Климатске промене и њихов општи утицај на пољопривреду

Актуелна промена глобалне климе је феномен који је првенствено последица сагоревања фосилне енергије (угаљ, нафта, природни гас) и минерализације органске материје због коришћења земљишта. Ови процеси су узроковани експлоатацијом фосилних ресурса човечанства, чишћењем природне вегетације и коришћењем ових земљишта за обрадиве усеве. Ове активности су првенствено довеле до мерљивог повећања садржаја угљен-диоксида (CO₂). Ово повећање доводи до глобалног загревања, јер CO₂ омета рефлексију сунчеве светлости назад у свемир, па је више тога заробљено у Земљиној атмосфери. Молекули метана (CH₄) и азот-оксида (N₂O) имају сличан, али далеко већи ефекат: потенцијал глобалног загревања метана је двадесет пута већи од CO₂.

Насупрот томе, потенцијал азот-диоксид је чак 300 пута већи [10]. Клима је примарни важан фактор за пољопривредну производњу. Потенцијални ефекти климатских промена на пољопривреду мотивисали су важне промене у свим пољопривредним секторима током последње деценије. Такође, теме истраживања се концентришу на могуће физичке ефекте климатских промена на пољопривреду, као што су промене у приносима усева и стоке и економске последице ових потенцијалних промена [3]. Пољопривреда је најрањивији сектор на климатске промене, због своје величине и осетљивости на временске параметре, што изазива значајне економске утицаје. Промене климатских догађаја, као што су температура и падавине, значајно утичу на принос усева. Климатске промене генерално више утичу на тропске регионе, пошто тропски усеви остају ближе свом високом температурном оптимуму и на тај начин доживљавају стрес од високе температуре током повишених нивоа температуре [8]. Пољопривреда и климатске промене су интерно повезане у различитим аспектима, пошто су климатске промене водећи узрок биотичких и абиотичких стресова, који негативно утичу на пољопривреду региона. На пољопривредне активности утичу климатске промене, на пример, варијације у годишњим падавинама, просечна температура, топлотни таласи, модификације корова, штеточина или микроба, глобална промена атмосферског нивоа CO₂ или озона и флуктуације нивоа мора [11].

Предвиђања о будућим глобалним трендовима емисија гасова стаклене баште из пољопривреде у великој мери зависе од физичких и економских параметара који снажно утичу на укупне емисије. Ови параметри укључују цену горива, економски развој, еволуцију броја стоке, повећање продуктивности, нову технологију, доступност воде, крчење шума и ставове потрошача и исхрану [10]. Тренутни научни модели предвиђају значајне промене у животној средини узроковане повећаним емисијама гасова стаклене баште. Ове промене ће утицати на пољопривреду и на позитиван и на негативан начин. Предвиђено повећање глобалне температуре између 1,4°C и 5,8°C резултираће променама у обрасцима падавина. Очекује се да ће се екстремни временски догађаји (суше, поплаве) чешће дешавати. Сезонске варијације у временским приликама могу представљати ризик за традиционалне методе производње усева било због ограничења воде или вишка воде и ерозије. Стабилност тла ће постати кључна за складиштење воде у профилу тла, отпорност на тешке временске прилике и минимизирање губитака тла [10]. Уопштено говорећи, ерозија земљишта је узрокована деловањем воде и ветра на обрадиве површине, али и мразом и животињама. У зависности од топографских карактеристика, земљиште може бити потпуно изгубљено са поља или поново таложено у њему. Груба фракција земљишта (песак и камење) се транспортује на кратке удаљености, док се финији муљ, глина и органска материја могу знатно удаљити од локације. Ово узрокује да преостало земљиште постаје све крупније и мање плодно [13]. Очекује се да ће угрожени региони као што су тропска и суптропска подручја и високопланински региони највише патити због климатских промена [10]. Ситуација је генерално озбиљнија у мање развијеним земљама где су агроекосистеми већ крхки, улагања у пољопривреду су ограничена, а предвиђа се да ће климатске промене имати најразорније последице [12].

