雖然人口和財富的增加將提升全球對糧食的需求 由70提供高達2050％，農業是 已經 感受氣候變化的影響。 這是 預計會繼續下去 未來幾十年。
科學家和農民需要在多個方面採取行動，以應對作物產量下降和更多人的需求。 與之前的農業革命一樣，我們需要一套新的植物特徵來應對挑戰。
對於主要作物 - 小麥，水稻，玉米，大豆，大麥和高粱 - 研究發現降雨和溫度的變化解釋 約30％ 農業產量的年變化。 所有六種作物對溫度升高都有負面影響 - 很可能與作物發育速率和水分脅迫的增加有關。 特別是小麥，玉米和大麥對溫度升高表現出負面反應。 但總體而言，降雨趨勢對這些研究中的作物產量只有很小的影響。
自1950以來，全球平均氣溫都有 每十年大約增加0.13°C。 每十年變暖的速度大約為0.2°C的速度更快 預計在未來幾十年.
隨著氣溫上升，降雨模式 改變。 增加的熱量也會導致更大的蒸發和表面乾燥，從而進一步加劇和延長干旱。
溫暖的氣氛也可以 多喝水 - 每增加一個7°C溫度，水蒸氣含量增加1％。 這最終導致暴雨降雨更加強烈。 對降雨模式的回顧表明 到處都是降雨量的變化.
收益率下降
澳大利亞周圍的作物產量受到近期天氣的嚴重影響。 例如，去年，綠豆的前景 很棒。 但天氣炎熱乾燥 傷害了種植者。 極端條件使平均單產從預計的每公頃1-1.5噸減少到每公頃0.1-0.5噸。
粱 和 棉 由於土壤水分枯竭，作物降雨量減少以及極端高溫，作物的表現略好一些。 水果和蔬菜，從草莓到生菜，都是 也很難受.
但這個故事比這個還要大。 在全球範圍內，在1980和2008之間生產玉米和小麥 3.8％和5.5％低於我們的預期 沒有溫度升高。 一種模式，結合歷史作物生產和天氣數據， 預計將大幅減少 生產幾種非洲主要作物。 對於玉米，22的預測下降幅度為2050％。
在這些不斷變化的條件下為更多人提供食物是我們面臨的挑戰。 這將需要高度適應乾燥和炎熱環境的作物。 所謂的 ”綠色革命“1960s和1970s創造的植物身材矮小，對氮肥的反應能力增強。
現在，需要一套新的植物特徵來進一步提高作物產量，使植物能夠適應缺水行星的挑戰。
為高度變化的氣候開發有彈性的作物
有彈性的作物需要在多個方面進行重大研究和採取行動 - 以創造適應乾旱和乾旱的方法 澇，耐寒，耐熱和耐鹽。 無論我們做什麼，我們還需要考慮農業 對溫室氣體排放（GHGs）有顯著貢獻.
科學家們正在通過建立適應氣候變化的框架來應對這一挑戰。 我們正在確定有利的作物品種組合（基因型和管理實踐（農學）在復雜的系統中一起工作。
我們可以通過良好的管理實踐來減輕某些氣候變化的影響。 例如，為了解決乾旱問題，我們可以改變種植日期，肥料，灌溉，行距，種群和種植系統。
基因型解決方案可以支持這種方法。 挑戰在於在可變環境（E）中識別基因型（G）和管理（M）實踐的有利組合。 了解基因型，管理和環境之間的相互作用（GxMxE）對於在炎熱和乾燥條件下提高穀物產量至關重要。
遺傳和管理解決方案可用於為澳大利亞和全球的高度可變環境開發適應氣候變化的作物。 高粱是一個很好的例子。 它是 超過500國家超過30萬人的膳食主食，使其成為僅次於大米，小麥，玉米和土豆的人類消費的世界第五大作物。
高粱'保持綠色' 是在澳大利亞，印度和撒哈拉以南非洲部署的干旱遺傳解決方案的一個例子。 保持綠色的作物在乾旱期間保持更綠的莖和葉，導致莖強度，粒度和產量增加。 該遺傳解決方案可與管理解決方案（例如減少的植物種群）相結合，以優化高度可變和水限制環境中的生產和食品安全。
印度的其他項目 研究發現，與正常的淹水生產相比，水稻中的交替濕潤和乾燥（AWD）灌溉可以減少約32％的用水量。 並且，通過維持土壤中的有氧環境，它將甲烷排放量減少了五倍。
氣候變化，水，農業和糧食安全是21st世紀的關鍵紐帶。 我們需要創造和實施能夠提高產量的做法，同時克服不斷變化的條件並限制農業部門的排放。 這裡沒有自滿的餘地。
關於作者
昆士蘭大學昆士蘭農業與食品創新聯盟副教授Andrew Borrell; 冬宮研究中心中心負責人; 全球變化研究所專家學院， 昆士蘭大學
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