Ilmastonmuutoksen vaikutukset maatalouteen Kaija Hakala ja Tapio Salo MTT Kasvintuotanto
Ilmastonmuutos aiheutuu ihmisen toiminnasta Maapallon keskilämpötila on noussut noin yhden asteen viimeisten 100 vuoden aikana. Kasvihuonekaasut: (CO 2, N 2 O, CH 4 (+H 2 O) 10-15 viime vuoden aikana lämpötilan nousu on ollut erityisen voimakasta. Kuluvan vuosisadan aikana lämpötilan ennustetaan nousevan vielä 2-5 o C. Lämpötilan nousu on suurinta korkeilla leveysasteilla (Suomi 1,5*maapallon lämpötila)
Climatic zones in Europe 1971-2000 Polar climates Tundra Cold winters Wet all seasons Dry summers Mild winters Wet all seasons Dry climates Steppe climates Hot Even hotter Jylhä, K., Tuomenvirta, H., Ruosteenoja, K., Niemi-Hugaerts, H., Keisu, K. and Karhu, J.A., 2010. Ref: Jylhä al. (2010) Observed andetprojected future shifts of climatic zones in Europe, and their use to visualize climate change information. Weather, Climate, and Society. 2: 148-167.
(Gt C/vuosi) Emission scenario 2020-luku 30 20 A1B 10 0 2000 2050 2100 Polar climates Tundra Cold winters Wet all seasons Dry summers Mild winters Wet all seasons Dry climates Steppe climates Hot Even hotter Jylhä, K., Tuomenvirta, H., Ruosteenoja, K., Niemi-Hugaerts, H., Keisu, K. and Karhu, J.A., 2010. Observed and projected future shifts of climatic zones in Europe, and their use to visualize climate change information. Weather, Climate, and Society. 2: 148-167.
Jo vuosisadan puolivälissä Selkämeren alue on nyky-tanskan kaltaisessa ilmastossa 2050-luku (Gt C/vuosi) Emission scenario 30 20 A1B 10 0 2000 2050 2100 Polar climates Tundra Cold winters Wet all seasons Dry summers Mild winters Wet all seasons Dry climates Steppe climates Hot Even hotter Jylhä, K., Tuomenvirta, H., Ruosteenoja, K., Niemi-Hugaerts, H., Keisu, K. and Karhu, J.A., 2010. Observed and projected future shifts of climatic zones in Europe, and their use to visualize climate change information. Weather, Climate, and Society. 2: 148-167.
2080-luku Emission scenario (Gt C/vuosi) Vuosisadan lopulla koko Etelä-Suomi saattaa olla nyky-tanskan ilmastossa 30 20 A1B 10 0 2000 2050 2100 Polar climates Tundra Cold winters Wet all seasons Dry summers Mild winters Wet all seasons Dry climates Steppe climates Hot Even hotter Jylhä, K., Tuomenvirta, H., Ruosteenoja, K., Niemi-Hugaerts, H., Keisu, K. and Karhu, J.A., 2010. Observed and projected future shifts of climatic zones in Europe, and their use to visualize climate change information. Weather, Climate, and Society. 2: 148-167.
