Изменение климата меняет географию сельского хозяйства в мире. Традиционные сельскохозяйственные регионы теряют свою производительность, в то время как ранее маргинальные или холодные районы открывают новые урожаи. Эти сдвиги в плодородных землях не являются постепенными или однородными - они ускоряются, неравномерны и глубоко влияют на глобальную продовольственную безопасность, средства к существованию в сельских районах и международные товарные рынки. Понимание механизмов этих изменений, регионов, наиболее пострадавших, и набор доступных стратегий адаптации больше не является факультативным для фермеров, политиков или инвесторов. Эта статья предоставляет авторитетный, основанный на данных обзор того, как изменение климата перерисовывает карту пахотных земель и что это означает для будущего сельского хозяйства.

Механизмы сельскохозяйственных сдвигов земель

Перераспределение плодородных земель обусловлено несколькими взаимосвязанными климатическими и экологическими факторами.В то время как каждый регион испытывает уникальное сочетание стрессоров, доминируют четыре основных механизма: повышение температуры, изменение структуры осадков, деградация почвы и повышение уровня моря.

Температура и растущие сезоны

Глобальное среднее значение температуры повысилось более чем на 1,1 °C выше доиндустриального уровня, и земельные участки нагреваются быстрее, чем океаны. Это потепление напрямую влияет на продолжительность и сроки вегетационных сезонов. В средних широтных регионах, таких как Кукурузный пояс Соединенных Штатов и части Европы, более высокие температуры вызывают тепловой стресс в критические периоды опыления, снижая урожайность основных культур, таких как кукуруза и пшеница. В то же время, районы в более высоких широтах, такие как Канада, Скандинавия и Россия, испытывают более длительные периоды без заморозков, что позволяет фермерам выращивать культуры, которые ранее были непригодны. Например, исследования FLT:0 показывают, что северная граница жизнеспособного производства пшеницы сместилась в сторону полюса примерно на 30 километров в десятилетие в некоторых регионах. Однако преимущества на севере часто компенсируются более низким качеством почвы и более короткими дневными часами в течение вегетационного периода.

Осадки и доступность воды

Изменение климата нарушает гидрологический цикл. Некоторые сельскохозяйственные районы получают более интенсивные, менее частые осадки, что приводит как к засухам, так и к внезапным наводнениям. В Средиземноморье, Сахеле и некоторых частях Южной Америки общее количество годовых осадков сократилось на 10-20% за последние 50 лет, в то время как изменчивость осадков увеличилась. Это делает дождевое сельское хозяйство крайне ненадежным. И наоборот, такие регионы, как Восточная Африка и части Индо-Гангской равнины, испытывают более сильные муссонные дожди, которые могут заболачивать сельскохозяйственные культуры и смывать верхний слой почвы. Ирригационные регионы, такие как Центральная долина Калифорнии и Пенджаб в Индии, сталкиваются с растущей конкуренцией за воду от городских и промышленных пользователей, и истощение подземных вод ускоряется. В Специальном докладе МГЭИК об изменении климата и земельных участках МГЭИК подчеркивает, что изменения в доступности воды, по прогнозам, будут единственным крупнейшим фактором снижения урожайности в тропических и субтропических регионах.

Здоровье почв и деградация

Экстремальные погодные явления — тепловые волны, сильные дожди и штормы — ухудшают структуру почвы и истощают органическое вещество. Когда интенсивные дожди выпадают на сухую, уплотненную почву, сток увеличивается и эрозия ускоряется. Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (ФАО) оценивает, что одна треть почв мира уже деградировала , и изменение климата усугубляет эту тенденцию. В полузасушливых регионах расширяется опустынивание, превращая маргинальные пастбища в непродуктивные пылевые чаши. Напротив, таяние вечной мерзлоты в Сибири и Аляске высвобождает накопленный углерод и дестабилизирует почву, но также подвергает свежую минеральную почву, которая может использоваться для сельского хозяйства — хотя с высокой неопределенностью в отношении доступности питательных веществ и дренажа.