Предвиђене климатске промене ће такође највероватније утицати на развој и опстанак патогена. Предвиђено је да ће промена климе или временског обрасца повећати осетљивост усева на различите штеточине, болести и притисак корова, што може смањити ниво приноса уопште. Штавише, штеточине и болести су чешћи у влажним и топлијим крајевима. Остали параметри, као што су влажност, брзина ветра, температура и падавине, такође могу утицати на приносе усева. Односи између биљака и воде су веома подложни променама температуре и падавина. Вероватније је да ће на физиолошке промене утицати екстремне промене ових параметара него промене средње климе. Реакција биљака на климатске промене варира у зависности од биљне врсте и фазе развоја. Постоје специфични прагови за различите усеве. Њихове реакције, као што су издуживање корена, поремећај угла раста корена и смањење приноса, разликују се међу различитим врстама биљака [8]. Током климатских промена, обрасци падавина ће се променити, при чему ће неке области постати влажније, али неке водеће пољопривредне регије постају сушније. Упркос томе што је ове обрасце тешко предвидети, предвиђања климатског модела су несигурнија за падавине него за температуру. Међутим, недавне суше у многим деловима света наглашавају кључну улогу промена у количини падавина. Чак и ако је укупна годишња количина падавина непромењена, пољопривреди могу нанети штету променама сезонског карактера или интензитета падавина [4].

Са све већим еколошким законодавством и растућим интересовањем јавности за животну средину, важност доброг управљања животном средином у пољопривреди сада је генерално препозната. Иако пољопривредни сектор полако прихвата ове изазове, јавља се добровољни искорак ка бољем управљању животном средином у пољопривреди. Доминантни утицаји на животну средину повезани са пољопривредом су углавном пестициди и њихови загађивачи, једињења азота и сродне емисије; управљање сточарством; и ерозија земљишта и повезани губици хранљивих материја који утичу на еутрофикацију. Утицаји на животну средину нису само они који се могу измерити хемијски или биохемијски. Постоје и визуелни или естетски утицаји, као што је изглед пејзажа, и социо-економска разматрања, као што су импликације на руралне заједнице, које је теже квантификовати [13].

Тешко је постићи договор о томе како одрживост треба тумачити, дефинисати или мерити. Међутим, повећање свести о утицају конвенционалних пољопривредних система на животну средину довело је до померања ка свим алтернативама, које експлицитно признају екстерне ефекте пољопривредних система (нпр. утицај пестицида на дивље животиње или ђубрива на водоснабдевање) и настоје да минимизирају промене у систему пољопривреде. Приступ органске пољопривреде није једина алтернатива конвенционалним системима производње који се тренутно заговарају. Системи са нижим уносом, биодинамички и регенеративни системи су обухваћени под одрживим и алтернативним насловима. На пример, одржива пољопривреда са малим инпутима је добила значајна средства за истраживање и подршку у САД. Ипак, неелиминисање одређених агрохемијских инпута је кључни фактор који разликује одрживу пољопривреду са ниским уносом од органске пољопривреде. Међутим, важан фактор који разликује органску пољопривреду од других приступа одрживој пољопривреди је постојање стандарда производње, процедура сертификације и, у многим земљама, законске основе која даје јасну линију раздвајања између система органске пољопривреде и других система, првенствено у маркетиншке сврхе [14].

Утицај пољопривреде на животну средину

Упркос сталним технолошким променама, наше друштво остаје условљено пејзажом, климом, хидрологијом, земљиштем и организмима [9]. Интеракција и зависност од пејзажа је најосновнији фактор који се мора узети у обзир приликом разматрања могућности одрживог развоја јер данашње управљање пејзажом свакако није одрживо. Храна је основни проблем са којим се данас суочавамо и са којим ћемо се суочавати и за неколико деценија. Током протеклих хиљада година, проблем хране је решен претварањем шума, пашњака и мочвара у обрадиво земљиште и интензивирањем пољопривредне производње.

Узгој биљака је једини могући извор хране за људе. Како становништво расте, потражња за храном ће наставити да расте, што ће вероватно значити повећање пољопривредних инпута, а то ће неизбежно створити, са аспекта пољопривреде, још веће еколошке проблеме него што их данас познајемо. Иако је пољопривреда неопходна за живот човека, начин на који се поступа са природом суочиће се са великим изазовом за неколико година, посебно због тога што ће бити неопходно ограничити притисак који представља емисија угљен-диоксида, деградација биодиверзитета и губитак воде проузрокован интензивном пољопривредом [5].

