这篇报道最初出现在EOS.org上，并在这里重新发布，作为“立即报道气候”的一部分，这是一项全球新闻合作，旨在加强对气候报道的报道。
在世界大部分地区，气候变化正在改变区域增长条件，使其更加不可预测。农民们发现，要持续种植足够的粮食以满足日益增长的需求变得更加困难。专家断言，确保未来世界粮食供应需要我们对当前农业结构的好坏进行统计，包括粮食分配系统的基础设施和技术。
小农场占世界5.7亿农场的90%左右，特别容易受到季节性气候变化的影响。由家庭世代照料的土地可能会突然变得贫瘠不可数．例如，每年雨季的时间或强度的变化，或者El Niño-Southern涛动(ENSO)，都可能带来降雨或干旱，摧毁一个家庭的作物。
5月初，恩佐亚河决堤。导致肯尼亚西部的洪水特别严重长时间下雨洪水和山体滑坡摧毁了房屋、学校、道路、桥梁和8000多英亩的肯尼亚农田。
肯尼亚3 - 5月的雨季(长雨，而不是10 - 12月的短雨)为该国的农田提供了至关重要的水分——确实，玉米生产2020年至少比平均水平高出10%——但大多数肯尼亚人仍面临一定程度的粮食不安全。特别是在过去几年中，气候变化导致了哪些地区的地理变化收到雨他们遭受干旱。
“通常情况下，我们知道洪水地区在哪里，但过去几年的降雨是前所未有的，”该组织的创始人露丝·k·奥尼昂奥(Ruth K. Oniang’o)说非洲农村拓展计划以及2017年非洲粮食奖得主。他说:“在过去从不下雨的地区也有降雨。我过去一直在写关于饥荒和干旱的文章，但现在不同了。我们可以说，‘好吧，气候变化，它每年都在变化。“不。现在情况不同了。”
这种差异超出了非洲。例如，伊朗的农民也面临着类似的问题，尽管他们与肯尼亚的农民相距超过4350英里，但他们预计干旱和洪水会周期性发生。他说:“最近(中东)地区的严重干旱和洪涝灾害破坏了大部分粮食资源Mohanna Zarei他是伊朗萨南达吉库尔德斯坦大学的水资源工程师。零星的降水周期不仅会降低作物产量，还会导致二次影响，恶化粮食安全，例如肆虐美国西部、澳大利亚、巴西和其他地方的野火。
财政和社会不平等加剧了与气候相关的粮食安全问题。世界上许多小农都很贫穷，粮食不安全;即使是一个赛季的失利也会让他们从挣扎走向失败。扎雷说，“气候变化作为催化剂发挥着关键作用”，加剧了现有的资源问题，“将影响我们生产的粮食的质量和数量，以及我们公平分配粮食的能力”。
“这并不像搬到气候影响较小的地区那么简单。它仍然是一个气候、社会经济和技术发展的问题，”他说韦斯顿安德森，国际研究所（IRI）的水气候学家哥伦比亚大学气候与社会研究所。了解农业实践和政策需要如何随着气候变暖而变化，然后播下这种变化的种子，这可能是农民在当地繁衍生息或迁移到更绿色牧场的区别。
强调气候系统
一个地区的农业稳定依赖于可靠的自然气候变化带来天气的季节性变化。大规模的气候模式例如ENSO和印度洋偶极子一次控制一个地区的温度、降水和风暴活动达数月之久。气候模式也将遥远的地区联系在一起，随着农业贸易变得更加全球化，这一点变得越来越重要:一个粮食种植区的气候变化也会影响到半个地球之外的作物。
在过去150年最强的厄尔尼诺现象之一期间，全世界的玉米种植户都感受到了气候遥相关的影响。1983年的El Niño正好与现代记录中最大的全球玉米同步减产相吻合，最近的研究表明，ENSO在导致玉米减产方面发挥了重要作用。
你经常会看到气候变化在这种气候变化之上发挥作用，加剧了我们粮食系统中已经存在的压力。
安德森解释说:“El Niño-Southern振荡，因为它组织了全球天气和全球降水，通过重新安排一年中干旱更多和更少的地方，提供了全球农业风险的结构。”“这并不一定是创造更多的干旱但它可能会以一种不成比例地影响我们一些作物种植区的方式安排这些干旱。”
