CLIAVENa podnebje osredotočeno kmetijsko poklicno izobraževanje

Modul 1 · Poglavje 2

Podnebne spremembe in njihov splošni vpliv na kmetijstvo

Jaroslav Bernas, Petr Konvalina, Jaroslav Neumann · 14 min

ENTRCSROSRSL

Podnebne spremembe so v prvi vrsti posledica izgorevanja fosilne energije (premog, nafta, zemeljski plin) in mineralizacije organske snovi zaradi rabe tal. Te procese je povzročilo človeško izkoriščanje fosilnih virov, krčenje naravne vegetacije in uporaba tal za proizvodnjo poljščin. Človeška dejavnost je privedla do merljivega povečanja vsebnosti ogljikovega dioksida (CO2). Posledica tega povečanja je globalno segrevanje, saj CO2 ovira odboj sončne svetlobe nazaj v vesolje, zato se ga več ujame v zemeljsko atmosfero. Molekule metana (CH4) in dušikovega oksida (N2O) imajo podoben, vendar veliko večji učinek, saj je potencial metana za globalno segrevanje dvajsetkrat večji od potenciala CO2.

Učinek globalnega segrevanja zaradi dušikovega dioksida (NO2) je kar 300-krat večji, kot učinek CO2 [10]. Podnebje je glavni dejavnik kmetijske proizvodnje. Podnebne spremembe so v zadnjem desetletju spodbudile pomembne spremembe in prilagoditve v vseh kmetijskih sektorjih. Raziskovalne teme se osredotočajo tudi na možne fizične učinke podnebnih sprememb na kmetijstvo, kot so spremembe v donosu pridelkov in živine ter gospodarske posledice teh morebitnih sprememb [3]. Kmetijstvo je najbolj ranljiv sektor za podnebne spremembe zaradi svoje velikosti in občutljivosti na vremenske parametre, ki povzročajo znatne gospodarske posledice. Spremembe podnebnih dejavnikov, kot so temperatura in padavine, pomembno vplivajo na pridelek poljščin. Podnebne spremembe na splošno bolj vplivajo na tropske regije, saj imajo tropske rastline višji temperaturni optimum in tako doživljajo visokotemperaturni stres v času vročinskih valov, ki so vedno bolj izraziti.[8]. Kmetijstvo in podnebne spremembe so povezani v različnih vidikih, saj so podnebne spremembe glavni vzrok biotskih in abiotskih stresov, ki negativno vplivajo na kmetijstvo v regiji. Na kmetijske dejavnosti vplivajo podnebne spremembe, npr. razlike v letni količini padavin, povprečni temperaturi, vročinskih valovih, spremembah plevelov, škodljivcev ali mikrobov, globalnih spremembah atmosferskega CO2 ali ravni ozona in nihanja morske gladine [11].

Napovedi o prihodnjih svetovnih trendih emisij toplogrednih plinov iz kmetijstva so v veliki meri odvisne od fizičnih in ekonomskih parametrov, ki močno vplivajo na skupne emisije. Ti parametri vključujejo stroške goriva, gospodarski razvoj, razvoj števila živine, povečanje produktivnosti, nove tehnologije, razpoložljivost vode, krčenje gozdov ter odnos in prehrano potrošnikov [10]. Trenutni znanstveni modeli napovedujejo znatne podnebne spremembe zaradi povečanih emisij toplogrednih plinov. Te spremembe bodo vplivale na kmetijstvo tako pozitivno kot negativno. Napovedano zvišanje globalne temperature med 1,4 °C in 5,8 °C bo povzročilo spremembe v vzorcih padavin. Ekstremni vremenski dogodki (suše, poplave) naj bi se pojavljali pogosteje. Sezonske razlike v vremenskih dogodkih lahko predstavljajo tveganje za tradicionalne metode pridelave bodisi zaradi omejitev vode ali presežka vode in erozije. Stabilnost tal bo postala ključna za shranjevanje vode v profilu tal, odpornost na hude vremenske pojave in zmanjšanje izgub tal [10]. Na splošno je erozija tal posledica delovanja vode in vetra na obdelovalne površine, pa tudi zmrzali in živali. Odvisno od topografskih značilnosti se lahko prst v celoti izgubi z njive ali se ponovno odloži znotraj nje. Groba frakcija tal (pesek in kamenje) se prenaša na kratke razdalje, medtem ko se lahko drobnejši mulj, glina in organske snovi premaknejo precej stran od mesta. To povzroči, da preostala tla postanejo vse bolj groba in manj rodovitna [13]. Pričakuje se, da bodo podnebne spremembe najbolj prizadele ranljive regije, kot so tropska in subtropska območja ter visokogorske regije [10]. Razmere so na splošno resnejše v manj razvitih državah, kjer so kmetijski ekosistemi bolj krhki in naložbe v kmetijstvo omejene, na kar bodo imele podnebne spremembe po napovedih najbolj uničujoče učinke [12].

