Oikea määrä vettä ja lämpöä oikeaan aikaan varmistaa hyvän sadon Voiko laji- ja lajikevalinnalla vähentää maatalouden ravinnekuormitusta? Pirjo Peltonen-Sainio MTT Kasvintuotannon tutkimus
Kasvukauden pituus Millä todennäköisyydellä eri alueilla esiintyy eripituisia kasvukausia
Lajikkeiden tyypillinen kasvuaika Vehnä Lämpösumma (ºCd) Päiviä Kasvujakso Aikaiset lajikkeet Myöhäiset lajikkeet Aikaiset lajikkeet Myöhäiset lajikkeet Kylvö-Tähkä 391-449 404-485 51-56 53-59 Tähkä-Tuleen 532-580 545-627 45-49 47-53 Kylvö-Tuleen 932-973 990-1050 96-102 104-110 Kaura Lämpösumma (ºCd) Päiviä Kasvujakso Aikaiset lajikkeet Myöhäiset lajikkeet Aikaiset lajikkeet Myöhäiset lajikkeet Kylvö-Tähkä 401-492 438-509 51-58 53-59 Tähkä-Tuleen 450-504 495-568 38-46 46-51 Kylvö-Tuleen 872-921 952-991 91-98 102-106
Tarvetta vastaamaton sadanta Sadon määräytymisen aikaan saadaan sadetta vain 30-50 % tarpeesta Lisäksi rannikkoseudulla haihdunta on voimakkainta Eikä tätä ennen sada varastoon kylvöjen jo toteuduttua Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L. & Hakala, K. 2011. Crop responses to temperature and precipitation according to long-term multi-location trials at high-latitude conditions. Journal of Agricultural Science 149: 49-62. Special issue on Climate Change and Agriculture. 30 vuoden sääaineisto: Ilmatieteen laitos
Trnka M, Olesen JE, Kersebaum KC, Skjelvåg AO, Eitzinger J, Seguin B, Peltonen-Sainio P, Rötter R, ym. 2011. Agroclimatic conditions in Europe under climate change. Global Change Biology 17: 2298-2318. Tarvetta vastaamaton sadanta Ilmastovyöhyke Kuivien kasvupäivien osuus (% K-H-E) Tehollisia kasvupäiviä vuodessa (kpl) Alin 5 % Keskiarvo Ylin 5 % Alin 5 % Keskiarvo Ylin 5 % Bor 2 31 83 57 115 154 AtN 3 14 58 133 190 226 Con 4 23 55 123 172 212 MdN 33 51 74 159 201 242
Yhä kriittisempi tulevaisuudessa Sadanta kasvukaudella per tuotettavissa oleva biomassatonni laskee merkittävästi nykyisestään (alla) Lisäksi lämpötilan nousu lisää haihduntapainetta ja kuuroluonteisten sateiden yleistyminen heikentää veden käytön tehokkuutta Laji 1985 2025 2055 2085 Ohra 30.2 23.0 19.8 17.9 Kaura 22.7 22.4 20.1 18.7 Kevätvehnä 31.2 26.3 20.9 17.8 Rypsi 83.6 37.2 34.7 29.5 Rapsi 91.9 41.6 32.5 26.3 19 ilmastonmallia sekä CNRM ja ECHAM5-mallit A2-skenaariossa MTT viralliset lajikekokeet ja Ilmatieteen laitoksen aineistot Peltonen-Sainio P, Jauhiainen L, Hakala K & Ruosteenoja K, 2012. Growth duration and phasing, distribution of precipitation and yield capacity of spring cereals and rapeseed in changing climate at high latitudes. Käsikirjoitus.
Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L., Laitinen, P., Salopelto, J., Saastamoinen, M. & Hannukkala, A. 2011. Identifying difficulties in rapeseed root penetration in farmers fields in northern European conditions. Soil Use and Management 27: 229-237. Yhä kriittisempi tulevaisuudessa 1 2 2 3 3 4 5 Kasvukauden alun kuivuuden haittavaikutukset korostuvat maan tiivistymisen myötä 13-23 prosentilla rypsi- ja rapsipelloistamme juurten kasvuhäiriöt antoivat vahvaa viitettä pintamaan tiivistymisongelmista 473 viljelmää tutkittiin vuosina 2007-2009 Tulokset korostavat tarvetta monimuotoistaa viljelykiertoja 4 cm
Yhä kriittisempi tulevaisuudessa Keskilämpötilan nousu ja satoisuus Laji 1985 2025 Muutos Ohra 4475 4222-254 Kaura 4838 4589-249 Kevätvehnä 3865 3636-229 Syysvehnä 4373 4478 104 Syysruis 3884 4002 118 Rypsi 1714 1663-51 Rapsi 1927 1633-205 Herne 3150 3651 501 19 ilmastonmallia, A2-skenaario MTT viralliset lajikekokeet Ilmatieteen laitoksen aineistot Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L. & Hakala, K. 2011. Crop responses to temperature and precipitation according to long-term multi-location trials at high-latitude conditions. Journal of Agricultural Science 149: 49-62. Special issue on Climate Change and Agriculture.
Tarvetta vastaamaton sadanta Sadon määräytymisen aikaan saadaan sadetta vain 30-50 % tarpeesta Lisäksi rannikkoseudulla haihdunta on voimakkainta Eikä tätä ennen sada varastoon kylvöjen jo toteuduttua Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L. & Hakala, K. 2011. Crop responses to temperature and precipitation according to long-term multi-location trials at high-latitude conditions. Journal of Agricultural Science 149: 49-62. Special issue on Climate Change and Agriculture. 30 vuoden sääaineisto: Ilmatieteen laitos
Tarvetta vastaamaton sadanta Laonaltis korsi Runsaat sateet Runsas lannoitus Kasvuston kyky vastaanottaa valoa + + Kuivauskustannukset Tuleentumisaika Yhteyttämistuotteiden virta jyviin Jyvien täyttymisteho Kuljetus johtosolukossa + Tähkäidäntä Kasvuston kosteus + + + Puintiongelmat Saprofyyttiset sienet Rajala, A. & Peltonen-Sainio, P. 2000. Manipulating yield potential in cereals by plant growth regulators. In: Growth Regulators in Crop Production. Ed. A.S. Basra. Pp. 27-70. Food Products Press, Binghamton, New York, USA.
Säteilyn tehokkuus Jokioinen, Suomi Variable I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Insolation, kwh/m²/day 0.27 0.92 2.12 3.73 5.15 5.44 5.08 3.91 2.41 1.09 0.43 0.13 Clearness, 0-1 0.36 0.43 0.47 0.50 0.51 0.48 0.48 0.46 0.43 0.36 0.37 0.28 Temperature, C -7.48-7.56-3.30 2.77 9.42 14.35 16.71 15.01 9.96 4.46-1.75-6.00 Wind speed, m/s 4.86 4.52 4.24 4.16 4.04 4.00 3.94 3.94 4.35 4.65 4.78 4.90 Precipitation, mm 42 28 30 35 36 46 72 82 66 62 63 51 Wet days, d 21.5 17.4 15.6 13.7 11.7 12.4 15.5 15.7 17.8 16.8 21.4 22.4 Lähde: www.gaisma.com
Total area of crop failure in Finland (%) Katovuodet 50 40 30 20 10 0 1970 1980 1990 2000 2010 Year Peltonen-Sainio, P. & Niemi, J.K. 2012. Protein crop production at the northern margin of farming: To boost, or not to boost, that is the question. Käsikirjoitus.
Sadon rakentuminen Satoisuusikkuna 215-465 tehoisaa Lämpösummaa kylvöstä? Lähde: Peltonen-Sainio P& Rajala, A 2008. Viljojen kasvun ABC.
Sadon rakentuminen Åfors et al. (1989) A C E H Q U Y Waddington et al. (1983) Vegetatiivinen kupolivaihe Aikainen Kaksoikehävaihe Kolmivallivaihe Heteiden aiheet erilaistuneet Emin kehitys edistynyt Emin kehitys pitkälle edistynyt Pölytys Peltonen-Sainio, P., Rajala, A. & Seppälä, R. 2005. Viljojen kehityksen ja kasvun ABC. Maa- ja elintarviketalous 67: 72 s.
Sadon rakentuminen Lähde: Peltonen-Sainio P& Rajala, A 2008. Viljojen kasvun ABC.
