Voiko maatalous sopeutua ilmastonmuutokseen? Kasvatetaanko maissia? Jäävätkö pellot kesannolle?

Transkriptio

1 Voiko maatalous sopeutua ilmastonmuutokseen? Kasvatetaanko maissia? Jäävätkö pellot kesannolle? Pirjo Peltonen-Sainio MTT Kasvintuotannon tutkimus

2 X North Canada Alaska Greenland North Pole Siberia 70 N 60 N Sopeutuminen on ainoa mahdollinen tapa reagoida ilmastonmuutoksen vaikutuksiin tilanteessa, jossa kuluu useita vuosikymmeniä ennen kuin hillintätoimet purevat Kuva: Jaana Nissi/MTT Peltonen-Sainio, P., Rajala, A., Känkänen, H. & Hakala, K Improving farming systems in northern European conditions. In: Edited by Victor O. Sadras and Daniel Calderini. Crop Physiology: Applications for Genetic Improvement and Agronomy. Elsevier, Amsterdam, The Netherlands. Pp

3 Ilmastovyöhykkeet muuttuvat viileästä ja/tai kosteasta lämpimämpään ja/tai kuivempaan (Jylhä ym. 2010) Päästöskenaario IPCC (Gt C/vuosi) A2 A1B

4 Kevätviljojen viljelyala Ohra Kaura Vehnä Aineisto: Ilmatieteen laitos 19 ilmastomallia Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L., Hakala, K. & Ojanen, H Climate change and prolongation of growing season: changes in regional potential for field crop production in Finland. Agricultural and Food Science, special issue, 18:

5 Kevätviljojen viljelyala Ohra Kaura Vehnä Aineisto: Ilmatieteen laitos 19 ilmastomallia Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L., Hakala, K. & Ojanen, H Climate change and prolongation of growing season: changes in regional potential for field crop production in Finland. Agricultural and Food Science, special issue, 18:

6 Kasvukauden hyödynnettävyys Jokioinen, Suomi Variable I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Insolation, kwh/m²/day Clearness, Temperature, C Wind speed, m/s Precipitation, mm Wet days, d Lähde:

7 Syysmuotojen viljelyala Syysruis Syysvehnä Ruisvehnä Aineisto: Ilmatieteen laitos 19 ilmastomallia Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L., Hakala, K. & Ojanen, H Climate change and prolongation of growing season: changes in regional potential for field crop production in Finland. Agricultural and Food Science, special issue, 18:

8 Syysmuotojen viljelyala Syysohra Syyskaura Syysrypsi Syysrapsi Aineisto: Ilmatieteen laitos 19 ilmastomallia Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L., Hakala, K. & Ojanen, H Climate change and prolongation of growing season: changes in regional potential for field crop production in Finland. Agricultural and Food Science, special issue, 18:

9 Rehumaissin viljelyala A2 Aineisto: Ilmatieteen laitos 19 ilmastomallia Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L., Hakala, K. & Ojanen, H Climate change and prolongation of growing season: changes in regional potential for field crop production in Finland. Agricultural and Food Science, special issue, 18:

10 Rehumaissin viljelyala A2 A2 Aineisto: Ilmatieteen laitos 19 ilmastomallia Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L., Hakala, K. & Ojanen, H Climate change and prolongation of growing season: changes in regional potential for field crop production in Finland. Agricultural and Food Science, special issue, 18:

11 Ilmastonmuutos: pellonkäyttö Kaksi tulevaisuuden aikajännettä: 2025 ja 2055 (±15 vuotta) Neljä politiikka- ja markkinavaikutteista tuotannon painottumisvaihtoehtoa: Vahvistuva valkuaisomavaraisuus Lisääntyvä talvipeitteisyys Monimuotoistuva tuotanto Yksipuolistuva tuotanto Lähde: Rankinen/SYKE Peltonen-Sainio, P., Rankinen, K., Granlund, K., Hakala, K., Laapas, M., Ojanen, H., Sippel, K. & Helenius, J Climate change adaptation in arable land use and impact on nitrogen load at catchment scale in northern agriculture. Manuscript.

12 Ilmastonmuutos: pellonkäyttö Vuonna hehtaarin esimerkkialueella viljeltiin noin: 47 % ohraa 15 % kevätvehnää 4 % syysvehnää 3 % rypsiä 3 % ruokohelpiä 2 % syysruista 2 % rapsia <1 % kauraa <1 % auringonkukkaa Lähde: Rankinen/SYKE 25 % muita kasveja Peltonen-Sainio, P., Rankinen, K., Granlund, K., Hakala, K., Laapas, M., Ojanen, H., Sippel, K. & Helenius, J Climate change adaptation in arable land use and impact on nitrogen load at catchment scale in northern agriculture. Manuscript.