Повышение уровня моря и прибрежное сельское хозяйство

Повышение уровня моря представляет собой угрозу не только для прибрежных городов, но и для плодородных низменных сельскохозяйственных дельт. Дельта Меконга, Дельта Нила и дельта Ганга-Брахмапутры - все основные районы, производящие рис, - испытывают вторжение соленой воды в грунтовые и поверхностные воды, что делает почвы непригодными для традиционных культур. По оценкам 500 миллионов человек живут в прибрежных сельскохозяйственных зонах, на которые может повлиять повышение уровня моря на 1 метр к 2100 году. Фермеры вынуждены отказаться от полей или перейти на солеустойчивые сорта, но такие переходы медленные и дорогостоящие.

Региональные последствия и тематические исследования

Глобальные средние показатели маскируют резкие региональные различия. Некоторые из наиболее необеспеченных продовольствием регионов мира также сталкиваются с наиболее серьезным климатическим давлением на сельскохозяйственные земли.

Африка к югу от Сахары

Африка к югу от Сахары уже испытывает более высокие средние температуры и более неустойчивые осадки, чем любой другой населенный континент. Кукуруза - основной продукт региона - очень чувствительна к тепловому стрессу; модели прогнозируют снижение урожайности на 10-30% к 2050 году при сценариях с умеренными выбросами. Продолжительность вегетационного сезона в Западноафриканском Сахеле сократилась на 20-30 дней во многих районах за последние 40 лет. В то же время высотные зоны в Эфиопии и Кении становятся более подходящими для определенных товарных культур, таких как кофе, но общий чистый эффект отрицателен для мелких фермеров, которым не хватает капитала для перемещения производства. Регион также теряет основные сельскохозяйственные земли в опустынивание с угрожающей скоростью - область примерно размером с Норвегию каждые десять лет.

Средиземноморский бассейн

Средиземноморский регион является горячей точкой изменения климата, с потеплением, превышающим 1,5 ° C выше доиндустриального уровня во многих частях. Осадки снизились на 30% в южной Италии, Греции и Турции. Традиционные культуры, такие как оливки и виноград, сместились на север, в то время как фермеры в Испании и Португалии изо всех сил пытаются орошать перед лицом снижения уровня водохранилища до исторических минимумов. Уязвимость региона усугубляется его зависимостью от высокоценных, водоемких культур (например, миндаль, цитрусовые, авокадо). Прогнозы климата предполагают, что область, пригодная для твердой пшеницы - основа макаронных изделий - может сократиться на 50% на Пиренейском полуострове к 2100 году. Усилия по адаптации включают засухоустойчивые сорта и точное орошение, но масштабирование этих технологий остается проблемой.

Северные широты

Канада, Скандинавия и Россия часто упоминаются как потенциальные победители в сельскохозяйственных сдвигах земель. Вегетационный сезон в большей части Канады за последние 50 лет удлинился на пять-десять дней, а площадь земель, считающихся пригодными для весенней пшеницы, расширилась на север. Однако почвы в этих бореальных зонах часто тонкие, кислые и бедные питательными веществами; им не хватает органического богатства черноземов, найденных на Украине или американском Среднем Западе. Кроме того, наличие вечной мерзлоты создает проблемы с дренажем, а таяние вечной мерзлоты может вызвать оседание почвы, которое наносит ущерб инфраструктуре. Россия поставила высокий приоритет на развитие своих дальневосточных сельскохозяйственных земель, но логистика и изменчивость климата остаются основными препятствиями. Анализ 2022 года показал, что в то время как потенциальная площадь пахотных земель в Северном полушарии может увеличиться на 1-3 миллиона квадратных километров при сценариях с высоким уровнем выбросов, фактическое увеличение производительности ограничено качеством почвы и экстремальными погодными явлениями, такими

