ilmasto muuttuu vesitalouden haasteet kasvavat · crop physiology: applications for genetic...

Pirjo Peltonen-Sainio

MTT Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

Kasvintuotannon tutkimus

Ilmasto muuttuu –

vesitalouden haasteet kasvavat

IPCC:n uusin arviointiraportti

International Panel on Climate Change, IPCC. 2013.

Fifth Assessment Report (AR5). Summary for

Policymakers. http://www.ipcc.ch/report/ar5/

© Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

X

60 °N

70 °N

Alaska

North

Canada

Greenland

Siberia

North Pole

Kuva: Jaana Nissi/MTT

”Sopeutuminen on ainoa

mahdollinen tapa

reagoida

ilmastonmuutoksen

vaikutuksiin tilanteessa,

jossa kuluu useita

vuosikymmeniä ennen

kuin hillintätoimet

purevat”


Peltonen-Sainio, P., Rajala, A., Känkänen, H. & Hakala, K. 2009. Improving farming systems in northern

European conditions. In: Edited by Victor O. Sadras and Daniel Calderini. Crop Physiology: Applications for

Genetic Improvement and Agronomy. Elsevier, Amsterdam, The Netherlands. Pp. 71-97.

Kevätviljojen viljelyala

Ohra

Kaura

Vehnä

1985 2025

Aineisto: Ilmatieteen laitos

19 ilmastomallia

Pe

lto

ne

n-S

ain

io, P

., J

au

hia

ine

n, L

., H

aka

la, K

. &

Oja

ne

n, H

. 2

00

9. C

lima

te c

ha

ng

e a

nd

pro

lon

ga

tio

n o

f

gro

win

g s

ea

so

n: ch

an

ge

s in

re

gio

na

l p

ote

ntia

l fo

r fie

ld c

rop

pro

du

ctio

n in

Fin

lan

d.

Ag

ricu

ltu

ral a

nd

Fo

od

Scie

nce

, sp

ecia

l issu

e, 1

8: 1

71

-19

0.

Ohra

Kaura

Vehnä

2055 2085


19 ilmastomallia

Kevätviljojen viljelyala P

elto

ne

n-S

ain

io, P

., J

au

hia

ine

n, L

., H

aka

la, K

. &

Oja

ne

n, H

. 2

00

9. C

lima

te c

ha

ng

e a

nd

pro

lon

ga

tio

n o

f

gro

win

g s

ea

so

n: ch

an

ge

s in

re

gio

na

l p

ote

ntia

l fo

r fie

ld c

rop

pro

du

ctio

n in

Fin

lan

d.

Ag

ricu

ltu

ral a

nd

Fo

od

Scie

nce

, sp

ecia

l issu

e, 1

8: 1

71

-19

0.


Kasvukausi ja kuivuus

Ilmasto-

vyöhyke

Kuivien kasvupäivien

osuus (% K-H-E)

Tehollisia kasvupäiviä

vuodessa (kpl)

Alin 5 % Keskiarvo Ylin 5 % Alin 5 % Keskiarvo Ylin 5 %

Boreaalinen 2 31 83 57 115 154

Pohjois-

Atlanttinen 3 14 58 133 190 226

Mannermainen 4 23 55 123 172 212

Välimerellinen

(pohjoinen) 33 51 74 159 201 242

Trn

ka

M,

Ole

se

n J

E, K

ers

eb

au

m K

C,

Skje

lvå

g A

O,

Eitzin

ge

r J, S

eg

uin

B,

Pe

lto

ne

n-S

ain

io P

, R

ött

er

R, ym

.

20

11

. A

gro

clim

atic c

on

ditio

ns in

Eu

rop

e u

nd

er

clim

ate

ch

an

ge

. G

lob

al C

ha

ng

e B

iolo

gy 1

7: 2

29

8-2

31

8.


3 viikkoa kesäkuussa Kylvöjen jälkeen

30 vuoden sääaineisto:

Ilmatieteen laitos

Kasvukausi ja kuivuus

Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L. & Hakala, K. 2011. Crop responses to temperature and

precipitation according to long-term multi-location trials at high-latitude conditions. Journal

of Agricultural Science 149: 49-62. Special issue on Climate Change and Agriculture.

Elokuu

Sademäärä

(mm)

Sademäärä

(mm)

Sademäärä

(mm)

Haihdunta


Lähde: Peltonen-Sainio P& Rajala, A 2008.

Viljojen kasvun ABC.

Satoisuusikkuna

215-465° tehoisaa

Lämpösummaa

kylvöstä

?

Sadon rakentuminen

Åfors et al.

