La siccità e il caldo record hanno fatto preoccupare alcuni agricoltori su dove e quando i raccolti potranno essere coltivati ​​in futuro, anche in California, dove una diversità microclimatica senza precedenti crea condizioni di crescita ideali per molti degli articoli più popolari nei negozi di alimentari americani. Un terzo delle verdure e due terzi della frutta e delle noci consumate dagli americani sono ora coltivate su più di 76, 000 aziende agricole in tutto lo stato, eppure tra 20 anni alcune regioni della California potrebbero semplicemente diventare troppo calde e secche per continuare la produzione.

Una nuova ricerca del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) mostra che entro gli anni 2045-2049 le temperature future avranno più di un effetto su quando i raccolti della stagione fredda, come broccoli e lattuga, può essere coltivato che su dove, mentre per le colture di stagione calda (melone, pomodori, carote) l'impatto sarà maggiore per dove possono essere coltivate rispetto a quando. Gli scienziati descrivono nel loro articolo l'associazione di modelli al computer con informazioni sulle temperature di crescita storiche e ideali per cinque importanti colture californiane, "I previsti aumenti della temperatura possono richiedere cambiamenti nella stagione di crescita delle colture della stagione fredda e nei luoghi di crescita delle colture della stagione calda, " che è apparso sul giornale Scienza dell'ambiente totale all'inizio di questo mese.

"Per garantire la sicurezza alimentare per la California e il resto del Paese, è importante prevedere come il riscaldamento futuro influenzerà l'agricoltura californiana, " ha affermato l'autore principale del documento Alison Marklein. "Abbiamo bisogno di informazioni affidabili su come le future condizioni climatiche avranno un impatto sui nostri raccolti affinché il sistema agricolo possa sviluppare una risposta adeguata per garantire la sicurezza alimentare. Ad esempio, una delle principali sfide quando si considera il trasferimento delle colture è che i coltivatori hanno una conoscenza specializzata della loro terra e delle loro colture. Se le colture non possono più essere coltivate nelle posizioni attuali, quindi l'agricoltore deve trasferirsi in una nuova area o coltivare un raccolto diverso, che presenta un onere pratico ed economico per l'agricoltore".

Ora uno scienziato alla UC Riverside, Marklein aveva precedentemente guidato il progetto mentre completava una borsa di studio post-dottorato al Berkeley Lab e collaborava con Peter Nico, un coautore dello studio e uno scienziato del personale nell'area di scienze della terra e dell'ambiente del Berkeley Lab. Hanno contribuito anche scienziati del Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti e dell'UC Davis. Finanziato dalla Global Food Initiative dell'Università della California, la ricerca rappresenta un importante focus di ricerca per Berkeley Lab:l'agricoltura sostenibile. Un altro attuale studio del Berkeley Lab applica l'apprendimento automatico allo sviluppo di emendamenti microbici che potrebbero ricostituire i terreni impoveriti di sostanze nutritive come carbonio e fosforo.

Abituarsi ai climi estremi

Nello svolgimento dello studio, i ricercatori hanno prima selezionato cinque colture annuali che vengono prodotte più in California rispetto a qualsiasi altro stato:lattuga, broccoli, carote, pomodori, e melone. Queste colture ricche di nutrienti hanno contribuito al 64% del valore in denaro dello stato delle colture di ortaggi e meloni nel 2016 e sono essenziali per la sicurezza alimentare, come dimostra il loro posto tra le migliori verdure e frutta donate a quattro banche alimentari studiate in California.

Il team ha quindi ottenuto 15 anni di dati sulla temperatura dell'aria a partire dal 1990 da località in tutto lo stato, nonché informazioni sulle soglie di temperatura delle colture, o temperature dell'aria massime e minime oltre le quali si verifica il fallimento delle colture, e luoghi di coltivazione per ciascuna delle cinque colture risalenti a sette anni fa. Hanno anche considerato la lunghezza ottimale della stagione di crescita di un raccolto:ad esempio, i broccoli richiedono quattro mesi consecutivi di minimo 39 gradi Fahrenheit e massimo 95 gradi.