Predvidene podnebne spremembe bodo najverjetneje vplivale tudi na razvoj in preživetje patogenov. Predvideva se, da bo sprememba podnebja ali vremenskega vzorca povečala dovzetnost pridelkov za različne škodljivce, bolezni in pritisk plevela, kar lahko zmanjša raven pridelka. Poleg tega so škodljivci in bolezni bolj razširjeni v vlažnih in toplejših predelih. Tudi drugi parametri, kot so vlažnost, hitrost vetra, temperatura in padavine, lahko vplivajo na pridelek. Odnosi med rastlinami in vodo so zelo dovzetni na spremembe temperature in padavin. Na fiziološke spremembe bodo bolj verjetno vplivale ekstremne spremembe teh parametrov kot spremembe srednjega podnebja. Odziv rastlin na podnebne spremembe se razlikuje glede na rastlinsko vrsto in razvojno stopnjo. Za različne pridelke obstajajo pragovi, ki so specifični za posamezne vrste. Njihovi odzivi, kot so raztezanje korenin, motnje v rastnem kotu korenin in zmanjšanje pridelka, se med različnimi vrstami rastlin razlikujejo [8]. Med podnebnimi spremembami se bodo vzorci padavin spremenili, pri čemer bodo nekatera območja bolj vlažna, nekatere vodilne kmetijske regije pa bolj sušne. Kljub temu, da je te vzorce težko napovedati, so napovedi podnebnega modela bolj negotove glede padavin kot temperature. Nedavne suše v mnogih delih sveta poudarjajo ključno vlogo sprememb padavin. Tudi če je skupna letna količina padavin nespremenjena, lahko kmetijstvu škodijo spremembe v razporejenosti ali intenzivnosti padavin [4].

Z naraščajočo podnebno zakonodajo in naraščajočim zanimanjem javnosti za okolje je pomen dobrega ravnanja z okoljem v kmetijstvu zdaj splošno priznan. Čeprav kmetijski sektor te izzive sprejema počasi, se pojavljajo prostovoljni premiki k boljšemu ravnanju z okoljem v kmetijstvu. Prevladujoči vplivi na okolje, ki so povezani s kmetijstvom, so večinoma pesticidi in njihove aktivne snovi, dušikove spojine in s tem povezane emisije; upravljanje živine; ter erozija tal in s tem povezane izgube hranil, ki vplivajo na evtrofikacijo. Vplivi na okolje niso le tisti, ki jih je mogoče izmeriti kemično ali biokemično. Obstajajo tudi vizualni ali estetski vplivi, kot je videz krajine, in socialno-ekonomski vidiki, kot so posledice za podeželske skupnosti, ki jih je težje količinsko opredeliti [13].

