Вплив зміни клімату на рослинництво

Зміни клімату мають далекосяжні наслідки для вирощування сільськогосподарських культур.

1. Вплив температури

Більш висока середньорічна температура зміщує спектр видів плодів на північ або на більші висоти (UBA, 2005; PIK, 2009; DBV, 2007). У Німеччині, мабуть, відбудуться лише незначні зміни. Передбачається, що вирощування сої буде можливим на південному заході Німеччини до 2080 року (UBA, 2005). Крім того, вирощування зернової кукурудзи зможе поширюватися далі на північ Німеччини (PIK, 2009). Водночас придатність для вирощування жита, вівса та картоплі погіршиться (UBA, 2005).

В особливо сухих місцях Бранденбурга можна очікувати майбутнього підвищення температури, що призведе до недостатньої доступності води, що зменшить урожай Передбачається середнє зменшення зерна на 14 відсотків (ПІК, 2009). Незалежно від цього зниження врожаю є ефект запліднення СО2. Про це йтиметься далі.

Підвищення температури призводить, з одного боку, до ранньої та прискореної фенологічної фази, а з іншого - до продовження вегетаційного періоду. Це виграють рослини з тривалим періодом дозрівання, такі як просо та певні види кукурудзи. Однак є також культури, які реагуватимуть зниженою врожайністю через підвищення температури (UBA, 2005). Прискоренням фаз росту фаза заповнення зерна буде скорочена з відповідними негативними ефектами на якість та кількість урожаю. Зимові злаки потребують холодного стимулювання (яровизації) для хорошого розвитку, який, можливо, вже не буде належним чином гарантований у майбутньому через підвищення температури (PIK, 2009).

Через меншу різницю між денними та нічними температурами якість зібраної продукції погіршується (табл. 1).

Змінюється якість врожаю

пшениця	Збільшення вмісту азоту в зерні
цукрові буряки	Збільшення вмісту азоту заважає кристалізації
Ріпак	Продукти врожаю
цукрові буряки	Збільшення вмісту азоту заважає кристалізації
Сорти капусти	Ріпак

Таблиця 1: Зміна якості зібраної продукції (за даними ПІК, 2009)

Залишається подивитися, як будуть детально розвиватися якості різних зібраних продуктів, оскільки збільшення вмісту СО2 у повітрі також спричинить зміни в інгредієнтах рослин (PIK, 2009).

Більш високі температури призводять до збільшення розкладання та мінералізації органічних речовин у ґрунті, а отже, до зменшення запасів вуглецю в ґрунті та втрати родючості ґрунту (UBA, 2005). Крім того, коли температура підвищується і бракує води, існує ризик того, що ґрунт значно пересохне і стане сприйнятливим до вітрової ерозії (UBA, 2005). Ерозія видаляє родючий грунт, який втрачається для вирощування рослин на ураженій ділянці.

2. Вплив водопостачання

Кліматичні прогнози на майбутнє показують, що загальна річна кількість опадів у Німеччині, ймовірно, зменшиться і розподілиться по-різному протягом року. Опади випадатимуть переважно взимку і менше влітку. Оскільки сільськогосподарське виробництво сильно обмежене водою протягом весни та влітку, передбачається, що дефіцит води в майбутньому погіршиться, що матиме відповідні негативні наслідки для росту рослин. Тривала посуха завдає незворотної шкоди корінню рослин (УБА, 2005).

3. Вплив кліматичних коливань

Коливання клімату з року в рік та посилення екстремальних погодних явищ становлять ще одну проблему. Пошкодити збитки, спричинені сильними опадами та градом, а також екстремальною спекою та періодами посухи важко. У минулому вони неодноразово призводили до втрат урожаю. Можливо, кліматичні коливання між окремими роками становлять найбільшу загрозу для сільськогосподарського виробництва. Вирощування рослин особливо постраждало, коли екстремальні погодні умови виникають у чутливі фази росту (UBA, 2005).

4. Вплив збільшення СО2

Збільшення концентрації СО2 у повітрі позитивно впливає на ріст рослин. СО2 необхідний для структури речовин у рослині (фотосинтез). Більшість наших культурних рослин у Німеччині належать до рослин фотосинтезу типу С3. Поточна концентрація CO2 ще не є оптимальною для них. Збільшення концентрації СО2 у рослинах С3 призведе до збільшення фотосинтезу і, зрештою, врожайності («ефект запліднення СО2»). Однак поки що неможливо передбачити, чи буде це так само в довгостроковій перспективі, чи відбудеться певний «ефект звикання».

Для таких рослин, як кукурудза та просо (тип фотосинтезу: рослини С4), врожайність навряд чи буде збільшена, оскільки ці рослини використовують СО2 ефективніше і вже оптимально забезпечені СО2 за сьогоднішніх умов (UBA, 2005).

5. Вплив зміни клімату на хвороби та тиск шкідників/імміграцію нових видів шкідників та динаміку бур’янів

Через підвищення температури деякі комахи можуть розвивати кілька поколінь на рік. Помітніші зими також сприяють виживанню кореневих паразитів та чутливих до морозу комах (PIK, 2009).

