Finland
June 17, 2014
European wheat production areas have to prepare for greater harvest losses in the future when global warming will lead to increased drought and heat waves in southern Europe, and wet and cool conditions in the north, especially at the time of sowing. More frequent extreme weather conditions in Europe also threaten global food security since it produces almost a third of the world's wheat.
Of particular concern is the finding that the probability of multiple adverse events occurring within one season is projected to increase sharply by mid-century. This poses particular challenges to plant breeders and crop scientists.
Wheat harvests will suffer in the future, for example, from more frequent hot days, drought, late spring frost and harsh winters. On the other hand, cool and wet weather conditions can increase plant disease pressure and the lodging of the crop, making the crop difficult to harvest, as well as complicating the management of soils.
– The results are very alarming, given the fact that Europe produces 29 per cent of the world's wheat. In recent years we have witnessed extraordinary and extreme weather events that have impacted grain production in key agricultural areas. These phenomena have been among the main reasons for the growing food shortage and food price spikes, says Reimund Rötter, a research professor at MTT Agrifood Research Finland.
Effects of extreme and adverse events difficult to assess
Rötter and his colleagues have studied the risks to crops caused by climate change in the ongoing CropM / FACCE MACSUR project. Based on methodology developed for a detailed climatic risk analysis at national level in Finland, the indicator approach of agro-climatic conditions was now further elaborated and tailored to wheat in Europe.
The novel method helps to reveal the implications of various climatic and agronomic risks, such as frost, water logging, drought and high temperature stress for crops. Applied in combination with crop simulation models, it is also possible to evaluate local adaptation strategies as successfully shown in an earlier study for barley in Finland.
– Most crop yield simulation models currently in use are not yet suitable for the impact assessment of the various adverse weather conditions or extreme events. In addition, the information and data available are usually too scarce for large area applications of crop simulation models, says professor Rötter.
New diverse varieties needed for future environments
Higher frequency of extreme weather conditions makes it more difficult not only to predict harvests but also to breed crop plants that can better cope with future climate.
– Drastic regional variations in climatic conditions also require regional strategies to climate change adaptation. In some areas, we need to be able to cultivate varieties that are resistant to heat; elsewhere, both better tolerance of drought and heat will be required. In other areas the varieties mainly have to survive low temperatures and water logging.
– Thus research and agricultural policy should support and invest in advanced breeding and modelling approaches and their integration for accelerating delivery of new diverse varieties of wheat for the different “future environments”, argues Reimund Rötter.
Similar risks apply to other crops as well
The FACCE MACSUR project runs regional pilot studies throughout Europe on the effects of climate change and adaptation of farming practices on future crop production and food supply. In addition to wheat, the novel indicator method will be applied to the risk assessment of other crops as well. The Finnish regional pilot study is run in northern Savo.
– Although our results highlight the potential of adverse impacts of changing climate on wheat, similar risks apply to other crops as well, for their growing times and sensitive periods partially overlap with wheat, adds Reimund Rötter.
Research on both regional and global impacts of climate change on crops is currently being carried out in the global AgMIP project and the MACSUR Knowledge Hub of the European Joint Programming initiative FACCE-JPI. Approaches and agricultural modelling applications tailored to Finland in particular is being developed by MTT’s MODAGS project.
The study results were published in Nature Climate Change on 25 May 2014 in the article Trnka, M., Rötter, R.P., Ruiz-Ramos, M. et al. (2014). Adverse weather conditions for European wheat production will become more frequent with climate change. doi: 10.1038/NCLIMATE2242. Abstract available: http://www.nature.com/nclimate/journal/vaop/ncurrent/full/nclimate2242.html
Earlier results on climate-related risks and local adaptation strategies for barley in Finland were published by Rötter et al. (2013): Modelling shifts in agroclimate and crop cultivar response under climate change. Ecology and Evolution, 3 (12), 4197–4214. doi:10.1002/ece3.782. Open access: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ece3.782/full
Entistä useammin esiintyvät poikkeukselliset sääilmiöt uhkaavat Euroopan vehnäntuotantoa
Euroopan vehnäntuotantoalueet joutuvat tulevaisuudessa varautumaan aiempaa suurempiin satotappioihin, kun maapallon lämpeneminen aiheuttaa eteläisessä Euroopassa lisääntyvää kuivuutta ja lämpöpiikkejä ja pohjoisessa märkyyttä ja kylmyyttä etenkin kylvöaikaan. Poikkeukselliset sääilmiöt uhkaavat myös maailmanlaajuista elintarviketurvaa, sillä Eurooppa tuottaa lähes kolmanneksen maailman vehnästä.
Huolestuttavaa on se, että todennäköisyys useiden poikkeuksellisten ilmiöiden esiintymiseen saman vuodenajan aikana kasvaa jyrkästi vuosisadan puoliväliin mennessä. Tämä aiheuttaa erityisen suuria haasteita kasvinjalostajille ja kasvintutkijoille.
Vehnäsatoja verottavat tulevaisuudessa muun muassa kuumien päivien yleistyminen, kuivuus, myöhäinen keväthalla ja kovat talvet. Toisaalta kylmät ja märät sääolosuhteet voivat lisätä kasvitautipainetta ja lakoutumista ja näin vaikeuttavat sadon keräämistä. Ne myös hankaloittavat maaperän kunnon hallintaa.
