Makra László Környezeti klimatológia II.
Élelmiszer és éghajlat
Alapismeretek
Bevezetés Az elegendő élelmiszer biztosítása egyre nehezebbé válik az emberiség számára, mivel a népesség már meghaladja a 7 milliárd főt, s mivel a föld, víz és az ökoszisztéma források degradálódnak a túlhasználat miatt. A kereslet és a kínálat térbeli eloszlása globális megváltozásának a világ élelmiszer rendszerében tapasztalható kölcsönös egymásrautaltság miatt nemcsak a Föld néhány régiójában lehet további jelentősége.
Az éghajlat alapvető tényezője a természetes erőforrásoknak és fontos eleme a fenntartható fejlődésnek. Ha az üvegházgázok mennyisége folyamatosan, minden határ nélkül növekszik, akkor biztosra vehető, hogy előbb vagy utóbb felmelegítik a Föld felszínét, befolyásolva a regionális klímát. A globális felmelegedés révén valószínűleg módosul az éghajlati változékonyság térbeli eloszlása és megnövekszik a szélsőséges időjárási események gyakorisága. Aggodalomra adhat okot, hogy a globális melegedés hatására oly mértékben változik meg egyes régiók éghajlata, hogy az befolyásolhatja az élelmiszertermelést, a növényi kártevők és betegségek előfordulását, valamint a termelési költségeket. A káros hatások valószínűleg aránytalanul nagyobb mértékben sújtják majd a szegényebb embereket, illetve a szegényebb országok lakóit. Az Alapismeretek, Élelmiszer és Éghajlat c. fejezetben azt elemezzük, hogy az éghajlatváltozás miként hathat globálisan a táplálék előállítására, továbbá azt tanulmányozzuk, hogy az élelmiszer-termelés és a növények milyen kölcsönhatásban vannak az éghajlattal.
1. Fejezet: A növények és az éghajlat A növények és a környezet A fő termények megoszlása Gyomok, kártevők és betegségek 2. Fejezet: A jövő előrejelzése Az éghajlatváltozás hatásai a növényekre A mezőgazdaság hozzájárulása Mi történhet az élelmiszer-előállítással? 3. Fejezet: Aszály a mediterrán térségben Mi az aszály? Az aszály okai és típusai Aszály és tűz
1. Fejezet: A növények és az éghajlat Az éghajlatváltozás miért érinti a mezőgazdaságot? A mezőgazdaság lényegében az éghajlattól függ, mert a hő, a fény és a víz a növények növekedésének fő meghatározói. A növényi betegségek, akárcsak az öntözővíz, szintén az éghajlattól függenek.
A világ teljes élelmiszertermelése évről évre változik, döntően az időjárási feltételek eredményeként, melyek időben szintén változnak. De a mezőgazdaság néhány területen sokkal érzékenyebb, mint másutt, főleg a fejlődő országokban, ahol az árvíz- és aszálymegelőzéséhez a rendelkezésre álló technológia kevésbé fejlett, és azokon a területeken, ahol a talajok, a terep és az éghajlat kevésbé alkalmas a növénytermesztésre. Mi a fő feladat? Azonosítsuk azokat a területeket, melyek leginkább érzékenyek az éghajlatváltozásra, azért, hogy a hatásokat elkerüljük (vagy legalább csökkentsük), és alkalmazkodjunk az új változásokhoz. Nagyüzemi mezőgazdaság Észak-Amerikában
A növények és a környezet A növények nagyon érzékenyek a viharokra, aszályra és az árvizekre, mivel közvetlen kölcsönhatásban vannak a környezettel az energia- és vízcsere révén. Ezeknek a hatásoknak igen káros befolyásai lehetnek a termésre vonatkozóan. Látni fogjuk, hogyan hat a növényekre a hőmérséklet, a nedvesség vagy a csapadék.
