钾枯竭:全球粮食安全的隐形威胁

钾枯竭:全球粮食安全的隐形威胁 这项今天(2 月 19 日)发表在《自然-食品》上的研究发现,在世界许多地区,从农业土壤中移除的钾比添加的钾还要多。研究还就如何缓解这一问题提出了一系列建议。钾是植物生长的重要养分,有助于光合作用和呼吸作用,缺乏钾会抑制植物生长,降低作物产量。农民通常在田地里施用富含钾的肥料,以补充耗尽的养分,但供应问题可能会阻碍钾的使用,而且钾对环境的影响也是一个挥之不去的问题。研究人员报告说,在全球范围内,约有 20% 的农业土壤面临严重缺钾问题,一些特定地区的缺钾情况可能更为严重,其中包括东南亚 44% 的农业土壤、拉丁美洲 39% 的农业土壤、撒哈拉以南非洲 30% 的农业土壤以及东亚 20% 的农业土壤,这主要是由于农业生产方式更为密集造成的。共同作者马克-马斯林教授(伦敦大学洛杉矶分校地理学系)说:"钾对维持作物产量至关重要,钾的消耗对全世界数百万人的粮食安全构成了重大威胁。这是一个被忽视的问题,随着世界人口的不断增长,需要采取一系列行动加以解决。"农民通常依靠钾肥来补充田间的钾元素,但这种矿物质的价格波动很大。钾肥生产高度集中,在近 120 亿英镑的国际钾肥市场上,仅有 12 个国家占据主导地位,其中加拿大、俄罗斯、白俄罗斯和中国生产的钾肥原料占全球总量的 80%。研究人员强调了 2022 年 4 月钾肥价格如何在一系列"完美风暴"因素(包括化肥需求上升、燃料价格上涨、大流行病的恢复、世界各地一系列政府行动以及俄罗斯入侵乌克兰)的作用下,比上一年上涨了 500%。俄罗斯和白俄罗斯出口的钾肥约占全球供应量的 42%,但在 2022 年俄罗斯入侵乌克兰之后,英国、美国、加拿大和欧盟对这两个国家实施了进口制裁,扰乱了全球供应,加剧了价格飙升。自最初价格飙升以来,钾肥成本已下降了约 50%,但仍然居高不下,这让人们担心,在目前的制度下,农民将无法获得足够的化肥来维持粮食供应。共同作者、爱丁堡大学的彼得-亚历山大(Peter Alexander)博士说:"钾肥价格的波动对全球粮食系统具有重大影响。获得钾对农民保持作物产量至关重要,但最近钾肥成本居高不下,使得最弱势群体更难获得钾肥。这种市场集中和脆弱性是研究人员呼吁改善钾管理和建立健全政府间协调机制的原因之一。目前,在土壤钾的可持续管理方面,还没有类似于为氮和磷等其他重要作物养分建立的制度那样的国家或国际政策或法规。2021 年,全球钾肥消费量达到 4500 万吨,预计到 2025 年,随着白俄罗斯、加拿大、俄罗斯、澳大利亚、厄立特里亚和英国新项目的启动,全球产量将增至约 6900 万吨。然而,钾盐开采引起了人权方面的关注,并对环境产生了重大影响。钾盐开采会产生数百万吨垃圾,其中大部分是氯化钠盐,这些垃圾会渗入土壤,使土壤和地下水位盐碱化,对动植物造成危害。人们对钾肥径流对当地生态系统的影响知之甚少,研究人员建议对其影响开展更多研究。主要作者、英国生态学与水文学中心的威尔-布朗利(Will Brownlie)说:"钾肥开采和农业使用对环境的影响需要更严格的审查。关于人工富钾对附近生态系统的影响,我们还有很多不了解的地方。通过明智地处理氮、磷、钾等养分,我们可以获得多重效益,防止污染,提高作物产量,并最大限度地减少养分流失。这就需要协调我们的方法,以取得更好的农业成果"。研究人员提出了六项政策和实践建议,以防止潜在的作物减产,保护农民免受价格波动的影响,并解决环境问题。这些建议包括:对目前的钾储量和流量进行全球评估,以确定风险最大的国家和地区建立监测、预测和应对钾价波动的国家能力进一步研究各种作物和土壤中有限的钾对产量的影响,帮助农民保持足够的土壤钾含量评估钾盐开采对环境的影响并制定可持续的应用方法发展全球循环钾经济,最大限度地减少营养物质的使用,并最大限度地进行再利用和再循环通过联合国和其他机构加强政府间合作,开展类似于氮问题的全球政策协调工作编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