(1989) A C E H Q U Y

Waddington et al. (1983)

Aikainen Kaksoikehä-

vaihe

Kolmivalli- vaihe

Heteiden aiheet erilaistuneet

Emin kehitys edistynyt

Emin kehitys pitkälle edistynyt

Pölytys Vegetatiivinen kupolivaihe

Peltonen-Sainio, P., Rajala, A. & Seppälä, R. 2005. Viljojen kehityksen

ja kasvun ABC. Maa- ja elintarviketalous 67: 72 s. © Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus

Sadon rakentuminen

10 16 22 28 34 40 46 52 58 64 70

31.000

28.000

25.000

22.000

19.000

16.000

13.000

10.000

7.000

4.000

1.000

Single grain weight (mg)

Gra

in n

um

ber

m-2

Ohra

Yield

t ha-1

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

Peltonen-Sainio, P., Kangas, A., Salo, Y. & Jauhiainen, L. 2007. Grain

number dominates grain weight in cereal yield determination: evidence

basing on 30 years’ multi-location trials. Field Crops Research 100: 179-188.

Sadon rakentuminen


Sadon rakentuminen

Lähde: Peltonen-Sainio P& Rajala, A 2008.

Viljojen kasvun ABC.





Kaura 1 2 3 4

Sadanta:

Keskiarvo (mm) 49.3 41.8 52.4 61.0

Vaste (kg/+10 mm) 45 52 24 -56

Merkitsevyys <0.01 <0.01 <0.001

Lämpötila:

Keskiarvo (°C) 12.4 15.8 16.6 15.1

Vaste (kg/+1 °C) -93 -158 -140 14

Merkitsevyys <0.01 <0.001 <0.001

Jakson pituus:

Keskiarvo (päiviä) 32.3 21.8 20.2 25.3

Vaste (kg/+1 päivä) 46 85 82 -16

Merkitsevyys <0.001 <0.001 <0.001 0.01

Lämpösummaltaan identtisen pituiset kasvujaksot*

* Kauran röyhylle tulo siirryttäessä jaksosta 2 jaksoon 3 (±2 päivää)

19 ilmastonmallin keskiarvo

A2-skenaario

MTT viralliset lajikekokeet

Ilmatieteen laitoksen aineistot

Sadon rakentuminen

• Sadanta kasvukaudella per tuotettavissa oleva biomassatonni

laskee merkittävästi nykyisestään (alla)

• Lisäksi lämpötilan nousu lisää haihduntapainetta ja kuuroluonteisten

sateiden yleistyminen heikentää veden käytön tehokkuutta

Laji 1985 2025 2055 2085

Ohra 30.2 23.0 19.8 17.9

Kaura 22.7 22.4 20.1 18.7

Kevätvehnä 31.2 26.3 20.9 17.8

Rypsi 83.6 37.2 34.7 29.5

Rapsi 91.9 41.6 32.5 26.3

19 ilmastonmallia sekä CNRM ja ECHAM5-mallit A2-skenaariossa

MTT viralliset lajikekokeet ja Ilmatieteen laitoksen aineistot

Peltonen-Sainio P, Jauhiainen L, Hakala K & Ruosteenoja K. 2013. Longer growing seasons

and higher yield potential: any future for rainfed production at high latitudes? Käsikirjoitus.

Yhä kriittisempi tulevaisuudessa


1 2 2 3 3 4 54 c

m

Pe

lto

ne

n-S

ain

io, P

., J

au

hia

ine

n, L

., L

aitin

en

, P

., S

alo

pe

lto

, J.,

Sa

asta

mo

ine

n, M

. &

Han

nu

kka

la, A

. 2

01

1.

Ide

ntify

ing

difficu

ltie

s in

ra

pe

se

ed

ro

ot p

en

etr

atio

n in

fa

rme

rs’ fie

lds in

no

rth

ern

Eu

rop

ea

n c

on

ditio

ns.

So

il

Use

an

d M

an

ag

em

en

t 2

7: 2

29

-23

7.

• Kasvukauden alun kuivuuden

haittavaikutukset korostuvat

maan tiivistymisen myötä

• 13-23 prosentilla rypsi- ja

rapsipelloistamme juurten

kasvuhäiriöt antoivat vahvaa

viitettä pintamaan

tiivistymisongelmista

• 473 viljelmää tutkittiin vuosina

2007-2009

• Tulokset korostavat tarvetta

monimuotoistaa viljelykiertoja




3 viikkoa kesäkuussa Kylvöjen jälkeen

30 vuoden sääaineisto:

Ilmatieteen laitos

Kasvukauden sadanta




Elokuu

Sademäärä

(mm)

Sademäärä

(mm)

Sademäärä

(mm)

Haihdunta


Laonaltis

korsi

Runsaat

sateetRunsas

lannoitus

Kasvuston kyky

vastaanottaa valoa

Yhteyttämis-

tuotteiden

virta jyviin

Jyvien

täyttymisteho

Kuljetus

johtosolukossa

+

++

+

Kasvuston

kosteus

Puinti-

ongelmatTähkäidäntä

+ +Saprofyyttiset

sienet

Kuivaus-

kustannukset

Tuleentumis-

aika

Rajala, A. & Peltonen-Sainio, P. 2000. Manipulating yield potential in

cereals by plant growth regulators. In: Growth Regulators in Crop

Production. Ed. A.S. Basra. Pp. 27-70. Food Products Press, Binghamton,

New York, USA.

