La modellazione delle colture è essenziale per capire come garantire l'approvvigionamento alimentare mentre il pianeta si adatta ai cambiamenti climatici. Molti modelli colturali attuali si concentrano sulla simulazione della crescita e della resa delle colture su scala di campo, ma mancano di dati genetici e fisiologici, che possono ostacolare la produzione accurata e la valutazione dell'impatto ambientale su scala più ampia.

In un nuovo articolo pubblicato sulla rivista piante naturali , i ricercatori identificano una serie di componenti multiscala e multidisciplinari, dalla genetica delle colture fino ai fattori globali, che sono fondamentali per trovare soluzioni sostenibili dal punto di vista ambientale per la sicurezza alimentare.

Molti modelli di colture si concentrano sulla comprensione di come le caratteristiche delle piante, come la dimensione delle foglie, influiscano sulla resa delle colture su scala di campo, hanno detto i ricercatori. "La modellazione su questa scala è fondamentale, ma vorremmo incorporare le informazioni dai dati su scala gene-cellula e regionale-globale nel nostro quadro di modellazione, " ha detto Bin Peng, un ricercatore post-dottorato dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign e co-autore.

Lo studio identifica i componenti che potrebbero aiutare a generare un quadro di modellazione più informativo. "La modellazione multiscala è la chiave per collegare la progettazione di strategie di adattamento ai cambiamenti climatici per la gestione delle colture e dei campi con una valutazione su larga scala dell'impatto dell'adattamento sulla produzione agricola, ambiente, clima ed economia, " ha detto Peng.

Lo studio richiede una migliore rappresentazione delle risposte fisiologiche delle colture a fattori di stress climatici e ambientali, come siccità, precipitazioni estreme e danni da ozono. "Molti processi fisiologici sarebbero importanti per simulare accuratamente la crescita del raccolto in condizioni di stress, " ha detto Peng. Gli esempi includono l'acqua che si sposta dal suolo alla pianta all'atmosfera guidata dal bilancio energetico della chioma, Egli ha detto.

"Dovremmo includere anche una migliore rappresentazione della gestione delle colture, " Peng ha detto. "Sarebbe estremamente importante per valutare sia la produzione agricola che la sostenibilità ambientale, così come i loro compromessi".

I ricercatori hanno affermato che ci sono opportunità per colmare una serie di lacune nei dati, anche. "Integrazione di dati di telerilevamento, come il lavoro svolto nel nostro laboratorio, sarà estremamente prezioso per ridurre le lacune e le incertezze dei dati, " ha affermato il professore di risorse naturali e scienze ambientali e ricercatore del progetto Kaiyu Guan. "Uno dei vantaggi del telerilevamento è la sua vasta copertura spaziale:possiamo utilizzare il telerilevamento per limitare i modelli di colture su ogni campo del pianeta".

Gli autori propongono anche un percorso di integrazione dei dati modello in avanti. "Fare la giusta simulazione delle risposte delle colture ai fattori del cambiamento climatico è di fondamentale importanza, " Ha detto Guan. "La parte più difficile è se i modelli di coltura possono catturare quelle relazioni emergenti, che può essere derivato da osservazioni empiriche."

"Nessun singolo scienziato o laboratorio di ricerca può produrre questi modelli da solo, ", ha affermato la coautrice dello studio e professoressa di biologia vegetale Amy Marshall-Colón. "Questo tipo di sforzo richiederà pazienza e collaborazione in molte discipline".