Uvod, parametri in prednosti klimatsko odpornih sistemov pridelave

Podnebne spremembe so v mnogih regijah sveta zmanjšale produktivnost glavnih pridelkov [13], kar lahko povzroči velike težave do leta 2050, ko naj bi se populacija na zemlji povečala na približno 9,8 milijarde. S predvideno populacijo čez 30 let in z zmanjšano produktivnostjo kmetijstva se bodo kmetje soočali z izzivi zagotavljanja globalne prehranske varnosti [21]. Če želijo kmetje zadostiti prihajajočemu povečanju povpraševanja po mesu in mlečnih izdelkih, ko bodo te zahteve neizogibno pripeljale do še večje uporabe naravnih virov, kar lahko vpliva na podnebje, bodo morali prilagoditi upravljanje svojih kmetij, na primer, setev datume, uporabo vmesnih pridelkov in uporabo bolj odpornih pridelkov na specifično podnebje [23].

Noben kmetijski sistem ni imun na podnebne spremembe. Kljub gensko izboljšanim rastlinam in upravljavskim praksam, ki kmetom prinašajo izboljšave pri donosih in trajnosti, lahko podnebne spremembe hitro odtehtajo vse zgoraj omenjeno [8]. Na primer, podnebna variabilnost je glavni vzrok za spremembe donosov na srednjem zahodu zda [8]. Nestabilnost donosov lahko povzroči ekonomske nihanja za potrošnike in proizvajalce. To lahko vidimo, če pogledamo deset let nazaj, ko je suša leta 2012 povzročila 53-odstotno povečanje cene koruze v primerjavi s prejšnjim petletnim povprečjem cen [2].

V tem času lahko vidimo zmanjšanje rodovitnosti tal po vsem svetu, kot tudi vezavo ogljika, mikrobno aktivnost in rast pridelkov. Ti in drugi negativni učinki naše okolje so podprti z nizko raznolikostjo in visoko intenzivnostjo vnosov, ki jih kmetje vnašajo v agroekosisteme. Drug problem, ki je prav tako zaskrbljujoč, je napovedano povečanje pojavnosti suše, intenzivnih padavin, višjih temperatur in kontaminacije tal s solmi in težkimi kovinami, kar bo neizogibno privedlo do povečane pojavnosti škodljivcev in patogenov, kar bo vplivalo na donose pridelkov [15].

Podnebne spremembe pomembno vplivajo na kmetijstvo in proizvodnjo hrane. Podnebni pogoji, kot so veter, suša, visoke temperature in poplave, močno vplivajo na varnost hrane in zmanjševanje revščine. To velja zlasti za podeželske skupnosti, odvisne od vode. S prihajajočimi podnebnimi spremembami se pričakujejo nižji donosi osnovnih pridelkov zaradi zmanjšane produktivnosti [9].

Klimatsko odporno kmetijstvo

klimatsko odporno kmetijstvo je oblika kmetovanja, ki si prizadeva za trajnostno uporabo naravnih virov, ki so nam na voljo preko sistemov pridelave pridelkov. Glavni cilj je dolgoročno povečati produktivnost kmetij in hkrati ohraniti dohodek kmetije ob podnebnih spremembah. Podnebna odpornost je sposobnost, da kmetijske strukture ohranjajo svoje funkcije v spreminjajočih se podnebnih razmerah. Kmetje lahko podprejo podnebno odpornost z izboljšanjem robustnosti, prilagodljivosti in preoblikovanja kmetijskih praks [16]. Robustnost pomeni sposobnost kmetijskega sistema, da se spopade s podnebnimi ekstremi.

Prilagodljivost pomeni sposobnost spreminjanja kmetijskih praks, kot so trženje in upravljanje tveganj, za zmanjšanje vplivov podnebnih ekstremov, hkrati pa ohranja strukturo sistema. Preobrazljivost pomeni sposobnost spreminjanja strukture in funkcije sistema v odziv na podnebne spremembe [16]. Skupni cilj izboljšanja podnebne odpornosti ne vključuje le povečevanja produktivnosti pridelkov med spreminjanjem podnebnih razmer, temveč tudi izboljšanje ekosistemov in njihove biodiverzitete ter zmanjšanje okoljske degradacije [20].