Kasvukauden olot

Tota

l are

a o

f cro

p fa

ilure

in F

inla

nd

(%

)

Year

0

10

20

30

40

50

1970 1980 1990 2000 2010

Peltonen-Sainio, P. & Niemi, J.K. 2012. Protein crop production at the northern margin

of farming: To boost, or not to boost. Agricultural and Food Science 21: 370-383.

Kasvukauden olot



Kasvukauden olot

1970-19791980-19891990-19902000-2012

2012

Poikkeama kylvöjen käynnistymisessä (päiviä)

Po

ikke

ama

tule

entu

mis

essa

(p

äivi

ä)

-20 -10 0 10 20

40

20

0

-20

-40

1987

Peltonen-Sainio, P. & Jauhiainen, L. 2014. Lessons from the past in weather variability:

sowing to ripening dynamics and yield penalties for northern agriculture in 1970‒2012.

Regional Environmental Change, DOI: 10.1007/s10113-014-0594-z.

Kevätviljat

Peruna

Sokerijuurikas

Viljelijä – sopeutuja

Kaukoranta. T. & Hakala. K. 2008. Impact of spring warming

on sowing times of cereal, potato and sugar beet in Finland.

Agricultural and Food Science 17: 165–176.


Länsi-Suomi

http://www.google.fi/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=5TKa9Cph5m6yyM&tbnid=rXfOJWjp4OjqUM:&ved=0CAgQjRwwAA&url=http://www.tekniikkatalous.fi/energia/perunasta+voi+tulla+koyhien+maiden+sahkopatteri/a466215&ei=Q6mAUsyXBMbn4gTVqoEg&psig=AFQjCNHExP042TyTJ3SWmXekKJPUG1BZpg&ust=1384250051101127

-10

-5

0

5

10

Muuto

s e

delli

seen v

uote

en

Vuodet lämpösummakertymän mukaisessa järjestyksessä

r=‒0.64

p=0.01

Esimerkki viljelijöiden valmiudesta luopua aikaisesta ohrasta,

kun koettu lämpösummakertymä on edellistä vuotta suurempi

Ala

°Cd

Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L., Niemi, J.K., Hakala, K. & Sipiläinen, T. 2013. Do

farmers rapidly adapt to past growing conditions by sowing different proportions of early

and late maturing cereals and cultivars? Agricultural and Food Science 22: 331-341.



Ilmastovyöhykkeet

muuttuvat viileistä

ja/tai kosteista

lämpimämpään ja/tai

kuivempaan (Jylhä ym. 2010)

(Gt C

/vu

osi)

Päästöskenaario IPCC

0

10

20

30

2000 2050 2100

A1B

A2

Syysruis

Syysvehnä

Ruisvehnä

1985 2025


19 ilmastomallia

Pe

lto

ne

n-S

ain

io, P

., J

au

hia

ine

n, L

., H

aka

la, K

. &

Oja

ne

n, H

. 2

00

9. C

lima

te c

ha

ng

e a

nd

pro

lon

ga

tio

n o

f

gro

win

g s

ea

so

n: ch

an

ge

s in

re

gio

na

l p

ote

ntia

l fo

r fie

ld c

rop

pro

du

ctio

n in

Fin

lan

d.

Ag

ricu

ltu

ral a

nd

Fo

od

Scie

nce

, sp

ecia

l issu

e, 1

8: 1

71

-19

0.

Syysmuotojen viljelyala

Syys-

ohra

Syys-

kaura

Syysrypsi

Syysrapsi

2055 2085


19 ilmastomallia

Syysmuotojen viljelyala P

elto

ne

n-S

ain

io, P

., J

au

hia

ine

n, L

., H

aka

la, K

. &

Oja

ne

n, H

. 2

00

9. C

lima

te c

ha

ng

e a

nd

pro

lon

ga

tio

n o

f

gro

win

g s

ea

so

n: ch

an

ge

s in

re

gio

na

l p

ote

ntia

l fo

r fie

ld c

rop

pro

du

ctio

n in

Fin

lan

d.

Ag

ricu

ltu

ral a

nd

Fo

od

Scie

nce

, sp

ecia

l issu

e, 1

8: 1

71

-19

0.


Peltonen-Sainio, P., Jauhiainen, L. & Hakala, K. 2011. Crop responses to temperature

and precipitation according to long-term multi-location trials at high-latitude conditions.