Hogyan hat egymásra a növény és a környezet? A növények egyik legfontosabb hozzájárulása a környezethez az oxigéntermelés (O 2 ) és a széndioxid (CO 2 ) abszorpció a légkörből, a fotoszintézis eredményeképpen. Ez a növényi élet alapvető folyamata. A növények is befolyásolják és módosítják a környezetüket, alkalmasabbá téve azt számukra az élethez. A képen növény és környezete közötti számos kölcsönhatást, láthatunk, melyet a sugárzás, hőmérséklet, víz és szél határoz meg, de a növény a közvetlen környezetét is módosítja azáltal, hogy a víz elpárologtatásával hűti a környező levegőt, csökkenti a szélsebességet, gyökereivel belemélyed a talajba, s ezáltal alkalmassá teszik bizonyos állatok számára, stb.
Tudjuk, hogy a növényeknek víz kell az élethez és a növekedéshez, azonban ha magas a hőmérséklet, az veszélyezteti a hozzáférhető vizet és a termést. A növények fejlődésük korai szakaszában (fiatal növények) különösen érzékenyek a szélsőséges időjárásra. Nézzük meg néhány kölcsönhatást, s azt, hogy miként reagálnak a növények a szélsőséges időjárási eseményekre, mint pl. a hőségre, árvizekre vagy az aszályokra.
A magas hőmérséklet hatása A magas hőmérséklet közvetlenül befolyásolja a termést a megnövekedett párolgáson keresztül; ugyanúgy, mint pl. amikor a magas hőmérséklet hatására izzadunk. A növényeknek nagyon kicsi pórusaik vannak, amiket sztómáknak neveznek. Ezek a leveleken szétszórva találhatók, s ezek a legfontosabb eszközök a növényen kívül és belül lévő víz szabályozásában. Hogyan működik a sztóma? A képen láthatjuk e sztómák szerkezetét. A sztómát két sejtre tudjuk felosztani, melyek kinyitják vagy elzárják a nyílást a növény vízigényétől függően. Ily módon száraz időszakban bezáródnak, azért, hogy a növény ne veszítsen túl sok vizet, s kinyílnak a szokásos nedvességű periódusokban.
Minden egyes növénynek eltérő szerkezeti sajátosságai vannak, s így nem egyforma intenzitással növekednek ugyanazon hőmérsékleti tartományban. Amikor meghaladjuk az optimális hőmérséklet, a növények terméscsökkenéssel válaszolnak. A legtöbb növény igen érzékeny a magas hőmérsékletre, azonban ez is változik a növény életkorától, valamint a kedvezőtlen állapottal szembeni ellenálló képesség függvényében. A magasabb hőmérséklet a talajt kevésbe teszi alkalmassá a víz megtartására, mivel a víz ilyenkor igen gyorsan elpárolog. Ez szintén hatással van a növényekre, mert a talaj a fő vízforrásuk.
A csapadék hatása A csapadék a talajnedvesség elsődleges forrása, és feltételezhetően a legfontosabb, a termelékenységet meghatározó tényező. A növény gyökerei. Ezen a képen a növények gyökerének jellegzetes alakját láthatjuk. Ezek körös-körül szétterjednek, vizet keresve a talajban. A gyökérnevek (fentről lefelé, balról jobbra) oldalgyökér, főgyökér, hajszálgyökerek, gyökérvég, gyökércsúcs. Az éghajlat megváltozása változást idézhet elő a csapadékban (növekedést vagy csökkenést).
A gyökéren keresztül való vízfelvétel egy fontos módja annak, hogy a növények a környezetből vizet kapjanak. A gyökerek azon részei a növénynek, amelyek vizet keresve lefelé növekszenek. A világ számos részén élnek olyan növények, amelyeknek sokkal hosszabb a gyökerük, mint a törzsük és az ágaik. Némelykor a kb. 30 cm magas bokroknak a gyökere elérheti a talajban a két m mélységet is. Ez olyan régiókban fordulhat elő, ahol az év folyamán kevés a csapadék, mint pl. a sivatagokban, vagy a nagyon száraz területeken. Amint a képen láthatjuk, a gyökerek szétterjednek és sűrű hajszálgyökerekben végződnek, azért hogy a vizet könnyebben fölvehessék. Ugyanakkor minél nagyobb egy növény hajszálgyökér hálózata, annál könnyebben juthat vízhez. A száraz időszaknak káros hatása lehet a növény növekedésére, de az okozott kár mértéke mindig a növény gyökérfejlesztő képességétől, valamint a talaj víztartalmától függ. Másrészt bizonyos időjárási helyzetek (pl. magas nedvességgel, faggyal, vagy jégesővel) károsíthatják a termést. A magas hőmérséklet általában a száraz időszak velejárója.
