Limagrain
Limagrain
Limagrain

Chemap Agro s.r.o.

Nové poznatky, které jsou odrazem změny klimatu - vliv sucha na rostlinnou produkci

18. 10. 2018 Doc. Dr. Mgr. Vera Potopová; Česká zemědělská univerzita v Praze Technologie pěstování Zobrazeno 416x

Příspěvek je zaměřen na uplatnění dosavadních poznatků při využití klimatických modelů v zemědělském výzkumu a praxi. Tento článek poskytne praktické poznatky o možných důsledcích předpokládaných změn klimatu na rostlinnou výrobu v České republice.

Agronutrition

Krátkodobé a dlouhodobé adaptační strategie mohou být jednou z možných reakcí na nepříznivé dopady klimatických změn, kterým by měl čelit zemědělský systém v České republice. Řešení je však komplikované vzhledem k velké rozmanitosti dotčených ekosystémů a následným očekávaným dopadům změny klimatu na zemědělství.

Proces šíření sucha zahrnující přírodní a lidský faktor v měnícím se klimatu

Sucho je jedním z řady stresorů působících na výnos a kvalitu zemědělských plodin (Potopová et al. 2017a–b). Celkové ekonomické dopady období sucha a nedostatku vody v posledních třech desetiletích byly vyčísleny v Evropské unii na 100 miliard EUR (Trnka et al., 2017). Suchům a regionálním nedostatkům vody se nevyhne ani Česká republika.

V letošním roce 2018 sucho postihlo především jižní a západní Čechy, Vysočinu a severní Moravu, což může negativně ovlivnit výnos většiny plodin. Např. jarní sucho na Vysočině zkomplikovalo vysetí máku. Na řepku letošní extrémní sucho působilo nepříznivě v období kvetení a tvorby semen, kdy dochází k zasychání šešulí, semena se scvrkávají a jsou drobná. Nedostatek srážek již od počátku roku, spíše teplá zima bez sněhové pokrývky, nezvykle vysoké teploty v dubnu, kdy duben 2018 je jedním ze tří nejteplejších za posledních 50 let, a k tomu nedostatek vláhy z loňského roku jsou důvody současného sucha. Navíc k prohloubení vláhového deficitu přispívá i absence počasí typického pro jarní období a rychlý nástup vegetace. Nejvýraznější vláhový deficit byl v květenu 2018 v případě krajů Moravskoslezského, Olomouckého a Jihomoravského, a také ve středních a východních Čechách (www.intersucho.cz). Na 1/5 území přesahuje deficit 40 mm a na zlomku plochy (cca 3%) pak 60 mm. Na konci května se jádro nedostatku vláhy přesunulo do východních Čech. Současně přetrvávají nesezónně nízké průtoky v řadě profilů řek a na většině území je hladina mělkých podzemních vod pod obvyklými hodnotami a to místy i extrémně (www.chmi.cz).

S ohledem na nemožnost regulace srážkových úhrnů musí být zájem společnosti soustředěn na včasnou předpověď sucha a efektivní varování před suchem. Avšak, dopady sucha na zemědělství nebude možné řešit bez intervenční podpory státu, účelné dotační politiky a využívání zemědělského pojištění se zaměřením na sucho. Míra dopadů také závisí na způsobu vnímání rizika sucha zemědělci, která společně s tržními, finančními a technickými možnostmi farmáře velmi významně ovlivňuje volbu adaptačních opatření. Množství vody nezbytné k pokrytí závlahových potřeb v očekávaných klimatických podmínkách významně poroste a výstavba vodních nádrží a rekonstrukce závlahových systémů bude nutností.

Pro shrnutí lze říci, že zemědělské a hydrologické sucho je důsledkem nízkých vstupů do hydrologického systému (např. nedostatek srážek, tání sněhu, zavlažování), vysokých výstupů (např. vysoká evapotranspirace a lidská spotřeba vody) a omezeného ukládání vody (retenční schopnost krajiny, podzemních vod a nádrží). Z toho vyplývá, že lidská činnost ovlivňuje vstupní, výstupní a retenční parametry hospodaření s vodou a vede ke změnám šíření sucha. Vzájemná provázanost těchto jevů je znázorněna na schématu 1.

Sucho a jeho dopady je velmi rozsáhlé téma, integrující různé obory jako jsou přírodní, environmentální, společenské, politické a ekonomické vědy, zemědělství a geografické obory. Vzhledem k multidisciplinárnímu přesahu sucha, neexistuje jednoduchá a univerzální metoda pro stanovení sucha, ale mění se dle konkrétního požadavku řešitele. Např. při řešení sucha z pohledu socioekonomického (migrace, lidské zdraví a na kvalitu života), kdy je sucho důležitý faktor pro spuštění migrace obyvatel. Téma masové migrace do Evropy z pohledu nedostatku vody a sucha ukazuje aktuální celospolečenská debata. Nedostatek vody a migrace je dokonce tématem národních voleb v některých zemích.