Journal of Agricultural Science 149: 49-62. Special issue on Climate Change and

Agriculture.


Laji ‘1985’ ‘2025’ Muutos

Ohra 4475 4222 -254

Kaura 4838 4589 -249

Kevätvehnä 3865 3636 -229

Syysvehnä 4373 4478 104

Syysruis 3884 4002 118

Rypsi 1714 1663 -51

Rapsi 1927 1633 -205

Herne 3150 3651 501

19 ilmastonmallia, A2-skenaario

MTT viralliset lajikekokeet

Ilmatieteen laitoksen aineistot

Keskilämpötilan nousu ja satoisuus

Boreal Plant Breeding

Winter rye

Winter wheat

1965

1970

1975

1980

1985

1990

1995

2000

2005

2010

Year

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

Overwintering damage (%)

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

Max

Mean

Max

Mean

• Talvehtimisen haaste

• Mutta luvassa satoisuus,

kasvipeitteisyys, ravinteiden käytön

tehostuminen ym.

• Tulevaisuudessa syysmuotoisten

viljelykasvien viljelyvarmuus parantuu,

kun kylmätalvinen ilmasto muuttuu

pysyvästi leutotalviseksi

Peltonen-Sainio, P., Hakala, K. & Jauhiainen, L. 2011. Climate induced overwintering

challenges for wheat and rye in northern agriculture. Acta Agriculturae Scandinavica, B

Soil and Plant Science 61: 75-83.

Syysmuotojen viljelyala



Peltonen-Sainio, P., Hakala, K. & Jauhiainen, L. 2011. Climate induced

overwintering challenges for wheat and rye in northern agriculture. Acta Agriculturae

Scandinavica, B Soil and Plant Science 61: 75-83.



Kriittiset sopeuttamistarpeet

Peltonen-Sainio, P., Hakala, K., Jauhiainen, L. 2010. Ilmastonmuutos vie suomalaisen

kasvintuotannon kohti uutta aikakautta. In: Jyrki Niemi (toim.) ja Jaana Ahlstedt (toim.).

Suomen maatalous ja maaseutuelinkeinot 2010. MTT Taloustutkimus. Julkaisuja 110: 30-47.


Ennakoidut muutokset

Peltonen-Sainio, P., Hakala, K., Jauhiainen, L. 2010. Ilmastonmuutos vie suomalaisen

kasvintuotannon kohti uutta aikakautta. In: Jyrki Niemi (toim.) ja Jaana Ahlstedt (toim.).

Suomen maatalous ja maaseutuelinkeinot 2010. MTT Taloustutkimus. Julkaisuja 110: 30-47.


Tuotannon kestävä tehostaminen

• Viljely- ja tuotantojärjestelmien kyky puskuroida ja palautua ilmaston

muutoksen aiheuttamista haitoista on sitä parempi mitä monimuotoisempia

ovat tuotantotavat ja pellonkäyttö sekä mikäli esimerkiksi kasvinviljely ja

kotieläintuotanto integroidaan tila- ja aluetasolla

• Suomen kasvintuotanto on ”puoli-intensiivistä tai puoliekstensiivistä”, mikä

on kestävän tuotannon kehittämisen kannalta epäkiitollista

• Tulevaisuuden visioni on, että niin tila- kuin aluetasolla peltojemme

keskiarvoistaminen ja kasvintuotantomme käyminen ”puoli-vaihteella”

päättyy kun:

• Kasvukunnoltaan parhaiden peltojen ja alueiden kasvintuotanto tullaan

tehostamaan kestävästi ja merkittävästi samalla kun

• Tuottamattomia, panosvasteiltaan vaatimattomia peltoja, erityisesti

haavoittuvimmissa ympäristöissä, aletaan ”viljellä” täydellisen laajaperäisesti

• Kyse viljelytapojen rinnakkaisesta tehostamisesta ja laajaperäistämisestä

Peltonen-Sainio, P. 2012. OECD/FAO, Report on Building Resilience to Climate Change

in the Agriculture Sector, Thematic Study on Crop Production in a Northern Climate.

36

• Tuotantokyvyn parantaminen ympäristöllisesti kestävästi,

sosiaalisesti hyväksyttävästi ja taloudellisesti kannattavasti

• Ympäristöhyötyjen tuottaminen satotasoa pudottamatta

• Satokuilun kaventaminen

• Ekysysteemipalveluiden tukeminen

• Ekosysteemipalveluiden hyödyntäminen

• Resilienssin eli purkurointi- ja palautumiskyvyn parantaminen

Tuotannon kestävä tehostaminen

Kiitos!

ilmasto muuttuu vesitalouden haasteet kasvavat · crop physiology: applications for genetic...

Documents