Mindkettő károsítja a növényeket. A gyökerek már nem tudnak a talajból vizet felvenni, és a sztómáknak be kell záródniuk, hogy ne lépjen fel nagyobb vízveszteség. Emiatt a növény hőmérséklete emelkedik, ami gyakran komoly károkat okoz. Amikor a növények a magas hőmérséklettel, vagy a vízhiánnyal küzdenek, azt mondhatjuk, hogy stresszes állapotban vannak. Szélsőségesen nedves évek terméscsökkenést okozhatnak az erőteljes átnedvesedés miatt (túl sok a víz és a növény VÍZBE FULLAD, vagy elpusztul, mert a gyökere elrohad a vízben). Az intenzív csapadékhullámok károsíthatják a fiatal növényeket a víz erős csapó hatása miatt, ami fokozza a talajeróziót. Kukorica esőben. A növények nem élhetnek víz nélkül, de olykor a lehullott csapadék fajtája veszélyes is lehet a számukra (pl. ónos eső, jégeső, vagy hó).
A fő termények megoszlása világszerte Az emberiség egyik legkorábbi és legalapvetőbb megfigyelése az éghajlat szerepének fontossága az élettel és a növények elterjedésével összefüggésben. Találhatunk olyan dokumentumokat, amelyek a növények fejlődéséről és elterjedéséről szólnak, s amelyek 2000 évnél is régebbiek. Nemcsak a természetes növényzet terjedt el bizonyos törvényszerűségek szerint a Földön, hanem a haszonnövények is, melyek számára adott hőmérsékleti, fény- és nedvességviszonyok szükségesek a növekedéshez.
A Földön termesztett főbb növények jellemzői Jellemzõk Búza Rizs Kína és India Ázsia Fõ termelõk Európa Kína és India Oroszország Kukorica és szójabab Észak-Amerika Dél-Amerika Ázsia Burgonya Kína Észak-Amerika Oroszország Alma Kína Európa Rostos növények Kína India Észak-Amerika Termõterületek Tenyészidõszak (Ültetési idõszak) Hideg- Mérsékelt Tél és/vagy tavasz Mérsékelt- Forró Mérsékelt- Meleg Vízszükséglete Kicsi Nagyon magas Magas Liszt Hideg- Mérsékelt Hideg- Mérsékelt Mérsékelt- Meleg Egész évben Tavasz Egész évben Nyár Nyár Közepes- Magas Közepes Alacsony Felhasználás Kenyér Emberi táplálék Emberi és állati táplálék Emberi táplálék Emberi táplálék Ruhák és más textíliák Lehetséges éghajlatváltozás hatásai Mérsékelt: Termõterületek észak felé való eltolódása Mérsékelt: Termõterületek észak felé való eltolódása Mérsékelt- Magas: A hõstressz miatt a termõképesség csökken Alacsony: A tenyészidõszak eltolódása, fajtaváltások Alacsony: Termõterületek észak felé való eltolódása Mérsékelt- Magas: A hõstressz miatt a termõképesség csökken
A különböző területeken termesztett növények mennyisége (balról jobbra a növények: búza, rizs, kukorica, szójabab, alma, burgonya, rostos növények)
Az előző táblázatban láthatjuk mennyire eltérőek a különböző növények szükségletei. Sokan közülük olyan területeken is alkalmazkodtak, ahol a hőmérséklet nagyon alacsony értékeket is elérhet, míg mások csak meleg éghajlaton tudnak fejlődni. Az előbbi grafikont összehasonlíthatjuk a táblázat oszlopaival, melyek a legfontosabb termesztett növények (búza, kukorica, rizs, szójabab, burgonya, alma és rostos növények) jellemzőit tartalmazzák. Összehasonlítjuk a bemutatott táblázatot az átlaghőmérséklet- és az átlagos csapadék térképekkel. Láthatjuk pl., hogy a rizs olyan növény, amelynek termesztéséhez meleg mérsékelt klíma szükséges, és igen magas a vízigénye. Fő termőterületei Kínában és Indiában vannak (lásd: grafikon). Termőterületein ezen országokban mérsékelten meleg a klíma, bőséges évi csapadékkal. Egy másik igen fontos termesztett növény a Földön a búza, viszont növekedésének jellemzői jelentősen különböznek a rizsétől. Számára nem annyira fontos a vízellátottság, azokon a területeken is képes fejlődni, ahol nincsen túl sok víz, továbbá nem igényel olyan magas hőmérsékletet sem, mint a rizs.