Muutoksen voimakkuus riippuu päästöistä A2: päästöt jatkuvat kuten nyt: kesä- ja talvipäivien kehitys Satakunnan mereisillä (Rauma ja Pori) ja mantereisilla (Eura ja Kauttua) alueilla Talvi- ja kesäpäivien muutos A2-skenaariossa 250 Kesäpv 200 pv lkm 150 100 Mant. 50 Mer. Talvipv 0 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100
A2: päästöt jatkuvat kuten nyt: lämpösumman kehitys Lämpösumman muutos A2-skenaariossa 2000 1800 1600 Terminen kasvukausi Kylvöstä korjuuseen oc 1400 1200 1000 800 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100
Satakunnassa ja Selkämeren alueella voidaan saavuttaa Tanskan nykyilmastoa vastaavat olot vuosisadan loppuun mennessä, Tanskan lämpösummat jopa aiemmin. Talvi pv Kasvuk. pv Kasvuk. alkaa Kasvuk. päättyy T sum, ºC kasvuk. Satakunta Mer A2 2055 35 208 19.4. 12.11. 1612 Satakunta Mer A2 2085 0 237 5.4. 27.11. 1922 Tanska 1-25 225 1-15.4. 1-15.11. 1400-1600
B1: vähenevät päästöt: kesä- ja talvipäivien kehitys Satakunnan mereisillä (Rauma ja Pori) ja mantereisilla (Eura ja Kauttua) alueilla 250 Talvi- ja kesäpäivien muutos B1-skenaariossa 200 pv lkm 150 100 Mant. Kesäpv 50 Talvipv Mer. 0 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100
B1: vähenevät päästöt: lämpösumman kehitys Lämpösumman muutos B1-skenaariossa 2000 1800 oc 1600 1400 1200 1000 Terminen kasvukausi Kylvöstä korjuuseen 800 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100
Maatalous voi muuttua Selkämeren alueella ja Satakunnassa 2085 2085 hde: MTT Kasvintuotannon tutkimus, ILMASOPU-hanke
North Canada Alaska Siberia North Pole 70 N Greenland 60 N Drawing: Jaana Nissi/MTT Peltonen-Sainio P, Rajala A, Känkänen H & Hakala K 2009. Improving Farming Systems in Northern European conditions.
Suomen maatalouden tuottavuutta rajoittavat lyhyt kasvukausi ja pieni lämpösumma. Pidemmässä kasvukaudessa ja isommassa lämpösummassa voidaan kasvattaa satoisempia lajikkeita kasvi sato nyt 2025 2055 2085 Tanska nousu/v ohra 3390 4910 6110 7300 5166 39.1 kg kaura 4290 5500 6510 7520 4764 32.3 kg vehnä 2820 4900 6530 8180 7139 53.6 kg rypsi 1470 2250 2870 3480 20.1 kg rapsi 900 2250 3290 4330 3162 34.3 kg Luvuissa on mukana sekä ilmastonmuutoksen vaikutus että kasvinjalostus Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L., Hakala, K. and Ojanen, H. 2009. Climate change and prolongation of growing season: changes in regional potential for field crop production in Finland. Agricultural and Food Science 18: 171-190
Viljelykasvilajistoa voidaan monipuolistaa Yksivuotiset lajit Auringonkukka Hamppu Härkäpapu Maissi Pellava Puuvilla Sinappi Soija Valeviljat Potentiaali Huomiot Potentiaalinen laji, nykyisin marginaalikasvi Potentiaalinen laji, nykyisin marginaalikasvi Potentiaalinen laji, nykyisin marginaalikasvi Lämpimien olojen C4-kasvi, arka hallalle ja viluttumiselle Potentiaalinen laji, nykyisin marginaalikasvi Nykyisin viljelyssä vain Etelä-Euroopassa Potentiaalinen, sekoittumisriski rypsiin Lämpimien olojen ja lyhyen päivän kasvi Lämpimien olojen kasveja, tattari potentiaalisin Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L., Hakala, K. and Ojanen, H. 2009. Climate change and prolongation of growing season: changes in regional potential for field crop production in Finland. Agricultural and Food Science 18: 171-190
