人类活动导致大气中的二氧化碳（CO₂）水平不断攀升，这使得全球平均地表温度升高，并对农作物的生长构成了严重威胁。随着气候变化对全球粮食安全影响的担忧日益加剧，印度贝拿勒斯印度教大学的研究人员开始探索这些因素是如何影响农作物产量的。
在AIP出版社出版的《混沌》一书中，研究人员分享了一个创新的数学模型。这个模型旨在捕捉二氧化碳、温度、人口和农作物生长之间复杂且非线性的关系。随着生态系统中混沌和复杂动态的证据越来越多，他们决定使用自主和非自主模型来更深入地了解季节变化，并探索潜在的缓解策略，比如开发耐高温的作物品种。
该研究团队综合考虑了大气中二氧化碳的动态变化、气温上升、人类人口增长以及农作物产量等多个关键概念。
“我们已经发现，二氧化碳浓度的上升在初期确实会通过‘二氧化碳施肥效应’促进农作物的生长。但是，一旦温度超过某个临界值，高温带来的压力就会显著降低农作物的产量。”AK Misra解释道，“具有季节性变化的非自治系统会表现出复杂的行为，比如周期性振荡和混乱，这凸显出农作物对气温上升的反应具有不可预测性。”
该团队所考虑的概念对于理解气候和农作物相互作用中可能导致意想不到极端结果的复杂性至关重要。他们的研究表明，有效管理这些变量对于维持农业生产力至关重要。
Misra说：“我们的研究结果揭示了由人类活动产生的二氧化碳排放的临界值。一旦超过这个临界值，农作物产量就会开始大幅下降。不过，这取决于种植的农作物品种——不同品种对气候变化的反应各不相同，因此我们的结果可能并不适用于所有农作物。”
该研究团队的工作强调了解决二氧化碳排放问题以维持农业生产力的迫切性。同时，他们也发现了一种有希望的策略来缓解气候变化对农作物造成的损失：开发耐高温的农作物品种。
通过培育或改造作物以抵御高温，农民可以更好地适应不断变化的环境条件，从而保护农作物的产量。在全球变暖的背景下，这种适应性显得尤为重要——这使得抗气候农业成为确保粮食安全的关键因素。该研究还得出了一个令人惊讶的结论：即使气温相对较小的上升，也可能对农作物的产量产生巨大影响。
这项工作对于应对气候变化的农业领域具有实际应用价值。
Misra说：“通过确定关键的温度阈值，我们可以了解农作物产量何时可能开始下降，这将为决策者制定更有利的战略提供指导。我们的研究结果表明，培育或使用耐高温的作物品种应被视为在二氧化碳水平升高的情况下保持农业生产力的有效策略。”
了解作物系统的混乱行为有助于改善产量预测，并为应对季节和气候变化的适应性农业实践提供信息支持。
接下来，该团队计划进一步完善他们的模型，纳入更多影响气候变化下农作物产量的变量，比如昆虫数量、水资源供应、土壤质量和养分水平等。
Misra说：“利用真实世界的数据进行进一步的实验验证将有助于我们更准确地校准模型。同时，开发特定区域的模型将实现本地化的预测和策略制定。”