Ширење пољопривредног подручја

Данас је проширење пољопривредних површина обрадом све теже. Током последњих 50 година, производња се повећала углавном кроз интензивирање по јединици земљишта у комбинацији са релативно споро растућом основом земљишта [2]. Већина подручја у умереним зонама се већ користи у пољопривредне сврхе. Крчење шума, посебно сеча прашума за производњу сојиног или палминог уља, има велике и неоспорне последице по животну средину у смислу губитка биодиверзитета и глобалног загревања.

Деградација земљишта

Земљиште је основна јединица еколошког система и у великој мери представља необновљив ресурс. Нажалост, његова деградација је стални пратилац пољопривреде и један од њених најозбиљнијих еколошких проблема. Највећи узроци деградације земљишта су монокултуре, вађење минерала, неконтролисана испаша, крчење шума, неодговарајућа обрада земљишта, водена ерозија и неправилна примена агрохемикалија. Једно од решења за спречавање деградације земљишта је пошумљавање ораница или прелазак са ораница на ливаде, што је ипак тешко у ситуацији све веће потражње за месом [6].

Потражња за месним производима

Током последњих 50 година, глобална потрошња меса по особи се удвостручила са око 20 кг по особи годишње 1960. године, потрошња меса у 2011. је већ више него удвостручена, а за 2050. годину претпоставка је више од 50 кг по особи годишње [1]. Овај проблем ће се временом погоршавати како се становништво и приходи повећавају. Потрошња меса, јаја и млечних производа ће се вероватно повећавати, што ће условити узгајање више кукуруза, соје и других усева потребних за исхрану стоке. На пример, у Кини је драстично порасла производња и потрошња свињског меса. У поређењу са 1979. годином, потрошња свињског меса порасла је у просеку пет пута по становнику Кине. Сам овај захтев у Кини резултирао је претварањем шума у обрадиво земљиште и масовним претварањем пашњака у оранице у Аргентини. Ово је створило веома висок притисак на само земљиште и његову деградацију, при чему се тако значајне и екстензивни промене не могу одржати на дужи рок.

Прилагођавање климатским променама у биљној производњи

Давање стриктне дефиниције адаптације је веома важно на почетку. Одговарајућа дефиниција може бити следећа: акција која смањује негативне или појачава позитивне утицаје климатских промена [7]. Позитивни и негативни аспекти су првенствено температурне флуктуације и варијације падавина, које су кључни показатељи стреса у животној средини. Временске варијације заједно имају позитивне и негативне исходе, али негативни ефекти више подстичу размишљање [11]. Широко и разнолико интересовање за адаптацију је неизбежно резултирало многим различитим радним дефиницијама климатске адаптације. Међувладин панел за климатске промене (IPCC) дефинише адаптацију као прилагођавање у природним или људским системима као одговор на стварне или очекиване климатске стимулусе или њихове ефекте, које умањује штету или искоришћава корисне прилике. Адаптација на климу се такође може дефинисати као свака акција која побољшава добробит друштва довољно да се надокнаде губици повезани са климатским променама. Међутим, фатални проблем са широким дефиницијама је то што оне губе свако значење за кључну сврху дефинисања адаптације: процену утицаја емисија гасова стаклене баште [7].

Чак и мале климатске промене су проблематичне за пољопривреду. У индустрији се, на пример, може применити релативно брзо решење као реакција на климатске промене, али је пољопривреда суштински другачија. Пољопривреда укључује природне процесе који често захтевају фиксне пропорције хранљивих материја, температуре, падавине и друге услове. Широм света, пољопривреда је оптимизована за локалне климатске услове кроз деценије експеримената. Услови који су потребни да би се усеви могли добро развијати укључују њихову преферирану просечну температуру и опсеге падавина и информације у вези са детаљима о времену и екстремним вредностима [4]. Многе потенцијалне промене у управљању пољопривредом и технологијама, укључујући промене у фенологији усева и побољшану толеранцију на сушу и топлоту, помогле би да се побољша продуктивност усева, али не представљају нужно праве адаптације [7]. Прилагођавање климатским променама је неопходно, али није довољно. Ако се глобално загревање настави на сличан начин, оно ће достићи нивое на којима прилагођавање више није могуће за неколико деценија. Свако дугорочно решење мора укључивати брзо смањење емисија како би се ограничио будући обим климатских промена [4].