Dogovor o tem, kako je treba trajnost razlagati, definirati ali meriti, je precej zapleten. Vse večja ozaveščenost o vplivu konvencionalnih sistemov kmetovanja na okolje je privedla do premika k vsem alternativam, ki izrecno priznavajo zunanje učinke sistemov kmetovanja (npr. vpliv pesticidov na divje živali ali gnojil na oskrbo z vodo) in jih poskušajo čim bolj minimizirati. Pristop ekološkega kmetovanja ni edina alternativa konvencionalnim proizvodnim sistemom, ki se trenutno zagovarja. Biodinamični in regenerativni sistemi z nižjimi vložki so zajeti pod trajnostnimi in alternativnimi naslovi. Trajnostno kmetijstvo z nizkimi vložki je na primer prejelo znatna raziskovalna sredstva in podporo ZDA. Kljub temu je obstoj nekaterih agrokemičnih vložkov ključen dejavnik, ki razlikuje trajnostno kmetijstvo z nizkimi vložki od ekološkega kmetovanja. Pomembni dejavniki, ki razlikujejo ekološko kmetovanje od drugih pristopov trajnostnega kmetijstva, so obstoj proizvodnih standardov, postopkov certificiranja in v mnogih državah zakonodajne podlage, ki dajejo jasno ločnico med ekološkimi in drugimi sistemi kmetovanja, predvsem za tržne namene [ 14].

Vpliv kmetijstva na okolje

Naša družba ostaja pogojena s pokrajino, podnebjem, hidrologijo, tlemi in organizmi, čeprav se tehnološke spremembe nenehno dogajajo[9]. Medsebojno delovanje in odvisnost od krajine je najosnovnejši dejavnik, ki ga moramo upoštevati pri obravnavi možnosti trajnostnega razvoja, saj današnje upravljanje krajine zagotovo ni trajnostno. Hrana je osnovni problem, s katerim se soočamo danes, problem pa bo tudi v prihodnosti. V preteklih tisočletjih so problemi povezani s hrano reševali s spreminjanjem gozdov, pašnikov in mokrišč v obdelovalne površine ter z intenziviranjem kmetijske proizvodnje.

Gojenje rastlin je edini možni vir hrane za človeka. Z naraščanjem prebivalstva se bodo zahteve po preskrbi s hrano še povečevale. Povečanje zahtev po hrani bo verjetno pomenilo povečanje kmetijskih vložkov, kar bo s kmetijskega vidika neizogibno povzročilo še večje podnebne probleme, kot jih poznamo danes. Čeprav je kmetijstvo nepogrešljivo za človekovo življenje, bo ravnanje z naravo čez nekaj let pred velikim izzivom, saj bo treba omejiti pritisk, ki ga predstavljajo emisije ogljikovega dioksida, degradacija biotske raznovrstnosti in izguba vode, kot posledice intenzivnega kmetijstva [5].

Širitev kmetijskih površin

Danes je širjenje kmetijskih površin z obdelovanjem vse težje. V zadnjih 50 letih se je proizvodnja povečala predvsem z intenzifikacijo na enoto zemlje v kombinaciji z razmeroma počasi rastočo zemljiško osnovo [2]. Večina območij v zmernih pasovih se že uporablja v kmetijske namene. Krčenje gozdov, zlasti deževnih gozdov za proizvodnjo sojinega ali palmovega olja, ima velike in nesporne podnebne posledice v smislu izgube biotske raznovrstnosti in globalnega segrevanja.

Degradacija tal

Prst je osnovna enota ekološkega sistema in je v veliki meri neobnovljiv vir. Žal je propadanje prsti stalni spremljevalec kmetijstva in eden njegovih najresnejših podnebnih problemov. Največji vzroki za degradacijo tal so monokulture, pridobivanje mineralov, nenadzorovana paša, krčenje gozdov, neustrezna obdelava tal, vodna erozija in nepravilna uporaba agrokemikalij. Ena od rešitev za preprečevanje degradacije tal je pogozdovanje obdelovalnih površin oziroma prehod iz obdelovalnih površin v travnike, kjer se povpraševanje po mesu povečuje [6].

