Klimaatverandering kan leiden tot een dramatische daling van de rijstproductie in grote groeiende regio's, een daling die kritieke voedselvoorziening in gevaar zou kunnen brengen, melden onderzoekers.

Nieuwe experimenten waarin de rijstproductie in toekomstige klimaatomstandigheden wordt onderzocht, tonen aan dat de rijstopbrengsten met 40 kunnen dalen met 2100 - met mogelijk verwoestende gevolgen in delen van de wereld die afhankelijk zijn van het gewas als basisvoedselbron.

Bovendien zullen veranderingen in bodemprocessen als gevolg van verhoogde temperaturen ervoor zorgen dat rijst twee keer zoveel giftig arseen bevat dan de rijst die vandaag wordt geconsumeerd, volgens de studie, gepubliceerd in Nature Communications.

“Tegen de tijd dat we 2100 bereiken, hebben we naar schatting ongeveer 10 miljard mensen, dus dat zou betekenen dat we 5 miljard mensen hebben afhankelijk van rijsten 2 miljard die geen toegang zouden hebben tot de calorieën die ze normaal gesproken nodig zouden hebben, ”zegt coauteur Scott Fendorf, professor aardwetenschappen aan Stanford University's School of Earth, Energy & Environmental Sciences. "We moeten ons bewust zijn van deze uitdagingen die eraan komen, zodat we ons kunnen aanpassen."

Rijst als babyvoeding

Onderzoekers hebben specifiek naar rijst gekeken omdat het groeit in ondergelopen rijstvelden die helpen het arseen uit de grond te verwijderen en het bijzonder gevoelig maken voor de opname van arseen. Terwijl veel voedselgewassen tegenwoordig kleine hoeveelheden bevatten arsenicum, sommige groeigebieden zijn gevoeliger dan andere.

Toekomstige veranderingen in de bodem als gevolg van hogere temperaturen in combinatie met overstroomde omstandigheden zorgen ervoor dat rijstplanten arseen op hogere niveaus opnemen - en het gebruik van irrigatiewater met natuurlijk voorkomend hoog arseen verergert het probleem.

Hoewel deze factoren niet alle wereldwijde grondstoffen op dezelfde manier beïnvloeden, zijn ze wel van toepassing op andere overstromingsgewassen, zoals taro en lotus.

"Ik had gewoon niet de omvang van de impact op de rijstopbrengst verwacht die we hebben waargenomen", zegt Fendorf, die ook een senior fellow is aan het Stanford Woods Institute for the Environment. “Wat ik miste was hoeveel de bodem biogeochemie zou reageren op een verhoogde temperatuur, hoe dat het beschikbare arseen in de plant zou versterken, en dan - in combinatie met de temperatuurstress - hoe dat de plant echt zou beïnvloeden. "

Een natuurlijk voorkomend, semi-metaalachtig chemisch arseen bestaat in de meeste bodems en sedimenten, maar over het algemeen in een vorm die planten niet opnemen. Chronische blootstelling aan arseen leidt tot huidletsels, kankers, verergering van longaandoeningen en uiteindelijk de dood.

Het is vooral zorgwekkend in rijst, niet alleen vanwege de wereldwijde betekenis ervan, maar ook omdat het voedsel met weinig allergenen vaak vroeg in zuigelingen wordt geïntroduceerd.

"Ik denk dat dit probleem ook cruciaal is voor mensen met jonge kinderen in onze samenleving," zegt hoofdauteur E. Marie Muehe, een voormalige postdoctorale wetenschapper aan Stanford die nu aan de Universiteit van Tübingen, Duitsland is. "Omdat baby's veel kleiner zijn dan wij, betekent dit dat als ze rijst eten, ze meer arseen opnemen dan hun lichaamsgewicht."

'De bodem leeft'

De onderzoekers creëerden toekomstige klimaatomstandigheden in kassen op basis van schattingen van een mogelijke 5 graden Celsius (9 graden Fahrenheit) temperatuurstijging en tweemaal zoveel atmosferische koolstofdioxide door 2100, zoals geprojecteerd door het Intergovernmental Panel on Climate Change.

Hoewel eerder onderzoek de effecten van een stijgende temperatuur in de context van de wereldwijde voedselcrisis onderzocht, was deze studie de eerste die rekening hield met de bodemgesteldheid in combinatie met klimaatverschuivingen.

Voor de experimenten kweekte de groep een middellangkorrelige rijstsoort in grond uit de rijstteeltregio van Californië. Ze controleerden de kassen voor temperatuur, koolstofdioxideconcentraties en arseengehalten in de bodem, die in de toekomst hoger zullen zijn vanwege de opbouw in de bodem van irrigatie van gewassen met met arseen verontreinigd water, een probleem dat door overpompen van grondwater verergert.

“We denken hier niet vaak aan, maar de aarde leeft - het wemelt er van bacteriën en veel verschillende micro-organismen ', zegt Fendorf. "Het blijkt dat die micro-organismen bepalen of het arseen verdeeld blijft op de mineralen en weg van de planten of van de mineralen in de waterfase komt."

De onderzoekers ontdekten dat micro-organismen bij verhoogde temperaturen meer van het inherente arseen van de bodem destabiliseerden, wat leidde tot grotere hoeveelheden van het toxine in het grondwater dat beschikbaar was voor de rijst om op te nemen. Eenmaal opgenomen, remt arseen de opname van voedingsstoffen en vermindert de plantengroei en -ontwikkeling, factoren die hebben bijgedragen aan de 40% daling van de opbrengst, constateerden de wetenschappers.

Vroegtijdige waarschuwing, toekomstplanning

Hoewel het dramatische productieverlies een belangrijke reden tot bezorgdheid is, blijven de wetenschappers hoopvol dat dit onderzoek producenten zal helpen mogelijke oplossingen te vinden voor het voeden van de wereld.

"Het goede nieuws is dat ik, gezien de vooruitgang die in het verleden is geboekt met betrekking tot het vermogen van de wereldwijde gemeenschap om rassen te fokken die zich kunnen aanpassen aan nieuwe omstandigheden, samen met herzieningen van het bodembeheer, de problemen die we in onze studie hebben waargenomen, kan omzeilen," Fendorf zegt.

"Ik ben ook optimistisch dat als we een licht blijven werpen op de bedreigingen die voortvloeien uit een 5 graad Celsius-verandering, de maatschappij praktijken zal aannemen om ervoor te zorgen dat we nooit die mate van opwarming bereiken."

Als volgende stappen hopen Fendorf, co-auteur Tianmei Wang en Muehe teledetectie te gebruiken om verontreinigde rijstvelden aan te wijzen om toekomstige opbrengsten en arseenverontreiniging te modelleren.

"Dit is waarschijnlijk een probleem waar de meeste rijst wordt geconsumeerd, dus we denken aan Zuid- en Oost-Azië", zegt Wang, een promovendus in de aardwetenschappen. "Vooral voor mensen zoals mijn vader - hij consumeert driemaal daags rijst en hij kan gewoon niet zonder."

Original Study

U bent vrij om dit artikel te delen onder de Attribution 4.0 International-licentie.

books_impacts