Sadon rakentuminen Lämpösummaltaan identtisen pituiset kasvujaksot* Kaura 1 2 3 4 Sadanta: Keskiarvo (mm) 49.3 41.8 52.4 61.0 Vaste (kg/+10 mm) 45 52 24-56 Merkitsevyys <0.01 <0.01 <0.001 19 ilmastonmallin keskiarvo A2-skenaario MTT viralliset lajikekokeet Ilmatieteen laitoksen aineistot Lämpötila: Keskiarvo ( C) 12.4 15.8 16.6 15.1 Vaste (kg/+1 C) -93-158 -140 14 Merkitsevyys <0.01 <0.001 <0.001 Jakson pituus: Keskiarvo (päiviä) 32.3 21.8 20.2 25.3 Vaste (kg/+1 päivä) 46 85 82-16 Merkitsevyys <0.001 <0.001 <0.001 0.01 * Kauran röyhylle tulo siirryttäessä jaksosta 2 jaksoon 3 (±2 päivää) Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L. & Hakala, K. 2011. Crop responses to temperature and precipitation according to long-term multi-location trials at high-latitude conditions. Journal of Agricultural Science 149: 49-62. Special issue on Climate Change and Agriculture.
Lajilla ja lajikkeella on väliä Sadon mukana poistuvan typen osuus: lajien ja lajikkeiden erot Laji Keskiarvo Minimi Maksimi Vaihtelu Kaura 1.10 0.87 1.22 5.0 Ohra 2-t 0.94 0.83 1.04 5.1 Ohra mt 0.94 0.81 1.07 6.4 Kevätvehnä 0.82 0.69 0.93 7.8 Rypsi 0.59 0.51 0.65 5.5 Rapsi 0.66 0.50 0.81 14.2 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. 2010. 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: 341-353.
Lajilla ja lajikkeella on väliä Sadon mukana poistuvan typen osuus Anniina 0.94 Epos 0.93 Bombona 0.93 Amaretto 0.91 Picolo 0.90 Bjarne 0.90 Zebra 0.89 Kruunu 0.86 Tjalve 0.86 Vinjett 0.85 Manu 0.83 Aino 0.83 Mahti 0.82 Bastian 0.78 Heta 0.77 KESKIARVO: 0.82 kg N/annettu kg N Peltonen-Sainio, P. & Jauhiainen, L. 2010. 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: 341-353.
Lajilla ja lajikkeella on väliä Sadon mukana poistuvan typen osuus, sato Anniina 0.94 4580 Epos 0.93 5310 Bombona 0.93 5260 Amaretto 0.91 5610 Picolo 0.90 5090 Bjarne 0.90 4670 Zebra 0.89 5040 Kruunu 0.86 4900 Tjalve 0.86 4560 Vinjett 0.85 4870 Manu 0.83 4030 Aino 0.83 4650 Mahti 0.82 4650 Bastian 0.78 4190 Heta 0.77 3520 KESKIARVOT: 0.82 kg N/annettu kg N 4300 kg/ha Peltonen-Sainio, P. & Jauhiainen, L. 2010. 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: 341-353.
Lajilla ja lajikkeella on väliä Sadon mukana poistuvan typen osuus, sato ja valkuainen: Anniina 0.94 4580 15.1 Epos 0.93 5310 13.0 Bombona 0.93 5260 13.1 Amaretto 0.91 5610 11.8 Picolo 0.90 5090 13.1 Bjarne 0.90 4670 14.2 Zebra 0.89 5040 13.0 Kruunu 0.86 4900 12.9 Tjalve 0.86 4560 13.8 Vinjett 0.85 4870 13.1 Manu 0.83 4030 15.0 Aino 0.83 4650 13.0 Mahti 0.82 4650 13.1 Bastian 0.78 4190 14.1 Heta 0.77 3520 16.0 KESKIARVOT: 0.82 kg N/annettu kg N 4300 kg/ha 14.1 % Peltonen-Sainio, P. & Jauhiainen, L. 2010. 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: 341-353.
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. 2009. 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. 71-97.
Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L., Hakala, K. & Ojanen, H. 2009. Climate change and prolongation of growing season: changes in regional potential for field crop production in Finland. Agricultural and Food Science, special issue, 18: 171-190. Kevätviljojen viljelyala 1985 2025 Ohra Kaura Vehnä Aineisto: Ilmatieteen laitos 19 ilmastomallia
Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L., Hakala, K. & Ojanen, H. 2009. Climate change and prolongation of growing season: changes in regional potential for field crop production in Finland. Agricultural and Food Science, special issue, 18: 171-190. Kevätviljojen viljelyala 2055 2085 Ohra Kaura Vehnä Aineisto: Ilmatieteen laitos 19 ilmastomallia
Yhä kriittisempi tulevaisuudessa Keskilämpötilan nousu ja satoisuus Laji 1985 2025 Muutos Ohra 4475 4222-254 Kaura 4838 4589-249 Kevätvehnä 3865 3636-229 Syysvehnä 4373 4478 104 Syysruis 3884 4002 118 Rypsi 1714 1663-51 Rapsi 1927 1633-205 Herne 3150 3651 501 19 ilmastonmallia, A2-skenaario MTT viralliset lajikekokeet Ilmatieteen laitoksen aineistot Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L. & Hakala, K. 2011. Crop responses to temperature and precipitation according to long-term multi-location trials at high-latitude conditions. Journal of Agricultural Science 149: 49-62. Special issue on Climate Change and Agriculture.
Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L., Hakala, K. & Ojanen, H. 2009. Climate change and prolongation of growing season: changes in regional potential for field crop production in Finland. Agricultural and Food Science, special issue, 18: 171-190. Syysmuotojen viljelyala 1985 2025 Syysruis Syysvehnä Ruisvehnä Aineisto: Ilmatieteen laitos 19 ilmastomallia
Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L., Hakala, K. & Ojanen, H. 2009. Climate change and prolongation of growing season: changes in regional potential for field crop production in Finland. Agricultural and Food Science, special issue, 18: 171-190. Syysmuotojen viljelyala 2055 2085 Syysohra Syysrypsi Syyskaura Syysrapsi Aineisto: Ilmatieteen laitos 19 ilmastomallia
Muutos edelliseen vuoteen Viljelijä sopeutuja Esimerkki viljelijöiden valmiudesta luopua aikaisesta ohrasta, kun koettu lämpösummakertymä on edellistä vuotta suurempi 10 5 r= 0.64 p=0.01 0 Ala Cd -5-10 Vuodet lämpösummakertymän mukaisessa järjestyksessä Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L., Hakala, K., Niemi, J.K. & Sipiläinen, T. 2012. Do farmers instantly adapt to experienced conditions through balancing between early and late maturing cereals and cultivars? Manuscript.
Anomaly days Viljelijä sopeutuja Esimerkki viljelijän valmiudesta kylvää aikaisemmin, kun termisen kasvukauden on koettu käynnistyneen normaalia aiemmin 15 10 G Obs S Pred S Trend S k65 = -0.170 k80 = -0.313 5 0-5 -10-15 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Kaukoranta, T., Hakala, K. 2008. Impact of spring warming on sowing times of cereal, potato and sugar beet in Finland. Agricultural and Food Science 17: 165-176.
1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Kasvinjalostaja sopeuttaja 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 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. 2011. Climate induced overwintering challenges for wheat and rye in northern agriculture. Acta Agriculturae Scandinavica, B Soil and Plant Science 61: 75-83.
Kriittiset sopeuttamistarpeet Peltonen-Sainio, P., Hakala, K., Jauhiainen, L. 2010. Ilmastonmuutos vie suomalaisen kasvintuotannon kohti uutta aikakautta. In: Jyrki Niemi (toim.) ja Jaana Ahlstedt (toim.). Suomen maatalous ja maaseutuelinkeinot 2010. MTT Taloustutkimus. Julkaisuja 110: 30-47.
Ennakoidut muutokset Peltonen-Sainio, P., Hakala, K., Jauhiainen, L. 2010. Ilmastonmuutos vie suomalaisen kasvintuotannon kohti uutta aikakautta. In: Jyrki Niemi (toim.) ja Jaana Ahlstedt (toim.). Suomen maatalous ja maaseutuelinkeinot 2010. MTT Taloustutkimus. Julkaisuja 110: 30-47.
Kiitos!