Landbrugets arealanvendelse i et varmere klima

Transkript

1 Landbrugets arealanvendelse i et varmere klima Dansk landbrug kan indrette sig på et gunstigt klima for planteproduktion, men store variationer i klimaet fra år til år vil være vanskelige at håndtere. Varmekrævende planter vil trives, og udbytterne vil stige for afgrøder som vokser hele vækstsæsonen. Grænser for dyrkningsegnethed for afgrøder vil rykke nordpå i Europa. Landbruget kan i 24 formentlig med fordel dyrke kernemajs, sojabønner og solsikke, mens vindyrkning fortsat vil være begrænset til sydvendte skråninger Landbruget og dets arealanvendelse påvirkes direkte og indirekte af klimaændringerne. Direkte, fordi øget CO2 koncentration i luften og et varmere klima har effekt på udbytterne af landbrugsafgrøderne. Den indirekte påvirkning ligger i klimaets indvirkning på jordens frugtbarhed, forekomst af plantesygdomme og skadedyr, samt afgrødernes behov for gødning og vanding. Fremtidens vejrudsigt byder på temperaturstigninger og dermed en længere vækstsæson, fordi lyset om foråret og efteråret kan udnyttes bedre. Frem for alt ventes en større variation i klimaet fra år til år, og inden for det enkelte år. Vi kan forvente flere tørkeperioder og mere kraftig eller langvarig regn. Nedbøren øges især i efteråret og om vinteren, hvor der desuden sjældent vil være hård frost. Grundvandstanden kan stige i lavtliggende områder. Landbruget må indrette sig på et varmere og dermed gunstigt klima for planteproduktion, men det vil være en udfordring at håndtere de store variationer fra år til år. Klimaet påvirker udbytterne De stigende temperaturer og den længere vækstsæson er især gunstige for varmekrævende afgrøder og afgrøder som gror hele vækstsæsonen, f.eks. græs (se fig. 1). Majs er en varmeelskende plante. Gennem de seneste 15 år er produktionen af majsensilage til foder steget betydeligt (se fig. 2). Dyrkningssikkerheden for majs er øget og landmændene opnår efterhånden et højere tørstofindhold i majskolberne, hovedsageligt som følge af længere og varmere somre. Samtidig viser figur 2 at produktionen af roer, som tidligere var en vigtig foderafgrøde, er gået tilbage i samme takt som majsdyrkningen er gået frem. Det er mere arbejdskrævende for landmanden at arbejde med foderroer end at producere majsensilage, og det har medvirket til at majsen foretrækkes. Roer er dog også en afgrøde, som har haft stor udbyttemæssig gavn af de seneste års lange vækstsæsoner med milde efterår /1/. Selv om stigende temperaturer og øget CO2 indhold i luften generelt virker positivt 2 Vinterhvede Vårbyg Græs 15 Udbytteændring (%) Kirsten Schelde Christen Duus Børgesen Jørgen E. Olesen på afgrødeproduktionen, kan klimaændringerne i nogle afgrøder medføre udbyttefald. Kornafgrøder som f.eks. vinterhvede kan ikke forventes at fortsætte de stigninger i udbytterne /2/ som har fundet sted i de seneste 34 år. Modelbaserede forudsigelser om nedgang i danske hvedeudbytter /3/hænger bl.a. sammen med at vækstsæsonen starter tidligt og driver hvedeafgrøden for hurtigt frem mod modning. Når afgrødens vækstperiode afkortes bliver der kortere tid til aktiv vækst og tørstofproduktion og dermed lavere udbytter. Figur 1 viser også en forventet nedgang i udbyttet for vårbyg og vinterhvede som følge af stigende temperaturer. For vårbygs vedkommende kan landmanden delvist kompensere for temperaturstigningen ved at