Schéma 1: Proces šíření sucha zahrnující přírodní a lidský faktor včetně zpětných vazeb v měnícím se klimatu
Schéma 1: Proces šíření sucha zahrnující přírodní a lidský faktor včetně zpětných vazeb v měnícím se klimatu

Schéma 2: Propojení klimatických a růstových modelů
Schéma 2: Propojení klimatických a růstových modelů

Dopady sucha na výnos zemědělských plodin v ČR

Jeden z dopadů extrémních meteorologických jevů na zemědělství v podmínkách klimatické změny je snížení výnosů v nejproduktivnějších oblastech. Výnosy zemědělských plodin v Evropě vzrostly o 24–39 %, avšak v posledních dekádách je v některých oblastech patrný pokles růstu nebo stagnace výnosů, a to i přes pokrok v oblasti šlechtění. Ačkoliv výnosy všech plodin zaznamenávají v ČR vzrůstající trendy, došlo k výraznému nárůstu meziroční variability výnosů. Na základě hodnocení stability výnosů ozimých a jarní obilnin pro okresy středních Čech, bylo dokázáno, že klimatická variabilita ovlivňuje proměnlivost výnosů v současných podmínkách více oproti minulosti. U ječmene jarního, ovsa a pšenice jarní převládají ročníky s nízkým výnosem nad roky s vysokým výnosem. Byla kvantifikována redukce výnosů u 11 druhů plodin při výskytu sucha určité intenzity a citlivostí plodin na jeho kumulativní efekt. Nejtěsnější vazba v případě jarních obilnin byla určena při fenofázi kvetení–mléčná zralost a u vinné révy v fenofázi růst bobulí (tab. 1). Období s největším podílem sucha na snížení výnosů jak pro jarní obilniny, tak i pro ozimé je duben až červen. Avšak, jarní obilniny jsou více zranitelné suchem, než ozimé. Znepokojující je i zjištění, že riziko sucha je stále větším problémem během raných fází růstu brambor a cukrové řepy.

Tab. 1: Závislost výnosů (r) na kumulaci vláhového deficitu (1–12 měsíce) v průběhu vegetačního období (1961–2017)

Plodina

Závislost - r

Období s největším podílem sucha na snížení výnosů

Kumulativní interval, měsíce

Jarní obilniny

0,52–0,65

duben–květen–červen

1–3

Ozimé obilniny

0,33–0,60

duben–květen–červen

3–7

Kukuřice

0,43–0,50

červenec–srpen

2–5

Cukrová řepa

0,25–0,50

květen–červen–červenec

1–3

Řepka olejka

0,32–0,40

duben–květen/srpen–září

5–7

Brambory

0,22–0,33

květen–červen–červenec

1–2

Vinná réva

0,10–0,31

červenec

5–10

Rizikové meteorologické jevy ve vztahu k produkci zelenin v zelinářských oblastech ČR

Pozitivním výsledkem je, že při pěstování tradičních zelenin (košťálovin, cibulovin a luštěnin) v zelinářských oblastech ČR převyšují ročníky s čistým ziskem nad roky s ekonomickou ztrátou. Na rozdíl od obilnin, je efekt probíhající klimatické změny při pěstování zelenin častěji pozitivní. Zvýhodněny jsou teplomilné druhy a odrůdy, které mohou z této změny do jisté míry profitovat. Modely a scénáře budoucího klimatu předpokládají prodloužení délky vegetačního období, avšak vážnou hrozbou, která eliminuje pozitivní efekt dřívějšího nástupu vegetačního období, zůstává výskyt jarních mrazů. Počet dnů s minimální teplotou pod bodem mrazu na jaře bude ubývat i v budoucnosti, ale překvapivě riziko pozdních mrazů paradoxně stoupne. Riziko škod jarními mrazy se bude významně zvyšovat díky postupnému oteplování a zkracování zimní sezony. Prodlužováním vegetační sezony bude docházet k časnějšímu nástupu vegetace, než tomu bylo v minulosti. Na jedné straně toto umožní efektivní využití zimní vláhy a porosty budou mít šanci uniknout jarnímu suchu, na straně druhé budou porosty ve vegetaci vystaveny riziku (zvláště vinice, ovocné dřeviny) jarních mrazíků. Z pohledu produkce polních zelenin zůstávají pozdní jarní mrazy rizikovým faktorem, avšak míra rizika klesá (10 %). Tyto pozitivní zprávy je přesto nutné vnímat v perspektivě dalších jevů, jako pravděpodobnost výskytu extrémních meteorologických událostí (především sucha), které mohou nepříznivě ovlivnit ekonomiku pěstovaní zelenin.