– Tulokset ovat hyvin hälyttäviä, kun otetaan huomioon, että Eurooppa tuottaa 29 prosenttia maailman vehnästä. Viime vuosina olemme todistaneet poikkeuksellisten ja äärimmäisten sääilmiöiden vaikutuksia viljantuotantoon tärkeillä maanviljelyalueilla. Nämä ilmiöt ovat olleet yksi tärkeimmistä syistä kasvavaan elintarvikepulaan ja elintarvikkeiden hintapiikkeihin, toteaa Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskuksen MTT:n professori Reimund Rötter.
Poikkeuksellisten ilmiöiden vaikutukset vaikeita arvioida
Rötter kollegoineen on selvittänyt ilmastonmuutoksen aiheuttamia riskejä viljelykasveille CropM/FACCE MACSUR-tutkimuksessa. Alun perin Suomen ilmastoriskien analysointiin kehitettyä viljely- ja ilmasto-olosuhteiden indikaattorimenetelmää sovellettiin nyt vehnän viljelyn riskien analysointiin koko Euroopan laajuisesti.
Uusi metodi auttaa paljastamaan useiden ilmastoon ja maanviljelyyn liittyvien haittojen, kuten hallan, vettymisen, kuivuuden ja lämpörasituksen vaikutukset. Kun sitä käytetään yhdessä viljasatojen simulointimenetelmien kanssa, on mahdollista arvioida paikallisia sopeuttamisstrategioita, kuten tutkijat ovat jo aiemmin todenneet tutkiessaan ohran viljelyä Suomessa.
– Useimmat nykyään käytetyt viljasatojen simulointimallit eivät vielä sovellu poikkeuksellisen sään tai ääri-ilmiöiden vaikutusten arviointiin. Lisäksi saatavilla ei ole tarpeeksi tietoa, jotta simulointimalleja voitaisiin soveltaa suurille alueille, Reimund Rötter kertoo.
Uudet lajikkeet ovat tarpeen tulevaisuuden ympäristöissä
Poikkeuksellisten sääilmiöiden lisääntyminen vaikeuttaa paitsi satomäärien ennustamista myös tulevaisuuden ilmaston kanssa paremmin selviytyvien kasvien jalostamista.
– Ilmasto-olosuhteiden rajut alueelliset vaihtelut vaativat myös alueellisia ilmastonmuutokseen sopeutumisen strategioita. Toisilla alueilla pitää pystyä viljelemään lajikkeita, jotka kestävät kuumuutta, toisaalla kasvin pitää kestää kuumuuden lisäksi myös kuivuutta. Toisilla alueilla viljalajikkeen pitää selvitä matalista lämpötiloista ja kestää maan vettymistä.
– Tutkimuksen ja maatalouspoliittisten päätösten pitäisikin tukea vehnän lajikkeiden monimuotoista kehittämistä ja mallinnusta, jotta markkinoille saadaan kehitettyä ”tulevaisuuden ympäristöihin” soveltuvia, erityyppisiä vehnälajikkeita, Reimund Rötter toteaa.
Samat riskit myös muilla viljoilla
FACCE MACSUR -projektissa tehdään Euroopan alueellisia pilottitutkimuksia ilmastonmuutosten vaikutuksista sekä ruoantuotannon ja viljelytapojen sopeuttamisesta tulevaisuuden ilmastoon. Vehnän lisäksi projektissa kehitettyä indikaattorimenetelmää voidaan soveltaa myös muiden viljojen riskien arviointiin. Suomen alueellista tutkimusta tehdään Pohjois-Savossa.
– Vaikka tutkimustuloksemme koskevat poikkeuksellisten sääilmiöiden aiheuttamia riskejä vehnänviljelyssä, samat riskit koskevat myös muita viljelykasveja, sillä niiden kasvuajat ja herkät kaudet menevät osittain päällekkäin, Reimund Rötter muistuttaa.
Tutkimusta sekä alueellisista että globaaleista ilmastonmuutoksen viljelykasveille aiheuttamista vaikutuksista tehdään parhaillaan maailmanlaajuisessa AgMIP-projektissa ja eurooppalaisessa yhteisen ohjelmasuunnittelun FACCE-JPI:n MACSUR-tietämyskeskuksessa. Suomeen soveltuvaa lähestymistapaa kehitetään parhaillaan MTT:n MODAGS-hankkeessa.
Tutkimustulokset julkaistiin Nature Climate Change -lehdessä 25. toukokuuta 2014 artikkelissa Trnka, M., Rötter, R.P., Ruiz-Ramos, M. et al. (2014). Adverse weather conditions for European wheat production will become more frequent with climate change. doi: 10.1038/NCLIMATE2242. Abstrakti on saatavilla lehden verkkosivuilla: http://www.nature.com/nclimate/journal/vaop/ncurrent/full/nclimate2242.html
Aiemmat tulokset ilmastoon liittyvistä riskeistä ja paikallisista ohranviljelyn sopeuttamisstrategioista Suomessa julkaistiin Ecology and Evolution -lehdessä artikkelissa Rötter et al. (2013): Modelling shifts in agroclimate and crop cultivar response under climate change. Ecology and Evolution, 3 (12), 4197–4214. doi:10.1002/ece3.782. Artikkeli on saatavilla: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ece3.782/full
Topics
Species
