Kuivuuden vaikutus maatalouteen Rajaus: peltokasvien tuotanto Pirjo Peltonen-Sainio MTT Kasvintuotannon tutkimus
Suomen kasvuolot Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus
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 Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus
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 Lähde: 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. 19 ilmastonmallia sekä CNRM ja ECHAM5-mallit A2-skenaario MTT viralliset lajikekokeet Ilmatieteen laitoksen aineistot
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 Harmful effects of lack of precipitation at early growth stages are further challenged by cereal monoculture induced soil compaction 13-23 % of Finnish rapeseed fields showed problems with soil compaction Rapeseed as a taproot crop is a good indicator of prevalence of compacted soil layers 473 rapeseed fields were examined in 2007-2009 Diversified crop rotations are needed 4 cm
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. Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus
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. Manuscript submitted.
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. Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus
Kuivuus osuu satoisuusikkunaan Satoisuusikkuna 215-465 tehoisaa Lämpösummaa kylvöstä? Lähde: Peltonen-Sainio P& Rajala, A 2008. Viljojen kasvun ABC. Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus
Kuivuus osuu satoisuusikkunaan Åfors et al. (1989) A C E H Q U Y Waddington et al. (1983) Vegetative cupola stage Early doubleridge stage Triple-mound stage Stamen primordia present Stigmatic branches initiated Stigmatic branches elongated (but do not form tangled mass in oat) Pollination Peltonen-Sainio, P., Rajala, A. & Seppälä, R. 2005. Viljojen kehityksen ja kasvun ABC. Maa- ja elintarviketalous 67: 72 s.
Kuivuus osuu satoisuusikkunaan Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus
Kuivuus osuu satoisuusikkunaan 31.000 28.000 Spring barley 25.000 22.000 Grain number m -2 19.000 16.000 Yield t ha -1 13.000 10 9 8 10.000 7 6 7.000 5 4 4.000 3 2 1.000 1 10 16 22 28 34 40 46 52 58 64 70 Single grain weight (mg) Peltonen-Sainio, P., Kangas, A., Salo, Y. & Jauhiainen, L. 2007. Grain number dominates grain weight in cereal yield determination: evidence basing on 30 years multi-location trials. Field Crops Research 100: 179-188.
Alhainen, vaihteleva satotaso Increase in yield gap between potential and actual yields 5 4 3 2 1 Yield (t ha -1 ) Spring barley Y=-0.717X 2 +72.1X+1538 R 2 =0.68 5 4 3 2 1 Spring oat Y=-1.020X 2 +80.1X+1560 R 2 =0.65 2200 2000 Rapeseed yield (kg ha -1 ) Improvements in yield potential 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 5 5 Winter rye Spring and winter wheat 4 4 3 2 1 Y=-1.070X 2 +69.3X+1278 R 2 =0.48 3 2 1 Y=-0.662X 2 +72.7X+1577 R 2 =0.65 1800 1600 1400 1200 1000 Year Mean yield of MTT Official Variety Trials National trend (FAO) 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L. & Hannukkala, A. 2007. Declining rapeseed yields in Finland: how, why and what next? Journal of Agricultural Science in Cambridge 145: 587-598. 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 2,5 5 Y=-1.356X Spring rapeseed Dry pea 2 +76.2X+1255 2,0 R 4 2 =0.28 1,5 1,0 0,5 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 10 30 Green pea Y=-3.477X 2 +139.5X+3141 Potato 8 R 2 =0.32 24 6 4 2 Y=-0.737X 2 +37.4X+1092 R 2 =0.30 3 2 1 18 12 6 Y=3.995X 2 +54.1X+13981 R 2 =0.69 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 Number of years after 1960 Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L. & Hakala, K. 2009. Are there indications of climate change induced increases in variability of major field crops in the northernmost European conditions? Agricultural and Food Science 18: 206-226.
Change Viljelijä sopeutuja An example indicating farmers readiness to give up with early maturing barley area when cumulated degree days for the growing season in preceding year were high 10 5 r= 0.64 p=0.01 0-5 Area Cd -10 Years in order of change in cumulated degree days 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.
Yield having commercially acceptable quality (%) Viljelijä sopeutuja 100 80 60 40 20 0 Winter wheat Spring wheat 100 80 60 40 20 0 1960 1970 1980 1990 2000 1960 1970 1980 1990 2000 Spring barley 100 80 60 40 20 0 1960 1970 1980 1990 2000 Field pea 100 80 60 40 20 0 1960 1970 1980 1990 2000 Year 100 80 60 40 20 0 Spring oat 1960 1970 1980 1990 2000 Year Maximum depending on region Mean Minimum for large production regions Minimum depending on region Peltonen-Sainio, P. & Niemi, J. 2012. Protein crop production at the northern margin of farming: To boost, or not to boost, that is the question. Arvioitavana. Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus
Kasvinjalostaja sopeuttaja Minimum and maximum yields (kg ha -1 ) Minimum and maximum yields (kg ha -1 ) 10000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Spring wheat P<0.01 P=0.68 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Winter rye P<0.001 P<0.01 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 Plasticity in yield Plasticity in yield High yield plasticity associated with crop responsiveness to favorable conditions without yield reductions under stressful conditions High yield plasticity resulted from the combination of high yield in favorable conditions while low yield in stressful environments Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L. & Sadras, V.O. 2011. Phenotypic plasticity of yield and agronomic traits in spring cereals and rapeseed at high latitudes. Field Crops Research 124: 261-269.
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 Variable winter conditions Autonomous selection during plant breeding programs available In future even more variable winter conditions are anticipated which is challenging until cold winters turn to be mild Boreal Plant Breeding Year 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.
Viljelijä sopeutuja 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. Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus
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. Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus
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. Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus
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. Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus
Kiitos!