Post on 01-Sep-2019
MODELIRANJE UTICAJA
KLIMATSKIH PROMENA
KORISTEĆI
MODELE BILJNE PROIZVODNJE
(“CROP MODELS”)
Josef EitzingerInstitute of MeteorologyUniversity of Natural Resources and Applied Life Sciences, Vienna
Guest lecture
(C. Simota, 2005)(C. Simota, 2005)
Promene u sumama temperatura Promene u sumama temperatura (> 10(> 10ооС) С)
Promene u variranjima klime=
Kriti čne za poljoprivredu!!!
Povećanje srednje godišnje temperature 2020/50 vs. 1961/90
Srednje godišnje temperature za period 1916 - 1990
Scenario za srednje godišnje temperature za period 2040-2049
Toplotni talasi u Austriji1954 - 2004
StartClim 2004 / ZAMG
Anstieg der jährlichen Verdunstung des Neusiedlerse es gegenüber der Klimanormalperiode 1961-1990 in Prozent
18.3
23.3
15
20
25
Änd
erun
g [%
]
Povećanje potencijalne evapotranspiracije u istočnoj Austriji u poređenju sa periodom 1961-1990.
9.6
0
5
10
1991-2004 2010-2030 2030-2050
Periode
Änd
erun
g [%
]
PDSI - istočna Austrija
Povećanje varijabilnosti?
Učestalost letnjih temperatura u alpskom regionu 1961/1990. i 2071/2100.(Schär, 2004)
Smanjenje prinosa zbog suše i ekstremno visokih temperatura u 2003.
Livade Jari ječam
Soja et al., StartClim 2004 / ARCS
Merkantilni kukuruz
Meka pšenica
Globalni klimatski scenariji(prostorna rezolucija > 100 km)
Umanjeno se primenjuje na(regionalni modeli, statisti čke metode )
Regionalni klimatski scenariji(prostorna rezolucija do 1 km )
(regionalni modeli, statisti čke metode )
Regionalne promene srednjih temperatura i suma padavina između 1981- 1990. i 2041-2050.
Poređenje rezultata dobijenih putem ALADIN-a (levo) i MM5 (desno)
Rezultati proučavanja uticaja klimatskih promena na poljoprivredu Austrijepromena na poljoprivredu Austrije
Zrenje vinove loze 1970-2000
17. Oktober
30. Sept.
5. September
30. Sept.
18. Sept.
GRAM prinos suve mase pašnjaka, drugi otkos, 2003.
DSSAT v4DSSAT v4
vremenske prilike
fenologija
Ulazni podaciUlazni podaci:: Izlazni podaciIzlazni podaci::
(Decision Support System for Agrotechnology Transfer )
(Sistem koji podržava donošenje odluka u tehnologiji poljoprivredne proizvodnje)
vremenske prilike
zemljište
agrotehnika
biljka
Dinami čkimodel ��
prinos
vodni režim
ishrana
drugo
-20
-10
0
10
20
Aus
wir
kung
auf
Win
terw
eize
nert
rag
(%)
ECHAM4
HadCM2
CGCM1
CSIRO-Mk2b
GFDL-R15
2020er
2020er
ohne CO2 effekt mit CO2 ef fekt
Ohne Zunahme von Extremereignissen !
Modellierte Klimaszenarien
2050er 2080er
2050er 2080er
Bez uključivanja exstremnih događaja!
