mais quentes e mais secas, a segurança alimentar global depende cada vez mais da capacidade das safras de resistir à seca. Mas os cientistas e produtores estão buscando a métrica certa ao medir a seca relevante para a safra? Não exatamente, de acordo com uma nova pesquisa de cientistas da Universidade de Illinois, exortando a comunidade científica a redefinir o termo.

“As plantas precisam equilibrar a oferta e a demanda de água. Ambas são extremamente críticas, mas as pessoas ignoram o lado da demanda da equação, especialmente no cinturão do milho dos EUA”, disse Kaiyu Guan , investigador principal de dois novos estudos, professor da Blue Waters no Departamento. de Recursos Naturais e Ciências Ambientais e do National Center for Supercomputing Applications em Illinois.

A demanda a que Guan se refere é a secura atmosférica, freqüentemente expressa como um déficit de pressão de vapor (VPD). Quanto mais seco o ar, mais umidade é retirada dos poros ou estômatos das folhas das plantas. As plantas precisam abrir seus estômatos para absorver o dióxido de carbono para a alimentação, mas se sentirem que a atmosfera está muito seca, elas fecharão os poros para evitar o ressecamento. Manter os estômatos fechados por muito tempo leva a reduções na fotossíntese, no crescimento das plantas e na produção de grãos.

O kicker? As plantas desligam os estômatos devido à secura atmosférica, mesmo quando há um suprimento adequado de umidade no solo.

“Se você considerar apenas a chuva e a umidade do solo, que é o que a maioria das pessoas pensa sobre a seca, isso descreve principalmente o lado da oferta. Claro, se a umidade do solo for baixa, as plantas ficarão estressadas. pela quantidade de água que obtêm. Mas o abastecimento costuma ser bastante, principalmente aqui no cinturão do milho dos Estados Unidos “, diz Guan. “No entanto, o lado da demanda da atmosfera também pode prejudicar gravemente as plantas. Precisamos prestar mais atenção a esse sinal de seca.”

Os dois estudos recentes de Guan usaram várias abordagens tecnológicas, incluindo medições de campo, várias fontes de dados de satélite, simulações de modelos hidrológicos e estatísticas governamentais sobre a produção agrícola. O primeiro estudo, publicado em Meteorologia agrícola e florestal, usou dados de sete locais no cinturão do milho para concluir que o VPD é responsável por quase 90% das mudanças na condutância estomática das safras, um indicador de estresse hídrico, e aproximadamente 85% das mudanças na produtividade. primário bruto, uma medida de produtividade.

“Em comparação, a umidade do solo geralmente é responsável por 6 a 13% dessas medições para milho e soja, e até 35% quando os efeitos de retardo são considerados”, disse Hyungsuk Kimm, um estudante de doutorado no grupo de Guan e principal autor do estudo.

No outro estudo, publicado no Jornal de hidrologia, A equipe de Guan se concentrou na produção de grãos. O rendimento depende de muitos fatores relacionados à ciclagem da água, mas os pesquisadores descobriram que o VPD explica a maior proporção da variabilidade no rendimento da colheita e também fornece o primeiro aviso de perda de rendimento quando comparado a outras métricas. do ciclo da água e dos índices tradicionais de seca.

“Isso nos levou a construir um novo índice de seca que integra VPD, umidade do solo e medidas de evapotranspiração, que podem ser responsáveis ​​por mais de 70% da variação do rendimento. Nosso índice supera todos os índices de seca existentes”, disse Wang. Zhou, um pesquisador de pós-doutorado no Guan Group e principal autor do estudo.

Guan acrescenta: “Nesses dois estudos, tentamos entender o lado da demanda da seca de dois ângulos principais, um usando dados de covariância de turbilhões que medem o uso de água e carbono na paisagem com muita precisão, o padrão ouro , e o outro aproveitando os dados de satélite e as variáveis ​​hidrológicas simuladas pelos modelos se correlacionam com o desempenho regional ”, diz Guan. “Em ambos, mostramos que o VPD é mais importante do que a umidade do solo para explicar a resposta das safras à seca no meio-oeste dos Estados Unidos.”

Ajustar o conceito de seca para as safras será fundamental para a segurança alimentar global em um clima em mudança.

“Quando olhamos os cenários de mudanças climáticas, a quantidade de chuvas não está mudando muito para o cinturão do milho, mas sabemos com certeza que a temperatura e o VPD vão aumentar aqui. Isso significa que não vai mudar muito do lado da oferta, mas o estresse da demanda aumentará, e esse tipo de estresse está intimamente relacionado ao rendimento das safras de final de temporada “, disse Guan.

Seu grupo está trabalhando em estudos de acompanhamento avaliando o papel da irrigação no aumento da oferta e na redução da demanda, mas, por enquanto, Guan diz que a reprodução para melhorar a eficiência do uso da água pode ser uma parte importante. da solução.



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