Klimatske promjene iKlimatske promjene i proizvodnja kukuruza u Hrvatskoj proizvodnja kukuruza u Hrvatskoj

Višnja Vučetić vucetic@cirus.dhz.hr

Državni hidrometeorološki zavodOdjel za agrometeorologiju

http://meteo.hr

Meteorološki izazovi 2:” Meteorologija u fokusu javnosti”, Zagreb, 6-7. ožujka 2012.

DHMZ

DHMZProizvodnja hraneProizvodnja hrane 1.02 MILJARDE

neishranjenihljudi

FAO (2009)

376 USD vs 1.2 USD

Stručne grupeKomisije za agrometeorologijuSvjetske meteorološke organizacije

DHMZ

Poljoprivredne površine u Hrvatskoj(1998-2007)

ostalo34%

ostale žitarice

13%

kukuruz 32%

pšenica 21%

Statistički ljetopis (2008)

Cilj istraživanja

Kako će predviđene klimatske promjene djelovati na duljinu vegetacijskog razdoblja kukuruza i njegovu produktivnost što je osobito važno za planiranje proizvodnje hrane u Hrvatskoj.

DHMZ

Korelacija temperature zraka i količine oborine1871-2011.

DHMZ

Zagreb-Grič 1871-2011

400

600

800

1000

1200

1400

1600

9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0Temperatura (°C)

Količ

ina

obor

ine

(mm

)

1871-1900 1901-19301931-1960 1961-19901991-2011

11.5°C

882 mm1940

1881

19151878

1949

19942007

2000

1937

1876

2003

2002

2008

20111973

19711927

DHMZ

Trend srednjeg godišnjeg prinosa kukuruzaSrednji godišnji prinos kukuruza u Hrvatskoj

(1949-2008)

y = 0.0789x + 1.476trend = 789 kg/10 god

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1949 1954 1959 1964 1969 1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004god

t/ha

a)

Srednji godišnji prinos kukuruza u Hrvatskoj očišćen od trenda (1949-2008)

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

1949 1954 1959 1964 1969 1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004god

t/ha

b)

Agrometeorološki model DSSAT za kukuruzDHMZ

BiomasaPrinos zrnaMasa i broj zrnaLAI

FENOLOŠKIMODEL

MODELPRINOSA

MODEL VODNERAZNOTEŽE

BILJKAVREMENSKIUVJETI

AGROTEHNIČKEMJERE

TLO

Model DSSAT

TmaksTminSun. zračenjeOborina

Sjetva, berbaGnojidbaNavodnavanjeBiljni ostatak

Fenofaze:NicanjeSvilanjeZrioba

EvapotranspiracijaEvaporacija tlaOtjecanje vodeVodni stres

Ukupni NN zrnaN stres

FENOLOŠKIMODEL

MODELPRINOSA

MODEL VODNERAZNOTEŽE

MODEL DUŠIKOVERAZNOTEŽE TLAI BILJKE

Fizikalna,kemijska imehaničkasvojstva tla

FenofazeFiz. i kem.svojstva biljkeGenetički koef.

Zagreb-M1949-2004.

Agronomski fakultet3.5-16.10.1999.

Tsred (°C) P (mm)

Optimalni uvjeti

21.4 400

Zagreb-Maksimir

19.7 390

Klimatske projekcije DHMZ

ZAGREB-MAKSIMIR

15

16

17

18

19

20

2050 2100 godina

T maks

(°C

)

ECHAMHadCMSCIROZG4904

15.9°C

a) ZAGREB-MAKSIMIR

5

6

7

8

9

10

2050 2100 godina

T min

(°C

)

ECHAMHadCMSCIROZG4904

5.7°C

b)

ZAGREB-MAKSIMIR

4200

4300

4400

4500

4600

2050 2100 godina

SRAD

(MJ/

m2 ) ECHAM

HadCMSCIROZG4904

4270 MJ/m2

c) ZAGREB-MAKSIMIR

750

775

800

825

850

875

900

2050 2100 godina

P (m

m)

ECHAMHadCMSCIROZG4904

854 mm

d)

srednji emisijski scenarij (SRES-B2+A1: 500 ppm za 2050. i 690 ppm za 2100.) umjerena klimatska osjetljivost (∆TG = 2.5°C)