A csapadék évi mennyisége a Földön. A zölddel jelzett területeken vannak a legmagasabb évi átlagos csapadékösszegek.
Az évi középhőmérséklet globális eloszlása (kék = legalacsonyabb; piros = legmagasabb)
A Föld rizstermelése, tonna / év
A Föld búzatermelése, tonna / év
Gyomok, kártevők és betegségek Az éghajlat a kártevőket és a betegségeket is befolyásolja. A rovarok és a gyomok elterjedését és szaporodását az éghajlat szabályozza, mivel a hőmérséklet, a napfény és a víz a növekedésük és a fejlődésük fő irányítói. Az éghajlat a kártevők szabályozására és megelőzésére használt rovarölő szerekre is hatással van. A változó klímában a kártevők még inkább aktívak lehetnek, mint jelenleg, s még ha vannak is alternatív módok, hogy küzdjünk ellenük, a gazdáknak több vegyszert kellene használni, ami káros az egészségre, az ökológiára, valamint gazdaságilag költséges.
Válasz az éghajlati paraméterekre Általában a legtöbb kórokozó faj a meleg és nedves feltételeket kedveli, azonban aszályos időszakban a gyenge növényt a gombák nagyobb valószínűséggel fertőzik meg, mint mikor elegendő víz áll rendelkezésre, s a növény egészséges és erős. A rovarölő szerek használata megvédi a növényeket
A csapadék optimális, bőséges vagy elégtelen a legfontosabb paraméter, amely meghatározza, mely növényt támadják meg a kártevők vagy a betegségek. Ilyen körülmények között, soha nem lehetünk biztosak abban, hogy a megváltozott körülmények, vagy a kártevők okoznak terméscsökkenést. A vörös rothadást néha vizes rothadásnak is nevezik. Elszórtan fordul elő bárhol, ahol a burgonya megterem. Ez a betegség különösen súlyos, amikor meleg van, s nedves a talaj a gumóképződés és a betakarítás alatt. A betegséggel kapcsolatos fő problémák kapcsolatba hozhatók a túlzott csapadékmennyiséggel, vagy az öntözéssel a szezon elején vagy végén, különösen a gyengén lecsapolt talajok esetében. A burgonya vörös rothadása. Ez az egyik leggyakoribb betegség, ami hatással van a burgonyára. A neve a burgonya színéből származik, amikor az beteg.
Rovarok A rovarok minden éghajlaton megtalálhatók. Előfordulásuk és túlélési stratégiájuk a helyi időjárástól is függ, és különösen érzékenyek a hőmérsékletre, mert hidegvérűek. A rovarok a magas hőmérsékletre nagyobb szaporulattal válaszolnak. Melegebb teleken csökken a téli kifagyásuk, s így tavasszal és nyáron növekszik a rovarok száma. A szokatlanul hideg és nedves körülmények szintén sok rovart és erős rovarfertőzést okozhatnak, azonban a túlzott talajnedvesség elpusztíthatja a talajlakó rovarokat.
