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世界上的人们75%的食物——无论是直接的还是间接的作为肉类——都来自四种作物：玉米、小麦、水稻和大豆。在过去的一个世纪里，这四种作物的产量不断提高，这使得世界人口的增长——联合国目前预测到本世纪末将达到 101亿——得以养活。 然而，人类对燃烧化石燃料的偏爱，现在正在导致这种产量增长放缓，根据一项新的产量分析，自1980年以来，小麦收成减少了5.5%，玉米收成减少了3.8%。
“在全球范围内，我们可以非常清楚地看到，在大多数种植作物的地区，天气发生了显著变化，”斯坦福大学伍兹环境研究所的农业科学家大卫·洛贝尔解释说，他是这项 发表在5月6日《科学》杂志上的分析的负责人。“这些变化足以累积成小麦和玉米的巨大损失。”
洛贝尔和他的同事们使用了 联合国粮食及农业组织 从1980年开始的全球所有主要作物种植区的作物产量数据，并将其与这些作物生长季节的温度和降水数据进行配对，发现气温升高正在降低产量——尽管降水的变化似乎尚未产生影响。
这些温度变化是大气温室气体浓度增加的结果，例如二氧化碳（CO2），这主要是由于燃烧化石燃料和农业活动造成的。但二氧化碳也有助于水稻、大豆和小麦的生长。事实上，研究人员认为，在研究期间，额外的二氧化碳使这些作物的产量增加了约3%。不幸的是，就小麦而言，这不足以克服气温升高造成的产量损失。“温度的影响已经超过了二氧化碳的影响，”洛贝尔指出。
当然，这种产量损失直接转化为 食品价格，近几个月和几年里食品价格一直在飞涨。新的分析表明，与气候相关的产量损失在研究期间对特定作物的平均价格贡献了高达18.9%。气候变化“不是灾难性的，但它已经造成了每年数十亿美元的影响，”洛贝尔说。
更令人担忧的是，进一步的气候变化已经锁定： 目前的二氧化碳水平意味着到2100年至少会再升温1摄氏度。这意味着迄今为止尚未受到影响的地区，如美国的“玉米带”，可能很快就会面临相同甚至更糟的影响。“美国玉米带没有气候变化意味着生产力提高都转化为产量增加。相比之下，在欧洲，（产量）的提高是为了抵消气温升高的影响，”国际粮食政策研究所（IFPRI）的农业经济学家杰拉尔德·尼尔森说，他没有参与这项研究，但认为这项研究令人信服。“我们需要认真考虑培育能够应对更高温度的作物。”
包括孟山都在内的农业公司已经在投资开发玉米和大豆的此类品种，但这使得利润较低的 小麦和水稻 只能听任公共部门农业研究预算的缩减。“研究抗旱性状比引入抗虫性状更复杂，”孟山都生物技术副总裁植物育种家罗伯特·雷特说。“我们没有太多（可以利用的）基因来帮助在缺水胁迫下生产更多粮食。”
尽管如此，孟山都计划明年开始对这种 杂交玉米进行田间试验，并希望最早在2013年将其推向市场。“我们第一个接近商业化的基因——它似乎正在做的是帮助植物基本上维持更正常的代谢水平，而不是试图在胁迫下关闭这些过程，”雷特解释说。“我们可能会从玉米中获取（基因）线索，并将它们放入小麦中，以帮助它耐旱并高产。”
但国际粮食政策研究所的尼尔森也指出，作物生长周期的“脆弱点”的极端天气，例如玉米和水稻植物开花的几周内的高温，可能会产生重大影响。“在这些狭窄的窗口期，温度的微小峰值可能会产生很大的影响……农学家知道这些敏感性，但他们并没有在未来气候变化的背景下看待它们。”
为了适应更炎热——且可能更干燥——的未来，调整农业已经成为一种必然。“我们并不是说天要塌了，食物越来越稀缺，”洛贝尔补充说。“但是，气候变化已经对粮食生产产生了真正的拖累。”