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世界上的人們75%的食物——無論是直接的還是間接的作為肉類——都來自四種作物：玉米、小麥、水稻和大豆。在過去的一個世紀裡，這四種作物的產量不斷提高，這使得世界人口的增長——聯合國目前預測到本世紀末將達到 101億——得以養活。 然而，人類對燃燒化石燃料的偏愛，現在正在導致這種產量增長放緩，根據一項新的產量分析，自1980年以來，小麥收成減少了5.5%，玉米收成減少了3.8%。
“在全球範圍內，我們可以非常清楚地看到，在大多數種植作物的地區，天氣發生了顯著變化，”斯坦福大學伍茲環境研究所的農業科學家大衛·洛貝爾解釋說，他是這項 發表在5月6日《科學》雜誌上的分析的負責人。“這些變化足以累積成小麥和玉米的巨大損失。”
洛貝爾和他的同事們使用了 聯合國糧食及農業組織 從1980年開始的全球所有主要作物種植區的作物產量資料，並將其與這些作物生長季節的溫度和降水資料進行配對，發現氣溫升高正在降低產量——儘管降水的變化似乎尚未產生影響。
這些溫度變化是大氣溫室氣體濃度增加的結果，例如二氧化碳（CO2），這主要是由於燃燒化石燃料和農業活動造成的。但二氧化碳也有助於水稻、大豆和小麥的生長。事實上，研究人員認為，在研究期間，額外的二氧化碳使這些作物的產量增加了約3%。不幸的是，就小麥而言，這不足以克服氣溫升高造成的產量損失。“溫度的影響已經超過了二氧化碳的影響，”洛貝爾指出。
當然，這種產量損失直接轉化為 食品價格，近幾個月和幾年裡食品價格一直在飛漲。新的分析表明，與氣候相關的產量損失在研究期間對特定作物的平均價格貢獻了高達18.9%。氣候變化“不是災難性的，但它已經造成了每年數十億美元的影響，”洛貝爾說。
更令人擔憂的是，進一步的氣候變化已經鎖定： 目前的二氧化碳水平意味著到2100年至少會再升溫1攝氏度。這意味著迄今為止尚未受到影響的地區，如美國的“玉米帶”，可能很快就會面臨相同甚至更糟的影響。“美國玉米帶沒有氣候變化意味著生產力提高都轉化為產量增加。相比之下，在歐洲，（產量）的提高是為了抵消氣溫升高的影響，”國際糧食政策研究所（IFPRI）的農業經濟學家傑拉爾德·尼爾森說，他沒有參與這項研究，但認為這項研究令人信服。“我們需要認真考慮培育能夠應對更高溫度的作物。”
包括孟山都在內的農業公司已經在投資開發玉米和大豆的此類品種，但這使得利潤較低的 小麥和水稻 只能聽任公共部門農業研究預算的縮減。“研究抗旱性狀比引入抗蟲性狀更復雜，”孟山都生物技術副總裁植物育種家羅伯特·雷特說。“我們沒有太多（可以利用的）基因來幫助在缺水脅迫下生產更多糧食。”
儘管如此，孟山都計劃明年開始對這種 雜交玉米進行田間試驗，並希望最早在2013年將其推向市場。“我們第一個接近商業化的基因——它似乎正在做的是幫助植物基本上維持更正常的代謝水平，而不是試圖在脅迫下關閉這些過程，”雷特解釋說。“我們可能會從玉米中獲取（基因）線索，並將它們放入小麥中，以幫助它耐旱並高產。”
但國際糧食政策研究所的尼爾森也指出，作物生長週期的“脆弱點”的極端天氣，例如玉米和水稻植物開花的幾周內的高溫，可能會產生重大影響。“在這些狹窄的視窗期，溫度的微小峰值可能會產生很大的影響……農學家知道這些敏感性，但他們並沒有在未來氣候變化的背景下看待它們。”
為了適應更炎熱——且可能更乾燥——的未來，調整農業已經成為一種必然。“我們並不是說天要塌了，食物越來越稀缺，”洛貝爾補充說。“但是，氣候變化已經對糧食生產產生了真正的拖累。”