Sáskák A sivatagi sáska nemzetközi probléma, mivel vándorlásuk során gyakran kelnek át országhatárokon. A korábbi feljegyzések óta ezt a rovart komoly mezőgazdasági problémaként kezelik Afrikában, a Közel-Keleten és Délnyugat- Ázsiában, ennélfogva gyakran nagy kiterjedésű ellenőrző műveleteket igényel.
Gyomnövények A gyomnövények a haszonnövényekkel versenyeznek a talaj tápanyagaiért, a fényért és a területért. Aszályos helyzetben a verseny növekszik a gyomnövények és a növények között a talajnedvességért, míg a nedves feltételek növelik a gyomok elburjánzását. Solanum Carolinense. Kukorica gyomnövény.
A magas hőmérséklet és légnedvesség a betegségek elterjedését eredményezi, továbbá a talajban lakó férgek (amelyeket nematódáknak, vagy fonalférgeknek nevezzük) életciklusát is befolyásolja. Néhány kártevő képes túlélni a forró, száraz időszakot, ha az éjszaka folyamán harmat képződik. Ahogy elérkezik az ősz, és megérik a termés, a betakarítást követően a gyomok több napfényhez jutnak, és teljes sebességgel folytatják növekedésüket. Az előző kép az egyik legismertebb kukorica gyomnövényt (Solanum Carolinense) mutatja Mississippi államban. Az egyik legnehezebben kezelhető igen nehéz kiirtani.
Az éghajlatváltozás témaköre Az éghajlatváltozás a fosszilis üzemanyagok égetésének a következménye. Minden emberi tevékenység a környezet megváltoztatásának irányába hat, s befolyásolja jövőnket. Most kell eldöntenünk, hogy mit akarunk tenni a környezet pusztítása ellen, hogy milyen legyen a jövőnk, s hogy miként cselekedjünk, ahhoz, hogy az általunk tervezett jövőt el is érhessük.
Az éghajlatváltozás a következő ágazatokra van hatással: Azon ágazatok, melyeket az éghajlatváltozás komolyan érintene (Ökoszisztéma, Gazdaság, Vízkészletek, Élelmiszertermelés) Ökoszisztéma A csapadék és a hőmérséklet mind az állatok, mind a növények előfordulási helyére hat. Pl. a madarak Észak- Afrikából kora nyáron átvándorolnak Dél-Európába, hogy elkerüljék az ottani a nagy nyári meleget. Ha Afrika melegebbé válik, évszakon belül hamarabb fognak a madarak onnan elvándorolni: az új élőhelyen más környezettel találkoznak, más fajokkal kell versenyezniük. Ezek a változások az élőhelyek számának csökkenését eredményezhetik, s néhány faj el is tűnhet.
Élelmiszertermelés A növények termése táplálkozásunk alapját képezi. A növényeket közvetlenül (kenyér készül a búzából, rizs, burgonya, zöldségek, gyümölcsök, stb.) vagy közvetett módon (állatok húsának elfogyasztásával, melyek kukoricát, szóját fogyasztanak, vagy egyszerűen legelnek) esszük. A termőhely hőmérséklete és csapadéka mindegyik növényre hatással van. Pl. Ázsiában a rizs az emberek fő tápláléka. Ha Dél-Ázsia túl meleggé válik a rizstermesztéshez, akkor rengeteg ember lenne kitéve az alultápláltság kockázatának, ami számottevő egészségi hatásokkal járna.