DHMZ

Linearni trendovi u sadašnjoj klimi

y = -0.450x + 282.5trend = -4.5 dani/10 god

18-srp

7-kol

27-kol

16-ruj

6-lis

26-lis

15-stu

5-pro

1949 1959 1969 1979 1989 1999

fiziološka zrelost

godine

ZAGREB (1949-2004)b)

Uz pretpostavku jednakih početnih uvjeta za tlo, biljku i agrotehničke mjere kao u poljskom pokusu kukuruza 1999. godine, a mijenjajući meteorološke podatke od godine do godine, simulirane su komponente kukuruza pomoću modela DSSAT u razdoblju 1949–2004.

y = -0.141x + 204.9trend = -1.4 dani/10 god

28-lip

3-srp

8-srp

13-srp

18-srp

23-srp

28-srp

2-kol

1949 1954 1959 1964 1969 1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004

svilanje

godine

ZAGREB (1949-2004)

DHMZ

Linearni trendovi u sadašnjoj klimi

y = -21.586x + 12987trend = -216 kg/ha na 10 god

8000

9000

10000

11000

12000

13000

14000

15000

16000

1949 1959 1969 1979 1989 1999

prinos zrna

godine

kg/ha

ZAGREB (1949-2004)g)

y = -12.2x + 22542trend = -122 kg/ha na10 god

17000

18000

19000

20000

21000

22000

23000

24000

25000

1949 1959 1969 1979 1989 1999

nadzemna biljna masa

godine

kg/ha

ZAGREB (1949-2004)f)

DHMZ

Procjena prinosa kukuruza u budućoj klimi HadCM 2050

χ 2 test = 15.98755, p = 0.00304

4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000prinos zrna (kg/ha)

0

10

20

30

40

50

rela

tivne

ces

tine

(%)

HadCM 2100χ 2 test = 4.01824, p = 0.40354

4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000prinos zrna (kg/ha)

0

10

20

30

40

50

rela

tivne

ces

tine

(%)

ZAGREB (1949-2004)χ 2 test = 7.14537, p = 0.02808

6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000prinos zrna (kg/ha)

0

10

20

30

40

50

rela

tivne

ces

tine

(%)

Zbog nepovoljnih utjecaja klimatskih promjena na proizvodnju kukuruza u Hrvatskoj na osnovi istraživanja Vučetić (2006) i procijene su štete do42 milijuna EUR do kraja 21 st. (UNDP, 2008)

HadCM 2050. HadCM 2100.

ZAGREB 1949-2004.

DHMZProcjena komponenti kukuruza u budućoj klimi

Klimat.scenariji

Svilanje(dani)

Fiziološ.zrelost(dani)

Masa zrna(g)

Broj zrna

po klipu

Maks. LAI

(m2/m2)

Nadze.biljna masa

(kg/ha)

Prinos zrna

(kg/ha)

Indeksberbe

2050.

ECHAM -10 -31 -952 -1045

% -9.4 4.2 0.9 -4.3 -8.5 -4.4

HadCM -10 -33 -1643 -1637

% -15.4 7.0 2.4 -7.4 -13.2 -6.7

CSIRO -7 -27 -1333 -1591

% -15.1 3.2 0.5 -6.0 -12.9 -7.7

2100.

ECHAM -14 -39 -1571 -1750

% -15.3 4.9 1.6 -7.1 -14.1 -6.9

HadCM -14 -42 -3128 -3050

% -26.7 8.6 4.3 -14.1 -24.7 -11.1

CSIRO -10 -34 -2540 -2687

% -24.9 4.8 1.5 -11.4 -21.7 -10.4

U budućnosti Hrvatska bi mogla pripadati području sa smanjenim prinosom kukuruza. Signifikantno skraćivanje vegetacijskog razdoblja kukuruza za oko 5 dana/10 god je započelo polovicom 1990-tih. Signifikantno smanjenje prinosa kukuruza (216 dana/ha na 10 god) opaženo početkom 21. st. Do kraja stoljeća moguća je ranija berba i do mjesec i pol dana uz pad prinosa zrna do 25% u odnosu na sadašnje klimatske uvjete

Uz pomicanje datuma sjetve kao jedne od mogućih mjera prilagodbe na klimatske promjene nužno je sijati i hibride s duljim vegetacijskim razdobljem i otpornije na sušu.