Klimatsko odporni sistemi pridelave

Klimatsko odporni pridelki (KOP) so bili proizvedeni za določen namen, in sicer za spopadanje z biotskim in abiotičnim stresom, na primer sušo, kjer obstaja številni načini, kako se boriti proti suši s pomočjo upravljanja z vodo. Na primer, tehnologije, prijazne do vode, kot so gredice za namakanje brazd, nabiranje deževnice, metoda gojenja prekrivnih pridelkov, mikro namakanje, itd. Ko nastopi suša in z njo visoke temperature, je relativno varen način, kako doseči zadovoljive donose, uporaba različnih vrst tehnologij, ki temeljijo na ocenjevanju vode za pridelke, sprejem metod za ohranjanje vode, spreminjanje urnikov gnojenja in namakanja, itd.

Na primer, sorte riža, odporne proti suši, gojene v Indiji, so dale približno 1 tono/ha višji donos kot običajne sorte med sušnim stresom. Riž ni edini pridelek, ki je močno prizadet zaradi suše ali poplav. Koruza in pšenica sta prav tako občutljiva na te stresorje. Suša je odgovorna za do 20% izgube donosa pri koruzi. Na sušo tolerantne sorte koruze lahko dajo donos do 2 - 3 tone/ha v primerjavi z običajnimi sortami, ki dajo do 1 tone/ha v istih pogojih [25].

Še en razlog, zakaj so bile vzrejene KOP, je odpornost na vodo. Na primer, uvedba kratkotrajnih sort graha, soje, pšenice in sorga v Indiji je bistveno povečala donose [24]. Pomembno je povedati, da velik del območja, kjer se gojijo ti pridelki, trpi zaradi poplav, in skoraj 80% območja gojenja riža v vzhodni Indiji trpi zaradi prekomerne vode ali suše, odvisno od vzorca padavin, kar pomeni, da so kmetje popolnoma odvisni od okolja. Z uporabo vrste riža, ki je tolerantna na poplave, in lahko prenese do 17 dni popolnega potapljanja in s pridelkom 3 ton/ha, lahko kmetje zmanjšajo svojo odvisnost od okoljskih dejavnikov [22].

Obstaja še več razlogov, zakaj uporabiti KOP, kot so visoke temperature, slanost in krajše vegetacijsko obdobje, kot tudi spopadanje s škodljivci. Drugi namen, zakaj so bili vzrejeni KOP, je izboljšanje zadrževanja vode v tleh, izboljšanje kakovosti tal in zmanjšanje erozije. Klimatsko odporni pridelki (KOP) imajo večjo toleranco do biotskih in abiotičnih stresorjev v primerjavi z običajno gojenimi pridelki [3].

Glavni namen teh pridelkov je ohranjanje donosa v stresnih pogojih v primerjavi s pridelki, ki so običajno gojeni. Zahvaljujoč lastnostim, ki jih imajo KOP, bodo kmetje dobili sredstva za prilagajanje upravljanja kmetije in vzdrževanje kakovosti, donosov in finančne stabilnosti. Klimatsko odporni sistemi pridelave niso samo o uporabi vode, temperature ali sort odpornih na sol, temveč gre tudi preko problema biodiverzitete, alternativnih kmetijskih sistemov, konzervacijskega kmetijstva in več [4].

Kljub prednostim, ki jih nudijo KOP, bi bilo treba omeniti sprejetje s strani majhnih proizvajalcev, vendar v nekaterih pridelovalnih sistemih morda ne bo tako visoko, kot je pričakovano [6], [14]. Zaradi visokega tveganja in skrbi za donosnost, ki ju povzroča prehod na nove in drugačne načine upravljanja agroekosistema, so kmetje bolj verjetno zadržani pri sprejemanju in preizkušanju različnih načinov, čeprav vedo, da so te metode bolj trajnostne in okolju prijazne od njihovega trenutnega pristopa.

Tabela 1. Prednosti in slabosti intenzivnih in ekstenzivnih kmetijskih dejavnosti [18]

Alternativni kmetijski sistemi

V tem času obstaja nekaj načinov, kako lahko kmetje upravljajo svoja zemljišča, ne samo na konvencionalni način Na primer, lahko uporabijo alternativne kmetijske sisteme, ki so boljši od konvencionalnega kmetovanja, kar zadeva odpornost na podnebne spremembe [17]. Alternativni upravljavski sistemi lahko vključujejo minimalno obdelavo, zmanjšane prakse oranja, kolobarjenje, uporabo prekrivnih posevkov, zmanjšanje uporabe anorganskih gnojil, itd. Raziskave kažejo, da imajo ti alternativni sistemi kmetovanja potencial za zmanjšanje okoljske onesnaženosti in emisij toplogrednih plinov ter izboljšanje kakovosti vode in tal [1].