Продуктивност у биљној производњи је од суштинског значаја. Наравно, принос усева и производња су само два од многих могућих показатеља утицаја. Ово је даље повезано са друштвеним или економским исходима који су такође од великог интереса. Свака промена у пољопривреди која побољшава свеукупно богатство и смањује рањивост на екстремне ситуације може се сматрати прилагодљившћу клими [7]. Одговор на климатску кризу у пољопривреди ће захтевати прилагођавање стварањем усева и сорти отпорних на топлоту и сушу и смањењем емисија гасова стаклене баште што је брже могуће како би се ограничиле будуће штете везане за климу [4]. Акције које заиста смањују утицај су релативно ретке у пољопривреди и знатно ређе него што се често представљају или мисли да јесу [7]. Према Reynolds & Ortiz [12], одрживе технологије управљања усевима које чувају ресурсе нуде значајне предности у условима климатских промена. Ови приступи укључују, на пример:

1. Смањена обрада земљишта у комбинацији са задржавањем остатака усева може заштитити усеве од тешких климатских догађаја, на пример, повећањем садржаја воде у земљишту

2. Поред тога, побољшањем целокупног земљишног окружења за раст корена, такве праксе могу подржати испуњење потенцијала приноса побољшаних сорти

3. Диверзификација система усева помаже у контроли болести које се преносе земљиштем.

Постоје и дугорочне користи, које, на пример, укључују следеће:

4. Смањен утицај на животну средину кроз прецизност примене N и воде у случају наводњавања и смањену употребу дизел горива везаних за агротехнолошке радње.

5. Подржати земљиште мање склоно деградацији чак и када климатске промене повећавају потребу за интензивнијом обрадом у још увек продуктивним регионима.

Неопходан је доследнији третман климатске адаптације како би се боље проценили утицаји климатских промена и лакше идентификовале иновације у пољопривреди које су ефикасније у будућим климатским условима него у садашњим или прошлим. Такође се може десити да неке од најбољих пољопривредних иновација у наредним деценијама можда немају користи од адаптације, а и оне би требало да буду предмет пажње [7]. Надаље, према Reynolds & Ortiz [12], могу се имплементирати следећа техничка решења усмерена на усеве како би се повећала сигурност хране:

• примена пракси управљања усевима и земљиштем које максимизирају одрживу продуктивност из датих природних ресурса и омогућавају да се оствари пуни генетски потенцијал сорти.

• имплементација стратегије управљања сточарством и узгоја за смањење емисија ГХГ

• оплемењивање усева усредсређено на усеве прилагођене оштријим срединама предвиђеним моделима климатских промена

• систематска евалуација генетичких ресурса како би се боље усмерила њихова употреба у побољшању сорти.

• улагање у циљне агроекосистеме (узимајући у обзир култивацију, климатске, биотичке и едафске факторе) како би се омогућило систематско оцењивање различитих модела генетичке адаптације.

• интегрисана употреба истраживачких техника (нпр. даљинско испитивање за прецизну фенотипизацију, мреже теренских операција, најсавременије молекуларне технике, итд.) које ће омогућити да се анализа генома прецизније повеже са адаптивним одговорима усева.

• одређивање теоретских ограничења за ефикасност коришћења ресурса система усева (укључујући хранљиве материје, воду и светлост) како би се помогло у успостављању реалних истраживачких циљева приликом процене потенцијалне продуктивности у будућим климатским сценаријима; ово би требало да узме у обзир реакцију усева и потенцијалну адаптацију на екстремне климатске догађаје.

• праћење и моделирање ширења болести и штеточина као одговор на климатске факторе како би се смањили губици усева и смањио ризик од епидемија

• успостављање истраживачких конзорцијума у којима постоји интересовање за решавање заједничког проблема, а затим спаја вештине и истраживачке платформе.

Укратко, јаз између садашњих и достижних приноса смањује ризик од несташице хране [12]. Међутим, потенцијал за прилагођавање у циљу смањења негативних утицаја или повећања позитивних ефеката климатских промена је од општег интереса. Од суштинског значаја је квантификација ризика да би се правилно проценили трошкови и користи од смањења емисије гасова стаклене баште. Жеља да се идентификују акције и инвестиције које могу помоћи да се побољшају изгледи за производњу хране и сигурност хране је такође од суштинског значаја [7].

Референце:

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