Con l'obiettivo di confrontare l'andamento di ciascuna coltura in tutta la California in diversi possibili scenari climatici, uno caldo-secco e un altro fresco-umido, i ricercatori hanno esaminato come le temperature più elevate possono influenzare le colture nei loro luoghi storici di crescita. Prossimo, hanno identificato le possibilità di espandere qualsiasi coltura in un luogo di coltivazione più ideale in base alla soglia di temperatura di quella coltura, guardando tutte le aree in cui quel raccolto non è stato coltivato, anche dove la terra non era stata precedentemente utilizzata per l'agricoltura.

Finalmente, il team ha calcolato quanta parte della terra storicamente utilizzata per la coltivazione di ciascuna delle cinque colture può essere mantenuta in scenari futuri di riscaldamento (caldo-secco, fresco-umido); quanta parte della terra utilizzata sarebbe insostenibile a causa dell'aumento della temperatura; e quanta terra non utilizzata in precedenza per l'agricoltura potrebbe potenzialmente sostenere ciascuna delle cinque colture rispetto ai terreni agricoli storici in cui queste colture non sono ancora state coltivate.

I pomodori potrebbero affrontare alcuni dolori della crescita

"Abbiamo riscontrato differenze nel modo in cui le temperature più calde influenzeranno le colture della stagione fredda rispetto alle colture della stagione calda, " Marklein ha detto. "Per i raccolti di stagione fredda come broccoli e lattuga, potrebbe essere possibile estendere le loro stagioni di crescita. Ma potrebbe diventare troppo caldo per coltivare pomodori di stagione calda dove sono stati storicamente coltivati ​​in estate, e potrebbe richiedere di spostarli in climi più miti abbastanza caldi per coltivare pomodori nei nuovi scenari climatici".

Il team ha scoperto che entrambe le colture della stagione fredda, broccoli e lattuga, sono attualmente coltivate più vicino alle loro soglie di temperatura più basse durante l'autunno e la primavera. I modelli climatici prevedono un aumento delle temperature invernali al di sopra della soglia di temperatura minima per entrambe le colture, suggerendo che entro la metà del secolo queste colture potrebbero essere coltivate anche in inverno, anche in aree dove storicamente non sono state coltivate.

Le temperature più calde in autunno e primavera suggeriscono che i pomodori potrebbero beneficiare di un cambiamento nella stagione di crescita. Ma questo potrebbe rivelarsi più difficile di quanto sembri.

"Guardando allo scenario climatico futuro caldo-secco, anche se le temperature in autunno e in primavera dovrebbero aumentare così come le temperature estive, uno spostamento della stagione di crescita non è una soluzione praticabile perché le temperature estive rischiano di superare le temperature critiche per i pomodori, " Marklein ha detto. "I pomodori hanno bisogno di quattro mesi consecutivi per la loro stagione di crescita, quindi il vuoto nel mezzo riempito dall'estate rende questo irrealizzabile."

Le opportunità potrebbero sorgere dappertutto

Se è vero che alcune delle colture studiate, pomodori in particolare, perderanno le aree in cui sono state tradizionalmente coltivate a causa del futuro riscaldamento, potrebbero esserci alcuni modi per mitigare queste potenziali sfide. Per esempio, perché la loro analisi si è concentrata sulla temperatura dell'aria piuttosto che sulla temperatura del raccolto, in pratica l'irrigazione può essere in grado di ridurre alcuni effetti negativi del calore.

In totale, Marklein ha affermato che questo studio offre molto ai pianificatori agricoli su cui riflettere. "Questo è davvero un primo passo nella pianificazione di scenari climatici futuri. Questo lavoro potrebbe essere utilizzato per aiutare a dare priorità a risorse come i terreni coltivati ​​e l'acqua per massimizzare la produttività agricola e la sicurezza alimentare, " ha detto. "È fondamentale pianificare in anticipo i futuri scenari di riscaldamento, in particolare in aree come la California che alimentano la nazione".