så afgrøden tidligere i foråret og dermed sikre vårbyggen en rimelig kernefyldnings- og modningsfase. Derfor er der kun moderate udbytteeffekter af øget temperatur på udbytte i vårbyg (se fig. 1). Vinterhveden kan ikke på samme måde sikres bedre vækstforhold; den etableres allerede i efteråret og udvikler sig hurtigt videre så snart foråret sætter ind. I alle tilfælde er der gevinster at hente ved at udvikle og vælge kornsorter, der egner sig bedre til det varmere klima. Grænserne for hvor hvedeproduktion er mulig og rentabel vil flytte sig. Vi beregnede Temperaturændring (oc) Figur 1. Modelberegnet ændring i gennemsnitsudbytte i tre landbrugsafgrøder ved ændringer i middeltemperatur for en lerjord I Danmark. Figuren stammer fra /2/. 16. årgang nr. 4, novembeer

2 Landbrug i det varmere klima ændringer i vinterhvedeudbytter på europæisk plan ved hjælp af en simpel udbyttemodel for vinterhvede dyrket på lerjord (boks 1) og klimascenarier for årene 22 og 24. Der er benyttet resultater af seks forskellige regionale klimamodeller (boks 2). Resultaterne ses i figur 3, der viser de nuværende udbytteniveauer (baseline) samt hvorvidt modellerne forudsiger en sikker udbyttestigning eller fald i forhold til baseline for årene 22 og 24. Hvor alle seks klimamodeller viser den samme tendens, stigende eller faldende hvedeudbytte, er resultatet i figuren anført som sikkert. Vi har markeret områder hvor modelforudsigelserne går i forskellig retning som usikker ud ha Foderroer Majs til opfodring Figur 2. Udviklingen i landbrugsareal dyrket med henholdsvis foderroer og majs til opfodring (ensilagemajs) i perioden Kilde: Danmarks Statistik. Figur 3. Beregnet udbytte for vinterhvede på lerjord i dag (baseline; øverst) og tendenser for udbytter i årene 22 og 24 (nederst). Kortene er baseret på klimascenarier genereret af seks forskellige klimamodeller. Grøn: Sikker udbyttestigning forudsagt af alle seks klimamodeller. Rød: Sikkert udbyttefald forudsagt af alle seks modeller. Gul: Modellernes forudsigelser er ikke entydige. 142 Vand & Jord

3 Landbrug i det varmere klima Figur 4. Solsikke kan fremover blive en attraktiv afgrøde, når varmere klima og nye sorter med tidligere modning gør det muligt at opnå et højere udbytte end i dag. Solsikken er eftertragtet på grund af dens høje indhold af linolsyre; en mættet fedtsyre egnet som madolie. vikling. Figur 3 bekræfter tendensen med faldende vinterhvede udbytter i et varmere og tørrere klima: I Sydeuropa forudsiger vores beregninger et sikkert udbyttefald. Til gengæld vil store dele af Nord- og Østeuropa få stigende udbytter. Det skal nævnes, at ingen af de anvendte udbyttemodeller i /3/ og /5/ tager højde for teknologiske fremskridt og for ændret dyrkningspraksis; de er kun drevet af ændringer i klima/3/ og CO2 koncentrationer /5/. Når figur 3 således melder om udbyttefremgang for vinterhvede i Danmark skyldes det, at beregningerne bag figuren tager højde for både temperatur- og CO2 stigninger, hvor stigende CO2 koncentrationer i luften modvirker den negative effekt af temperaturstigninger i hvert fald indenfor tidshorisonten 24. grøden kan nå at modnes helt, se tabel 1. Det såkaldte Huglin temperaturindeks bruges til at angive dyrkningsegnetheden for vin. Beregningerne bygger på fremskrivninger af klimaet, gældende for år 22 og 24, foretaget af seks klimamodeller (boks 2). Vi beregnede hvor og hvornår kravene