Efectul schimbărilor climatice asupra agriculturii

 (Emisiile de gaze cu efect de seră în fiecare sector în anul 2010. „AFOLU” înseamnă „agricultură, silvicultură și alte utilizări ale terenurilor”).

Schimbările climatice și agricultura sunt procese interdependente, ambele având loc la scară globală. Schimbările climatice afectează agricultura în mai multe moduri, inclusiv prin schimbări ale temperaturilor medii, precipitații și extreme climatice (de exemplu, undele de căldură); schimbăril în dăunători și boli; schimbări ale concentrațiilor de dioxid de carbon atmosferic și ale concentrației de ozon la nivelul solului; modificări ale calității nutriționale a anumitor alimente; și modificări ale nivelului mării.

Schimbările climatice afectează deja agricultura, cu efecte inegale distribuite în întreaga lume. Schimbările climatice viitoare vor afecta negativ producția vegetală în țările cu latitudine mică, în timp ce efectele în latitudinile nordice pot fi pozitive sau negative. Schimbările climatice vor crește, probabil, riscul de nesiguranță alimentară pentru anumite grupuri vulnerabile, cum ar fi cei săraci. Agricultura animală este, de asemenea, responsabilă pentru producerea de gaze cu efect de seră a CO₂ și a unui procent din metanul mondial, precum și pentru infertilitatea terenurilor viitoare și deplasarea speciilor locale.

Agricultura contribuie la schimbările climatice atât prin emisiile antropice de gaze cu efect de seră, cât și prin transformarea terenurilor neagricole, cum ar fi pădurile, în terenuri agricole. Agricultura, silvicultura și schimbările din utilizarea terenurilor au contribuit cu aproximativ 20-25% la emisiile globale anuale în 2010.

O serie de politici pot reduce riscul impactului negativ al schimbărilor climatice asupra agriculturii și a emisiilor de gaze cu efect de seră din sectorul agricol.

 (Graficul producției nete de culturi în întreaga lume și în țările tropicale selectate. Datele brute preluate de la ONU.)

Impactul schimbărilor climatice asupra agriculturii

 (Pentru fiecare varietate de plante, există o temperatură optimă pentru creșterea vegetativă, cu o scădere a creșterii, pe măsură ce temperaturile cresc sau scad. În mod similar, există o serie de temperaturi la care o plantă va produce semințe. După cum arată graficele, porumbul nu se va mai reproduce la temperaturi de peste 35 °C, iar soia la peste 38 °C.)

În ciuda progreselor tehnologice, cum ar fi soiurile îmbunătățite, organismele modificate genetic și sistemele de irigare, vremea este încă un factor cheie în productivitatea agricolă, precum și în proprietățile solului și comunitățile naturale. Efectul climatului asupra agriculturii este legat de variabilitatea climatului local, mai degrabă decât de climatul global. Temperatura medie a suprafeței pământului a crescut din 1880 cu 0,83 °C. În consecință, agronomii consideră că orice evaluare trebuie să țină cont de fiecare zonă în parte.

Pe de altă parte, comerțul agricol a crescut în ultimii ani, iar acum oferă cantități semnificative de alimente la nivel național țărilor importante importatoare, precum și venituri confortabile pentru exportatori. Aspectul internațional al comerțului și al securității în ceea ce privește alimentele implică necesitatea de a lua în considerare, de asemenea, efectele schimbărilor climatice la scară globală.

Un studiu din 2008 publicat în Science a sugerat că, din cauza schimbărilor climatice, „Africa de Sud ar putea pierde mai mult de 30% din cultura principală a porumbului până în 2030. În Asia de Sud, pierderile multor culturi regionale, cum ar fi orezul, meiul și porumbul pot ajunge la 10%”.

Grupul interguvernamental privind schimbările climatice (IPCC) a elaborat mai multe rapoarte care au evaluat literatura științifică privind schimbările climatice. Raportul teritorial de evaluare al IPCC, publicat în 2001, a concluzionat că țările cele mai sărace vor fi afectate cel mai mult, reducând randamentele culturilor în majoritatea regiunilor tropicale și subtropicale din cauza scăderii disponibilității apei și a incidenței noilor insecte sau a modificărilor acestora. În Africa și în America Latină, multe culturi umede se află în apropierea toleranței maxime la temperatură, astfel încât randamentele ar putea să scadă drastic chiar și pentru schimbările climatice mici; se estimează o scădere a productivității agricole de până la 30% pe parcursul secolului XXI. Viața marină și industria pescuitului vor fi, de asemenea, grav afectate în unele locuri.