Povpraševanje po mesnih izdelkih

V zadnjih 50 letih se je svetovna poraba mesa na osebo podvojila s približno 20 kg na osebo na leto iz leta 1960. Leta 2011 se je poraba mesa že več kot podvojila, za leto 2050 je predpostavka več kot 50 kg na osebo na leto [1]. Ta problem se bo sčasoma poslabšal, ko se bodo prebivalstvo in dohodki povečevali. Meso, jajca in mlečni izdelki bodo verjetno povečali porabo, kar bo pritiskalo na zemljo, da pridela več koruze, soje in drugih poljščin, ki so potrebni za krmo živine. Na Kitajskem sta se proizvodnja in poraba svinjine dramatično povečala. V primerjavi z letom 1979 se je poraba svinjine v povprečju povečala za petkrat na prebivalca Kitajske. Povpraševanje po mesu na Kitajskem je povzročilo krčenje gozdov in njihovo pretvorbo v obdelovalna zemljišča. Množično preoblikovanje pašnikov v obdelovalna zemljišča se je zgodilo tudi v Argentini, kar je povzročilo zelo velik pritisk na zemljo in njeno degradacijo. Degradacija in spremembe so tako velike, da jih na dolgi rok ni mogoče nadzorovati.

Prilagajanje podnebnim spremembam v rastlinski pridelavi

Ohranjanje stroge definicije prilagajanja je zelo pomembno. Ustrezna definicija pomeni ukrep, ki zmanjšuje negativne ali povečuje pozitivne vplive podnebnih sprememb [7]. Pozitivni in negativni vidiki so predvsem temperaturna nihanja in variacije v količini padavin, ki so ključni pokazatelji podnebnih obremenitev. Vremenske spremembe imajo skupaj pozitivne in negativne rezultate, vendar so negativni učinki bolj spodbudni k razmišljanju [11]. Široko in raznoliko zanimanje za prilagajanje je povzročilo veliko različnih delovnih definicij prilagajanja podnebju. Medvladni odbor za podnebne spremembe (IPCC) opredeljuje prilagoditev v naravnih ali človeških sistemih kot odziv na dejanske ali pričakovane podnebne dražljaje ali njihove učinke, ki ublažijo škodo ali izkoristijo koristne priložnosti. Prilagajanje podnebnim spremembam lahko opredelimo tudi kot vsako dejanje, ki dovolj izboljša blaginjo družbe, da nadomesti izgube, ki so povezane s podnebnimi spremembami. Usodna težava širokih ali preveč splošnih definicij je ta, da se izgubi ključni namen prilagajanja, to je ocenjevanje vplivov emisij toplogrednih plinov [7].

Tudi majhne podnebne spremembe so problematične za kmetijstvo. V industrijski proizvodnji je mogoče izvesti razmeroma hitro rešitev kot odziv na podnebne spremembe, medtem ko je v kmetijstvu bistveno drugače. Kmetijstvo vključuje naravne procese, ki pogosto zahtevajo fiksne deleže hranil, temperatur, padavin in drugih pogojev. Po vsem svetu je bilo kmetijstvo z desetletji poskusov optimizirano lokalnim podnebnim razmeram. Pogoji, ki so potrebni za dobro rast pridelkov, vključujejo želeno povprečno temperaturo in obsege padavin ter informacije v zvezi s podrobnostmi o časovnem razporedu in ekstremnimi vrednostmi [4]. Številne morebitne spremembe v kmetijskem upravljanju in tehnologijah, vključno s spremembami v fenologiji pridelka in izboljšano odpornostjo na sušo in vročino, bi pripomogle k izboljšanju produktivnosti pridelka, vendar ne predstavljajo nujno resničnih prilagoditev [7]. Prilagajanje podnebnim spremembam je nujno, a ne zadostno. Če se bo globalno segrevanje podobno nadaljevalo, bo v nekaj desetletjih doseglo stopnje, pri katerih prilagajanje na njih ne bo mogoče. Vsaka dolgoročna rešitev mora vključevati hitro zmanjšanje emisij, da se omeji prihodnji obseg podnebnih sprememb [4].