Upozorňujeme na nárůst variability faktorů prostředí a možnost výskytu i vice negativních situací v jednom vegetačním období u zelenin. Byl zkoumán vliv četnosti bezesrážkových dnů, sucha a počet dnů v suché periodě, intenzivní srážky, počet dnů v horké vlně v citlivých fázích růstu v souvislosti se ztrátou výnosu košťálovin, cibulovin, luštěnin, plodové a kořenové zeleniny. Výsledky použitých modelů ukazují, že k poklesu výnosů kořenové zeleniny došlo v důsledku nárůstu četnosti bezesrážkových dnů a počtu dnů v horké vlně. Košťáloviny jsou v ČR často zavlažovány, ale zavlažování pouze zmírní následky sucha. Velkou variabilitu výnosu cibulovin je možné vysvětlit sucho-teplotním stresem, což je odrazem nejčastěji bezzávlahových technologií pěstování cibule v ČR. Při pěstování luštěnin je v důsledku jejich krátké vegetační doby riziko vzniku četných stresů nejnižší, ale sucha i přesto zůstávají dominantním stresovým faktorem (Potopová a kol. 2017a).

Proč a jak využíváme v zemědělském výzkumu klimatické modely?

Propojení nejnovějších klimatických modelů s růstovými modely nové generace jako moderní nástroj umožňující analyzovat dopady změny klimatu na výnos zemědělských plodin (schéma. 2a, b). Avšak, musíme vzít v úvahu, že simulace růstových modelů nikdy nemohou být 100% odrazem reality. Růstový model zkoumá vliv variability počasí či klimatu na simulované procesy růsty a vývoj výnosových parametrů (Potop a Tűrkott, 2014, Potopová a kol. 2017b).

Tento nástroj vede k zrychlení implementace nově vyvinutých modelů ve světě a k testování vlastních postupů pomocí experimentální činnosti. To pak nabízí konkrétní adaptační opatření. V zemědělské praxi tyto výstupy napomáhají farmářům při odhadu výnosů, vlivu různých faktorů na výnos, rozšiřování sortimentu druhů a odrůd.

Na katedře jsou realizovány dlouhodobé polní pokusy zaměřené na ověření a kalibraci růstového modelu pro modelování výnosových parametrů teplomilných zelenin při měnících se klimatických podmínkách v Polabí. Úloha růstových modelů aplikovaných na produkci zelenin v ČR má však trochu jinou úlohu. Jde zde především o odhad stability výnosů a možnost rozšíření, v našem případě teplomilných zelenin, do nových areálů jejich rentabilního pěstování. Byla simulovaná změna výnosů jako funkce lokální teplotní změny. Dynamický model CROPGRO-Tomato umožní lépe porozumět souvislostem týkajících se extrémních teplot a mechanizmu jejich účinku, a také pomůže objasnit interakce mezi prahovými teplotami a koncentrací CO2 a prahovými teplotami a vláhovými poměry (sucho, vlhko). Jsou zde hodnoceny lokálně specifické podmínky v Polabí z hlediska tzv. potenciálního výnosu rajčat a jejich rozdílu vzhledem k průměrným reálným výnosům na úrovni farem. Byly simulovány očekávané průměrné úrovně výnosů, změna variability výnosů a změna termínu výsadby dvou tyčkových hybridních odrůd (Thomas F1 a Palava F1) se zohledněním vlivu změny zvýšené koncentrace CO2 a bez započítání přímého vlivu CO2 na dvou lokalitách (Mochov - zelinářská oblast a Praha Suchdol - okrajová zelinářská oblast). Např. na obou pokusných lokalitách se vegetační období rajčat v roce 2016 vyznačovalo vysokými teplotami spojenými s vlnami veder (graf 1, 2). V obdobích s vysokou sumou globálního záření (bezoblačné dny) a vysokou teplotou vzduchu docházelo k fyziologickému poškození pletiv plodů rajčat (obr. 1a, b, c). Na osluněných stranách plodů se vytvářely nekrotické skvrny a plody byly zcela znehodnoceny. Vysoké teploty měly také za následek snížený příjem vápníku rostlinami, což se projevilo tvorbou nekrotických skvrn na špičkách plodů (Tűrkott a kol. 2017). K praskání plodů docházelo převážně na lokalitě Praha Suchdol, kde bylo nerovnoměrné rozložení srážek a horké vlny byly doprovázeny silnými dešti (obr. 1 c). Při porovnávání výsledků simulace se zvýšením CO2 s daty z polního pokusu byly největší rozdíly zaznamenány v obdobích s kombinovaným stresem (teplo a sucho). V takových situacích model nadhodnocoval výsledek v porovnání s polním pokusem. To znamená, že v obdobích s teplotními a srážkovými anomáliemi a nárůstem koncentrace CO2 model odhaduje vyšší plodnost rajčat. Tento pozitivní efekt převyšuje negativní působení zvýšené teploty vzduchu a variability srážek (při aplikace závlah). Dále sklizňová zralost plodů rajčat nastává o 10–15 dní dříve na obou lokalitách. To je způsobeno vyšší průměrnou teplotou vzduchu, vyššími průměry teplotních extrémů a vyššími úhrny srážek. Avšak simulujeme-li navýšení pro rajčata optimální teploty vzduchu, dochází při teplotách nad 29,0 °C k redukci násady plodů až na 10 % v porovnání s růstem rostlin při teplotě 25,0 °C.