til dyrkningsegnethed var opfyldt for kernemajs, solsikke og sojabønne, samt for Chardonnay druen. Solsikker og sojabønner har stort set samme varmekrav og vises derfor på samme kort. Vi fandt at grænserne for dyrkningsegnethed vil rykke nordpå i Europa, se fig. 6. Kernemajs vil entydigt være egnet til at dyrke i Danmark i år 24, mens udviklingen er usikker i 22. Den sikre dyrkningszone for sojabønner og solsikke nærmer sig Danmark, men vil ikke nå at dække hele landet indenfor tidshorisonten til 24 (se fig. 6 midt). Udsigterne ser knap så lovende ud for Chardonnay-druen, som ifølge vores beregninger ikke vil være dyrkningsegnet i Danmark indenfor tidshorisonten (se fig. 6 nederst). Vi har valgt at fokusere på Chardonnay druer, som har et relativt lavt varmekrav (17 Huglin enheder, se tab. 1). En vindrue som Syrah har et højere varmekrav på 21 varmeenheder og vil derfor være vanskeligere at dyrke. Vi må dog understrege at alle beregningerne i figur 6 er foretaget ved hjælp af gennemsnitsklima for 64-km2 kvadrater fordelt over Europa. Det betyder at der for alle afgrøder vil være mange lokalområder inden for kvadraterne (sydvendte skråninger og lignende lune hjørner) hvor både Chardonnay druer og de øvrige afgrøder i figur 6 med fordel kan dyrkes. Ændringer i dyrkningspraksis Landbruget kan beskytte jordens frugtbarhed og lagre kulstof i jorden ved en dyrkningspraksis, hvor der er mange flerårige græsmarker eller andre flerårige afgrøder. Efterog mellemafgrøder hjælper med at holde på både kulstof og kvælstof i dyrkningsjorden. Klimaændringerne giver et endnu større behov for at holde fast i kulstof og kvælstof, og dermed øges behovet for grønne marker i så stor del af året som muligt. Højere temperaturer og deraf følgende Dyrkningsegnethed for nye afgrøder Ensilagemajs til kvægfodring har længe været i fremgang (se fig. 2), men også majs der dyrkes til fuldmodne kolber (kernemajs) kan fremover blive mere udbredt. Majskernerne høstes med mejetærsker og kan opbevares frem til fodring som ensilage, i gastæt silo eller i nedtørret form. Tilsvarende kan vi på vore breddegrader forvente bedre dyrkningsforhold for bl.a. olieplanten solsikke (se fig. 4 ), proteinafgrøden sojabønne (se fig. 5) og druer til vinfremstilling. Vi har undersøgt hvordan dyrkningsforholdene for kernemajs, solsikker, sojabønner og Chardonnay druer vil udvikle sig i Europa fra i dag frem til 24. De klimatiske krav til dyrkning af afgrøder sammenfattes i temperaturindeks i form af et antal varmeenheder som dyrkningssæsonen skal opnå for at af- Figur 5. Sojabønne er en bælgplante der i symbiose med knoldbakterier fikserer frit kvælstof fra luften. Sojabønner er proteinrige og velegnede som kvægfoder, men under nuværende klimaforhold opnås i Danmark kun udbytter på omkring 75% af sojaudbytterne i Sydeuropa. I 28-1 dyrkes sojabønner bl.a. i forsøg der skal frembringe dansk produceret sojaråvare som basis for fremstilling af vegetabilske alternativer til mejeriprodukter (sojamælk) /6/. Foto: Henning Thomsen, DJF. 16. årgang nr. 4, novembeer