Produktivnost v rastlinski pridelavi je bistvena. Pridelek in proizvodnja sta le dve izmed mnogih možnih meritev vpliva. Vsako spremembo v kmetijstvu, ki izboljša splošno bogastvo in zmanjša občutljivost na ekstremne razmere, bi lahko šteli za podnebno prilagodljivo [7]. Odziv na podnebno krizo v kmetijstvu bo zahteval prilagoditev z ustvarjanjem poljščin in kultivarjev, ki so odporni na vročino in sušo. Prav tako bo potrebno hitrejše zmanjšanje emisij toplogrednih plinov, da se omeji prihodnja škoda, povezana s podnebjem [4]. Ukrepi, ki resnično zmanjšujejo vpliv, so v kmetijstvu relativno redki[7]. Po mnenju Reynoldsa in Ortiza [12] trajnostne tehnologije upravljanja s pridelki, varčujejo z viri in nudijo znatne koristi v podnebnih spremembah. Ti pristopi vključujejo:

  1. Zmanjšana obdelava tal v kombinaciji z zadrževanjem žetvenih ostankov, lahko zaščiti pridelke pred hudimi podnebnimi dogodki, na primer s povečanjem vsebnosti vode v tleh

  2. Poleg tega lahko z izboljšanjem celotnega talnega okolja za rast korenin takšne prakse podpirajo izpolnjevanje potenciala pridelka izboljšanih kultivarjev

  3. Diverzifikacija sistemov pridelave pomaga nadzorovati bolezni, ki se prenašajo s prstjo.

Obstajajo tudi dolgoročnejše koristi, ki na primer vključujejo naslednje:

  1. Zmanjšan vpliv na okolje zaradi natančnosti pri nanašanju dušika in vode v primeru namakanja in zmanjšane uporabe dizelskega goriva, povezanega z agrotehnološkimi operacijami.

  2. Podpirati tla, ki so manj nagnjena k degradaciji, čeprav podnebne spremembe povečujejo potrebo po intenzivnejšem obdelovanju v še vedno produktivnih regijah.

Potrebna je doslednejša obravnava prilagajanja podnebju, da bi bolje ocenili vplive podnebnih sprememb in lažje prepoznali inovacije v kmetijstvu, ki so bolj učinkovite v prihodnjih podnebjih kot v sedanjih ali preteklih. Prav tako se lahko zgodi, da nekatere najboljše kmetijske inovacije v prihodnjih desetletjih morda ne bodo imele prilagoditvenih koristi, tudi te bi morale biti predmet pozornosti [7]. Reynolds in Ortiz [12] sta mnenja, da je mogoče za povečanje prehranske varnosti izvesti naslednje tehnične rešitve, usmerjene v pridelke:

  • Uporaba praks upravljanja s pridelki in zemljišči, ki povečajo trajnostno produktivnost iz danih naravnih virov in omogočajo uresničitev celotnega genskega potenciala kultivarjev.

  • Izvajanje strategij upravljanja živine in reje za zmanjšanje emisij toplogrednih plinov.

  • Žlahtnjenje, ki je osredotočeno na prilagajanja na težja okolja, predvidena v modelih podnebnih sprememb.

  • Sistematično vrednotenje genskih virov za boljšo ciljno usmerjenost njihove uporabe pri izboljšanju sort.

  • Naložbe v ciljne agroekosisteme (ob upoštevanju pridelovalnih, podnebnih, biotskih in edafskih dejavnikov), da se omogoči sistematično vrednotenje različnih modelov genske prilagoditve.

  • Integrirana uporaba raziskovalnih tehnik (npr. daljinsko zaznavanje za natančno fenotipizacijo, mreže terenskih operacij, najsodobnejše molekularne tehnike itd.), ki bodo omogočile natančnejšo povezavo analize genoma s prilagodljivimi odzivi pridelkov.

  • Določanje teoretičnih omejitev učinkovitosti rabe virov v sistemih pridelave (vključno s hranili, vodo in svetlobo), da bi pomagali vzpostaviti realne raziskovalne cilje pri ocenjevanju potencialne produktivnosti v prihodnjih podnebnih scenarijih. Pri tem je treba upoštevati odziv pridelka in morebitno prilagoditev na ekstremne podnebne dogodke.

  • Spremljanje in modeliranje širjenja bolezni in škodljivcev kot odziv na podnebne dejavnike za zmanjšanje izgub pridelka in zmanjšanje tveganja epidemij.

