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Jun 04, 2023

Impacts contrastés de la chaleur sèche et humide sur les rendements du maïs et du soja aux États-Unis

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 710 (2023) Citer cet article 1794 Accès 1 Citations 8 Détails d'Altmetric Metrics L'impact de la chaleur extrême sur les rendements des cultures est de plus en plus urgent.

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 710 (2023) Citer cet article

1794 Accès

1 Citation

8 Altmétrique

Détails des métriques

L’impact de la chaleur extrême sur les rendements agricoles est un problème de plus en plus pressant compte tenu du réchauffement climatique anthropique. Cependant, certains des mécanismes physiques impliqués dans ces impacts restent flous, ce qui empêche une compréhension pertinente en matière d'adaptation et des projections fiables des futurs impacts climatiques sur les cultures. Ici, à l'aide d'un modèle de régression multiple basé sur des données d'observation, nous montrons que, même si la chaleur sèche extrême a fortement réduit les rendements de maïs et de soja aux États-Unis, les températures extrêmes humides ont eu des impacts insignifiants et ont même augmenté les rendements dans certaines régions, malgré des températures de bulbe sec comparables. leurs homologues à chaleur sèche. Ce résultat suggère que la confusion des températures extrêmes sèches et humides peut conduire à sous-estimer la sensibilité des rendements des cultures à la chaleur extrêmement sèche. Les précipitations ont tendance à précéder les températures extrêmes humides mais non sèches, ce qui suggère que des séquences météorologiques multivariées jouent un rôle dans ces réponses des cultures. Nos résultats prouvent que la chaleur extrême de ces dernières années a principalement affecté les rendements en provoquant un stress hydrique, et que la combinaison de températures extrêmes humides et sèches peut conduire à une imprécision dans la projection des réponses des rendements des cultures au réchauffement et aux changements d'humidité.

L’une des conséquences connues du changement climatique anthropique est une augmentation des températures moyennes régionales et mondiales, ainsi qu’une augmentation significative de l’ampleur des épisodes de chaleur extrême1. Des recherches récentes ont mis en évidence que les combinaisons de chaleur et d’humidité extrêmes deviennent de plus en plus fréquentes avec le changement climatique2,3 et continueront à augmenter à l’avenir4, posant un stress particulier aux humains et aux autres mammifères5. Des études récentes6,7 indiquent que pour les tropiques et les latitudes moyennes, seule la moitié de l'accumulation de chaleur dans l'atmosphère depuis le milieu du XXe siècle est due à la chaleur sensible (c'est-à-dire à l'augmentation de la température de l'air), l'autre moitié provenant de la chaleur latente (augmentation de la température de l'air). humidité). Dans le même temps, les vagues de chaleur devraient devenir plus sèches (perte nette d’humidité de surface en termes de précipitations moins évaporation) avec un réchauffement dans certaines régions8,9. Le changement climatique a donc le potentiel de modifier les caractéristiques thermodynamiques humides des vagues de chaleur, à mesure que la circulation, les précipitations et les interactions terre-atmosphère réagissent à l’augmentation du CO2.

On sait que les cultures subissent une perte de rendement lorsqu’elles sont exposées à des températures extrêmement élevées10,11. Bien que la chaleur extrême puisse simultanément causer un stress thermique direct aux cultures12,13, elle peut également induire un stress hydrique indirect en augmentant l'aridité atmosphérique (c'est-à-dire un déficit de pression de vapeur)14,15. En revanche, lors de températures et d’humidité extrêmes, ce stress hydrique indirect est quelque peu limité. Les précipitations et l’humidité du sol compliquent encore davantage les effets de la chaleur extrême sur les cultures. Par exemple, il a été démontré que les rendements des cultures irriguées sont beaucoup plus résistants à la chaleur extrême que les cultures pluviales, ce qui indique que la sensibilité des rendements à la chaleur dépend de la disponibilité d’humidité16,17. Cependant, les conditions humides (dues à l’irrigation ou aux précipitations) refroidissent souvent les températures extrêmes18,19 et augmentent l’humidité atmosphérique20,21. Cette dépendance entre la chaleur et l’humidité soulève la question de savoir si les impacts sur les cultures sont causés par la chaleur elle-même ou par son lien avec les précipitations, l’humidité du sol et l’aridité atmosphérique.

Comprendre l’impact de la chaleur sur les cultures est essentiel pour projeter avec précision les risques du réchauffement climatique sur les rendements agricoles mondiaux et évaluer l’efficacité des stratégies d’adaptation. Cependant, l’ampleur de leurs impacts et les mécanismes associés restent incertains. Par exemple, les études ne sont pas d’accord sur l’importance relative de la température, de l’humidité du sol et des précipitations en tant que prédicteurs de la variabilité du rendement des cultures14,22,23. En particulier, les impacts sur les cultures des températures élevées par rapport aux températures extrêmes et à l’humidité élevée, ainsi que leur lien potentiellement différent avec les précipitations, restent peu étudiés. Ce manque de compréhension limite la capacité d’anticiper et de se préparer aux impacts sur les rendements des augmentations projetées des températures extrêmes sèches et humides dans divers greniers mondiaux.