Bez uticaja CO2 Sa uticajem CO2U
ticaj
na
prin
os o
zim
e pš
enic
e (%
)
-20 Modellierte Klimaszenarien
1 2 3
-40
-30
-20
-10
0
∆N (
days
)
ECHAM4
HadCM2
CGCM1
CSIRO-Mk2b
GFDL-R15
2020s 2050s 2080s
a)
Simulirani uticaj klimatskih scenarija
na ozimu pšenicu (istočna Austrija)
Alexandrov and Eitzinger, 2001)
Bodenklassen: Bodenklassen: Nutzbare FeldkapazitätNutzbare Feldkapazität= = Bereich zwischen Feldkapazität und permanenten Welkepunkt
Regionalna studija: Marchfeld - Severoisto čna Austria
5 klasa zemljišta prema vodnom kapacitetu
Nutzbare Feldkapazitätsehr gering (< 60 mm)
gering (60 - 139 mm)
mittel (140 - 219 mm)
hoch (220 - 299 mm)
sehr hoch (> 300 mm)
0 5,000 10,0002,500 Meters
Quelle: Murer et al., 2004
Iskoristljiv poljski kapacitet
veoma nizak (< 60 mm)
nizak (60 – 139 mm)
srednji (140 – 219 mm)
visok (220 – 299 mm)
veoma visok (> 300 mm)
Regionalni klimatski scenariji
Maksimalne temperature
(Visoka osetljivost klime)(Niska osetljivost klime)
Regionalni klimatski scenario
Minimalne temperature
(Visoka osetljivost klime)(Niska osetljivost klime)
Regionalni klimatski scenario
Minimalne temperature
(Visoka osetljivost klime)(Niska osetljivost klime)
A2 SRES A2 SRES scenario zascenario za20502050.. (CO(CO22 = = 535ppm)535ppm) oozima pšenica, sorta Capo, zima pšenica, sorta Capo,
prinos prinos [kg ha[kg ha--11] ] % % promene u odnosu na sadašnje uslovepromene u odnosu na sadašnje uslove
CSIRO HIGH
CSIRO LOW
HADCM HIGH
HADCM LOW
ECHAM HIGH
ECHAM LOW
Fuchsen-Fuchsen-bigl + 8.7 + 5.3 + 8.7 + 6.1 + 8.5 + 6.4
zemljište 1 - 2.1 + 5.1 - 0.5 + 6.8 + 0.6 + 8.3
zemljište 2 + 11.3 + 6.8 + 11.9 + 8.5 + 11.8 + 9.0
zemljište 3 + 17.7 + 11.7 + 15.4 + 12.2 + 16.2 + 12.6
zemljište 4 + 16.6 + 12.7 + 13.8 + 13.0 + 14.2 + 13.4
zemljište 5 + 5.7 + 7.4 + 6.3 + 8.4 + 3.5 + 7.7
Simulirane promene prinosa: Simulirane promene prinosa: ozima pšenicaozima pšenica
HadCM Szenario 2025 (low sensitivity)
HadCM Szenario 2050(high sensitivity)(niska osetljivost) (visoka osetljivost)
HadCM Szenario 2025 (low sensitivity)
HadCM Szenario 2050(high sensitivity)
Simulirane promene prinosa: Simulirane promene prinosa: ozimi ječamozimi ječam
(niska osetljivost) (visoka osetljivost)
400
500
600
Parametri vodnog režimaParametri vodnog režima((ozima pšenica ozima pšenica –– cela godinacela godina))
400
500
600
Drainage
Abfluss
Boden 2 Boden 3Zemljište 2 Zemljište 3
Drenaža
Oticanje
0
100
200
300
Referenz (1971-2005)
HadCM 2025(niedrige
Klimasensivität)
HadCM 2050 (hoheKlimasensivität)
mm
0
100
200
300
Referenz (1971-2005)
HadCM 2025(niedrige
Klimasensivität)
HadCM 2050 (hoheKlimasensivität)
mm
Abfluss
Evaporation
Transpiration
Oticanje
Evaporacija
Transpiracija
Jari ječamJari ječam: : variranje prinosavariranje prinosaHadCM Szenario 2025
(niedrige Klimasensitivität)
HadCM Szenario 2050(hohe Klimasensitivität)(niska osetljivost klime) (visoka osetljivost klime)
Zemljište 2
Zemljište 3
Glavni uticaji na austrijsku poljoprivredu
Usevi (bez navodnjavanja)
• Uticaj indirektnih klimatskih promena (bez uticaja CO2) na prinossu uglavnom negativni prvenstveno zato što ubrzavaju razvi će.
• Zbog rastu ćih suma temperatura, i sa tim povezanih promena uvodnom režimu, o čekuje se pomeranje proizvodnih zona zarazli čite gajene vrste (npr . kukuruz, krompir, soja, šećerna repa.,razli čite gajene vrste (npr . kukuruz, krompir, soja, šećerna repa.,i rd.). Zato bi trebalo stvarati i nove sorte/hibride gajeni h biljaka.
