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2050年预计将达到全球农业的一个重要里程碑:世界人口预计将超过90亿，比目前增加三分之一。bob体育合法吗其中大部分增长将发生在非洲等世界上粮食不安全的欠发达地区。而预期寿命的延长则加剧了这一问题。要满足如此庞大人口的基本需求，全球粮食产量估计需要增加70%。气候研究表明，到2050bob体育登录年，世界大部分地区将经历前所未有的温度、降水和湿度变化，以及越来越极端的天气。

幸运的是，密歇根州立大学(bob体育登录MSU)的研究人员正在根据这些预测BOB体育采取行动，使世界各地的农民能够在不确定的未来生产粮食。

马铃薯适应气候变化

在伊利诺伊大学香槟分校(Univbob体育登录ersity of Illinois, Urbana-Champaign)攻读博士学位时，考特尼·雷斯纳(Courtney Leisner)进行了植物生物学和生理学的研究，研究了气候条件变化对玉米和大豆等多种作物的影响。2014年，当她作为客座研究员加入密歇根州立大学AgBioResearch植物生物学家C.bob体育登录 Robin Buell的实验室时，她发现了追求这一兴趣的新机会。

“当我加入罗宾的实验室时，我真的很想把一些气候变化的工作融入到我们的项目中，”Leisner说。“当她告诉我可能会有一个新的土豆项目出现时，我看到了一个解决未来几年我们所有种植者都将面临的问题的机会。”

在green项目的资助下，Leisner和Buell与MSU AgBioResearch马bob体育登录铃薯育种家Dave Douches和MSU气候科学家Julie Winkler组建了一个团队。green项目是密歇根州立大学、密歇根州农业和农村发展部和密歇根州植物农业产业合作，以满足经济和环境需求。bob体育合法吗他们的任务是:发现土豆对未来气候的反应。

温克勒利用1980-2000年记录的天气数据和北美区域气候变化评估项目的气候变化模拟，对密歇根州2040年至2070年的当地气候变化进行了一套预测。之所以选择这个范围，是因为该地区的气候模拟集合已经可用，这些模式将保持高度的准确性，并将给Douches足够的时间开始开发全新的马铃薯品种。

自1988年加入密歇根州立大学以来，Douches一直在研究土豆。作为MSU马铃薯育种和遗传学项目的负责人，以及MSU蒙特卡姆研究中心的教师协调员，MSU蒙特卡姆研究中心在过去50年里一直是马铃薯研究的先驱，Douches对块茎的重要性和复杂性的理解是无与伦比的。bob体育登录开发新的马铃薯品种以帮助密歇根种植者面对该领域的新挑战是他研究的基石。bob体育登录

密歇根州立大学植物、土壤和微生物科学系教授Douches说:“从开始到结束，创造一个新的马铃薯品种需要10到15年的时间，所以我们需要积极主动地识别未来可能带来的挑战。”“你不能只是为了应对上一季的问题而年复一年地改变品种——你必须尽可能地展望未来。”

新的气候带来的新压力

该团队求助于最新的高科技工具。利用生长室，他们在密歇根马铃薯地区的气候预测下种植了多种马铃薯品种。他们对植物进行了仔细的生理测量，包括光合作用发生的速度以及叶片与大气之间的气体交换水平。

马铃薯植物经受了几次试验。在第一个实验中，土豆是在比当前农田温度高出2.7摄氏度的平坦温度下种植的——这是对2050年气候的平均温度增长预测。

另外两个结合了季节温度变化:一个是生长室的温度上升，直到土豆膨大期达到峰值，另一个是温度在季节早期达到峰值，当时植物正在发育地上植被。

所有的实验都在二氧化碳含量增加的情况下进行——从今天大气中约400ppm的二氧化碳含量增加到563ppm。

每个生长室的温度和光合周期每两周改变一次，以模拟整个季节的变化。

“我们想模拟植物在野外的体验，”Leisner说。“不仅仅是在气候方面，而是在整个生长季节。这使我们的发现更准确地反映了农民在现实中看到的情况。”

在生长季节结束时，土豆被收获，并对它们的颜色、生物量、重量和比重——干物质的估计，而不是水的估计——进行了最终测量。这些都是决定马铃薯作物市场价值的重要因素。

随着数据分析的继续，实验揭示了气候变化将带来新的压力。

布埃尔说:“每次我们做实验，你都能在4到6周内看出这些植物看起来不同。”“虽然我们不确定这些变化是由更高的温度、更高的二氧化碳水平或两者兼而有之引起的，但在我看来，很明显正在发生一些实质性的事情。”

在实验的三次迭代中，研究小组发现，在膨胀阶段出现温度峰值的气候条件导致的收获与其他两次显著不同。每个块茎都略大，但比重较低，这降低了市场价值。此外，部分马铃薯品种的块茎产量低于对照条件。

气候变化的影响也因马铃薯品种的不同而有很大差异。Douches公司在2013年推出的曼尼斯蒂(Manistee)品种，被证明比密歇根广泛种植的大西洋(Atlantic)和斯诺登(Snowden)等较老的品种更能抵御气候变化的影响。