Згадані кліматичні зміни впливають на бур’яни так само, як і на сільськогосподарські культури. Також передбачається, що на ефективність та засвоєння гербіцидів може вплинути зміна клімату (PIK, 2009).

Водо- та ґрунтозберігаюче обробіток ґрунту як пристосування до зміни клімату

За допомогою обробленого грунтом обробітку ґрунту можна адаптувати до мінливих кліматичних умов. При цьому слід враховувати деякі стосунки.

Фермери можуть впливати на різні властивості ґрунту за допомогою різних заходів щодо вирощування рослин. Наприклад, бідний на поживні речовини ґрунт можна удобрювати, щоб отримати досить високий урожай. З іншого боку, існують також параметри ґрунту, на які можна лише мало впливати. Зберігання ґрунту для води, доступної для рослин, є такою незначною мінливою і головним чином визначається зернистим складом та органічною речовиною ґрунту. Тому важливо, з одного боку, забезпечити підтримку вмісту гумусу в ґрунті, що є типовим для місцевості. З іншого боку, на заміну використовуваної ґрунтової води можуть впливати заходи по обробітку ґрунту (Bischoff, Rücknagel and Hofmann, 2010).

Методи консерваційного обробітку ґрунту, а також безпосередній посів характеризуються утворенням шару мульчі у самому верхньому горизонті ґрунту. Це може зменшити непродуктивне випаровування і одночасно зменшити поверхневий стік за рахунок збільшення інфільтрації (Bischoff, Rücknagel and Hofmann, 2010). Чим глибше обробляється грунт, тим більше води втрачається. Таким чином, мінімальні методи обробітку ґрунту (консервативний обробіток ґрунту, смуговий обробіток ґрунту та прямий посів (сівба без будь-якого обробітку ґрунту)) довели свою ефективність на сухих місцях. Таким чином можна збільшити доступність води для культурних рослин (SMUL, 2009).

Взимку кількість опадів (яка, ймовірно, збільшиться в майбутньому) наповнює ґрунт достатньою кількістю води до глибоких шарів. Таким чином, дефіцит дощу можна подолати за короткий термін від весни до початку літа. Чим довше солом'яний покрив захищає ґрунт від непродуктивного випаровування, тим вищі запаси води (Bischoff, Rücknagel and Hofmann, 2010).

Тим не менше, проблеми можуть виникнути на ділянках, чутливих до ущільнення, якщо ґрунт, який роками оброблявся у верхній частині груди, регулярно оброблявся лише рівно. Структура раніше обробленої крихти має сильну тенденцію до стиснення. Для того, щоб отримати огляд розташування зон стиснення, підходить діагностика лопатою. Це дозволяє визначити структурний стан ґрунту (Bischoff, 2009). Також можливий дрібний обробіток ґрунту або прямий посів на ділянках, чутливих до ущільнення. Але є кілька основних речей, які слід врахувати. За словами Канта, ґрунт розпушується через коріння рослин: "Мінімальне технічне обробіток ґрунту вимагає більш інтенсивного біологічного обробітку через волокна та стрижневі корені" (Kahnt, 2008).

Успішне здійснення прямого сівби вирішальним чином залежить від конструкції сівозміни: зміни між озимими та літніми культурами, розпушування структури ґрунту за допомогою сидератів, вирощування стійких сортів та інтегрована боротьба з шкідниками (Anonymous, 2009; Bischoff, 2009). Застосування тотального гербіциду часто не має відповідної альтернативи для успішного прямого посіву. Використання загального гербіциду спричиняє повне знищення всього росту рослин. Це також позбавляє равликів та мишей необхідної їжі. Це полегшує боротьбу з равликами та польовими мишами, які часто є проблемою в цій системі вирощування (Bischoff, 2009).

Оскільки на практиці часто важко розробити агрономічно придатні сівозміни, слід дотримуватися наступного принципу: солому та стерню попередньої культури потрібно вкладати в ґрунт настільки ретельніше, чим ближче сівозміна і тим менше часу між збором урожаю та новим посівом доступний (Бішофф, 2009).

Сільськогосподарські угіддя можна захистити від вітру та водної ерозії завдяки залишкам рослин, які лише поверхнево змішуються в ґрунті під час консерваційного обробітку ґрунту (SMUL, 2009; Reckleben, 2010). Без заборони ерозії можна майже повністю запобігти (SMUL, 2009). Поверхневі рослинні залишки пом’якшують енергію удару дощових крапель і одночасно заважають потоку води з поверхні та дії вітру (Reckleben, 2010). Таким чином можна протидіяти деградації ґрунту.

Висновок та наш підхід у Бранденбурзі

Плуг особливо поширений в регіонах з високою річною кількістю опадів. Поворотна обробка ґрунту насамперед створює повітроносні грубі пори, оскільки при великій кількості води в ґрунті кисень, зокрема, стає обмежуючим фактором. Відповідно, в сухих місцях, швидше за все, можна знайти заборону. Консервативний обробіток ґрунту можна класифікувати між двома наріжними каменями оранки та прямого сівби. Обробіток ґрунту, який зберігає верхній шар ґрунту (приблизно до 30 см глибини ґрунту), межує з ефективністю плуга, а консервативний обробіток ґрунту без розпушування найближчий до прямого сівби (Voßhenrich and Brunotte, 2008).