Vízkészletek A csapadék közvetlenül befolyásolja a folyók és a tavak vizét, a hőmérséklet pedig azt befolyásolja, hogy mennyi víz párolog el, s miként használódik a víz fel. A rendelkezésre álló vízmennyiség a kulcs az élővilágban, tehát az ökoszisztémákban is. Jelenleg bolygónk számos területe szenved komoly vízhiányban. A vízminőség és a vízmennyiség csökkenése szoros kapcsolatban van az egészséggel. Gazdaság Az éghajlat közvetlenül vagy közvetve hatással van a gazdaság majdnem minden ágára. Lássunk néhány példát a jövőre nézve. A síelők lehet, hogy nem használhatnak néhány sípályát az Alpokban, mivel a hó állapota bizonyosan meg fog változni. A légkondicionálók iránti igény növekedni fog, ami nagy hatással lesz az energiaszektorra. A biztosítótársaságok nem akarnak majd biztosítást kötni azokra az épületekre, melyeknek jelentős az árvízi kockázatuk.
Melyek az éghajlatváltozás növényekre gyakorolt hatásai? A jövő éghajlatában változik a hőmérséklet és a csapadék, s a jövőbeli környezetben növekszik a széndioxid koncentrációja. Ezen változások (előnyére vagy kárára) befolyásolják a tápláléknövények terméshozamát. A végső hatás a hőmérsékletben, a csapadékban és a szén-dioxidban történő változások kombinációjából fog származni.
Hőmérséklet növekedés A magas hőmérséklet hőstresszt okoz a növényekben: ilyenkor azok lassabban nőnek és kevesebbet teremnek. Néhány esetben a növények semmit sem teremnek, mivel a túlzott meleg sterilizálja a polleneket (a növények hímnemű szaporító részét). A hőmérséklet emelkedése némely régiókban (elsősorban a poláris területeken) előnyös is lehet, mivel ott jelenleg nagyon hideg van, és a növények a fagyos tél alatt nem tudnak növekedni. Pl. Szibériában, vagy Észak-Európában egy bizonyos mértékű felmelegedést követően lehetne növényeket termeszteni az év nagyobb időszakában, s még olyan gyümölcsök is megteremnének, amelyek most csak a meleg területeken találhatók (lásd: 1. fejezet, A növények eloszlása az éghajlati övek függvényében). Másrészt az északi területek talajai nem biztos, hogy alkalmasak növénytermesztésre, mivel a kedvezőtlen klíma miatt eltérő a szerkezetük, a déli területek talajaihoz képest. Ez azt jelenti, hogy még ha az éghajlat megfelelő is lenne a növények fejlődéséhez, a talaj lehet, hogy korlátozó tényező lenne.
Az éghajlatváltozás rendkívül gyors hőmérsékletváltozást okozhat, így a növényzetnek szokatlanul rövid idő alatt kell alkalmazkodnia az új feltételekhez. Ez lehet, hogy további problémát okoz a növényeknél. (a) (b) (c) Különböző kukoricatáblák átlagos csapadék-ellátottságú (a), illetve aszályos időszakban (b) Zimbabwe-ben, illetve az USA-ban (c) Aszály (kevés csapadék) A víz közvetlenül meghatározza a növekedést, és a növényiek terméshozamát. Afrika legnagyobb részén ellentétben az USA-val nincsen elegendő víz, még átlagos körülmények között sem a kukorica termesztéséhez. A képek jelezte különbség nyilvánvaló.
Növekvő csapadék A túl sok csapadék árvizet okoz. Az áradások károsíthatják a növényeket, mert a gyökerek nem tudnak lélegezni és elpusztulnak. Az alábbi kép egy olyan szántóföldet mutat, amely korábban víz alatt volt, s ott a növények a víz levonulását követően már nem képesek tovább növekedni. Elárasztott szántóföld A kép előterében tisztán látható az a vonal, amelynek egyik oldalán a termés nem növekszik tovább. Az adott évben a folyó elárasztotta a barna területet, ezáltal a talaj vízzel telítetté vált, ami nem engedi a növények növekedését. Az egyik fő gond az éghajlatváltozással összefüggésben a szélsőséges időjárási események (pl. extrém csapadékos, illetve száraz időszakok) gyakoriságának várható növekedése.