安德森的团队发现，ENSO是全球范围内影响玉米、小麦和大豆作物产量的唯一气候变化模式。其他大规模气候模式对某些作物产量有更局部的影响。例如，热带大西洋的变异性同时影响西非的玉米生产和南美洲东南部的小麦和大豆生产，但北大西洋振荡只影响北非和欧洲的小麦生产。
安德森说：“气候变化在很大程度上将继续通过气候变化影响我们的食物系统，通常你会看到气候变化在气候变化的基础上起作用，加剧我们食物系统中已经存在的压力。“例如，他说，一种区域作物可能经受住正常的ENSO相关干旱，但如果气候变化引起的干旱也恶化，则可能会失败。”。
在泥泞中
此外，气候变化还影响到地球表面下的活动。为了维持一个持续、高产、优质的农业系统，“你首先需要土壤系统来支持植物，”他说Asmeret Asefaw Berhe加利福尼亚大学的土壤生物地球化学学家MelCube说：“植物需要来自土壤的物理支持，它们也需要营养和水，在植物需要它们的时候，以正确的形式和合适的时间获得。”
根据2015年报告来自联合国粮食及农业组织，约三分之一Berhe说：“世界上大部分的土壤处于中度至高度退化状态，导致这种退化的条件总体上正在恶化。不可持续的农业做法导致土壤健康有所下降，有些是气候变化造成的。例如，高温与土壤有机质的快速流失有关。这是一个重大问题，因为有机物是土壤中微生物的主要食物和能量仓库，是调节养分可用性的关键。”
此外，“断断续续的高强度降雨、潮湿期和干旱期，以及极端情况之间的反复，也可能导致土壤实际上以快速的速度侵蚀，特别是在强降水事件下，”贝尔赫补充说。“这是一个主要问题。”改变降雨模式还可能使土壤的氧气供应、酸度、盐度和持水能力失衡，并阻碍新土壤的形成。
“气候变化重塑了作物、害虫、病原体和杂草之间的关系，”扎雷说。它加剧了几个趋势，包括传粉昆虫的减少、水资源短缺加剧、地面臭氧浓度增加和渔业下降。气候变化对可用性造成了压力水资源通过改变降水模式、更早的季节性融雪和咸水侵入沿海含水层来促进农业发展。”
的确，面对气候变化，世界上的一些地区正变得更加可耕地，尤其是北极. 全球变暖推动了农业的发展向极并进入富含碳的融化永久冻土和泥炭地地区。“气候包络线的移动意味着某些地区现在能够支持不同类型的栖息地，”Berhe说，“但我认为这很难称之为改善土壤健康，因为我们是以这种方式到达那里的。”
植被下土壤的健康，称为相对土壤健康，是粮食安全的一个基本方面。根据联合国粮食及农业组织的数据，世界上大约有三分之一的土壤处于中度退化状态(粉色)或更糟的状态(红色和酒红色)。土壤保持良好(绿色)或只是轻微退化(黄色)的地区大部分是未开垦的。//图片由粮农组织．
他说:“最可能出现的新农业前沿之一，就是向北转移我们种植商业化食品的地方。梅里特·图雷茨基．“在北极，进口食品的成本可能过高。”图雷茨基是科罗拉多大学博尔德分校的生态学家，也是Eos的科学顾问。“在高纬度地区增加商业或地方粮食产量能解决高粮价的问题吗?”也许吧，但这可能会给北部地区和依赖这些土地的人们带来一些复杂的挑战。”
世界各地土壤健康状况的恶化也鼓励各国政府这样做培养未被触及的生态系统，从长远来看会使环境问题恶化。例如，“我们知道用于生产棕榈油的热带泥炭地的排水将大量储存的泥炭碳释放到大气中，”Turetsky继续说。“作为一个社会，我们必须保护我们的北部泥炭地和富含碳的土壤，不让它们排水和耕作。”
短期的解决办法会带来长期的问题
说到人类在土壤健康状况下降和作物产量日益不可预测方面所起的作用，有些方面是农民无法控制的:快速城市化;低效的基础设施;不稳定的政治关系;战争。普遍存在的贫困、饥饿、政府腐败、性别不平等和缺乏教育等问题加剧了全球的粮食安全问题。
然而，农民缓解农业不确定性的某些方式可能会提高短期产量，但从长远来看，实际上会恶化种植条件。Berhe说，这些土地“提供我们从他们那里获得的食物、饲料和纤维的能力正在受到损害。”。“因此，保持土地生产力的唯一方法，就是不断地向它们注入肥料、灌溉水等形式的补充剂，以比我们现在更具破坏性的方式耕作”。