  • Ustanovitev raziskovalnih konzorcijev, kjer se zavzema za rešitev skupnega problema in nato združuje znanja in raziskovalne platforme.

Povzetek je, da vrzel med trenutnimi in dosegljivimi donosi zmanjšuje tveganje pomanjkanja hrane [12]. Možnosti prilagajanja za zmanjšanje negativnih vplivov ali povečanje pozitivnih učinkov podnebnih sprememb si zelo zanimive. Kvantifikacija tveganj je bistvenega pomena za pravilno ovrednotenje stroškov in koristi zmanjšanja emisij toplogrednih plinov. Bistvena je tudi želja po opredelitvi ukrepov in naložb, ki lahko pomagajo izboljšati možnosti za proizvodnjo hrane in prehransko varnost [7].

Literatura

  1. Alexandratos, N., Bruinsma, J., Alexandratos, N., & Bruinsma, J. (2012). World agriculture towards 2030/2050: The 2012 revision. https://doi.org/10.22004/AG.ECON.288998

  2. Alston, J. M., & Pardey, P. G. (2014). Agriculture in the Global Economy. Journal of Economic Perspectives, 28(1), 121–146. https://doi.org/10.1257/jep.28.1.121

  3. Aydinalp, C., & Cresser, M. S. (2008). The effects of global climate change on agriculture. American-Eurasian Journal of Agricultural & Environmental Sciences, 3(5), 672-676.

  4. Bernard, L., Semmler, W., Ackerman, F., & Stanton, E. A. (2015). Climate Impacts on Agriculture. In L. Bernard & W. Semmler (Ed.), The Oxford Handbook of the Macroeconomics of Global Warming. Oxford University Press. https://doi.org/10.1093/oxfordhb/9780199856978.013.0024

  5. Bouma, J., & McBratney, A. (2013). Framing soils as an actor when dealing with wicked environmental problems. Geoderma, 200–201, 130–139. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2013.02.011

  6. Johnson, B., & Villumsen, G. (2018). Environmental aspects of natural resource intensive development: The case of agriculture. Innovation and Development, 8(1), 167–188. https://doi.org/10.1080/2157930X.2017.1317915

  7. Lobell, D. B. (2014). Climate change adaptation in crop production: Beware of illusions. Global Food Security, 3(2), 72–76. https://doi.org/10.1016/j.gfs.2014.05.002

  8. Malhi, G. S., Kaur, M., & Kaushik, P. (2021). Impact of Climate Change on Agriculture and Its Mitigation Strategies: A Review. Sustainability, 13(3), 1318. https://doi.org/10.3390/su13031318

  9. Martini, I. P., & Chesworth, W. (Ed.). (2010). Landscapes and societies: Selected cases. Springer.

  10. Niggli, U., Schmid, H., & Fliessbach, A. (2008). Organic farming and climate change. International Trade Centre (ITC), Geneva. 38 p.

  11. Raza, A., Razzaq, A., Mehmood, S., Zou, X., Zhang, X., Lv, Y., & Xu, J. (2019). Impact of Climate Change on Crops Adaptation and Strategies to Tackle Its Outcome: A Review. Plants, 8(2), 34. https://doi.org/10.3390/plants8020034

  12. Reynolds, M. P., & Ortiz, R. (2010). Adapting crops to climate change: a summary, 1. In Reynolds, M. P. (Ed.). (2010). Climate change and crop production. CABI.

  13. Skinner, J. A., Lewis, K. A., Bardon, K. S., Tucker, P., Catt, J. A., & Chambers, B. J. (1997). An Overview of the Environmental Impact of Agriculture in the U.K. Journal of Environmental Management, 50(2), 111–128. https://doi.org/10.1006/jema.1996.0103

  14. Stockdale, E. A., Lampkin, N. H., Hovi, M., Keatinge, R., Lennartsson, E. K. M., Macdonald, D. W., Padel, S., Tattersall, F. H., Wolfe, M. S., & Watson, C. A. (2001). Agronomic and environmental implications of organic farming systems. In Advances in Agronomy (Issue. 70, s. 261–327). Elsevier. https://doi.org/10.1016/S0065-2113(01)70007-7