相关推荐

封面图片

南部非洲遭受严重干旱 数百万人面临"危机水平"的粮食不安全

南部非洲遭受严重干旱 数百万人面临"危机水平"的粮食不安全 2024 年 2 月南部非洲降雨量占正常值的百分比(1981-2024 年)。对降雨和农业的影响加州大学圣巴巴拉分校气候灾害中心(CHC)的研究人员称,从 1 月下旬到 3 月中旬,南部非洲部分地区的降雨量只有通常降雨量的一半或更少。2024 年 2 月尤其干燥。上图显示了该月降雨量占正常降雨量的百分比(1981-2024 年)。该地图基于气候灾害中心红外降水量与站点数据(CHIRPS)。通常情况下,12 月到次年 2 月的降水量最大。但是,气候中心的研究人员在分析 CHIRPS 数据后发现,在赞比亚、津巴布韦、安哥拉东南部和博茨瓦纳北部的大部分地区,2024 年 2 月是 40 年数据记录中最干旱的 2 月。在农作物生长和生产粮食需要充足水源的关键时刻,出现了这种干旱状况。雨水不足和高温导致多个国家的农作物歉收。截至 2 月底,赞比亚中部和南部 100 万公顷的玉米作物枯萎死亡,几乎占该国玉米种植面积的一半。干旱还影响到牲畜。据报道,津巴布韦有 9,000 多头牛因干旱而死亡,140 多万头牛被认为极有可能因缺少牧草和水而受旱死亡。监测和预测饥荒预警系统网络 (FEWS NET) 的研究人员在整个生长季节(大约从 11 月到次年 4 月)一直在跟踪南部非洲的降雨量和作物状况。FEWS NET 是由美国国际开发署 (USAID) 与包括美国国家航空航天局 (NASA) 在内的其他机构合作支持的一个项目。上图显示了 2024 年 3 月南部非洲根区的土壤水分状况这是对作物可用水量的估计。橙色和红色区域表示土壤水分不足。该地图的数据来自 FEWS NET 陆地数据同化系统,该系统利用观测数据集和季节性气候预测,提供与非洲和中东地区粮食安全相关的水文条件月度预测。玉米是南部非洲最重要的谷物作物,占该地区谷物产量的绝大部分,在普通人的饮食中占 21%。玉米的成败会影响粮食的供应量。据 FEWS NET 专家 2024 年 3 月估计,在津巴布韦、马拉维、莫桑比克中部和马达加斯加,数百万人面临"危机水平"的粮食不安全。这意味着,如果不寻求人道主义粮食援助或采取出售基本资产等极端措施,家庭将无法满足最低粮食需求。在 2024 年生长季节之前,FEWS NET 的科学家就已将南部非洲确定为令人担忧的地区。2023 年 10 月的一份报告援引过去的研究表明,在厄尔尼诺现象中等至强烈的年份,该地区的降雨量往往低于正常水平,而在生长季节的关键月份,白天气温却高于平均水平,导致玉米减产。美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的 FEWS NET 研究员艾米-麦克纳利(Amy McNally)说:"根据我们的建模和以前对厄尔尼诺现象和作物产量的研究,我们能够在 2023 年秋季提前发出这次干旱的预警。"FEWS NET 和 GEOGLAM 作物监测预警系统的科学家们与人道主义援助组织分享了 2024 年生长季节的预测,使人们注意到潜在的干旱、作物收成减少以及已经高涨的玉米价格的恶化。麦克纳利说:"这使得美国国际开发署人道主义援助局能够争取提前分配紧急粮食援助资源。"应对措施和未来预测作物收成下降和水资源短缺导致赞比亚、马拉维和津巴布韦宣布全国性灾难。随着该地区霍乱疫情的持续爆发,饮用水和烹饪用水也变得越来越少。联合国人道主义事务协调厅预测,直到 2024 年 6 月,南部非洲大部分地区都将处于干旱状态,降雨量也将低于正常水平。该地区的许多农民正处于或接近作物收获期,因此尚未感受到歉收季节的全面影响。虽然短期内农作物生产可能无法得到缓解,但明年可能会有更有利的条件。四月份厄尔尼诺/南方涛动预报显示,2024 年底和 2025 年初出现拉尼娜现象的可能性为 85%,这通常与南部非洲降水量高于正常水平、玉米产量正常或高于正常水平有关。编译自/scitechdaily ... PC版: 手机版:

封面图片

中国研究建议欧洲少吃肉多吃素:可保护环境及粮食安全

中国研究建议欧洲少吃肉多吃素:可保护环境及粮食安全 11月15日,《自然食物》在线发表了中国农业大学土地科学与技术学院教授张倩、副教授孙中孝课题组等完成的一项研究成果。他们通过定量分析揭示,在欧洲采用植物性饮食可以提高食物系统韧性,抵御突发事件带来的食物供给负面影响。 在欧洲,人均肉类和奶制品的消费量分别约是全球平均水平的2倍和3倍。欧盟27国和英国如若采用EAT-Lancet的饮食结构,减少动物性食物占比、增加植物性食物占比,释放的土地资源总量将相当于2019年欧盟休耕面积的5倍。 来自:雷锋 频道:@kejiqu 群组:@kejiquchat 投稿:@kejiqubot

封面图片

科学家实现微调无土栽培蔬菜中的碘和钾含量

科学家实现微调无土栽培蔬菜中的碘和钾含量 研究人员在意大利南部的一个商业微型绿色农场工作,他们想看看能否调整一系列蔬菜中的碘和钾含量。研究人员说,这个农场的蔬菜是在液体培养基中生长的,这使得项目更容易开展。无土栽培被认为是提高新鲜蔬菜质量的一种先进、环保的农业实践,无土栽培系统为精确、有效地调节营养液提供了机会。在对不同的生长培养基配方进行了一些试验后,研究小组生产出的蔬菜的碘含量是未在特殊配方中生长的植物的 14 倍。碘是甲状腺健康的关键营养素。碘通常存在于强化食盐、牛奶、鱼和鸡蛋中,但随着健康组织呼吁减少食盐摄入量,以及人们越来越倾向于素食生活方式,碘正慢慢从饮食中消失。研究人员认为,通过提高它在其他食品中的含量,可以帮助消费者增进健康。接下来,科学家们在种植同样的蔬菜时,钾的含量减少了 45%,而钾对肾病患者来说是一种危险的营养物质。研究人员说:"由于蔬菜中含有高浓度的钾,肾功能受损的病人有时会被建议不要吃蔬菜,或者将蔬菜浸泡在水中煮沸,通过浸出来减少钾的含量。然而,使用这种烹饪方法减少的钾含量可以说是有限的,而其他重要的矿物质和维生素可能会大量流失。在这种情况下,生产低钾蔬菜可能会引起极大的兴趣"。接下来,来自意大利食品生产科学研究所、国家研究委员会和巴里阿尔多-莫罗大学的研究人员计划将注意力转向通过直接改变植物的新陈代谢途径来改变可食用作物的营养成分,而不是简单地改变其生长介质。他们说:"要优化这些技术,就必须深入研究植物的分子生物学,包括参与合成目标分子的代谢途径,并不断改进生长条件。先进的科学知识与创新技术相结合,可以为生产更健康、更营养的生物强化蔬菜开辟新的前景"。他们目前的研究已发表在《食品与农业科学杂志》上。 ... PC版: 手机版:

封面图片

科学家计算出体量巨大的全球地下土壤无机碳存量

科学家计算出体量巨大的全球地下土壤无机碳存量 上层土(蜕皮表层)因有机质大量积累而呈深色,下层土(钙质地层)因碳酸钙的存在而呈白色。根据《中国土壤分类学》,该土壤类型为钙质硅质寒武系。资料来源:张甘霖在发表于《科学》的一项研究中,中国科学院地理科学与资源研究所黄媛媛研究员和中国科学院土壤研究所张甘霖研究员领导的研究人员与合作者一起,量化了SIC的全球存储量,对这一长期存在的观点提出了挑战。研究人员发现,在全球土壤表层两米处以 SIC 形式储存的碳高达 23050 亿吨,是全球所有植被中碳含量总和的五倍多。这个隐藏的土壤碳库可能是了解碳如何在全球移动的关键。"但问题是:这个巨大的碳库很容易受到环境变化的影响,尤其是土壤酸化。酸性物质会溶解碳酸钙,并以二氧化碳气体或直接进入水中的形式将其排出,"黄教授说。"由于工业活动和高强度耕作,中国和印度等国家的许多地区正在经历土壤酸化。如果不采取补救措施和更好的土壤耕作方法,世界很可能在未来三十年内面临 SIC 的干扰。"地球历史上积累的对 SIC 的干扰对土壤健康有着深远的影响。这种破坏损害了土壤中和酸性、调节养分水平、促进植物生长和稳定有机碳的能力。从根本上说,SIC 在储存碳和支持依赖于它的生态系统功能方面发挥着至关重要的双重作用。研究人员发现,每年约有 11.3 亿吨无机碳从土壤流失到内陆水域。这种流失对陆地、大气、淡水和海洋之间的碳传输有着深远的影响,但往往被忽视。虽然社会已经认识到土壤的重要性,认为它是以自然为基础的应对气候变化解决方案的基本组成部分,但大部分关注点都集中在有机碳上。现在,无机碳显然同样值得关注。这项研究强调了将无机碳纳入气候变化减缓战略的紧迫性,将其作为维持和加强碳固存的额外杠杆。旨在每年增加(大部分)0.4% SOC 的"4 per mille initiative"等国际计划也应考虑无机碳在实现可持续土壤管理和气候减缓目标中的关键作用。研究人员希望通过扩大对土壤碳动态的了解,将有机碳和无机碳都包括在内,从而制定出更有效的战略来维护土壤健康、增强生态系统服务和减缓气候变化。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

封面图片

研究发现锌对豆科植物的固氮过程有重大影响

研究发现锌对豆科植物的固氮过程有重大影响 日本莲图片来源:Helene Eriksen发现锌在固氮中的作用科学家们发现了锌在豆科植物固氮过程中的重要作用。这一发现与对称为"硝酸盐下固氮(FUN)"的转录调节因子的深入研究相结合,有可能通过提高作物效率和减少对合成肥料的依赖来改变豆科植物的种植。通过深入研究锌和FUN控制固氮作用的机制,研究人员旨在提高氮的可用性,提高作物产量,并促进更环保的耕作方法。豆科作物与根瘤菌形成共生关系,根瘤菌将大气中的氮固定在根瘤中。然而,这些根瘤很容易受到各种环境压力的影响,如温度变化、干旱、洪水、土壤盐碱化和土壤氮含量升高。植物微量营养元素传感技术取得突破奥胡斯大学的研究人员与马德里理工大学和法国欧洲同步辐射设施合作,发现豆科植物利用锌作为次要信号来整合环境因素并调节固氮效率。研究人员在发表于《自然》(Nature)的研究报告中发现,FUN是一种新型锌传感器,它能解码结核中的锌信号并调节固氮作用。"发现锌在植物中作为次要信号的作用确实很了不起。锌是一种重要的微量营养元素,以前从未被认为是一种信号。在筛选了超过15万株植物后,我们终于确定了锌传感器FUN,揭示了植物生物学的这一迷人之处,"该研究的第一作者林杰顺(Jieshun Lin)助理教授解释说。Jieshun Lin 展示日本莲上的根瘤。图片来源:Helene EriksenKasper Røjkjær Andersen 教授解释说:"在这项研究中,研究人员发现 FUN 是一种重要的转录因子,当土壤氮浓度较高时,它能控制结核的分解。"从农业角度来看,持续固氮可能是一种有益的性状,它可以增加氮的供应量,无论是对豆科植物,还是对依赖豆科植物生长后留在土壤中的氮的共同栽培作物或未来作物来说都是如此。这有助于为未来的研究奠定基础,为我们提供新的方法来管理我们的耕作系统,减少氮肥的使用并降低其对环境的影响。这项研究意义重大。通过了解锌和 FUN 如何调节固氮作用,研究人员正在制定优化豆科作物固氮过程的策略。这可以增加氮的输送,提高作物产量,减少对合成肥料的需求,而合成肥料会带来环境和经济成本。研究人员目前正在研究 FUN 如何产生和解码锌信号的机制。他们期待着将这些新发现应用于豆类作物,如蚕豆、大豆和豇豆。研究团队齐聚奥胡斯大学的实验室设施。图片来源:Helene Eriksen编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