Graf 1: Průběh počasí ve vegetaci rajčat ne lokalitě Suchdol v roce 2016
Graf 1: Průběh počasí ve vegetaci rajčat ne lokalitě Suchdol v roce 2016

Graf 2: Průběh počasí ve vegetaci rajčat ne lokalitě Mochov v roce 2016
Graf 2: Průběh počasí ve vegetaci rajčat ne lokalitě Mochov v roce 2016

Obr. 1: Vliv vysokých teplot na plody rajčat – a) odrůdy, b) nektrotické skvrny, c) praskání plodů, d) bez poškození
Obr. 1: Vliv vysokých teplot na plody rajčat – a) odrůdy, b) nektrotické skvrny, c) praskání plodů, d) bez poškození

Závěr

Hlavní výsledky lze shrnout následovně:

  • Bez ohledu na scénáře růstu teploty a na úspěšnost úsilí zmírnění klimatické změny, se budou dopady změny klimatu v příštích desetiletích zvyšovat, a to z důvodu setrvačnosti efektu skleníkových plynů.
  • Výnos zelenin se v podmínkách ČR bude při většině kombinací klimatických a emisních scénářů pravděpodobně zvyšovat a společně s využitím šetrné agrotechniky a závlah bude možné dosáhnout stabilní a rentabilní produkce.
  • Avšak v případě naplnění sušších scénářů změny klimatu bude velmi komplikované udržet v nejteplejších oblastech ČR současnou úroveň průměrných výnosů u košťálové a kořenové zeleniny. Budoucí proměny klimatických podmínek v oblasti Polabí povedou k vytvoření vhodných podmínek pro efektivní pěstování teplomilných zelenin, a to za současnými hranicemi jejich rentabilního pěstování.

Literatura

Potop V., Türkott L. (2014): Agronomická evidence vstupních dat pro růstový model zelenin CROPGRO. Úroda 62, 405–408.

Potopová V., Zahradníček P., Štěpánek P., Türkott L., Farda A., Soukup J. (2017a): The impacts of key adverse weather events on the field-grown vegetable yield variability in the Czech Republic from 1961 to 2014. Int. J. Climatol., 37, 1648–1664.

Potopová V., Türkott L., Hiřmanová D. (2017b): Využití modelu CROPGRO-Tomato pro simulaci růstových parametrů rajčete jedlého v polních podmínkách Polabí. Mrazy a jejich dopady. Czech Hydrometeorological Institute, Prague. ISBN 978-80-87577-69-1.

Türkott L., Hiřmanová D., Potopová V. (2017): Teplota vzduchu jako limitující faktor při polním pěstování rajčete jedlého v podmínkách středních Čech. Vliv abiotických a biotických stresorů na vlastnosti rostlin. 12.–14. září 2017. Czech University of Life Sciences Prague.

Související články

Pěstování a využití čiroku v Severní Americe

09. 11. 2018 RNDr. Klára Kosová, Ph.D., Ing. Jiří Hermuth; Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha-Ruzyně Technologie pěstování Zobrazeno 277x

Nové možnosti optimalizace počtu odnoží a výnosu u pšenice ozimé

19. 10. 2018 Ing. Radoslav Koprna, Ph.D.; Univerzita Palackého v Olomouci Ing. Jiří Petrásek, Ing. Jan Šamalík; Chemap Agro s.r.o. Technologie pěstování Zobrazeno 454x

Vliv organizace porostu silážní kukuřice na produkci bioplynu

13. 09. 2018 Ing. Pavel Fuksa, Ph.D.; Česká zemědělská univerzita v Praze Technologie pěstování Zobrazeno 321x

Další články v kategorii Technologie pěstování

Agro Aliance
AG NOVACHEM s.r.o.
Zetrola Magnello Pack - Syngenta
Kniha Biologie a regulace plevelů  - Novinka 2018

Kalendář akcí

Prohlédnout vše

Upozornění

Veškeré údaje uvedené na webu www.agromanual.cz jsou pouze informativní, při použití přípravků se řiďte etiketou přípravku.

Anketa

Jak se Vám líbí nové názvosloví chorob a používáte je?
25%
6%
4%
16%
5%
43%
detail