Trenutno znanje kaže, da bodo podnebne spremembe vplivale na biotske (škodljivci, patogeni) in abiotične (sončno sevanje, temperatura vode, voda) dejavnike pri pridelavi pridelkov, kar bo ogrozilo trajnost in proizvodnjo pridelkov [14]. Zato bi se morali kmetje osredotočiti tudi na biodiverziteto in poskušati diverzificirati svoje agroekosisteme, saj bodo bolj raznoliki sistemi delovali bolje v spreminjajočih se okoljih. Potencialne koristi za kmete so prikazane v tabeli 2.

Tabela 2. Primeri diverzifikacije v kmetijskih sistemih in potencialne koristi za kmete v pogojih podnebnih sprememb, povzeto po [14]

Konverzijsko kmetijstvo

Konverzijsko kmetijstvo je opredeljeno s strani FAO (Svetovna organizacija za hrano in kmetijstvo) kot pristop k upravljanju agroekosistemov za izboljšanje in trajno produktivnost, hkrati pa povečanje dobička in varnosti preskrbe s hrano ter ohranjanje in izboljšanje virov in okolja. Tri osnovna načela tvorijo, skupaj s drugimi dopolnilnimi praksami, konverzijsko kmetijstvo [11].

• Načelo 1 se nanaša na minimalno obdelavo ali no-till kmetijstvo, ki gre z roko v roki s prakso no till sejanja in neposrednega sejanja sadilnega materiala v neobdelano zemljo. To povzroča minimalno motnjo zemlje zaradi kakršnih koli delovanj.

• Načelo 2 se nanaša na vzdrževanje trajne zastirke iz organske snovi na površini tal, kar pomeni, da mora kmet implementirati ohranjanje biomasnega materiala pridelkov na polju.

• Načelo 3 se nanaša na diverzifikacijo vrst pridelkov, kar zahteva uporabo letnih in trajnih pridelkov, kolobarjenje pridelkov in pravilno mešanico stročnic in ne-stročnic.

Table 3. Extend of conversion agriculture adoption (`000 ha) in Europe in 2008/09, 2013/14, and 2015/16 [11]

Ta tri načela so temelj konverzijskega kmetijstva, kar pomeni, da če kmet uporablja eno ali dve od teh načel v svojem agroekosistemu, ni skladen s konverzijskim kmetijstvom. Namen konverzijskega kmetijstva je povečanje biološke biodiverzitete in bioloških procesov v agroekosistemih. Obdelava tal ne bi smela biti uporabljena ali bi jo bilo treba vsaj zmanjšati na absolutni minimum. Zunanji vnos, kot so anorganska in organska gnojila, bi se morali uporabljati optimalno in v količinah, ki ne bi vplivale na biološke procese v tleh [11]. Kmetje bodo ob upoštevanju vseh načel konverzijskega kmetijstva sposobni izboljšati celotno upravljanje kmetije, predvsem v območjih z deževjem. Z drugimi dobro znanimi praksami, na primer integriranim upravljanjem škodljivcev, vode in hranil, je konverzijsko kmetijstvo osnovni sistem, ki bi ga kmetje morali izbrati, če želijo povečati svojo proizvodnjo, hkrati pa jo ohranjati trajnostno [10]. Razvoj konverzijskega kmetijstva v Evropi je povzet v tabeli 3.

Glavni razlogi za sprejetje konverzijskega kmetijstva so boljša ekonomija kmetije zaradi zmanjšanja vnosov, kot so voda, gnojila, agrokemikalije, čas in gorivo, prilagodljive tehnične možnosti za uporabo gnojil in nadzor plevela, enaki ali višji donosi, večja stabilnost donosov [12], večja zaščita tal pred vodno in vetrno erozijo [19], večje zadrževanje gnojil in večje zadrževanje vode z boljšim upravljanjem z vodo v območjih suše [5].

Reference

1. Behnke, G. D., Zuber, S. M., Pittelkow, C. M., Nafziger, E. D., & Villamil, M. B. (2018). Long-term crop rotation and tillage effects on soil greenhouse gas emissions and crop production in Illinois, USA. Agriculture, Ecosystems & Environment, 261, 62-70.

