Первый полевой эксперимент с подогревом почвы показал неожиданный плюс изменения климата
Пионерский эксперимент с использованием нагреваемых полевых участков для изучения реакции сельскохозяйственных культур на температуру выявил неожиданный положительный эффект изменения климата для фермеров.
Этот первый в своём роде полевой эксперимент был создан для изучения связи между более тёплыми октябрями в Великобритании и более высокими урожаями рапса.
Эта культура, высаживаемая осенью и собираемая в начале следующего лета, особенно чувствительна к температуре в определённые периоды года, из-за чего ежегодные урожаи могут колебаться до 30%. Было известно, что более тёплые температуры в октябре коррелируют с более высокими урожаями рапса, но причина этой тенденции оставалась неясной.
Результаты исследования, проведённого в John Innes Centre, показывают, что температура в октябре неожиданно важна для времени цветения, и что более тёплые октябри приводят к задержке цветения следующей весной.
Профессор Стив Пенфилд, автор исследования, говорит: «Мы обнаружили, что растения рапса прекращают рост, когда проходят флоральный переход в конце октября, и что более высокие температуры в это время года позволяют растению расти дольше, создавая больше потенциала для более высоких урожаев».
Хорошая новость для производителей рапса заключается в том, что данные Метеорологического бюро показывают, что холодные октябри теперь встречаются гораздо реже, чем в прошлом.
«Установив связь между осенними температурами и урожайностью, наше исследование подчёркивает пример потенциальной полезности изменения климата для фермеров. Холодные октябри негативно влияют на урожайность рапса, и сейчас они стали реже», — говорит профессор Пенфилд.
Температура критически важна для жизненного цикла рапса, поскольку она определяет момент перехода растения из вегетативного состояния к цветению, причём задержки цветения связаны с более высокими урожаями.
Этот процесс, называемый яровизацией, хорошо изучен в лаборатории как требование длительного воздействия низких температур. Однако всё больше исследований указывает, что яровизация может работать иначе в более переменчивых условиях, которые растение испытывает в поле.
В этом исследовании команда использовала кабели для подогрева поверхности почвы, чтобы повысить температуру на полевых участках на 4–8 градусов Цельсия, моделируя более тёплые октябрьские температуры. Были испытаны два сорта рапса с разными требованиями к яровизации.
Лабораторные тесты на препарированных растениях показали, что потепление в октябрьских условиях задерживало флоральный переход на 3–4 недели у обоих сортов. Генетические тесты показали, что гены, связанные с яровизацией в холодных условиях, также были высоко экспрессированы в тёплых условиях.
Исследование показывает, что яровизация у рапса происходит преимущественно в октябре, когда средняя температура составляет 10–12 градусов Цельсия.
Технология, использованная в исследовании, ранее применялась на естественных лугах для моделирования зимнего потепления, но испытания, проведённые исследовательской группой John Innes Centre, — первый случай её использования на сельскохозяйственной культуре в полевых условиях.
«Это исследование стало возможным только потому, что мы смогли перенести лабораторию в поле, чтобы смоделировать, как изменение климата влияет на сельское хозяйство Великобритании, — говорит профессор Пенфилд. — Это важно, потому что урожайность рапса сильно зависит от погоды, и весьма вероятно, что изменение климата будет иметь серьёзные последствия для способов использования культур и типов сортов, которые нам необходимо внедрять».
Полное исследование «Vernalisation and floral transition in autumn winter-annual life history in oilseed rape» опубликовано в журнале Current Biology.