封面图片

科学家通过在田间施用固碳用岩尘以提高作物产量并减少温室气体

科学家通过在田间施用固碳用岩尘以提高作物产量并减少温室气体 在自然状态下,岩石在环境中分解时会自然吸收大气中的二氧化碳。岩石碎裂成的块数越多,可用于固碳的总表面积就越大,因此可吸收的二氧化碳量也就越大。然而,大多数岩石需要很长时间才能自行碎裂成小块。此外,为了让所有这些碎块都能吸收二氧化碳,它们必须分布在一个大范围内,全部暴露在大气中。这就是强化岩石风化的作用所在。该工艺是用机械将岩石粉碎成粉尘状,然后将其撒在农田里。农民不一定要花费额外的时间来做这些工作,因为这些粉尘可以与已经施用在农田里的肥料或其他添加剂一起撒播。在 2020 年的研究中确定,如果在全球范围内实施强化岩石风化,每年可从大气中吸收多达 20 亿吨(约 22 亿吨)二氧化碳。这比全球航空和海运每年排放的二氧化碳总和还要多得多。这些岩石可以从采矿作业等渠道获得,农民可以得到经济激励,在他们的田地里使用这些粉尘。如果仅靠金钱还不够,那么提高产量的承诺可能会有所帮助。迪米塔-埃皮霍夫博士在一块试验田里视察大豆 Ilsa Kantola,加州大学洛杉矶分校这项新研究在伊利诺伊大学能源农场进行,为期四年,研究对象是轮流种植玉米和大豆的田块。这些田地中的一些地块未经处理,作为对照组,而其他地块则每年以每公顷 50 吨(45 吨)的比例施用玄武岩粉尘。最终发现,经过处理的地块产量比对照地块高出 12% 至 16%。这一结果主要是由于玄武岩提高了土壤的 pH 值,进而增强了植物吸收土壤中已有养分的能力。此外,玄武岩在土壤中分解时,自身也释放出磷、钾和钙等养分。此外,经过玄武岩处理的地块上的植物含有更多的微量和大量营养元素,从而提高了它们对人类和牲畜的营养价值。固碳效果也得到了证实现在人们相信,施用碎石粉每年每公顷可以清除大气中大约三到四吨的二氧化碳。首席科学家、谢菲尔德大学戴维-比尔林(David Beerling)教授说:"我们用来之不易的数据证明了增强风化法在现实世界中的碳清除潜力。这是了解这项技术在减缓气候变化的同时提高产量和改善土壤健康的巨大潜力方面迈出的一大步"。有关这项研究的论文最近发表在《美国国家科学院院刊》上。 ... PC版: 手机版:

🔍 发送关键词来寻找群组、频道或视频。

启动SOSO机器人