2. Boyer, J. S., Byrne, P., Cassman, K. G., Cooper, M., Delmer, D., Greene, T., ... & Gaffney, J. (2013). The US drought of 2012 in perspective: a call to action. Global Food Security, 2(3), 139-143.

3. Dhankher, O. P., & Foyer, C. H. (2018). Climate resilient crops for improving global food security and safety. Plant, Cell & Environment, 41(5), 877-884.

4. Eeswaran, R., Nejadhashemi, A. P., & Miller, S. R. (2021). Evaluating the climate resilience in terms of profitability and risk for a long-term corn-soybean-wheat rotation under different treatment systems. Climate Risk Management, 32.

5. Goddard, T., Zoebisch, M., Gan, Y., Ellis, W., Watson, A., & Sombatpanit, S. (2008). No-till Farming Systems. Special Publication No. 3, World Association of Soil and Water Conservation, Bangkok, ISBN: 978-974-8391-60–1.

6. Gollin, D., Morris, M., & Byerlee, D. (2005). Technology adoption in intensive post-green revolution systems. American Journal of Agricultural Economics, 87(5).

7. Hatfield, J. (2012). Agriculture in the Midwest. US National Climate Assessment Midwest Technical Input Report, 1-8.

8. Hatfield, J. L., Antle, J., Garrett, K. A., Izaurralde, R. C., Mader, T., Marshall, E., ... & Ziska, L. (2020). Indicators of climate change in agricultural systems. Climatic Change, 163(4).

9. Jain, M., Naeem, S., Orlove, B., Modi, V., & DeFries, R. S. (2015). Understanding the causes and consequences of differential decision-making in adaptation research: adapting to a delayed monsoon onset in Gujarat, India. Global Environmental Change, 31, 98-109.

10. Kassam, A. H., & Basch, G. (2014). Sustainable soil management is more than what and how crops are grown. In Rolul agriculturii în acordarea serviciilor ecosistemice şi sociale(pp. 230-270).

11. Kassam, A., Friedrich, T., & Derpsch, R. (2019). Global spread of conservation agriculture. International Journal of Environmental Studies, 76(1), 29-51.

12. Kassam, A., Friedrich, T., Shaxson, F., & Pretty, J. (2009). The spread of conservation agriculture: justification, sustainability and uptake. International journal of agricultural sustainability, 7(4), 292-320.

13. Lesk, C., Rowhani, P. & Ramankutty, N. (2016). Influence of extreme weather disasters on global crop production. Nature 529, 84–87. 

14. Lin, B. B. (2011). Resilience in agriculture through crop diversification: adaptive management for environmental change. BioScience, 61(3), 183-193.

15. Long, S. P., Marshall-Colon, A., & Zhu, X. G. (2015). Meeting the global food demand of the future by engineering crop photosynthesis and yield potential. Cell, 161(1), 56-66.

16. Meuwissen, M. P., Feindt, P. H., Spiegel, A., Termeer, C. J., Mathijs, E., De Mey, Y., ... & Reidsma, P. (2019). A framework to assess the resilience of farming systems. Agricultural Systems, 176.

17. Michler, J. D., Baylis, K., Arends-Kuenning, M., & Mazvimavi, K. (2019). Conservation agriculture and climate resilience. Journal of environmental economics and management, 93, 148-169

18. Novikova, A., & Startiene, G. (2018). Analysis of farming system outputs and methods of their evaluation. Research for rural development, 2.

19. Pachauri, R. K., & Meyer, L. A. (2014). Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.

20. Peterson, C. A., Eviner, V. T., & Gaudin, A. C. (2018). Ways forward for resilience research in agroecosystems. Agricultural Systems, 162, 19-27.

21. Pradhan, P., Fischer, G., van Velthuizen, H., Reusser, D. E., & Kropp, J. P. (2015). Closing yield gaps: how sustainable can we be? PloS one, 10(6).

22. Reyes, L. C. (2009). Making rice less thirsty. Rice Today, 8(3), 12-15.

23. Smith, S. M. (2012). Food Crisis in the Horn of Africa: Progress Report, July 2011-July 2012. Oxfam International.

24. Sonune, S. V., & Mane, S. (2018). Impact of climate resilient varieties on crop productivity in NICRA village. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry, 7, 3210-3212.

25. Zaidi, P. H., Srinivasan, G., Cordova, H. S., & Sanchez, C. (2004). Gains from improvement for mid-season drought tolerance in tropical maize (Zea mays L.). Field Crops Research, 89(1), 135-152.