• Direktan uticaj CO2 uglavnom kompenzuje negativne indirekt neefekte, posebno za C3 biljke, zato što se pozitivan uticaj na pri nosod oko 30% o čekuje u uslovima udvostru čene koncentracije CO2(npr. 15-30% za pšenicu u 2080-im).
• U suvim/toplim regionima će biti zna čajni negativni efekti usledpovećavanja stresa prouzrokovanog sušom i toplotom (posebnoza jare useve i za peskovita zemljišta)
• U biljnoj proizvodnji može da do đe do značajnog smanjenjaprinosa u uslovima sušnije klime, posebno u regionima u koji maje već sada koli čina padavina blizu kriti čne granice (da postanenedovoljna).
• Zajedni čki uticaj toplote i suše može da izazove dodatnaoštećenja (npr. ozon, UV zra čenje).
• Zemljište i voda su veoma tesno povezani i treba ih uvekposmatrati zajedno.
• Doći će do širenja novih vrsta korova (invazija iz toplijih južnih il iisto čnih zemalja )isto čnih zemalja )
• Produžavanje vegetacionog perioda i klima će uticati na brojradnih dana u poljoprivredi, na tehnologiju i na troškoveproizvodnje.
Travnjaci
• U regionima sa do 700 mm padavina u toku godine produžavanjesušnih perioda će dovesti do pove ćanja rizika proizvodnje ismanjenog proizvodnog potencijala.
• U vlažnijim regionima (alpski) produžavanje vegetacionogperioda usled zagrevanja doveš će do pove ćanja mogu ćnosti zaproizvodnju. Ipak, u čestalost suše može da dovede do ve ćihkolebanja prinosa izme đu proizvodnih godina.
• Doći će do promena vrsta i uopšte genotipova biljaka koje ulaze u• Doći će do promena vrsta i uopšte genotipova biljaka koje ulaze usastav travnjaka, što će uticati na kvalitet krme.
• I bez pojave suše, pove ćaće se ošte ćenja travnjaka izazvanatoplotom.
• Oštećenja koja nanose šteto čine (insekti kao što su balegari) ćese najverovatnije pove ćati.
• U alpskim predelima travnjaci bi mogli sve više da se ošte ćujuzbog ekstremnih padavina i vodene erozije.
Voćnjaci i vinogradi
• Na proizvodnju vina će posebno uticati pove ćanje temperatura(pomeranje u fenološkom kalendaru i sve agrotehni čke mere kojesu sa njim povezane; promene u kvalitetu vina; promene mogu ćihproizvodnih reona; nove šteto čine (posebno insekti),.....)
• U brdovitim predelima pove ćaće se problemi povezani savodnom erozijom.
• U nekim regionima mogu će je pove ćanje šteta koje nanosi grad(npr . u Štajerskoj ).(npr . u Štajerskoj ).
• Suša može da postane sve ve ći problem u zasadima jabuke uAustriji.
• Štete od kasnih prole ćnih mrazeva će se pove ćati zbog ranijegulaska biljaka u osetljive fenološke faze (time su pogo đeni svivoćnjaci)
• Povećani pritisak šteto čina na proizvodnju (posebno insekata –pojavljuju se novi, više generacija) .
Stočarstvo
• Povećan broj vrelih dana će uticati tako da klimatizacija štalapostane neophodna (viši troškovi rashla đivanja); potencijalnigubici će se u takvim uslovima pove ćati.
• U hladnijim predelima troškovi grejanja i troškovi održavan jaštala u smilsu izolacije bi mogli da se smanje.
• Zasenjivanje životinja na otvorenom prostoruće postati zna čajno
• Temperaturni stres ugrožava zdravlje i normalan• Temperaturni stres ugrožava zdravlje i normalan
razvoj životinja
• Raste potreba za skladišnim prostorom za krmuzbog pove ćanih kolebanja prinosa krmnih kultura
• ...
Mogućnosti za prilagođavanje poljoprivrede- neki aspekti -- neki aspekti -
Kvalitet hrane
Prihod polj.
