I cambiamenti climatici (ad es. il riscaldamento globale) stanno intensificando il ciclo globale dell'acqua e la variazione temporale delle precipitazioni è aumentata in modo significativo. La distribuzione delle precipitazioni è più disomogenea nel tempo e gli eventi di siccità e inondazioni si sono verificati più frequentemente. Questa variabilità instabile delle precipitazioni è particolarmente negativa per la crescita delle colture.

Da un lato, la variazione temporale delle precipitazioni influenzerà direttamente i tempi di applicazione dei fertilizzanti alle colture, limitando ulteriormente l'incontro tra l'offerta di fertilizzanti e la domanda di colture. D'altra parte, la maggiore variabilità temporale delle precipitazioni porta ad un asincrono tra l'offerta di N e la domanda di N, che indirettamente porta a perdite di azoto più reattive (incluse perdite di lisciviazione, emissioni gassose, ecc.), provocando così inquinamento dell'acqua, emissioni di gas serra , inquinamento atmosferico e altri effetti sull'ambiente ecologico e sulla salute umana.

Il Prof. Peter M. Vitousek della Stanford University e il suo team hanno simulato la produttività delle colture in base all'umidità e alla temperatura del suolo e N e P biologicamente disponibili da tutte le fonti (fertilizzante, deposizione atmosferica e mineralizzazione di N e P da N e P organici del suolo) , per valutare come la variazione temporale delle precipitazioni influisca sulla resa delle colture e sulle perdite di azoto.

I risultati del modello mostrano che la quantità appropriata di applicazione di fertilizzante (rispettivamente 100 e 20 unità di N e P) e la tempistica di aggiunta appropriata (due incrementi alla coltura nel periodo di crescita e la tempistica di applicazione è più vicina al periodo di crescita, più significativo è l'effetto dell'aumento della resa e della riduzione delle emissioni di Nr) può comportare un maggiore recupero di N nel materiale raccolto di 53,6 e una minore perdita di N di 60,8, che è una best practice consigliata per molte colture da campo.

La maggiore variabilità delle precipitazioni ha il potenziale per portare precipitazioni estreme e una distribuzione più diseguale delle risorse idriche, con vari effetti negativi sulla produzione agricola. In questo studio è stato riscontrato che l'aumento della variazione temporale delle precipitazioni ha causato un calo dei raccolti, perdite progressivamente maggiori di N reattivo. È probabile che tali perdite siano particolarmente importanti per P, poiché l'immobilità relativa di P fa sì che grandi pozze di P derivato dal fertilizzante si accumulano nei suoli superficiali, dove sono vulnerabili alle perdite dovute al deflusso e all'erosione del suolo.

Le variazioni temporali globali delle precipitazioni saranno più drammatiche con il cambiamento climatico antropogenico, che ridurrà ulteriormente i raccolti e aumenterà le perdite di azoto. Gli autori e il loro team sperano di esplorare soluzioni che potrebbero affrontare questo rischio climatico. Tuttavia, la regolazione delle quantità di applicazione del fertilizzante (~30%) in base al contenuto di umidità del suolo ridurrà le perdite di N reattivo (~50%) ma non aumenterà i raccolti.

Negli ecosistemi agricoli pluviali, l'aumento della variazione temporale delle precipitazioni determinato dai cambiamenti climatici renderà difficile sostenere sistemi di coltivazione che sono sia ad alto rendimento che hanno un piccolo impatto ambientale e sulla salute umana. In breve, sembra probabile che affronteremo crescenti sfide alla sicurezza alimentare con il continuo miglioramento della variabilità delle precipitazioni.

L'atmosfera è un sistema estremamente complesso. Poiché i gas serra emessi dagli esseri umani si accumulano nell'atmosfera, possono eventualmente causare eventi meteorologici estremi come i temporali. Solo se i paesi di tutto il mondo intensificheranno i loro sforzi per ridurre le emissioni e raggiungere la neutralità del carbonio il prima possibile, saremo in grado di cambiare il clima della Terra e il futuro della nostra casa.

Questo studio è stato pubblicato in Frontiers of Agricultural Science and Engineering . + Esplora ulteriormente

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