Ефекти от изменението на климата върху растениевъдството

Промените в климата имат далечни последици за отглеждането на земеделски култури.

1. Влияние на температурата

По-високата средногодишна температура измества спектъра на плодовите видове на север или на по-голяма надморска височина (UBA, 2005; PIK, 2009; DBV, 2007). В Германия вероятно ще има само незначителни промени. Предполага се, че отглеждането на соя в югозападна Германия ще бъде възможно до 2080 г. (UBA, 2005). В допълнение, отглеждането на царевица със зърно ще може да се разшири още повече в Северна Германия (PIK, 2009). В същото време пригодността за отглеждане на ръж, овес и картофи ще се влоши (UBA, 2005).

В особено сухите места в Бранденбург може да се предположи, че бъдещото повишаване на температурата ще означава, че недостатъчната наличност на вода ще намали добивите. Предполага се средно намаление от 14% за зърното (PIK, 2009). Независимо от този спад в добива е ефектът на торене с CO2. Това ще бъде обсъдено по-долу.

Повишаването на температурата води, от една страна, до ранна и ускорена фенологична фаза, а от друга страна, до удължаване на вегетационния период. Растенията с дълъг период на зреене, като просо и някои видове царевица, се възползват от това. Съществуват обаче и култури, които ще реагират с намален добив поради повишаване на температурите (UBA, 2005). Чрез ускоряване на фазите на растеж фазата на пълнене на зърното ще бъде съкратена със съответните отрицателни ефекти върху качеството и количеството на добива. Зимните зърнени култури се нуждаят от студен стимул (яровизация) за добро развитие, което може да не е достатъчно гарантирано в бъдеще поради повишаване на температурата (PIK, 2009).

Поради по-малките разлики между дневните и нощните температури, качеството на събраните продукти се влошава (табл. 1).

Промените в качеството на продуктите за реколта

пшеница	Повишаване на съдържанието на азот в зърното
захарно цвекло	Увеличаването на съдържанието на азот пречи на кристализацията
Рапица	Реколта продукти
захарно цвекло	Увеличаването на съдържанието на азот пречи на кристализацията
Сортове зеле	Рапица

Таблица 1: Промени в качеството на събраните продукти (съгласно PIK, 2009)

Остава да видим как ще се развият детайлно качествата на различните реколтирани продукти, тъй като нарастващото съдържание на CO2 във въздуха също ще доведе до промени в съставките на растенията (PIK, 2009).

По-високите температури водят до повишено разлагане и минерализация на органичното вещество в почвата и по този начин до намаляване на запасите от въглерод в почвата и загуба на плодородие на почвата (UBA, 2005). Освен това, ако температурата се повиши с липса на вода, съществува риск почвата да изсъхне значително и да стане податлива на вятърна ерозия (UBA, 2005). Ерозията премахва плодородната почва, която е загубена за отглеждане на растения на засегнатото място.

2. Влияние на водоснабдяването

Прогнозите за климата за бъдещето показват, че годишните общи валежи в Германия вероятно ще намалеят и ще бъдат разпределени по различен начин през годината. Валежите ще падат предимно през зимата и по-малко през лятото. Тъй като земеделското производство е силно ограничено от вода през пролетните и летните месеци, се предполага, че недостигът на вода ще се влоши в бъдеще, със съответните отрицателни последици за растежа на растенията. В случай на продължителна суша настъпват необратими увреждания на корените на растенията (UBA, 2005).

3. Влияние на климатичните колебания

Колебанията на климата от година на година и засилената поява на екстремни метеорологични условия представляват допълнително предизвикателство. Щетите, причинени от обилни валежи и градушки, както и екстремни горещини и периоди на засушаване могат да бъдат предотвратени само с големи трудности. В миналото те многократно са довеждали до загуби на реколта. Вероятно климатичните колебания между отделните години представляват най-голямата заплаха за селскостопанското производство. Отглеждането на растения е особено тежко, когато екстремни метеорологични условия настъпват в чувствителни фази на растеж (UBA, 2005).

4. Влияние на увеличението на CO2

Нарастващата концентрация на CO2 във въздуха оказва положително влияние върху растежа на растенията. CO2 е необходим за структурата на веществата в растението (фотосинтеза). По-голямата част от култивираните ни растения в Германия принадлежат към фотосинтеза тип С3. Настоящата концентрация на CO2 все още не е оптимална за тях. Увеличаването на концентрацията на CO2 в растенията C3 би довело до увеличаване на фотосинтезата и в крайна сметка добива („ефект на торене с CO2“). Все още обаче не е възможно да се предвиди дали това ще е така и в дългосрочен план, или ще настъпи определен „ефект на привикване“.

За растения като царевица и просо (тип фотосинтеза: растения С4) едва ли ще има увеличение на добива, тъй като тези растения използват CO2 по-ефективно и вече са оптимално снабдени с CO2 при днешните условия (UBA, 2005).

5. Ефекти от изменението на климата върху болестта и натиска върху вредителите/имиграцията на нови видове вредители и динамиката на плевелите

Поради повишаването на температурата, някои насекоми могат да развият няколко поколения годишно. По-меките зими също благоприятстват оцеляването на коренови паразити и чувствителни на замръзване насекоми (PIK, 2009).