4 Chardonnay-druer Sojabønner Solsikke Kernemajs Landbrug i det varmere klima Boks 1: Model for hvedeudbytte på lerjord En lineær regressions model der estimerer vinterhvedeudbytter i et fremtidigt klima er udviklet på basis af en database med resultater fra detaljerede simuleringer med afgrødemodellen Daisy /4/. Databasen indeholder beregnet hvedeudbytte og N-udvaskning for mange kombinationer af jordtyper og klimaforhold. Den simple hvedemodel er tidligere anvendt til at beregne hvedeudbytter for forskellige klimascenarier /5/. den. Nye arter af ukrudt vil kunne trives i vores klima, og visse ukrudtsarter vil kunne nå flere generationer per år /2/. Milde vintre betyder at flere skadedyr kan overvintre, og nye arter kan forventes at brede sig til Danmark. Visse skadedyr kan nå at gennemleve flere generationer i løbet af en sæson /2/. Et lunt og fugtigt miljø i markens plantedække som følge af flere perioder med meget nedbør - betyder øgede angreb af skimmel og andre sygdomme der spredes når der er fugtigt. Mildere vintre øger risikoen for at flere sygdomme overvintrer /2/. Alt i alt må vi forudse et større behov for at bekæmpe sygdomme og skadedyr. Arealanvendelsen påvirkes ikke kun af klima Figur 6. Grænser for dyrkningsegnethed i år 22 og 24 for kernemajs (øverst), sojabønne og solsikke (midt) og vin (Chardonnay druen; nederst). Kortene er baseret på klimascenarier frembragt af seks forskellige klimamodeller. Grøn: Områder der er dyrkningsegnede i dag (baseline scenarium). Gul: Områder der entydigt er dyrkningsegnede under klimaændringer. Rød: områder hvor de 6 modellers forudsigelser ikke er entydige. højere fordampning fra markerne, sammenholdt med mindre sommernedbør og flere tørkeperioder, vil øge behovet for vanding og effektiv vandingsstyring. Mange områder vandes i dag, og der kan fremover ventes et større pres på vandressourcer til vanding af afgrøder. Vandregnskaber og nye vandingsmetoder med strategisk delvis udtørring i rodzonen /8/ kan medvirke til mere effektiv udnyttelse af vandressourcerne. Den stigende grundvandstand vil betyde at flere lavtliggende arealer vil blive meget fugtige eller oversvømmet i en større del af året. Landmændene vil formentlig dræne hvor 144 Vand & Jord det kan lade sig gøre og hvor det kan betale sig, men nogle arealer må opgives til landbrugsmæssig produktion. Ukrudt, sygdomme og skadedyr De fleste problemer med sygdomme og skadedyr er knyttet dels til værtsafgrøden, dels til klimaforholdene på marken. Hvis afgrødevalget ændres, ændres karakteren af skadedyrsog ukrudtsproblemer også. Klimaændringer vil påvirke ukrudtsplanters vækst og dermed konkurrencen mellem afgrøde og ukrudt, herbiciders effekt på ukrudtet og herbicidernes nedbrydning i jor- Vi har her skitseret hvordan landbrugets arealanvendelse kan komme til at se ud i et varmere klima når vi kun tager højde for klimaets effekter. Der er mange andre faktorer og usikkerhedsmomenter som betyder meget for den fremtidige arealanvendelse. Landbrugs- og miljøpolitik, nationalt og på EU plan, har stor indflydelse på hvordan landbruget agerer i en foranderlig verden. Arealanvendelsen vil være bestemt af markedsforhold og det relative afkast ved dyrkning af forskellige afgrøder. Samtidig foregår der en løbende strukturændring i landbruget, hvor de enkelte bedrifter bliver større og der bliver færre bedrifter totalt. Den fremtidige indbyrdes fordeling mellem svine-, kvæg- og planteavlsbedrifter betyder meget for hvilke afgrøder vi får at se på markerne. Vi forventer at ændringer i afgrødevalget vil foregå i en løbende autonom proces indenfor landbrugserhvervet. Erkendtlighed Tak til GIS koordinator Mette B. Greve, DJF, for hjælp med at udarbejde kortene i figur 3 og figur 6.

