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砷中毒引起的土壤应力预测大米产量可能下降2100约40%,损失将影响大约依赖于全球第2批十亿人。

由丹尼尔·塔克洪流
时钟-申博体育_申博开户2019年11月1日

大米是全球最大的主粮作物,超过一半的世界人口消耗 - 但申博体育开户的新的实验表明,气候变化,生产与地方性土壤中的砷主要种植水稻的地区将经历一个急剧下降,危害严重粮食供应。

这些实验探索水稻生产在未来的气候条件下表现出大米产量可能下降2100约40% - 在依赖于作物作为基本的食物来源的世界各地潜在的破坏性后果。更重要的是,改变土壤过程,由于气温升高会导致大米尽可能多的有毒砷含有两倍,比大米今天消耗掉。该研究发表十一月1 自然通讯.

“的时候,我们得到2100年,我们估计有大​​约10十亿人,那么这将意味着我们有5十亿人依赖大米,2十亿谁也无法获得他们通常需要的热量,”说合着者 斯科特·芬多夫,毛圈赫芬顿教授在地球系统科学在申博体育开户 School of Earth, Energy & Environmental Sciences (斯坦福土)。 “我们必须意识到这些挑战来了,所以我们可以随时适应。”

研究人员特意看了一下大米,因为它是在稻田被淹是成长帮助放松从土壤中的砷,使其对砷摄入尤为敏感。而今天,许多粮食作物含有少量的砷,一些种植区比其他人更容易受到影响。在土壤由于较高的温度下具有原因砷淹水条件下结合的未来变化以更高的水平被吸收由水稻植物 - 和使用灌溉水与天然存在的高砷加剧了这一问题。而这些因素不会影响以同样的方式所有全球大宗商品,它们扩展到其他洪水种植的作物,如芋头和莲子。

“我只是没想到,我们观察到水稻产量影响的大小,说:” fendorf,谁也处在高级研究员 申博体育开户伍兹环境研究所。 “我错过了多少土壤生物地球化学会增加温度,怎么会放大植物可利用砷,然后作出反应 - 再加上温度应力 - 怎么会真正影响的工厂。”

一种天然,半金属化工,砷在大多数土壤和沉积物中发现的,但一般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。它在水稻不仅是因为它的全球意义特别是有关,但也因为低变应原的食物往往是年初推出的婴儿。

“我觉得这个问题也是有年幼的孩子在我们的社会中的人们是至关重要的,说:”主要作者即玛丽muehe,前博士后学者在申博体育开户,现在在图宾根大学,德国。 “因为婴儿小了很多比我们,如果他们吃米饭,这意味着他们相对于他们的体重更多的砷占用。”

预测未来的影响

气候模拟

创建基于的可能5摄氏度的温度升高估计温室未来的气候条件和2100一样多两次大气中的二氧化碳,通过关于气候变化的政府间的面板作为投影的研究人员。

而以前的研究审查了全球粮食危机的背景下温度升高的影响,这项研究是第一个考虑结合土壤条件与气候变化。

用于实验,该组中的土壤从加利福尼亚的水稻种植区域生长的培养基中粒米品种。温室被控制为温度,二氧化碳浓度和土壤中的砷水平,这将是在将来更高,由于其在土壤中累积从灌溉与砷污染的水的作物,即通过在抽地下水恶化的问题。

“我们不经常想到这一点,但土壤是有生命的 - 它与细菌和许多不同的微生物的拥挤,” fendorf说。 “事实证明这些微生物确定砷停留是否从植物分配到矿物质和离或脱落矿物到水相中”。

研究人员发现,随着温度升高,微生物不稳定更土的固有砷,导致更大量的水分,可用于摄取米饭的毒素。一旦溶解,砷抑制营养吸收和降低植物的生长和发展,即在产率40%下降科学家观察到贡献的因素。

预警,未来规划

而在生产的巨大损失是一个令人关注的重要原因,科学家们希望,这项研究将帮助制造商找到养活世界人口可能的解决方案。

“好消息是,在国际社会的培育品种,能够适应新的条件下,修订土壤管理以及能力方面鉴于过去的进步,我很乐观,我们可以避开在我们的研究中观察到的问题,” fendorf说过。 “我也乐观地认为,我们将继续照耀从5摄氏度变化造成的威胁,光,社会将采取的做法,以确保我们永远不会达到那种程度升温的。”

作为接下来的步骤,fendorf,合着者天美旺和利用遥感查明污染的稻田,以模拟未来的产量和砷污染muehe希望驴水稻产量在全球范围内。

“这是最容易被大多数大米被消耗,因此我们认为对南亚和东亚的一个问题,”王说,在地球系统科学的博士候选人。 “特别是像我的父亲 - 他的消费大米,一天三次,他只是不能没有它。”

fendorf也是的一个构件 Maternal & Child Health Re搜索 Institute (MCHRI)。从德国拜罗伊特,大学拜罗伊特中心生态与环境研究的研究人员都在研究的共同作者。

这项研究是由欧洲委员会的玛丽·居里罗多夫斯卡行动奖学金资助,美国节能,健康的国家机构,全科医学科学研究所的部门。

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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