Schimbările climatice induse de creșterea emisiilor de gaze cu efect de seră pot afecta culturile în mod diferit de la o regiune la alta. De exemplu, se așteaptă ca producția medie a culturilor să scadă până la 50% în Pakistan, în conformitate cu scenariul Met Office, în timp ce producția de porumb în Europa se așteaptă să crească până la 25% în condiții hidrologice optime.

Efectele mai favorabile asupra randamentului tind să depindă în mare măsură de realizarea efectelor potențial benefice ale dioxidului de carbon asupra creșterii culturilor și de sporirea eficienței utilizării apei. Scăderea randamentelor potențiale poate fi cauzată de scurtarea perioadei de creștere, de scăderea disponibilității apei și de vernalizarea redusă.

Pe termen lung, schimbările climatice ar putea afecta agricultura în mai multe moduri:

• productivitatea, în ceea ce privește cantitatea și calitatea culturilor
• practicile agricole, prin schimbarea utilizării apei (irigații) și a suplimentărilor agricole, cum ar fi erbicidele, insecticidele și îngrășămintele
• efectele asupra mediului, în special în ceea ce privește frecvența și intensitatea drenajului solului (care duce la scurgerea azotului), eroziunea solului, reducerea diversității culturilor
• spațiul rural, prin pierderea și câștigul terenurilor cultivate, speculațiile de teren, renunțarea la terenuri și facilitățile hidraulice.
• adaptarea, organismele pot deveni mai mult sau mai puțin competitive, precum și oamenii pot dezvolta nevoi pentru a dezvolta organisme mai competitive, cum ar fi soiurile rezistente la inundații sau sare ale orezului.

Acestea sunt mari incertitudini de descoperit, în special datorită lipsei de informații privind multe regiuni locale specifice, și includ incertitudinile legate de amploarea schimbărilor climatice, efectele schimbărilor tehnologice asupra productivității, cererile globale de alimente și numeroasele posibilități de adaptare.

Majoritatea agronomilor consideră că producția agricolă va fi afectată în cea mai mare măsură de gravitatea și ritmul schimbărilor climatice, nu atât de mult prin tendințele treptate ale climei. Dacă schimbarea este graduală, poate exista suficient timp pentru ajustarea biotei. Schimbările climatice rapide ar putea, totuși, să dăuneze agriculturii în multe țări, în special cele care deja suferă de condiții de sol și de climă destul de sărace, deoarece există mai puțin timp pentru o selecție naturală optimă și adaptare.

Dar multe lucruri rămân necunoscute despre modul în care schimbările climatice pot afecta agricultura și securitatea alimentară, parțial datorită faptului că rolul comportamentului agricultorilor este slab capturat de modelele culturale. De exemplu, Evan Fraser, geograf la Universitatea Guelph din Ontario Canada, a efectuat o serie de studii care arată că contextul socio-economic al agriculturii poate juca un rol imens în a determina dacă o secetă are o importanță majoră sau o importanță nesemnificativă ca impact asupra producției vegetale. În anumite cazuri, se pare că chiar secetele minore au un impact major asupra securității alimentare (cum a fost cazul din Etiopia la începutul anilor 1980, când o secetă minoră a declanșat o foamete masivă), față de cazurile în care chiar și aspectele legate de vreme nu pun mari probleme. Evan Fraser combină modele socio-economice împreună cu modele climatice pentru a identifica „punctele fierbinți vulnerabile” Un astfel de studiu a identificat producția de porumb din SUA ca fiind deosebit de vulnerabilă la schimbările climatice, deoarece se așteaptă să fie expusă unor secete mai proaste, dar nu există condițiile socio-economice care sugerează că fermierii se vor adapta la aceste condiții în schimbare. Alte studii se bazează în schimb pe previziuni ale indiciilor cheie agrometeorologice sau agro-climatice, cum ar fi lungimea sezonului de creștere, stresul termic al instalațiilor sau începerea operațiunilor pe teren identificate de părțile interesate din managementul terenurilor și care furnizează informații utile privind mecanismele care influențează impactul schimbărilor climatice asupra agriculturii.