当作物产量下降时，农民们试图扩大到新的土地。“但有时扩展到其他地区意味着人们现在在我们知道易受退化影响的边缘土地上工作，”Berhe解释道。边际土地通常土壤贫瘠或易受侵蚀。“当人们离开家或扩大生产系统时，这种情况可能会以非常灾难性的方式出现，”Berhe补充道。
图雷茨基补充说，土地也可能因为潮湿而处于边缘，湿地和季节性洪水泛滥的土地往往比生产力更高的土地储存更多的碳。她说:“这意味着，随着新土壤被破坏，扩大农业活动会向大气中释放更多的温室气体。”
许多种植者相信增加肥料的用量就等于有好收成。
化肥的使用也会造成严重的长期环境破坏。“化肥问题是塞内加尔河谷的一个核心问题，”他说铁道部NdiayeNdiaye是一位农业工程师和土壤科学家，他与山谷中的小农稻农一起工作SAED该组织位于塞内加尔圣路易，致力于推广可持续农业。
恩迪亚耶说:“由于在农业中使用化肥变得越来越重要，然而，农民和生产者在购买化肥时往往没有考虑到土壤的质量。”“许多种植者认为，增加肥料用量就等于有好收成。”
然而,“添加氮化肥流入农业地区是一氧化二氮排放到大气的最重要原因之一，也是我们最难控制的一个原因。”一氧化二氮是第三大最普遍的温室气体。“这是一个非常恶性的循环。”
在试图确保农业生产时，数据的缺乏也是一个问题。遥感数据via卫星可以提供诸如温度、湿度和植被等环境信息，但存在数据缺口。“通常情况下，遥感技术可以帮助我们实现90%的目标，”他说马修·库珀他是马萨诸塞州剑桥市哈佛数据科学计划的环境地理学家。“你确实需要大量的地面数据来验证遥感变量。测量地面上的实际降雨量或测量地面上的实际作物产量总是比你试图从太空估计的更准确。”
此外，如果小农能够在购买和耕种新土地之前分析土壤样本，他们更有可能茁壮成长，但Ndiaye说，这些数据“有时很难获得，因为成本往往过高”。
库珀说，卫星无法收集有关“围绕贸易和准入的粮食系统”的数据，比如市场价格。然而，许多政府在处理更紧迫的问题或试图掩盖环境问题的严重程度时，缺乏实地数据收集行动的资源巴西的森林砍伐．
培育粮食安全的未来
农业市场已不可逆转地全球化，并与大多数国家形成了联系远远落后于在气候目标方面，气候变化对农民的影响不大可能减弱。地球科学家可以做些什么来支持当前粮食种植区更可持续的农业，并保持新种植区的土壤健康?
在世界上一些粮食最不安全的地区，很难确定需要采取哪些行动，因为粮食安全研究根本没有涵盖这些地区。根据最近的一项研究该文本从粮食安全文献中提取了16000多篇摘要，世界上一些粮食最不安全的地区在粮食安全研究方面的存在非常少，而一些粮食安全程度高的地区的研究代表过多。该研究的首席研究员库珀说:“研究人员倾向于聚集在没有突然爆发内战风险的国家，或者有现成研究机构的国家，或者人们已经完成了全部职业生涯的国家。”在更不稳定的地区，“当地的政策制定者对当地情况非常了解，但……似乎盎格鲁圈以外的地方对国际社会来说不那么显眼。”
当前食品安全文献中涉及的领域并不是均匀分布在全球各地。尽管食品安全性高（亮绿色），但一些地区的人口比例过高，而许多食品不安全地区的人口比例偏低（亮粉色）需要更多的关注。当前研究实践（灰色）很好地代表了粮食安全水平较低的地区，这些地区可能已经存在支持学术研究的基础设施，如东非和西非。//图片由库珀等．
改善数据访问是关键。库珀说，即使没有地面数据网络，“我们也可以通过遥感告诉大量的东西，尤其是任何有关环境的东西。”“你可以得到植被健康、降水、降雨和干旱的指数。”但这些信息需要以一种他们可以利用的方式传递给农民。
Ndiaye等人的工作帮助发展农业地区的小农用数字土壤图等高水平数据产品联系起来。获得这些信息有助于塞内加尔河谷的稻农加强其农业部门的能力，并在农民、供应商和买家之间建立贸易伙伴关系。
大多数专家认为，水资源的可用性将继续成为扩大现有农业地区和建立新的农业地区的瓶颈。扎雷说:“灌溉用水占每年取水量的66%，是人类用水的最大单一领域。”但是她解释说，在世界上的一些地区，包括一些中东国家，水资源被用作政治杠杆，而不是作为支持地区稳定的共同资源。