ZaključakDHMZ

gubitak oko 42 milijuna EURgubitak oko 42 milijuna EUR

HVALA NA POZORNOSTIHVALA NA POZORNOSTI

DHMZ

Svrha ovih predavanja bit će ispunjena ako oni potaknu da agrometeorologija postigne još bolju vjerodostojnost u hrvatskim znanstvenim meteorološkim istraživanjima, te da se meteorološka i agronomska struka, kao i šumarska, još bolje interdisciplinarno povežu.

Zaključak

DHMZOsjetljivost komponenti kukuruza u budućoj klimi

ZAGREB

10000

12000

14000

16000

18000

20000

22000

24000

1949-2004

SRAD (+7%)

Tmin(+2°C)

Tmaks(+4°C)

P (-8%)

CO2 (+330)

kg/h

a

Nadzemna biljna masa Prinos zrna

b)

22194 kg/ha

12372 kg/ha

ZAGREB

1-srp

15-srp

29-srp

12-kol

26-kol

9-ruj

23-ruj

7-lis

1949-2004

SRAD (+7%)

Tmin(+2°C)

Tmaks(+4°C)

P (-8%)

CO2 (+330)

Fiziološka zrelost Svilanje

a)

26-ruj

15-srp

Jesenska gnojidba (25.11.1998.) 450 kg NPK pod brazdu (25–30 cm) 350 kg uree

Proljetna gnojidba (15. 4.1999.) 300 kg NPK Prihranjivanje (25. 5.1999.) 100 kg KANukupno 248 kg N/ha

Zasijana površina: 8.5 × 20 m (12 redova)Razmak među redovima: 70 cmRazmak među biljkama: 19 cmGustoća sklopa: 80000 biljaka/haDubina sjetve: 5 cm

Agrotehničke mjereGnojidba

Sjetva kukuruza hibrida PIO 3901

Indeks lisne površine (LAI, m2/m2 )Indirektna metoda: listovi kukuruza su precrtani na milimetarski papir i prebrojeni kvadratići su lisna površina

LA = k⋅a⋅b

DHMZ

DHMZ

Linearni trendovi u sadašnjoj klimi

Procijenjene vrijednostiTrend/10 god

Procijenjene vrijednostiTrend /10 god

Svilanje (dani u godini) -1.4 Indeks berbe -0.01

Fiziološka zrelost (dani u godini) -4.5 Dušik (N) u zrnu (kg/ha) -0.03

Masa zrna (g) -0.01 Ukupno primanje dušika (N) u biljku (kg/ha) 0.6

Broj zrna po klipu -0.2 Evapotranspiracija (mm) 3.3

Maksimalni LAI (m2/m2) 0.01 Evaporacija (mm) 0.5

Nadzemna biljna masa (kg/ha) -122 Evaporacija iz tla (mm) 2.8

Prinos zrna (kg/ha) -216 Otjecanje (mm) 0.6

a) ECHAM - Max-Planck Institute for Meteorology

b) HadCM - UK Hadley Centre Climate Prediction and Research

c) CSIRO - Australian Commonwealth Scientific and

Industrial Research Organisation

• Statistička prilagodba na mrežu točaka veće horizontalne razlučivosti (eng. statistical downscaling) modelom MAGICC za srednji scenarij emisije (SRES-B2+A1) i za promjenu srednje globalne temperature za 2.5°C (IPCC, 2007)

DHMZ

Plan istraživanjaMetodologija za buduću klimu

A) Klimatski scenariji

2.8°×2.8°

2.3°×3.75°

3.2°×5.6°

Važni čimbenici visoke i stabilne proizvodnje kukuruza

Slide 1Slide 2Slide 3Slide 4Slide 5Slide 6Slide 7Slide 8Slide 9Slide 10Slide 11Slide 12Slide 13Slide 14Slide 15Slide 16Slide 17Slide 18Slide 19Slide 20