Рис – это больше чем просто еда, это основа рациона для миллиардов людей по всему миру. Однако глобальная продовольственная безопасность сейчас под серьезной угрозой из-за нарастающей частоты и интенсивности наводнений, которые катастрофически сокращают урожай этой важнейшей зерновой культуры. Согласно новому исследованию ученых Стэнфордского университета, опубликованному 14 ноября в журнале Science Advances, в период с 1980 по 2015 год ежегодные потери урожая риса в среднем составляли около 4,3 процента, что эквивалентно примерно 18 миллионам тонн риса каждый год.
Исследователи отмечают, что с 2000 года ситуация значительно ухудшилась, поскольку экстремальные наводнения стали более распространенными в основных регионах выращивания риса на планете. Полученные данные указывают на то, что изменение климата, вероятно, будет и дальше усугублять эту тенденцию, увеличивая частоту и разрушительность паводков в ближайшие десятилетия.
Долгое время внимание ученых и фермеров было сосредоточено на негативном влиянии засух на урожайность риса. И действительно, новое исследование подтверждает, что засухи ежегодно сокращали урожайность на 8,1 процента в течение 35-летнего периода наблюдений. Однако данная работа впервые столь детально освещает менее изученную, но не менее серьезную угрозу – избыток воды. Хотя на ранних стадиях роста рис нуждается в неглубоком стоячем слое воды, длительное или глубокое затопление может привести к значительному повреждению или полной гибели растения. Как подчеркивает Стивен Горелик, один из ведущих авторов исследования и профессор наук о земных системах в Стэнфордской школе устойчивого развития Doerr, «хотя научное сообщество сосредоточилось на ущербе урожаю риса из-за засух, воздействию наводнений не уделялось достаточного внимания». Он добавляет, что их работа не только документирует области, где урожайность риса пострадала от прошлых наводнений, но и показывает, где можно предвидеть и подготовиться к этой угрозе в будущем.
Впервые исследовательская группа четко определила условия, при которых наводнение становится фатальным для риса. Доктор Чжи Ли, ведущий автор исследования, который проводил работу в лаборатории профессора Горелика в Стэнфорде, а недавно присоединился к Университету Колорадо в Боулдере, объясняет, что критической точкой является полное затопление растений на целую неделю в течение их цикла роста. «Когда посевы полностью погружены в воду как минимум на семь дней, большинство растений риса погибает, – поясняет Ли. – Определив такие «смертельные для риса наводнения», мы впервые смогли количественно оценить, как эти специфические паводки постоянно уничтожают один из важнейших основных продуктов питания для более чем половины населения земного шара».
Для оценки ущерба, нанесенного прошлой засухой и наводнениями производству риса, ученые использовали комплексный подход, объединив несколько источников данных. Они анализировали информацию о стадиях роста риса, ежегодной глобальной урожайности, всемирную базу данных о засухах и наводнениях, начиная с 1950 года, а также модель поведения наводнений в разных ландшафтах и симуляцию уровней влажности почвы с течением времени в основных рисоводческих речных бассейнах.
Анализ показал тревожные прогнозы: в ближайшие десятилетия самый интенсивный недельный период осадков в ключевых бассейнах по всему миру может принести на 13 процентов больше дождей, чем в среднем за базовый период с 1980 по 2015 год. Это прогнозируемое увеличение осадков указывает на то, что условия, вызывающие «смертельные для риса наводнения», могут стать более частыми по мере продолжения глобального потепления.
Расширенное использование устойчивых к наводнениям сортов риса могло бы помочь сократить будущие потери, особенно в регионах с самым высоким риском. Исследование выделяет бассейн Сабармати в Индии, где наблюдаются самые продолжительные «смертельные для риса наводнения», а также Северную Корею, Индонезию, Китай, Филиппины и Непал, где воздействие таких паводков на урожайность риса значительно возросло за последние десятилетия. Наибольшие общие потери были зафиксированы в Северной Корее, Восточном Китае и индийском Западном Бенгале.
Вместе с тем, исследователи выявили и некоторые исключения, такие как бассейн Пеннар в Индии, где наводнения, по-видимому, способствуют увеличению урожайности риса. Они предполагают, что в этих местах жаркие и сухие условия могут приводить к быстрому испарению стоячей воды, уменьшая долгосрочный ущерб и иногда даже создавая благоприятные условия влажности для роста культуры.
Для Горелика и Ли новые данные подчеркивают необходимость комплексного понимания того, как рис реагирует не только на наводнения и засухи, но и на волны жары и холодовые стрессы – как по отдельности, так и при их последовательном воздействии. Предыдущие исследования уже показали, что быстрые переходы от засухи к наводнению и обратно могут почти вдвое увеличить потери урожая риса по сравнению с одним событием наводнения или засухи. Авторы отмечают, что «решение вопроса о том, как смягчить эти комбинированные эффекты, остается серьезной проблемой».
Дополнительные соавторы исследования включают Лоренцо Роза, аффилированного с Департаментом наук о земных системах в Стэнфордской школе устойчивого развития Doerr и Департаментом глобальной экологии в Институте Карнеги по науке.