此外，安德森说，在过去70年左右的时间里，“灌溉农业面积增长了大约200%”。“其中大约50%是不可持续的，因为我们无法持续从地表水或地下水中抽取灌溉用水。”
如约旦的亚喀巴;泰国曼谷;坎帕拉,乌干达;利马,秘鲁;Zarei说，菲律宾马尼拉已经转向更可持续的用水方式，“通过重复利用他们的废水，并在能源部门、食品工业、农业灌溉、水务部门使用这种循环水，并向循环经济转型”。手机app买球靠谱吗
安德森补充说，回顾1950年以来的农业生产，农业的地理变化很大程度上与灌溉的改善直接相关，比如中国的水稻种植地。“当我们考虑未来和未来对气候变化的反应，以及将东西移出这些炎热地区的可能性时，安德森解释说：“这确实与我们可持续利用水资源的能力以及以有利于在我们有可用土地和养分的地方种植这些作物的方式建设灌溉基础设施的能力密切相关。”
脆弱之外的气候
去年的东非洪水可能提高了作物产量，缓解了农村地区人们对粮食安全的担忧，但这种缓解是暂时的。“气候影响是触发因素，而不是主要驱动因素”，将小农推向贫困和不安全，天使g·穆尼奥斯他说，确保世界未来粮食供应既关乎公平和经济稳定，也关乎可持续农业。
比如说，因素驾驶最近来自中美洲的数千人的大篷车，特别是危地马拉对美国。“我们已经找到了什么......对于危地马拉近年来，我们看到的人类迁移是，它与2015年和2017年之间发生的多年干旱有关，”IRI的气候科学家Muñoz解释说。小农农民在收获年份贫困，损失收入和政治不稳定的贫困人口上，终于迫使他们迁移到以北寻找支持他们家庭的方法。
“我们发现，实际上，虽然有一个明确的气候信号，”他说，指的是干旱，“我们没有看到一个非常重要的气候变化信号在这个特定的迁移....社会经济因素和了解当地人口的脆弱性远比只考虑一个压力源重要得多，”例如气候变化，促使农民迁往新的地区。
并非所有的国家或地区都面临与瓜地马拉相同的社会经济问题，但这个例子强调了气候智能农业政策需要考虑气候以外的脆弱性，并考虑到社会经济背景。“这使它成为一个很难接近的问题，”乔林说。因为这肯定不是完全可以由科学家解决的问题，也不是完全可以通过气候预测相关方法解决的问题，也不是完全可以在政策领域解决的问题。你需要所有这些组件，因此很多工作实际上是让合适的人相互交谈。”
奥尼昂奥说，这些组成部分的具体情况在很大程度上取决于国家，但每一种脆弱性都使任何农业适应方案更难实现。在许多U.N.-designated发展中经济体，女孩和妇女受教育严重不足，在劳动力中的代表性不足。她说，在一些国家，政府腐败阻碍了资金援助到达需要帮助的农民手中。然而，大多数国家在组织农业地区的移民和支持使其发挥作用所需的农民方面没有做到这一点。
这需要是国家政策，但要在当地实施，并将弱势群体牢记在心，这样我们才不会把他们推到边缘。
她说:“即使新的政策出台，新的贸易惯例出台，或者世界秩序发生变化，即使应该是积极的，也不会对小农产生积极的影响。”他说:“我看到脆弱性在增加，因为我们没有能够解决许多与我一起工作的人的贫困、低收入和饥饿问题。
“人们自己说，‘我们必须行动。我们得离开这里。“但总得有人组织他们搬家。它需要成为国家政策，但要在当地实施，并牢记弱势群体，这样我们就不会把他们推向边缘。”
最终，几代农民可能已经习惯了通向气候智能型全球农业的道路。图雷茨基说:“依靠自己收获或捕猎的乡村食物生活的北方土著社区往往是粮食最安全的社区。”“这是因为这些社区和传统重视北方森林或北极苔原的健康。当地或商业食品生产的任何变化，如果不维护土地或水的这一价值，都可能干扰文化传统和做法。我们必须从历史和现有粮食产区吸取教训，确保不再重复同样的错误。”
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