Talvehtivat lajit Humala Lupiinit Ruisvehnä Syyskaura Syysohra Syysrapsi Syysrypsi Potentiaali Huomiot Periaatteessa potentiaalinen, erityistuotantotavat Sinilupiini erityisesti, koeviljelmiä Suomessa Potentiaalinen laji, nykyisin marginaalikasvi, viljellään Tanskassa asti Potentiaalinen muoto Iso-Britanniasta, menestyy Skotlannin rajoille asti, syrjäyttänyt kevätmuodon Potentiaalinen muoto, viljellään Tanskassa asti Potentiaalinen muoto, viljellään laajasti Etelä- Ruotsia myöten Potentiaalinen muoto, viljellään Ruotsissa marginaalikasvina Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L., Hakala, K. and Ojanen, H. 2009. Climate change and prolongation of growing season: changes in regional potential for field crop production in Finland. Agricultural and Food Science 18: 171-190
Kevätviljojen viljelyala kasvaa 1985 2025 Ohra Kaura Vehnä Aineisto: Ilmatieteen laitos 19 ilmastomallia
2055 2085 Ohra Kaura Vehnä Aineisto: Ilmatieteen laitos 19 ilmastomallia
Öljykasvien viljelyala kasvaa 1985 2025 Rypsi Rapsi Aineisto: Ilmatieteen laitos 19 ilmastomallia
2055 2085 Rypsi Rapsi Aineisto: Ilmatieteen laitos 19 ilmastomallia
Palkoviljojen viljelyala kasvaa 1985 2025 Herne Härkäpapu Aineisto: Ilmatieteen laitos 19 ilmastomallia
2055 2085 Herne Härkäpapu Aineisto: Ilmatieteen laitos 19 ilmastomallia
Erikoiskasvien viljelyala kasvaa 1985 2025 Auringonkukka Pellava Sinilupiini Hamppu Aineisto: Ilmatieteen laitos 19 ilmastomallia
2055 2085 Auringonkukka Pellava Sinilupiini Hamppu Aineisto: Ilmatieteen laitos 19 ilmastomallia
Rehumaissi saattaa tulla Suomeen Lähde: Hankkijan Kasvinjalostuslaitos, Siemenjulkaisu
1985 2025 A2 Aineisto: Ilmatieteen laitos 19 ilmastomallia
2055 2085 A2 A2 Aineisto: Ilmatieteen laitos 19 ilmastomallia
Rehu/bioenergiamaissi 2008 2085 2085 30 tonnin kuiva-ainesato hehtaarilta Lähde: MTT Kasvintuotannon tutkimus, ILMASOPU-hanke
Kuivuus rajoittaa kasvintuotantoa tällä hetkellä melkein koko Suomessa. Toisaalta syksyn sadeolot vaikeuttavat korjuita. Achieved precipitation compared required (%) 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. The Journal of Agricultural Science (Cambridge) 149: 49-62. 30 years data from Finnish Meteorological Institute
Sademäärä kasvaa, mutta Satakunnan mereisillä (Rauma ja Pori) ja mantereisilla (Eura ja Kauttua) alueilla tämä pieni sademäärän nousu ei juuri tuo helpotusta. Sademäärän kehitys skenaariossa B1 250 Mant. Kesä 200 mm 150 100 Mer. Talvi Kevät 50 0 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100
Sademäärän kehitys skenaariossa A2 250 Mant. Kesä 200 mm 150 100 Kevät Mer. Talvi Kevät 50 0 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100
Sademäärä pienenee tehoisaan lämpösummaan nähden Sademäärä lämpösummaa kohti mm/dd 0,25 0,23 0,21 0,19 0,17 0,15 1980 2010 2040 2070 2100 vuosi ohra kaura vehnä rypsi rapsi Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L., Hakala, K. & Ruosteenoja, K. Growth duration and phasing, distribution of precipitation and yielding capacity of spring cereals and rapeseed in chancing climate at high latitudes. Manuscript.
Sato-odotuksiin nähden sademäärä pienenee huomattavasti Kasvukauden sademäärä /tn potentiaalista biomassaa 100 80 mm t -1 60 40 20 0 1980 2010 2040 2070 2100 vuosi ohra kaura vehnä rypsi rapsi Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L., Hakala, K. & Ruosteenoja, K. Growth duration and phasing, distribution of precipitation and yielding capacity of spring cereals and rapeseed in chancing climate at high latitudes. Manuscript.
Jos sato menetetään kuivuuden takia, ja toisaalta syys- ja talvisateet lisääntyvät, lannoitteet huuhtoutuvat vesistöihin. Kastelu- ja kuivatussysteemeitä on kehitettävä.