Южная Азия

Южная Азия является домом для более чем четверти населения мира и некоторых из наиболее интенсивно обрабатываемых земель на планете. Регион сильно зависит от муссона, который становится все более неустойчивым. Чрезвычайные осадки увеличились на 50% в некоторых частях Индии, вызывая разрушительные наводнения в Бихаре и Ассаме. Одновременно Индо-Гангская равнина - житница для пшеницы и риса - испытывает постоянное истощение подземных вод, при этом уровень воды падает на 0,5-1 метр в год в частях Пенджаба. Тепловые волны во время сбора пшеницы в 2022 году вызвали внезапное падение урожайности на 15-20%, что привело к тому, что Индия запретила экспорт пшеницы. Перемещение плодородных земель в регионе является не только климатической проблемой; это политическая и социальная проблема, поскольку мелкие фермеры с менее чем двумя гектарами земли не имеют устойчивости к адаптации.

Последствия для экономики и продовольственной безопасности

Сдвиги в сельскохозяйственных регионах оказывают глубокое воздействие на глобальную торговлю продовольствием, стабильность рынка и средства к существованию фермеров.

Глобальная торговля и волатильность рынка

Климатические региональные производственные шоки становятся все более синхронными. Например, одновременные засухи в Бразилии, США и Украине в 2021-2022 годах привели к многолетним максимумам цен на сою и кукурузу. По мере изменения географического распределения плодородных земель меняются и международные сравнительные преимущества. Страны, которые исторически были чистыми экспортерами сельскохозяйственной продукции (например, Аргентина, Австралия, части Европы), могут увидеть, что их экспортируемый излишек сокращается, в то время как такие страны, как Канада и Россия, могут получить долю рынка. Эта геополитическая перестройка производства продуктов питания, вероятно, увеличит волатильность цен и может привести к новым торговым зависимости. По оценкам Всемирного банка, без адаптации изменение климата может снизить глобальный сельскохозяйственный ВВП до 7% к 2050 году, причем развивающиеся страны несут 90% потерь.

Уязвимость мелких фермеров

Мелкие фермеры, которые производят примерно треть продовольствия в мире на 12% сельскохозяйственных земель, находятся на переднем крае воздействия смещения земель. Они обычно имеют мало финансовых буферов, ограниченный доступ к климатической информации и мало политического влияния. Когда рождаемость региона снижается, мелкие фермеры не могут легко взять и переехать в новый район; они сталкиваются с высокими операционными издержками, небезопасным землевладением и социальными потрясениями. Это может привести к миграции из сельских районов в города, земельным конфликтам и увеличению бедности. Климатические вмешательства, адаптированные к потребностям мелких фермеров, такие как страхование от погодных индексов, засухоустойчивые семена и агролесоводство, необходимы, но еще не развернуты в масштабе.

Стратегии адаптации

Ни одно решение не может изменить географическое перераспределение плодородных земель, но комплекс адаптивных мер может помочь фермерам и политикам эффективно реагировать.

Диверсификация сельскохозяйственных культур и разведение

Одна из самых прямых стратегий заключается в переходе на культуры и сорта, которые лучше подходят для новых климатических условий. Маркерное разведение и редактирование генов ускоряют развитие жаростойких, засухоустойчивых и солеустойчивых сортов. Например, в Бангладеш и Вьетнаме были выпущены новые штаммы риса, которые могут выдерживать длительное погружение и более высокую соленость. Диверсификация от монокультур к поперечному посеву и многолетним системам также может буферизировать против нестабильности одной культуры. Расширение квиноа, проса и сорго в засушливых регионах Африки и Южной Америки является многообещающим примером использования местных культур, которые по своей природе устойчивы.

