ABD'de mısır ve soya üretiminin büyük bir kısmı Orta Batı'da Mısır Kuşağı olarak bilinen bölgede yoğunlaşıyor. Zengin topraklar ve son birkaç yüzyılda tarım teknolojilerinde kaydedilen istikrarlı ilerleme sayesinde verim artış hızı yüksek olmuştur.

"Uzun vadeli eğilime bakarsanız, sel veya kuraklık gibi aşırı olayların yaşandığı yıllar dışında verim sürekli artmıştır. Örneğin 2012'de yaşanan aşırı kuraklıklar rekoltede büyük bir düşüşe neden olmuş ve gıda fiyatlarını rekor seviyelere taşımıştır. ABD'de ve başka yerlerde bu verim artışı eğilimi teknoloji, sulama ve geliştirilmiş tohum hatları gibi nedenlerden kaynaklanmaktadır. İklim değiştikçe bu eğilim gelecekte farklı olacaktır" diyor Wang.

Araştırmacılar, farklı mahsul fizyolojik süreçlerinin belirli bir iklim altında büyüme mevsimi boyunca her gün güneş ışığı, yağış, sıcaklık ve nem miktarı gibi çevresel koşullara nasıl tepki verdiğini simüle etmek için Agroteknoloji Transferi için Karar Destek Sistemi adı verilen süreç tabanlı bir model kullandılar. Model daha sonra her ürün için büyüme mevsiminin sonundaki verimi belirler. İklim değişikliğinin etkisini değerlendirmek için, geçmiş ve gelecek iklimler için simülasyonlar gerçekleştirdiler.

Wang, iklim bilgileri için, iklimdeki yerel değişiklikleri değerlendirmek için gereken ince çözünürlüğü (4 km'de) sağlayan MACA-2 (Multivariate Adaptive Constructed Analogs) veritabanından CMIP5'teki (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5) on model için küçültülmüş ve yanlılığı düzeltilmiş verileri kullandıklarını açıklıyor.

Araştırmacılar, en verimli yetiştirme bölgelerinin kuzeye doğru kaydığını tespit etti.

"Geçmişteki verim değişkenliğine baktığımızda, en kötü yılların hem kuraklık hem de sıcak hava dalgalarının yaşandığı yıllar olduğunu görüyoruz. Bu ikisi aynı anda meydana gelme eğilimindedir çünkü birbirlerini besler ve güçlendirirler" diyor Wang.

Bu bileşik faktörler, mahsul verim kaybını önceki çalışmalarda olduğu gibi istatistiksel analize dayalı olarak belirli bir strese bağlamayı zorlaştırıyor, diye açıklıyor Wang ve süreç tabanlı modelin gücü de burada ortaya çıkıyor çünkü her bir stres faktörünün etkilerini süreç düzeyinde hesaba katıyor ve birden fazla stres faktörünün verimi etkilemek için nasıl birlikte çalıştığına dair net bir resim sunabiliyor.

"Sürece dayalı bir model kullanmak, öngörülen verim değişikliğinin ne kadarının su stresinden, ne kadarının ısı stresi ve diğer stres faktörlerinden kaynaklandığını ölçmemize olanak tanıyor. Tarihsel olarak, Mısır Kuşağı'ndaki verimin çoğu su stresi ile sınırlıdır" diyor Wang.

Araştırmacılar, mısır ve soya veriminin 2040'lara ve 2050'lere kadar öncelikle su stresi ile sınırlanmaya devam ettiğini; ancak yüzyılın ortalarından sonra, çiftçilerin geçmişte mücadele etmek zorunda kalmadıkları bir şey olan sıcaklığın birincil stres faktörü ve sınırlayıcı faktör haline geldiğini buldular.

"Bu bulgunun mahsul ıslahı için etkileri var. Şu anda ve yakın vadede, kuraklığa dayanıklı mahsuller önemli, ancak uzun vadeye baktığınızda, ısıya dayanıklı mahsullere ihtiyacımız var" diyor Wang.

Araştırmacıların dikkat çektiği bir diğer nokta da mısır ve soyanın fotosentetik stratejileri ve optimum sıcaklıklarındaki farklılıklar nedeniyle verim açısından aynı eğilimleri izlemedikleri. Bazı bitkiler CO2'deki artışlardan faydalanırken, diğerleri doygunluk noktasına daha erken ulaşacak ve CO2 gübreleme etkisinden çok az faydalanacak veya hiç faydalanmayacaktır.