À medida que o clima se torna mais quente e seco, a segurança alimentar global depende cada vez mais da capacidade das safras de resistir à seca. Mas os cientistas e produtores estão se concentrando na métrica certa ao medir as secas relevantes para as safras? Não exatamente, de acordo com uma nova pesquisa de cientistas da Universidade de Illinois, que exortam a comunidade científica a redefinir o termo.

“As plantas precisam equilibrar a oferta e a demanda de água. Ambos são extremamente críticos, mas as pessoas ignoram o lado da demanda da equação, especialmente no Cinturão do Milho dos EUA, "diz Kaiyu Guan, investigador principal em dois novos estudos, Professor da Blue Waters do Departamento de Recursos Naturais e Ciências Ambientais e do National Center for Supercomputing Applications em Illinois.

A demanda a que Guan se refere é a secura atmosférica, frequentemente expresso como déficit de pressão de vapor (VPD). Quanto mais seco o ar, quanto mais umidade é sugada para fora dos poros, ou estômatos, nas folhas das plantas. As plantas precisam abrir estômatos para ingerir dióxido de carbono como alimento, mas se eles sentirem que a atmosfera está muito seca, eles vão fechar os poros para evitar o ressecamento. Manter os estômatos fechados por muito tempo leva a reduções na fotossíntese, crescimento da planta, e rendimento de grãos.

O kicker? As plantas fecham os estômatos devido à secura atmosférica, mesmo quando há um suprimento adequado de umidade no solo.

"Se você considerar apenas a chuva e a umidade do solo, que é como a maioria das pessoas pensa sobre a seca, que descreve principalmente o lado da oferta. Claro, se você tiver baixa umidade do solo, as plantas ficarão estressadas com a quantidade de água que recebem. Mas a oferta costuma ser bastante suficiente, especialmente aqui no Cinturão do Milho dos EUA, "Guan diz." No entanto, o lado da demanda da atmosfera também pode prejudicar gravemente as plantas. Precisamos prestar mais atenção a esse sinal de seca. "

Os dois estudos recentes de Guan usaram várias abordagens tecnológicas, incluindo medições de campo, várias fontes de dados de satélite, simulações de modelo hidrológico, e estatísticas de rendimento de safra do governo. O primeiro estudo, publicado em Meteorologia Agrícola e Florestal , usaram dados de sete locais em Corn Belt para concluir VPD é responsável por quase 90% das mudanças na condutância estomática da cultura, um proxy para o estresse da seca, e cerca de 85% das mudanças na produtividade primária bruta, uma medida de produtividade.

"Por comparação, a umidade do solo normalmente é responsável por 6 a 13% dessas medidas para milho e soja, e até 35% ao considerar os efeitos de intervalo de tempo, "diz Hyungsuk Kimm, aluno de doutorado do grupo de Guan e principal autor do estudo.

No outro estudo, publicado no Journal of Hydrology , A equipe de Guan se concentrou na produção de grãos. O rendimento depende de muitos fatores relacionados aos ciclos da água, mas os pesquisadores descobriram que o VPD explica a maior proporção da variabilidade no rendimento da colheita e também fornece o primeiro aviso para perda de rendimento quando comparado com outras métricas do ciclo da água e índices de seca tradicionais.

"Isso nos levou a construir um novo índice de seca integrando VPD, umidade do solo, e medidas de evapotranspiração, que pode ser responsável por mais de 70% da variação do rendimento. Nosso índice supera todos os índices de seca existentes, "diz Wang Zhou, pesquisador de pós-doutorado no grupo de Guan e principal autor do estudo.

Guan acrescenta, "Nestes dois estudos, tentamos entender o lado da demanda da seca de dois ângulos principais, um usando dados de covariância parasita que mede o uso de água e carbono na paisagem com muita precisão - o padrão ouro - e o outro aproveitando dados de satélite e variáveis ​​hidrológicas simuladas por modelo correlacionadas com a produção regional, "Guan diz." Em ambos, demonstramos que o VPD é mais importante do que a umidade do solo para explicar a resposta da safra à seca no meio-oeste dos EUA. "

Ajustar o conceito de seca para as safras será fundamental para a segurança alimentar global em um clima em mudança.

“Quando olhamos para os cenários de mudança climática, a quantidade de chuvas não está mudando muito para o cinturão do milho, mas com certeza sabemos que a temperatura e o VPD irão aumentar aqui. Isso significa que não haverá muita mudança no lado da oferta, mas o estresse da demanda aumentará significativamente. E esse tipo de estresse está tão ligado ao rendimento da safra de final de temporada, "Guan diz.

Seu grupo está trabalhando em estudos de acompanhamento avaliando o papel da irrigação no aumento da oferta e na redução da demanda, Mas para agora, Guan diz que a criação para melhorar a eficiência do uso da água pode ser uma parte importante da solução.