Prinosi biljaka,proizvodnja hrane
Tehn
olog
ija i
met
odol
ogija
pro
izvo
dnje
ktur
a, p
odrš
ka in
stitu
cija
, osi
gura
nje,
.....
Poboljšavanje, optimizacija, ....
..... Povećavanjemefikasnostiiskorišćavanja “imputa”
(đubrivo, mehanizacija, ...) iprirodnih bogatstava(zemljište, voda, usev,
mikroklima )
Pejzaž,biodiverzitet
Da li je to uvek održivo?
Prihod polj.proizvođača
Rizik proizvodnje...
Tehn
olog
ija i
met
odol
ogija
pro
izvo
dnje
Infr
astr
uktu
ra, p
odrš
ka in
stitu
cija
, osi
gura
nje,
.....
mikroklima )
Promena prinosa ječma vs. rok setve
(ECHAM4 – 2080-e, Austria
Sowing date changes (days)
5500
6000
6500
7000
7500
8000
Sim
ulat
ed b
arle
y yi
eld
(kg/
ha)
7510
6344
a)
(current)
28.III
0 -10 -20 -30 -40 -50
5500
6000
6500
7000
7500
Sim
ulat
ed b
arle
y yi
eld
(kg/
ha)
*
b)7100
64766598
no c
hang
e
decreasing increasing
Sowing date changes (days)
Promena prinosa ječmavs. dužina perioda
nalivanja zrna(ECHAM4 – 2080-e,
Austria
(Alexandrov et al., 2001)
14
17
20
23
field capacity (28% )
initi
al s
oil m
oist
ure
[%]
1 x CO2 2 x CO2 (CGCM1 Scenario)
Po
četn
a v
lažn
ost
ze
mlj
išta
(%
)
PVK (28%)
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000
wilt ing point (11% )
grain yields [kg/ ha]
Uticaj vlažnosti zemljišta na prinos ozime pšenice (Eitzinger et al., 2003)
Po
četn
a v
lažn
ost
ze
mlj
išta
(%
)
Prinosi zrna (kg/ha)
Tačka venjenja (11%)
~ 40 mm
Impact of soil cultivation on soil water storage (Eitzinger et al., 2004)Uticaj obrade zemljišta rezerve vode u zemljištu (Eitzinger et al., 2004)
Uticaj obrade zemljišta na prinos ozime Uticaj obrade zemljišta na prinos ozime pšenicepšenice
Oranje Bez obrade
HadCM Szenario 2025 (niedrige Klimasensitivität)(Niska osetljivost klime)
HadCM Szenario 2050(hohe Klimasensitivität)(Visoka osetljivost klime)
plough No tillage
HadCM Szenario 2025 (niedrige Klimasensitivität)
Uticaj obrade zemljišta na prinos ozime Uticaj obrade zemljišta na prinos ozime pšenicepšenice
(Niska osetljivost klime)
Oranje Bez obrade
HadCM Szenario 2050(hohe Klimasensitivität)(Visoka osetljivost klime)
Pregled - Moguće mere za adaptaciju u Austriji
• Zaštita od evapotranspiracije (smanjenje brzine vetra: iv ični redovi itd; povećanje provodljivosti: nastiranje i dr.; smanjenje pristu pačneenergije: zasnjivanje i dr.)
• Prilago đavanje plodosmene; smanjenje udela jarih useva a pove ćanjeudela ozimih (bolje iskoriš ćavanje zemljišne vlage)
• Smanjenje obrade zemljišta i popravka strukture zemljišta (p ovećanjekapaciteta zemljišta za zadržavanje vode )kapaciteta zemljišta za zadržavanje vode )
• Prilago đavanje vegetacione sezone (rokovi setve i dr.)
• Promene versta i genotipova u okviru vrsta (npr. uvo đenje onih koji sutolerantniji na sušu ili imaju ve ći kapacitet za iskoriš ćavanje vode)
• Ulaganje u sisteme za navodnjavanje
• Povećanje broja gejenih genotipova (sorti i hibrida) – smanjenj e rizika zavisinu prinosa usled ekstremnih vremenskih uslova
• Mere zaštite od erozije (brdoviti tereni)...