Точное сельское хозяйство и технологии

Современные технологии — спутниковые снимки, датчики почвы, ирригация с переменной скоростью и инструменты принятия решений на основе ИИ — позволяют фермерам оптимизировать использование ресурсов в условиях изменения условий. Точное сельское хозяйство может сократить потребление воды на 20-30% и повысить урожайность на 10-15% на той же территории. В таких регионах, как Средиземноморье и Индия, в дефиците воды внедряются капельное орошение и сбор дождевой воды. Однако высокая первоначальная стоимость и необходимость в ограничении цифровой грамотности среди мелких фермеров. Партнерства между государственным и частным секторами и государственные субсидии имеют решающее значение для закрытия технологического разрыва.

Политика и институциональные меры реагирования

Правительства могут играть ключевую роль в содействии адаптации. Планирование землепользования, которое определяет новые сельскохозяйственные границы, в то же время защищая экологически чувствительные области, необходимо. Правила зонирования, службы распространения и финансирование сельскохозяйственных исследований должны быть согласованы с прогнозами климата. Реформа прав на воду - переход от старшинства к гибким, рыночным распределениям - может помочь перераспределить воду для ее наиболее ценного использования во время засух. Общая сельскохозяйственная политика ЕС начала включать связанные с климатом платежи за «зеленую» практику, но многие страны по-прежнему не имеют всеобъемлющей климатической политики. Международные климатические фонды, такие как Зеленый климатический фонд, выделили лишь небольшую часть своих ресурсов на адаптацию сельского хозяйства; расширение этих инвестиций является неотложным.

Будущие прогнозы и неопределенности

Изменение плодородных земель не является линейным процессом. Климатические модели обеспечивают целый ряд возможных вариантов будущего, а степень потепления зависит от глобальных траекторий выбросов.

Моделирование климата и пригодность земель

Недавние исследования с использованием сопряженных моделей климатических культур показывают, что при сценарии с высоким уровнем выбросов (RCP8.5) до 30% нынешних пахотных земель могут стать непригодными для тех же культур к 2100 году. И наоборот, новые подходящие районы могут появиться в Сибири, северной Канаде и Патагонии. Однако эти прогнозы подвержены значительной неопределенности, особенно в отношении реакции азиатского муссона, стабильности Амазонки и темпов таяния вечной мерзлоты. Модели пригодности для использования земли часто упускают из виду качество почвы, инфраструктуру и доступ к рынку, а это означает, что потенциальное пахотные земли, выявленные в климатических симуляциях, не могут трансформироваться в фактические продуктивные сельскохозяйственные угодья.

Смягчение vs. адаптация

Без агрессивного смягчения масштабы изменений в землепользовании будут подавлять даже самые надежные стратегии адаптации. На долю сельского, лесного и землепользования приходится примерно 23% глобальных выбросов парниковых газов. Сокращение выбросов из этого сектора с помощью таких методов, как возделывание дождевых лесов, агролесоводство, улучшение управления животноводством и восстановление торфяников, также может улучшить здоровье почв и водоснабжение, обеспечивая при этом адаптационные сопутствующие выгоды. Глобальная продовольственная система должна одновременно декарбонизироваться и адаптироваться к изменяющемуся климату - двойная задача, которая требует комплексного планирования на каждом уровне.

Путь вперед

Перекройка сельскохозяйственных регионов уже ведется. Некоторые фермеры потеряют средства к существованию; другие найдут новые возможности. Ключ к устойчивому будущему лежит в активном, информационном планировании, которое сочетает местные знания с глобальной наукой о климате. Инвестиции в сельскохозяйственные исследования, водную инфраструктуру и сети социальной защиты должны быть ускорены, особенно в наиболее уязвимых регионах. Политики должны рассматривать перемещение плодородных земель как хронический, непрерывный процесс, а не одноразовое событие. Признавая реалии изменения климата и действуя решительно, глобальное сообщество может помочь обеспечить, чтобы производство продовольствия оставалось адекватным, справедливым и устойчивым в мире потепления.