Insectele dăunătoare și schimbările climatice

Încălzirea globală ar putea duce la o creștere a populațiilor de insecte dăunătoare, dăunând randamentelor culturilor de bază cum ar fi grâul, boabele de soia și porumbul. În timp ce temperaturile mai ridicate creează sezoane de creștere mai îndelungate și rate de creștere mai rapide pentru plante, crește și rata metabolică și numărul ciclurilor de reproducere a populațiilor de insecte. Insectele care au avut anterior doar două cicluri de creștere pe an ar putea câștiga un ciclu suplimentar dacă se extind sezoanele de creștere, provocând un boom al populației. Locurile temperate și latitudinile mai mari sunt mai predispuse la o schimbare dramatică a populațiilor de insecte.

Universitatea din Illinois a efectuat studii pentru a măsura efectul temperaturilor mai ridicate asupra creșterii plantelor de soia și a populațiilor de gândaci japonezi. Temperaturile mai ridicate și nivelurile ridicate de CO2 au fost simulate pentru un câmp de soia, în timp ce alt câmp a fost lăsat pentru control. Aceste studii au constatat că boabele de soia cu niveluri ridicate de CO2 au crescut mult mai rapid și au avut randamente mai mari, dar au atras gândacii japonezi la o rată semnificativ mai mare decât câmpul de control. Gândacii din câmpul cu CO2 crescut au pus și mai multe ouă pe plantele de soia și au avut o durată de viață mai lungă, indicând posibilitatea unei populații care se extinde rapid. DeLucia a prognozat că, dacă proiectul va continua, câmpul cu niveluri ridicate de CO2 ar avea, în cele din urmă, un randament mai scăzut decât cel al câmpului de control.

Nivelurile crescute de CO2 au dezactivat trei gene în cadrul plantei de soia care în mod normal creează apărare chimică împotriva insectelor dăunătoare. Una dintre aceste mijloace de apărare este o proteină care blochează digestia frunzelor de soia în insecte. Deoarece această genă a fost dezactivată, gândacii au reușit să digere o cantitate mult mai mare de materie vegetală decât gândacii în câmpul de control. Acest lucru a dus la creșterea duratei de viață observate și la creșterea nivelului de ouă în câmpul experimental.

Există câteva soluții propuse la problema extinderii populațiilor de dăunători. O soluție propusă este creșterea numărului de pesticide utilizate pe viitoarele culturi. Acest lucru are avantajul de a fi relativ rentabil și simplu, dar poate fi ineficient. Multe insecte dăunătoare au creat o imunitate față de aceste pesticide. O altă soluție propusă este utilizarea agenților de control biologic. Aceasta include lucruri cum ar fi plantarea rândurilor de vegetație nativă între rândurile de culturi. Această soluție este benefică în ceea ce privește impactul general asupra mediului. Nu numai că sunt cultivate plante mai native, dar insectele dăunătoare nu mai construiesc o imunitate la pesticide. Cu toate acestea, cultivarea plantelor native suplimentare necesită mai mult spațiu, ceea ce distruge alte suprafețe de terenuri publice. Costul este, de asemenea, mult mai mare decât utilizarea pur și simplu a pesticidelor.

Bolile plantelor și schimbările climatice

Deși cercetarea este limitată, ea a arătat că schimbările climatice pot modifica stadiile de dezvoltare ale agenților patogeni care pot afecta culturile. Cea mai mare consecință a schimbărilor climatice asupra dispersiei agenților patogeni este aceea că distribuția geografică a gazdei și a agenților patogeni ar putea să se schimbe, ceea ce ar duce la mai multe pierderi de culturi. Acest lucru ar putea afecta concurența și recuperarea. S-a anticipat că efectul schimbărilor climatice va adăuga un nivel de complexitate modului în care se poate menține o agricultură durabilă.