13 Vahvistuva valkuaistuotanto 2025

14 Vahvistuva valkuaistuotanto 2055

15 Lisääntyvä talvipeitteisyys 2025

16 Lisääntyvä talvipeitteisyys 2055

17 Suomen haasteelliset kasvuolot Trnka M, Olesen JE, Kersebaum KC, Skjelvåg AO, Eitzinger J, Seguin B, Peltonen-Sainio P, Rötter R, ym Agroclimatic conditions in Europe under climate change. Global Change Biology 17: Ilmastovyöhyke Kuivien kasvupäivien osuus (% K-H-E) Tehollisia kasvupäiviä vuodessa (kpl) Alin 5 % Keskiarvo Ylin 5 % Alin 5 % Keskiarvo Ylin 5 % Boreal Atlantic North Continental Mediterranean North

18 Suomen haasteelliset kasvuolot Keskilämpötilan nousu ja satoisuus Laji Muutos Ohra Kaura Kevätvehnä Syysvehnä Syysruis Rypsi Rapsi Herne ilmastonmallia, A2-skenaario MTT viralliset lajikekokeet Ilmatieteen laitoksen aineistot Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L. & Hakala, K Crop responses to temperature and precipitation according to long-term multi-location trials at high-latitude conditions. Journal of Agricultural Science 149: Special issue on Climate Change and Agriculture.

19 Suomen haasteelliset kasvuolot Lämpösummaltaan identtisen pituiset kasvujaksot* Kaura Sadanta: Keskiarvo (mm) Vaste (kg/+10 mm) Merkitsevyys <0.01 <0.01 < ilmastonmallin keskiarvo A2-skenaario MTT viralliset lajikekokeet Ilmatieteen laitoksen aineistot Lämpötila: Keskiarvo ( C) Vaste (kg/+1 C) Merkitsevyys <0.01 <0.001 <0.001 Jakson pituus: Keskiarvo (päiviä) Vaste (kg/+1 päivä) Merkitsevyys <0.001 <0.001 < * Kauran röyhylle tulo siirryttäessä jaksosta 2 jaksoon 3 (±2 päivää) Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L. & Hakala, K Crop responses to temperature and precipitation according to long-term multi-location trials at high-latitude conditions. Journal of Agricultural Science 149: Special issue on Climate Change and Agriculture.

20 Suomen haasteelliset kasvuolot Sadon määräytymisen aikaan saadaan sadetta vain % tarpeesta Lisäksi rannikkoseudulla haihdunta on voimakkainta Eikä tätä ennen sada varastoon kylvöjen jo toteuduttua Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L. & Hakala, K Crop responses to temperature and precipitation according to long-term multi-location trials at high-latitude conditions. Journal of Agricultural Science 149: Special issue on Climate Change and Agriculture. 30 vuoden sääaineisto: Ilmatieteen laitos

21 Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L., Laitinen, P., Salopelto, J., Saastamoinen, M. & Hannukkala, A Identifying difficulties in rapeseed root penetration in farmers fields in northern European conditions. Soil Use and Management 27: Suomen haasteelliset kasvuolot Kasvukauden alun kuivuuden haittavaikutukset korostuvat maan tiivistymisen myötä prosentilla rypsi- ja rapsipelloistamme juurten kasvuhäiriöt antoivat vahvaa viitettä pintamaan tiivistymisongelmista 473 viljelmää tutkittiin vuosina Tulokset korostavat tarvetta monimuotoistaa viljelykiertoja

22 Suomen haasteelliset kasvuolot Sadanta kasvukaudella per tuotettavissa oleva biomassatonni laskee merkittävästi nykyisestään (alla) Lisäksi lämpötilan nousu lisää haihduntapainetta ja kuuroluonteisten sateiden yleistyminen heikentää veden käytön tehokkuutta Laji Ohra Kaura Kevätvehnä Rypsi Rapsi ilmastonmallia sekä CNRM ja ECHAM5-mallit A2-skenaariossa MTT viralliset lajikekokeet ja Ilmatieteen laitoksen aineistot Peltonen-Sainio P, Jauhiainen L, Hakala K & Ruosteenoja K Longer growing seasons and higher yield potential: any future for rainfed production at high latitudes? Käsikirjoitus.

23 Suomen haasteelliset kasvuolot Total area of crop failure in Finland (%) Year Peltonen-Sainio, P. & Niemi, J.K Protein crop production at the northern margin of farming: To boost, or not to boost. Agricultural and Food Science 21:

24 Viljelijä sopeutuja Esimerkki viljelijöiden valmiudesta luopua aikaisesta ohrasta, kun koettu lämpösummakertymä on edellistä vuotta suurempi Muutos edelliseen vuoteen r= 0.64 p=0.01 Vuodet lämpösummakertymän mukaisessa järjestyksessä Ala Cd Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L., Hakala, K., Niemi, J.K. & Sipiläinen, T Do farmers rapidly adapt to past growing conditions by sowing different proportions of early and late maturing cereals and cultivars? Journal of Agricultural Science, ehdotettu.

