加利福尼亚的果树是2021年那是口渴的一年。该州近90%的地区经历了极端干旱。超过七万个农场,种植了全国三分之一的水果和坚果,包括价值60亿美元的杏仁每年开心果价值近16亿美元减少水的口粮

种种迹象表明,这些严重的水资源短缺只是即将发生的事情的一个缩影天气模式变得更加极端.水果和坚果树的平均寿命为40或50年,这意味着今天种植的果树需要能够在半个世纪后的气候危机给它们带来的任何条件下存活。

加州大学戴维斯分校植物科学教授、植物育种家帕特·布朗(Pat J. Brown)说:“我把它比作第二次世界大战中的两场伟大战役:诺曼底登陆日(D-Day)和敦刻尔克(Dunkirk),前者是正面进攻,后者是战略撤退。”在地球迅速变暖的情况下,科学家们已经为救生艇准备好了物资。“在气候变化方面,有一段时间我们都在讨论如何阻止它发生。现在,我们讨论的是如何适应它。”

进入“酷刑果园”,这是占地80英亩的狼技能实验果园的厚颜无耻的绰号,研究人员在这里精确地观察20种树木能承受多少虐待。他们希望开发出一代开心果、杏仁、核桃、石榴和其他水果和坚果树,能够抵御不可避免的干旱。

布朗说:“‘酷刑果园’的起源是,我们在秋天种了一堆开心果,然后在5月份取消灌溉,整个夏天都不给它们浇水。”“我们的想法是看看谁活着,谁死了。这是极度的折磨。”事实证明,开心果树特别能抵抗干旱和土壤中由此产生的高盐度。“(这个实验)有点失败,因为它们都活了下来。我们一个也没杀。”

在加州大学戴维斯分校的温室里测试幼苗。
在加州大学戴维斯分校的温室里测试幼苗。帕特·j·布朗提供

虽然这些结果对开心果爱好者来说听起来很有希望,但我们还不知道它们是否会在商业果园中得到应用。这是因为这里的条件和植物都与真正的果园截然不同。大多数商业果园不是依靠一颗种子长成整棵树,而是依靠一根砧木,本质上是一个树桩和根系,嫁接自一棵基因不同的树的接穗。

“你不会喜欢吃我们在酷刑果园里种的开心果,因为它们太小了,”布朗解释道。“在商业环境中,你分而治之。你可以用一种植物做砧木,可以培育出耐旱或耐盐的品种,但对于顶部的接穗,你可以用一些能结出大而美味的水果或坚果的东西。”

这些弗兰肯斯坦树的一半根茎往往来自少数基因完全相同的克隆体。布朗估计,在加州312,000英亩的开心果树中,只有六个基因上不同的砧木。“关于基因和育种令人兴奋的事情是,这些创新可以对每个人完全免费,”布朗说。“如果我们找到一种DNA变异,可以让你少用5%的水,从地球的角度来看,我们基本上是免费得到的。”

如果他和他的同事能够识别出砧木的压力点,并开发出哪怕是少数的新品种,这将有助于拯救这个行业。无论是土壤中的盐或硼含量高,这些弱点对每种树木来说都是不同的。例如,开心果树存活下来的高盐度试验成功地杀死了所有核桃树。

布朗说:“当谈到气候变化时,每棵树都有它的阿喀琉斯之踵,有时可能很难预测。”“我们应该从令人不寒而栗的角度担心开心果。许多落叶树木需要冬天的寒冷,才能在春天适当地开花。”

开心果树并不是唯一需要在一年中更凉爽的月份里蹲下的树。研究人员对树木的研究越多,就会有越多的证据显示树木的数量众多。我们现在知道树木之间的交流是通过地下真菌网络这片由4.7万棵颤抖的白杨组成的森林实际上共享同一个根系和遗传密码,使其成为世界上最受欢迎的森林世界上最大的单一生物就像人类一样,树木也需要休息。

