Are there indications of climate change induced increases in variability of major field crops in the northernmost European conditions?

Abstract

Ilmastonmuutos lisää tuotannon epävarmuutta, koska sääolojen vaihtelu lisääntyy ja sään ääri-ilmiöt yleistyvät. Satoerot suotuisien ja epäsuotuisien kasvukausien välillä korostuvat myös lajikkeiden sadontuottokyvyn lisääntymisen vuoksi. Nykylajikkeiden korkean perinnöllisen satopotentiaalin toteutuminen edellyttää lisäksi riittävää tuotantopanosten, erityisesti ravinteiden, käyttöä. Koska kasvintuotantomme on kokenut merkittäviä muutoksia viimeisten vuosikymmenten aikana, tarkastelimme pitkäaikaisaineistojen (FAO 1960-luvulta ja MTT:n viralliset lajikekokeet 1970-luvulta lähtien) perusteella, voidaanko satovaihtelussa nähdä jaksottaisia systemaattisia muutoksia. MTT:n aineistoja käyttäen tutkittiin vuosien sisäistä vaihtelua sekä vaihtelua keskeisimmissä laatutekijöissä. Tutkimuksen tavoitteena oli arvioida onko sato- ja laatuvaihtelu yleistynyt viljelykasvien satoisuuden kasvun myötä ja onko ilmastonmuutos jo vahvistanut tätä ilmiötä. Tarkastelimme satovaihtelun muutoksia vuosikymmenittäin. Tuloksemme osoittivat, ettei sato- ja laatuvaihtelussa oli systemaattista kasvua tarkasteluperiodillamme. Ainoa poikkeus oli öljykasvit, joiden sadon lehtivihreäpitoisuus ja siinä ilmenevä vaihtelu on jatkuvasti vähentynyt. Satovaihtelu oli runsainta 1980- ja 1990-luvuilla, paitsi perunalla, jolla vaihtelu on ollut varsin samanlaista koko tarkastelujakson ajan. Toisaalta öljykasveilla vaihtelu oli suurta myös 1960-luvulla, mikä selittynee rypsin lyhyellä viljelyhistorialla ja tämän silloin aivan uuden kasvilajin viljelyyn ottoon liittyvillä alkuvaikeuksilla. Muilla siemensatokasveilla satoisuus vaihteli hyvin vähän tarkastelujakson alkupuolella. Ilmeisesti suotuisien vuosien sadot eivät poikenneet suuresti heikkojen vuosien sadoista, koska tuotantopanoksia käytettiin rajallisesti ja modernien viljelymenetelmien kehitystyö oli vasta alkutaipaleellaan. Yllättävin havainto oli kuitenkin kaikilla siemensatokasveilla havaittu satoisuuden vaihtelun merkittävä väheneminen 2000-luvun aikana. Ilmiö ei selity yksinomaan säällä, sillä myös 2000-luvulla esiintyi jokunen suotuisa kasvukausi, jolloin satojen olisi pitänyt olla keskimääräistä suurempia. Onkin luultavaa, että kuluvan vuosikymmenen poikkeuksellisen maltillinen satovaihtelu johtuu tuotantopanosten käytön vähenemisestä (erityisesti kasviravinteet ja kasvinsuojelu), jolloin suotuisinakaan vuosina sadot eivät nousseet nykylajikkeiden potentiaalin mukaisesti. Toisaalta 2000-luvun tasaantuneiden tai jopa laskeneiden satojen vähäisen vuosivaihtelun selittää myös havaintomme, jonka mukaan ilmastonmuutosennusteiden mukaisesti todennetut, kohonneet päivittäiset keskilämpötilat, vieläpä kohdistuen juuri kriittisimpään sadon määräytymisen aikaan, ovat aiheuttaneet satotappioita kiihdytettyään liiaksi kevätkylvöisten siemensatokasvien kehitysrytmiä. Näistä syistä johtuen viime vuosikymmenien aikana lisääntyneet satovaihtelut ovat nyt 2000-luvulla kaventuneet poikkeuksellisen vähäisiksi.

As the northern hemisphere will experience the greatest increases in temperature and indications of climatic change are already visible in the north (in the 2000s average temperatures exceeded the long-term mean), we sought to establish if there are already signs of increased variability in yield and quality of the major field crops grown under the northernmost European growing conditions: spring and winter cereals (barley Hordeum vulgare L., oat Avena sativa L., wheat Triticum aestivum L., rye Secale cereale L.), spring rapeseed (turnip rape Brassica rapa L., oilseed rape B. napus L.), pea (Pisum sativum L.) and potato (Solanum tuberosum L.). We used long-term yield datasets of FAO for Finland (1960s to date) and MTT Agrifood Research Finland (MTT) Official Variety Trial datasets on yield and quality of major field crops in Finland since the 1970s. Yield variability was exceptionally high in the 1980s and 1990s, but previously and subsequently national yields were clearly more stable. No progressive increase in yield variability was recorded. No marked and systematic changes in variability of quality traits were recorded, except for rapeseed, which exhibited reduced variability in seed chlorophyll content. This may at least partly attribute to the differences in intensity of input use and thereby responsiveness of the crops before and after 1980 and 1990 decades. We also noted that in the 2000s average temperatures were higher than in earlier decades and this was the case for all months of the growing season except June, which represents, however, the most critical phase for yield determination in most of the field crops in Finland. Also in the 2000s precipitation increased in the first three months of the growing season and thereafter decreased, but without signs of significantly increased numbers of heavy showers (extreme rain events). Hence, in general constant, increased average temperatures during the growing seasons of the 2000s were identified, but with reduced yield variability, which was partly attributable to the diminished use of inputs, especially fertilisers.