A szén-dioxid keverési arányának növekedése A szerves tüzelőanyagok elégetéséből származó, növekvő CO 2 - koncentrációnak trágyázó hatása van a legtöbb növény számára, mivel a CO 2 a fotoszintézis komponense (a növényi növekedés biokémiai folyamatának része). A fotoszintézis az oxigént és a széndioxidot szőlőcukorrá alakítja. A reakcióhoz a napsugárzás energiája szükséges. A fotoszintézis alapegyenlete a következő: 6 H 2 O + 6 CO 2 + h ν C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 h ν az energia, ami a reakció lezajlásához szükséges. Ez az energia természetes körülmények között a napsugárzásból származik. O 2 + CO 2 C 6 H 12 O 6 (szőlőcukor)
Az ábrán a kutatók a búzában mérik a növekvő CO 2 keverési arány hatását. Úgy tűnik, hogy a szerves tüzelőanyagok használata kedvező a növények fejlődésére. Azonban összességében a növekvő CO 2 keverési arány káros hatásai jóval nagyobb mértékben esnek latba, mint a kedvező hatások. Kutatók mérik a szén-dioxidnak a növényekre gyakorolt hatását
A mezőgazdaság hozzájárulása az üvegházhatáshoz Az elmúlt évszázadban a mezőgazdaságban jelentős intenzifikálódás, fejlődés ment végbe. Manapság a termőföldek olyan hatalmasak, és a termésátlagok olyan magasak, hogy a világ legnagyobb részén nem gondolhatunk a mezőgazdaságra a gépek és a növényvédő szerek használata nélkül.
A különböző antropogén tevékenységekből származó légköri üvegházgázok megoszlása. Bár a szén-dioxid (CO 2 ), a dinitrogén-oxid (N 2 O) és a metán (CH 4 ) természetes módon is előfordul a légkörben, azonban keverési arányuk növekedése nagymértékben az emberi tevékenység eredménye. Az antropogén folyamatok révén a légkörbe kibocsátott CO 2 teljes mennyiségének 15-20 %-a a mezőgazdaságból származik. Mindezek együttvéve ezek az ún. üvegházgázok (ÜHG), a földi üvegházhatás növekedésének fő okozói.
A szerves üzemanyagok használata A modern intenzív mezőgazdaság sokkal több energiát igényel, mint a hagyományos gazdálkodási formák, mivel a legtöbb műveletnél gépeket használ (szántás, betakarítás, a termés szállítása, vagy növényvédő szerek használata). Az USA gazdaságában a teljes felhasznált energia 17 %-át az élelmiszer ágazatban hasznosítják (mezőgazdasági Szerves üzemanyagok használata mezőgazdasági gépekben termelés: 6 %; feldolgozás és csomagolás: 6 %; szállítás és előkészítés: 5 %), ami azt jelenti, hogy az USA-ban csak az élelmiszer ágazatban az összlakosságra vetítve évi 1500 liter / fő mennyiségű üzemanyagot használnak fel.
CO 2 a talajokban és az erdőkben Azonban nemcsak a szerves üzemanyagok használatával kerülnek üvegházgázok a légkörbe. A mezőgazdasági területek intenzív művelése és az erdőirtások igen hatékony módjai annak, hogy növeljék az emissziót. Az erdők nagy CO 2 -nyelők. Amint tudjuk, a növényzetnek a növekedéshez (a fotoszintézis folyamatához) CO 2 -t kell felvennie, és a fák nagyobb mennyiséget igényelnek, mint az egyszerű növények, mivel sokkal nagyobb szerkezetet kell kialakítaniuk, s az erdők magas értéken tartják a nedvességet, ami segít a szén-dioxid tárolásában. Ily módon az erdőkben a fák kivágása csökkenti a CO 2 -tárolás lehetőségét nemcsak a fákban, hanem az összes kapcsolódó növényzetben, továbbá csökken a nedvesség is. A szerves anyagok bomlása is nagy mennyiségű CO 2 -ot szabadít fel. Az erdők pusztításából származik a kibocsátott összes üvegházgáz 15 %-a.