受盐胁迫的开心果树叶。
受盐胁迫的开心果树叶。帕特·j·布朗提供

加州大学戴维斯分校的植物科学家、教授肯·沙克尔说:“我们认为树木在冬天处于休眠状态,但它们内部的新陈代谢正在迅速进行。”和布朗一样,沙克尔开玩笑说,他“以折磨植物为生”,尽管由于他经常在种植者的果园工作,他通常尽量不谋杀它们。“仅仅因为某样东西看起来在睡觉,并不意味着它不忙。休眠是树木为等待冬天结束而做出的适应。”

沙克尔把这个过程比作熊,熊在冬天进入一种麻木的状态。过去,人们认为熊只睡7个月;研究人员在它们的巢穴中放置摄像头后,他们发现情况远非如此.像哺乳动物一样,落叶树利用这些外部活动较低的时期来完成一系列的生物功能。

沙克尔说:“随着冬天天气变暖,它们可能会耗尽它们的储备,在春天没有任何东西可以开花。”“这对果树来说将是灾难性的。”

Ken Shackel和他的同事用压力炸弹测试了树木的压力水平。
Ken Shackel和他的同事用压力炸弹测试了树木的压力水平。帕特·j·布朗提供

沙克尔最令人不安的发现之一是,严重干旱或其他问题的后果可能持续多个季节。虽然压力过大的树木在春天设法开出了一些花,但第二年的情况更糟。沙克尔说:“第二年,当你看到这种延续效应时,实际上产量会减少近一倍。”

为了测量压力树的数量,沙克尔开发了一种压力炸弹——得名于这种精巧装置的早期迭代看起来像炸弹量热计——来测量植物学上相当于血压.沙克尔说:“树木没有血液,它们在张力下有水,但这仍然是相同的原理。”“我们的心脏通过压力泵血,树木通过吸力从土壤中吸取水分。”沙克尔和他的炮兵同事发现,在干旱条件下,杏树的“血压”会飙升到正常水平的大约4到12倍。

尽管正在进行所有的研究,沙克尔担心种植者没有足够重视水资源短缺的威胁。种植者可能很快就需要依赖从城市回收的低质量水。然而,某些种类的树木需要如此多的水,运输它们是一个严重的挑战。“即使从洛杉矶回收的水也只是整个州生产杏仁所需水的一小部分。”

就像围绕着气候变化的许多问题一样,根本的问题是,很少有人愿意现在把钱花在未来的问题上。沙克尔说:“种植者更希望政客们只给他们所需的水,但这可能只是没有足够的水来分配。”“人们对未知事物有一种恐惧,因为采用新品种的风险很大。如果你有一个新的番茄或小麦品种,你可以尝试一年,如果没有效果,没有什么大不了的。对于一棵树,你是在对未来几十年进行投资。”

布朗正在检查一片受盐胁迫的开心果叶子。
布朗正在检查一片受盐胁迫的开心果叶子。帕特·j·布朗提供

他说,并非所有的消息都是可怕的。加州多样的地理位置和向纬度的扩张使该州处于有利位置,可以继续种植各种各样的作物。纳帕的葡萄园可能需要向北迁移,开心果、杏仁和核桃树也可能如此。就像人类一样,树木的适应能力非常强,只要它们有时间去适应。“我的观点是,植物只是不喜欢惊喜,”沙克尔说。“如果事情发生得很慢,它们就会在较低的水平上发挥作用,但只要事情不像一吨砖头一样砸向它们,它们就能很好地生存下来。”

研究人员担心的是大量砖块的情景,或者极端干旱或天气条件的突然发生。正如酷刑果园所证明的那样,一次暴力打击就能产生持久的影响。Shackel和他的同事们希望在未来,人类可以继续依靠包括水果和坚果树在内的多样化食物供应繁荣发展。但是,当谈到奥克塔维亚·巴特勒、保罗·巴齐加鲁皮和玛格丽特·阿特伍德等作家所设想的那种反乌托邦噩梦中的粮食安全时,气候科学家往往把重点放在提高粮食生产上实用作物,如玉米、小麦、水稻和大豆

沙克尔说:“我不想听起来像一个生存主义者,但到了紧要关头,你需要碳水化合物、卡路里,也许还需要一些蛋白质。”“如果到那一步,也许我们都要吃Soylent Green了。”

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