虽然马铃薯在田间的变化将是非常重要的，但这并不是旅程的终点。在密歇根收获的大多数土豆最终都被转移到长期储存中，在那里它们可以保存几个月，并在近一年中为加工商和零售商提供产品。研究气候变化对马铃薯在储存中保持品质的能力的影响也是最重要的问题。

Buell说:“块茎在储存中仍然活着，它仍然在呼吸，所以你必须把它们保持在正确的条件下，这样它们就不会开始发芽和发芽。”“这意味着通过保持凉爽来保持它们休眠。”

由于密歇根的气候相对凉爽，目前的土豆储存设施在五到六个月的储存期间不会经历显着的高成本冷藏。然而，气温上升可能意味着变化。该团队目前正在测试不同气候预测下不同品种的储存能力，Manistee再次显示出比其他品种更强的恢复力。

培育更耐气候的马铃薯

盆栽试验表明，选择合适的马铃薯品种是关键。有了新的数据和30年的提前预警，Douches正在努力将气候弹性纳入密歇根州立大学的马铃薯育种组合。

杜切斯说:“我们在这里做的气候模型和实验告诉我们，我们将看到土豆面临新的压力，这告诉我，作为一名育种家，我们需要开发能够承受这种环境的新品种。”“这将超出密歇根州——它将影响美国北部所有的马铃薯种植州，这些州共同养活了我们国家的很多人。如果我们不能解决这个问题，事情将以一种非常消极的方式发生变化。”

土豆起源于南美洲的安第斯山脉，世界各地都有种植，包括气候已经接近温克勒对密歇根的预测的地区。Douches的目标是把生长在赤道地区的耐热品种作为一个起点，尽管这也带来了挑战。

杜切斯说:“在靠近赤道的地方，它们的白昼长度要短得多，这意味着这些品种的光合作用活动要少得多。”“所以我们不能直接把这些品种种植在蒙特卡姆县。然而，我们可以研究它们的种质，并将它们与我们现有的品种杂交，试图利用它们的特性。”

气温和二氧化碳水平的上升也表明，种植者将面临虫害和疾病压力的增加，这也是未来实验的主题。

除了土豆

气候变化的影响将延伸到密歇根农业的方方面面。bob体育合法吗事实上，在某些方面，密歇根的种植者已经经历了这种情况。

MSU农业生物研究bob体育登录植物病理学家George Sundin自2002年来到MSU以来一直与密歇根的苹果种植者合作。

密苏里州立大学植物、土壤和微生物科学系教授桑丁说:“我们知道，在过去的50年里，苹果树开花的日期和打破休眠的时间一直在提前。”“今年我们又提前了，每次发生这种情况，我们都有霜冻的风险。”

同样的高温，加上潮湿的环境，也会加剧苹果的两种主要疾病——苹果痂病和火枯病。这些疾病加在一起已经构成重大挑战。例如，2000年，密歇根州西南部的一场火枯病席卷了近40万棵苹果树，造成了超过4200万美元的损失。过去几年，随着花期温度超过70华氏度的增加，火枯病暴发的发病率也有所上升。

培育新的苹果品种需要很多年。桑丁说，更好地适应气候变化的新品种仍然是一个遥远的前景。相反，他认为采用各种文化实践是对抗疾病的答案——例如，向种植者提供消除火枯病溃疡病的信息，并用肥料加速枯叶的分解(苹果赤霉病真菌在枯叶中越冬)。

“气候是一个超越海平面和冰盖的重要问题，”Sundin说。“大多数疾病都喜欢温暖潮湿的天气，而气候变化将给我们带来更多这两种天气。这对所有农业都至关重要。”bob体育合法吗

密歇根的樱桃作物也受到了气候变化的严重影响。和苹果一样，由于气候变暖，樱桃树也提前开花，偶尔会带来毁灭性的后果。密歇根州立大学Agbob体育登录BioResearch植物育种家艾米·伊佐尼(Amy Iezzoni)亲眼目睹了这种影响。

密歇根州立大学园艺系教授伊佐尼说:“该州的许多种植者已经因气候变化而损失惨重。”2002年，一场春季霜冻摧毁了大约8%的樱桃作物。那年，许多种植者没有从樱桃中获得收入。这是一个可怕的事件，我们以为一生只会发生一次。但2012年又发生了。”

伊佐尼正在培育新的樱桃品种，它们在春天晚些时候开花，这样它们就可以错过大部分的晚霜。但同样，培育新品种需要时间。在此期间，伊佐尼建议种植者寻找空气排水良好的果园地点，比如密歇根湖附近的果园，这样可以缓冲极端天气条件。她还建议使用风力机，通过将逆温层顶部的暖空气与地面附近的冷空气混合，来提高樱桃树周围的温度。

气候变化将给密歇根农业带来新的困难，在某些情况下，已经给农业带来了新的困难，这突出了这种积极主动研究的重要性。bob体育合法吗bob体育登录

“一切都受到气候的影响，”Douches说。“我们在这里种植作物，因为这是当前气候的要求。虽然我们可以改变种植地点，但只要有足够的时间，我们也可以努力让它们适应新的环境。”