Ученые подогрели поле озимого рапса для доказательства негативного влияния изменения климата на урожайность

Чтобы доказать негативное влияние глобального потепления на озимый рапс, британские ученые подогрели целое поле в уникальном эксперименте.

Группа исследователей из Центра Джона Иннеса смоделировала полные вегетационные периоды озимого рапса в контролируемых лабораторных условиях и на поле Черч-Фарм, открытой площадке учреждения.

Ученые установили, что для культуры охлаждение критически важно в конце ноября и начале декабря, поскольку оно способствует раннему развитию цветков масличного рапса. Для высокого урожая озимый рапс должен пройти фазу развития, известную как покой цветочных почек.

Этот процесс происходит, когда микроскопические новообразованные почки определенное время находятся в неактивном состоянии, затем низкие температуры сигнализируют о старте роста. Механизм хорошо изучен у многолетних растений, но ранее исследования в отношении озимого рапса не проводились, как и в отношении других однолетних культур – тех, которые завершают свой жизненный цикл за один вегетационный период.

В исследовании команды Центра Джона Иннеса растения масличного рапса, которые были охлаждены на этой ключевой стадии развития, развивались быстрее и давали лучшую урожайность, производя больше семян на стручок.

И, напротив, у растений, выращенных в более теплых условиях, рост замедлялся и урожайность сокращалась.

Испытания Центра Джона Иннеса показали, что температурные различия в условиях важного временного окна объясняют колебания до 25% общего урожая.

Профессор Стив Пенфилд, руководитель группы, сказал: «Было удивительно обнаружить, что зимние однолетники имеют этот покой цветочных почек - никто никогда не предполагал, что этот механизм важен для контроля времени цветения у однолетних растений. Наши эксперименты показывают, что если цветочные почки испытывают более высокие температуры, чем в среднем, то рост замедляется, растения дают аномальные цветы и низкий урожай».

Первый автор статьи, доктор Кармел О'Нил, подчеркнула, что целью работы было понять влияние изменения климата на урожайность сельскохозяйственных культур в Великобритании.

«Чтобы предсказать эти эффекты и отреагировать на них, мы должны понимать все процессы, посредством которых переменная погода влияет на урожайность. И в этом исследовании мы экспериментально доказали теоретические предположения», сказала она.

Ученые провели ряд уникальных экспериментов, используя закрытые комнаты с контролируемой средой, запрограммированные для имитации зимнего ежегодного вегетационного периода на основе данных о погоде, собранных на ферме.

После испытаний в помещении, команда перенесла эксперимент в полевые испытания, где была задействована система отапливаемых полевых участков на открытом воздухе в Черч-Фарм.

Результаты как лабораторных, так и полевых испытаний были одинаковыми – потепление привело к замедлению роста и снижению урожайности озимого рапса.

Профессор Пенфилд добавил: «Мы и раньше видели эту корреляцию между охлаждением и урожайностью в данных, но до сих пор мы не могли точно сказать, как охлаждение связано с физиологией урожая. Например, предполагалось, что холодные зимы убивают какую-то болезнь или вредителей. Но теперь мы знаем истинную причину, почему охлаждение влияет на урожайность, и это связано с физическим воздействием на скорость роста растений».