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)...