2014年9月，一群頂尖的植物和農業研究人員在聖路易斯的華盛頓大學坐下來，討論一個迫在眉睫的問題——氣候變化將如何影響中西部的農業？
這不僅僅是一項學術練習。中西部農民種植了該國大部分的玉米和大豆，科學家預測，天氣模式的變化可能會對產量造成重大打擊，並可能影響食品價格和農民收入。儘管許多研究人員已經研究了氣候變化如何影響該國的“糧倉”，但討論一直很分散。農學家與其他農學家交談，土壤科學家與其他土壤科學家交談，農業經濟學家與農業經濟學家交談。
研究人員提出了一種不同的方法——整合跨學科的資料，以更全面地瞭解氣候變化如何改變該地區的農業。在接下來的幾周裡，他們進一步發展了他們的想法。這個跨學科的研究小組提出建立一個田野研究站點網路，該網路將收集當前和未來作物、不同種植系統和農場管理實踐的資料。它將強調收集田間資料，以更好地為該地區的氣候建模提供資訊，參與的機構將進行實驗，以測試不同的適應和緩解策略。
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他們的提案名為“重溫法老的夢想：一個用於氣候適應的美國中西部綜合田野研究網路”，最近在《生物科學》上發表。
“我們真的想退後一步，問一個大問題，即我們能做些什麼來推進對[氣候變化]的應對，我們真的覺得這是需要做的事情，”國際生命科學研究所研究基金會可持續農業和營養安全綜合建模中心主任、該文章的主要作者大衛·古斯塔夫森說。
到目前為止，中西部農民已經設法避免了氣候變化相關事件造成的重大損失，但研究人員表示，這種高生產力可能在短短幾十年內發生改變。
如今，中西部地區玉米和大豆的平均產量約為每英畝173蒲式耳。研究人員預測，到2050年，產量可能會下降多達四分之一。中西部的產量損失不僅對美國消費者不利。該地區提供了全球交易量最大的玉米和大豆份額。
如何在農民中推廣“大資料”？
農民們已經在透過安裝排水系統來防止農田在暴雨期間被水淹沒，以及擴大灌溉以抵禦乾旱的影響，以此來應對更加多變的天氣。一些農民正在減少耕作，以增加土壤碳含量並減少侵蝕。另一些人正在購買更大的裝置，以便在條件有利時更快地完成種植。
但是，所有這些措施可能不足以使中西部農民為未來的劇烈環境變化做好準備。到2035年至2065年之間，伊利諾伊州的氣溫將更像美國南部地區，降雨模式則介於今天的東德克薩斯州和卡羅來納州之間。雖然較高的溫度可能會使某些地區更適宜種植，但諸如土壤質量低或降雨量不足等其他問題可能會使在那裡轉移生產的可能性降低。
對食品價格的影響則不太確定；研究表明，全球食品價格可能保持相對不變，也可能上漲超過60％。
研究人員表示，如果能夠更廣泛地獲取有關土壤健康、植物生長和農場管理等相關資料，這些預測可能會變得更加準確。
據古斯塔夫森說，鼓勵更多資料共享的第一步之一是讓美國農業部的中西部氣候中心、土地授予大學和推廣專案等合作伙伴更緊密地合作。該網路甚至將包括農民和私營部門的資料，儘管這會引發更多關於專有資訊的問題。
“目前，我們擁有個人收集的孤立資料；對於資料的收集和管理，實際上沒有統一的標準，”古斯塔夫森說。“我們認為，應該在中西部地區提供可訪問的研究。”
國際糧食政策研究所的研究員、該論文的合著者理查德·羅伯遜對此表示贊同。作為一名作物建模師，羅伯遜表示，他可以使用更多關於真實世界耕作實踐的具體資訊，以使他的模擬更加準確。
“我應該在假陽光下把假種子放入假土壤的時間是什麼時候？”他問道。
從資料中得出的答案並不總是那麼明顯。從建模師的角度來看，數學上理想的種植時間可能對一個試圖防止玉米被害蟲吃掉的農民來說行不通。但是如果沒有溝通，使用模型的人就無法準確地在他們的預測中反映這類資訊，他說。
“我認為概述的願景是輝煌而準確的，”愛荷華州立大學的社會學家戈登·阿巴克爾說，他曾對中西部農民的氣候變化觀點進行了廣泛的研究，並且沒有參與這項研究。“將許多相關學科和利益相關者聚集在一起將是一項具有挑戰性但最終最有效的方法，以提高中西部農業的復原力。”
一個長期討論的問題變得至關重要
科學家應該做更多工作來協同工作的想法並不新鮮，自2000年代初以來，要求更多開放資料的呼聲越來越高，伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的名譽教授、該論文的合著者傑拉爾德·尼爾森說。
“在過去的10年中，對開放資料的推動是不可阻擋的，”他說。“這是每個人前進的方向。您必須要做的是使人們可以輕鬆地獲得資料。”
他說，更多的溝通將有助於研究人員確定哪些資料對其他學科的同事有用。
羅伯遜說，在他自己的個人經歷中，他看到來自不同學科的研究人員在協同工作方面進展有限。
“我記得13年前坐在一個房間裡談論同樣的事情。這可以追溯到很久以前。在這13年中，我們根本無法讓人們在同一個房間裡。作為一名研究生，我可以說人們彼此說話的時候都錯過了對方的意思，”他說。
與研究人員提出的類似的資料共享網路已經存在於其他科學領域。氣候科學家將其天氣和溫度資料廣泛提供給他們的同事。在基因組學中，諸如人類基因組計劃之類的開放資料計劃幫助快速推進了該領域的研究。
阿巴克爾說，在氣候變化和農業研究中也存在較小規模的合作範例，例如由美國農業部資助的可持續玉米和有用專案。
“[這些專案]已經表明，將自然科學家和社會科學家與農民和農業顧問聚集在一起的綜合跨學科方法可以產生強大的結果。正如作者所設想的那樣，擴大這些方法可以幫助我們更有效和更大規模地實現適應和緩解目標，”他在一封電子郵件中寫道。
誰為實驗付費？
如何讓土壤科學家、農業經濟學家、水文學家和氣候科學家按照本文提出的規模跨學科地協同工作？
“把他們鎖在一個房間裡，然後把披薩從門下塞進去，”羅伯遜笑著說。
儘管他是在開玩笑，但羅伯遜說，讓每個人都坐在同一個房間裡，並在很長一段時間內堅持這樣做，對於在不同的研究領域之間建立溝通非常重要。
“要讓人們協同工作，必須有值得研究的事情，並且必須有支援，即金錢來實現這一目標。它需要某個人在某個地方擁有一大筆錢說，‘嘿，讓我們為納稅人做點事情’，”他說。
這種支援很可能來自美國農業部等公共來源以及孟山都公司和凱洛格公司等私營企業。
至於如何使這個整合系統在實際層面上發揮作用，現在說還為時過早，但是研究人員希望這種系統的發展將鼓勵美國和國際上類似的合作。
“[該專案]必須足夠大，才能發揮作用；我們不確切知道它將如何發生。我們需要在各種不同的實驗中測試事物，”羅伯遜說。
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