25 Viljelijä sopeutuja Poikkeama tuleentumisessa (päiviä) Poikkeama kylvöjen käynnistymisessä (päiviä)

26 Kasvinjalostaja sopeuttaja Overwintering damage (%) Max Mean Max Mean Winter rye Winter wheat Talvehtimisen haaste Mutta luvassa satoisuus, kasvipeitteisyys, ravinteiden käytön tehostuminen ym. Tulevaisuudessa syysmuotoisten viljelykasvien viljelyvarmuus parantuu, kun kylmätalvinen ilmasto muuttuu pysyvästi leutotalviseksi Year Boreal Plant Breeding Peltonen-Sainio, P., Hakala, K. & Jauhiainen, L Climate induced overwintering challenges for wheat and rye in northern agriculture. Acta Agriculturae Scandinavica, B Soil and Plant Science 61:

27 Kriittiset sopeuttamistarpeet Peltonen-Sainio, P., Hakala, K., Jauhiainen, L Ilmastonmuutos vie suomalaisen kasvintuotannon kohti uutta aikakautta. In: Jyrki Niemi (toim.) ja Jaana Ahlstedt (toim.). Suomen maatalous ja maaseutuelinkeinot MTT Taloustutkimus. Julkaisuja 110:

28 Ennakoidut muutokset Peltonen-Sainio, P., Hakala, K., Jauhiainen, L Ilmastonmuutos vie suomalaisen kasvintuotannon kohti uutta aikakautta. In: Jyrki Niemi (toim.) ja Jaana Ahlstedt (toim.). Suomen maatalous ja maaseutuelinkeinot MTT Taloustutkimus. Julkaisuja 110:

29 Lajilla ja lajikkeella on väliä Sadon mukana poistuvan typen osuus: lajien ja lajikkeiden erot Laji Keskiarvo Minimi Maksimi Vaihtelu Kaura Ohra 2-t Ohra mt Kevätvehnä Rypsi Rapsi Suure: Sadon mukana poistunut typpi jaettuna annetulla typellä (kg/kg) Vaihtelu: Suhteellinen vaihtelu lajien vertailuun: keskihajonta jaettuna keskiarvolla Yleinen lajikekehitys merkittävästi parantanut typpipoistumaa sadon mukana Peltonen-Sainio, P. & Jauhiainen, L Cultivar improvement and environmental variability in yield removed nitrogen of spring cereals and rapeseed in northern growing conditions according to a long-term dataset. Agricultural and Food Science 19:

30 Lajilla ja lajikkeella on väliä Sadon mukana poistuvan typen osuus, sato ja valkuainen: Anniina Epos Bombona Amaretto Picolo Bjarne Zebra Kruunu Tjalve Vinjett Manu Aino Mahti Bastian Heta KESKIARVOT: 0.82 kg N/annettu kg N 4300 kg/ha 14.1 % Peltonen-Sainio, P. & Jauhiainen, L Cultivar improvement and environmental variability in yield removed nitrogen of spring cereals and rapeseed in northern growing conditions according to a long-term dataset. Agricultural and Food Science 19:

31 Tuotannon kestävä tehostaminen Viljely- ja tuotantojärjestelmien kyky puskuroida ja palautua ilmastonmuutoksen aiheuttamista haitoista on sitä parempi mitä monimuotoisempia ovat tuotantotavat ja pellonkäyttö sekä mikäli esimerkiksi kasvinviljely ja kotieläintuotanto ovat integroitu niin tila- kuin aluetasolla Suomen kasvintuotanto on puoli-intensiivistä tai puoliekstensiivistä, mikä on kestävän tuotannon kehittämisen kannalta epäkiitollista Tulevaisuuden visioni on, että niin tila- kuin aluetasolla peltojemme keskiarvoistaminen ja kasvintuotantomme käyminen puoli-vaihteella päättyy kun: Kasvukunnoltaan parhaiden peltojen ja alueiden kasvintuotanto tullaan tehostamaan kestävästi ja merkittävästi samalla kun Tuottamattomia, panosvasteiltaan vaatimattomia peltoja, erityisesti haavoittuvimmissa ympäristöissä, aletaan viljellä täydellisen laajaperäisesti Viljelytapojen rinnakkainen tehostaminen ja laajaperäistäminen lisää tuotantomme resilienssiä, parantaa ympäristöjalanjälkeä sekä voi vaikuttaa myönteisesti maatalousympäristön biodiversiteettiin Peltonen-Sainio, P OECD/FAO, Report on Building Resilience to Climate Change in the Agriculture Sector, Thematic Study on Crop Production in a Northern Climate.

32 Työ jatkuu LYHENNE ILMAPUSKURI SusIntens LAATUSIEMEN VEHMAS OhraSopu COBRA SUPRI Hankenimi Säävaihtelun ja ääri-ilmiöiden aiheuttamien riskien hallinta tuotannon haavoittuvuuden vähentämiseksi ja puskurointi- sekä palautumiskyvyn parantamiseksi Kasvintuotannon kestävä tehostaminen Laatusiemenen tuotannon ja käytön tehostaminen: Tiedoista tekoihin Peltoviljelyn vesitalouden hallinnan käytännön toimet energian ja ravinteiden käytön tehostamiseksi ilmaston muuttuessa Ohran sopeuttaminen ilmastonmuutokseen geenivarojen ja genomiikan avulla Kasvinjalostus luomutuotannon monimuotoisuuden turvaajana Kasvinjalostus ja kestävä peltokasvien tuotanto muuttuvassa ilmastossa

33 Kiitos!