5 Landbrug i det varmere klima Tabel 1. Temperaturindeks til beregning af dyrkningsegnethed for fire afgrøder. Daglige temperaturer over basistemperaturen summeres i den angivne periode til varmenheder. Afgrøden er dyrkningsegnet hvis varmeenhederne overstiger grænseværdien /7/. Afgrøde Sort Indeks Basistemperatur ( C) Periode Grænseværdi Kernemajs (tidlig sort) VE Sojabønne Maple Arrow VE Solsikke Cerflor VE Vindrue Chardonnay Huglin Referencer /1/ Thomsen, JN. og Hansen, AL. 27. Klimaforandringer og sukkermarkedsreform. Sukkerroenyt, 25 (1), Axelborg. /2/ Olesen, JE, Jacobsen, BH, Thorup-Kristensen, K,, Andersson, N., Kudsk, P., Jørgensen, LN., Hansen, LM., Nielsen, BL., Boelt, B. 26. Tilpasning til klimaændringer i landbrug og havebrug. Aarhus Universitet, DJF Markbrug nr /3/ Kristensen, KM., Schelde, K. og Olesen, JE 29. Winter wheat yield response to climatic variability in Denmark. Indsendt til Journal Agricultural Sciences. /4/ Abrahamsen, P. and Hansen, S. 2. Daisy: an open soil-crop-atmosphere system model. Environmental Modelling and Software, 15, /5/ Olesen, JE., Carter, TR., Diaz-Ambrona, CH., Fronzek, S., Heidmann, T., Hickler, T., Holt, T., Minguez, MI., Morales, P., Palutikof, JP., Quiemada, M., Ruiz-Ramos, M., Rubæk, GH., Sau, F., Smith, B. og Sykes, MT. 27. Uncertainties in projected impacts of climate change on European agriculture and terrestrial ecosystems based on scenarios from regional climate models. Climatic Change, 81, /6/ Petersen, J. og Thomsen, IK. 29. Økologisk dyrkning af sojabønner. Aarhus Universitet, DJF Markbrug nr /7/ Carter, TR., Porter, JH. Og Parry, ML Climatic warming and crop potential in Europe: Prospects and uncertainties. Global Environmental Change, 1, /8/ Shahnazari, A, Ahmadi, SH, Lærke, PE, Lui, F, Plauborg, F, Jacobsen, S, Jensen, CR og Andersen, MN 28. Nitrogen dynamics in the soil-plant system under deficit and partial root-zone drying irrigation strategies in potatoes, European Journal of Agronomy, 28, Kirsten Schelde (kirsten.schelde@agrsci.dk) og Christen Børgesen er seniorforskere og Jørgen E. Olesen er forskningsprofessor ved Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet (DJF), Institut for Jordbrugsproduktion og Miljø, Århus Universitet. Boks 2. Klimascenarier: Det er velkendt at forskellige klimamodeller giverforskellige prædiktioner af klimaændringer; derfor er det vigtigt at basere prognoser for vækstbetingelser på flere modelkombinationer. Her gjorde vi sådan: Fremtidige klimascenarier, beregnet af seks regionale europæiske klimamodeller som hver især var koblet med én af to globale klimamodeller, blev brugt til at justere en stokastisk vejrgenerator. Med de seks forskellige justeringer kunne vejrgeneratoren frembringe i alt 12 dataserier på 5 års europæisk klima som er karakteristisk for henholdsvis 22 og 24 ifølge de seks klimamodeller. Endelig blev klimaet i perioden brugt til at justere vejrgeneratoren ind på nutidsklima, så generatoren også frembragte en dataserie med 5 års nutidsklima, det såkaldte baseline scenarium. Ved beregninger med 5-års dataserierne har vi anvendt medianværdien til at afgøre udfaldet. F.eks. skal kravet til dyrkningsegnethed for kernemajs (tabel 1) være opfyldt i mindst 25 af de 5 år for at en klimamodel kategoriserer kernemajs som dyrkningsegnet i det givne klima (se fig. 6 øverst). De grundlæggende klimascenarier blev beregnet i EU projektet EN- SEMBLES, årgang nr. 4, novembeer