Споменатите климатични промени имат ефект върху плевелите по начин, подобен на този на културите. Също така се предполага, че ефективността и усвояването на хербицидите могат да бъдат повлияни от изменението на климата (PIK, 2009).

Водо- и почвосъхраняващо обработване на почвата като адаптация към изменението на климата

С помощта на почвообработване, адаптирано към мястото, е възможно да се адаптира към променящите се климатични условия. При това трябва да се вземат предвид някои взаимоотношения.

Земеделските производители могат да влияят на различни свойства на почвата чрез различни мерки за отглеждане на растения. Например, бедната на хранителни вещества почва може да бъде оплодена, за да се получат достатъчно високи добиви. От друга страна, има и параметри на почвата, които могат да бъдат повлияни само малко. Съхранението на почвата за вода, достъпна за растенията, е толкова малка променлива и се определя главно от размера на зърната и органичното почвено вещество. Ето защо е важно, от една страна, да се гарантира, че съдържанието на хумус в почвата се поддържа, което е типично за местоположението. От друга страна, заместването на използваната почвена вода може да бъде повлияно от мерките за обработка на почвата (Bischoff, Rücknagel и Hofmann, 2010).

Консервативните методи за обработка на почвата и директната сеитба се характеризират с образуването на мулчиращ слой в най-горния почвен хоризонт. Това може да намали непродуктивното изпаряване и в същото време да намали повърхностния отток чрез увеличена инфилтрация (Bischoff, Rücknagel и Hofmann, 2010). Колкото по-дълбоко се обработва почвата, толкова повече вода се губи. Следователно минималните методи за обработка на почвата (консервативна обработка на почвата, лентова обработка на почвата и необработка (сеитба без обработка)) се оказаха ефективни на сухи места. По този начин може да се увеличи наличността на вода за култивираните растения (SMUL, 2009).

През зимата количеството на валежите (което вероятно ще се увеличи в бъдеще) запълва земята с достатъчно вода до по-дълбоките слоеве. По този начин дефицитът на дъжд може да бъде преодолян в кратки срокове през пролетта до началото на лятото. Колкото по-дълго сламената покривка предпазва почвата от непродуктивно изпаряване, толкова по-високи са водните резерви (Bischoff, Rücknagel и Hofmann, 2010).

Независимо от това, проблеми, които са чувствителни към уплътняване, могат да възникнат, ако почвата, върху която се работи от години, редовно се обработва само плоска. Структурата на предварително обработената трохичка има силна склонност към компресиране. Пиковата диагноза е подходяща, за да се получи преглед на местоположението на зоните на компресия. Това позволява да се определи структурното състояние на почвата (Bischoff, 2009). Възможна е и плитка обработка на почвата или директна сеитба на места, които са чувствителни към уплътняване. Но има някои основни неща, които трябва да имате предвид. Според Kahnt почвата се разхлабва чрез корените на растенията: "Минималното техническо обработване на почвата изисква по-интензивно биологично култивиране чрез влакна и чешми" (Kahnt, 2008).

Успешното прилагане на директната сеитба зависи в най-голяма степен от дизайна на сеитбооборота: промяна между зимните и летните култури, разрохкване на структурата на почвата чрез зелено торене, отглеждане на устойчиви сортове и интегрирана растителна защита (Anonymous, 2009; Bischoff, 2009). Използването на тотален хербицид често няма подходяща алтернатива за успешна директна сеитба. Използването на тотален хербицид води до пълно унищожаване на целия растеж на вегетацията. Това също лишава охлювите и мишките от необходимата им храна. Това улеснява контрола на охлювите и полските мишки, които често са проблем в тази система за култивиране (Bischoff, 2009).

Тъй като на практика често е трудно да се проектират агрономически подходящи сеитбообращения, трябва да се спазва следният принцип: сламата и стърнищата от предишната култура трябва да се обработват в почвата по-задълбочено, колкото по-близо е сеитбообращението и толкова по-малко време между реколтата и новата сеитба е на разположение (Bischoff, 2009).

Земеделските земи могат да бъдат защитени от вятър и водна ерозия поради остатъците от култури, които са само повърхностно смесени в почвата по време на консервационната обработка на почвата (SMUL, 2009; Reckleben, 2010). При директна сеитба ерозията може да бъде предотвратена почти напълно (SMUL, 2009). Повърхностните растителни остатъци омекотяват енергията на удара на дъждовните капки и в същото време възпрепятстват изтичането на вода от повърхността и действието на вятъра (Reckleben, 2010). По този начин може да се противодейства на деградацията на почвата.

Заключение и нашият подход в Бранденбург

Плугът е особено разпространен в региони с много годишни валежи. Обработката на почвата, която се обръща, създава предимно груби пори, пренасящи въздуха, тъй като при големи количества вода в почвата кислородът по-специално се превръща в ограничаващ фактор. Съответно, по-вероятно е на сухи места да се открие забиване. Консервационната обработка на почвата може да се класифицира между двата крайъгълни камъка на оран и директна сеитба. Обработката на почвата, която запазва горния слой на почвата (до около 30 см дълбочина), граничи с ефективността на плуга и консервативното обработване без разрохкване е най-близко до директната сеитба (Voßhenrich и Brunotte, 2008).