Kasvuston typenoton ja typen huuhtoutumisen vuosittaiset muutokset skenaarioissa verrattuna nykytilanteeseen. Nykytilanteen mallinnettu typenotto oli 81 kg/ha ja typen huuhtoutuminen 18 kg/ha vuodessa. Typenotto Typen huuhtoutuminen kg/ha kg/ha 2025 B1-2 3 A2-3 4 2055 B1-4 6 A2-6 7 2085 B1-6 8 A2-9 12 Typen otto laski, koska talven sateet huuhtoivat maaperän tyhjäksi typestä.
Vesitaseen osien vuosittaiset muutokset verrattuna nykyiseen tilanteeseen. Skenaario 2025 B1 Vuosisadanta mm 23 Haihdunta mm 8 Pintavalunta Kokonaisvalunta mm 15 Salaojavalunta mm -42 mm 56 A2 20 8 12-48 60 2055 B1 34 11 24-70 93 A2 46 16 30-85 115 2085 B1 54 18 36-86 121 A2 81 33 48-99 147
Kun pintavalunta vähenee, partikkelifosforin Huuhtoutuminen vähenee. Liukoisen fosforin ja typen huuhtoutuminen voivat nousta. 450 400 350 2055 300 Pohjavalunta m m 250 200 150 100 50 2005 Pintavalunta_A2_2055 Pohjavalunta_A2_2055 Pintavalunta_2005 Pohjavalunta_2005 2005 Pintavalunta 2055 0-50 1.5. 1.6. 1.7. 1.8. 1.9. 1.10. 1.11. 1.12. 1.1. 1.2. 1.3. 1.4.
Sopeutumiskeinot huuhtoumisen vähentämiseksi Syysmuodot ja pitkän kasvuajan lajit/lajikkeet ottavat ravinteita tehokkaasti Talviaikaisen kasvipeitteisyyden lisääminen Catch crops, esim. syksyllä kylvettävä heinä/ruis, joka kynnetään keväällä maahan Ravinteiden lisäystä syksyllä pyrittävä vähentämään Vesitalouden hallinta Liika vesi pois Kasteluveden varastointi kevättä ja alkukesää varten
Syyskylvöisten viljelykasvien viljely helpottaa kuivuusongelmaa ja pitää maan kasvipeitteisenä 1985 2025 Syysruis Syysvehnä Ruisvehnä Aineisto: Ilmatieteen laitos 19 ilmastomallia
Syyskylvöisten viljelyala laajenee Lappiin 2055 2085 Syysrypsi Syysohra Syyskaura Syysrapsi Aineisto: Ilmatieteen laitos 19 ilmastomallia
Sopeutuminen on osittain spontaania, osittain sitä on ohjattava! 1. Kuivuus: Kastelu- ja salaojajärjestelmät 2. Pitempi kasvukausi: Uudet lajikkeet ja teknologiat 3. Suurempi sato: Lannoitus tarkemmaksi 4. Taudit ja tuholaiset: Tarkennettu kasvinsuojelu 5. Talven sateet: Ravinteiden kierrätys, bioenergia, monivuotiset kasvit Foto: Jos Helmich
Johtopäätöksiä: 1. Ilmastonmuutos tuo paremmat olot kasvinviljelylle koko Suomeen 2. Sademäärä kasvaa, mutta alkukasvukauden kuivuus tulee rajoittamaan kasvintuotantoa jatkossakin 3. Syyskylvöiset kasvit tulevat yhä tärkeämmiksi 4. Vesitalouden parantaminen ja tehostunut kasvinsuojelu ovat yhä ajankohtaisempia 5. Sadot kasvavat ja peltoa jää yli, jolloin monivuotisille kasveille, esim. bioenergialle ja erikoistuotannolle voidaan varata huuhtoutumalle alttiita ja orgaanisen maaperän peltoja
Kiitos!