A talaj is fontos nyelő, mivel nagy mennyiségű széntartalmú szerves anyagot tárol. Az intenzív és agresszív földművelés révén a CO 2 nagyon gyorsan felszabadul. Amikor a talaj felső rétegét beszántják, több oxigén jut így bele, s több CO 2 kerül ki belőle, mivel a szerves anyag sokkal könnyebben bomlik, s felszabadul a CO 2 (növényi hulladék és az élőállatok). A trópusi esőerdők kiterjedésének megváltozása 1990 és 1995 között Éves változás (millió ha) Trópusi Afrika [%] Trópusi Afrika -18,5-0,7 Trópusi Ázsia -15,3-1,1 Trópusi Amerika -28,5-1,3
A gazdálkodás melléktermékeiből származó N 2 O és CH 4 A dinitrogén-oxid a talajban, vízben és állati hulladékban lévő biológiai források széles skálájából származhat. Az elmúlt két évszázad alatt az emberi tevékenység 13 %-kal növelte meg a N 2 O koncentrációját. A szerves üzemanyagok elégetése, a mezőgazdasági jellegű talajgazdálkodás, az ipari források és a nitrogénműtrágyák használata az N 2 O a fő forrásai, s e forrásoknak másodlagos hatásuk is van. A fő CH 4 -forrás a kérődző állatok tartása és a rizstermesztés. De az állattartásból és -tenyésztésből származó üvegházgázok kibocsátása helyről helyre és időről időre különbözik, az alkalmazott fajtáktól, az étrendtől, a tartás típusától és más környezeti feltételektől függően. Ezen gázok kibocsátása nem mérhető eléggé hosszú időskálán, s a különböző éghajlati feltételek melletti viselkedésük nem ismeretes.
Rizs és a CH 4 termelés A rizstermelés miért olyan nagy metánforrás? Vízben élő mikroszkopikus szervezetek állítják elő ezt a molekulát (CH 4 ) anaerob (oxigénmentes) körülmények között. A rizs a Föld mezőgazdaságának egyik legfontosabb növénye, amit elárasztott területeken termesztenek. Ez az oka, annak, hogy a rizsföldek olyan nagy metántermelők. A mezőgazdasági CH 4 -források a légkör által abszorbeált mennyiség egyharmadát adják. Teraszos rizstermesztés a Fülöp-szigeteken
A mezőgazdaság mit tud tenni az üvegházgázokkal? Mint látjuk, a mezőgazdaság nagy üvegházgáz-kibocsátó, de ezt csekély beavatkozással megváltoztathatjuk. A mezőgazdaság olyan gyakorlat alkalmazásával járulhat hozzá az üvegházgáz emissziók csökkenéséhez, amely elősegíti a CO 2 elnyelődését a talajban, a növényi biomasszában, így a fákban is. Ez lehet (1) kevésbé intenzív, pl. földművelés, vagy (2) az új szántóföldek létrehozása céljából végzett erdőirtások megállítása. (3) További csökkentést lehetne elérni a gazdáknál a szerves üzemanyagok ésszerű felhasználásával, azonban ez kevésbé jelentős lehetőség. (4) A kevésbé intenzív technikák [(4a) vegyszer használata, illetve (4b) annak visszaszorítása egy elfogadható szintre, vagy (4c) a hatékonyságuk fokozása] általában tisztább mezőgazdaságot eredményeznek. (5) A rizs száraz művelése megoldás lenne a metán-emisszió csökkentésére, azonban ezzel a termés mennyisége drámai mértékben csökkenne, így ez nem tűnik járható útnak. Másrészt vannak (6) más lehetőségek, pl. (6a) a rizsfajták váltása, (6b) a vízgazdálkodás átalakítása, vagy (6c) talajadalékok használata, amelyeknek nincsen hatásuk a termésre, esetleg még növelik is azt. Összefoglalva, a mezőgazdasággal kapcsolatos emissziókat 35 %-kal lehetne csökkenteni 2020-ra.
Mi történhet az élelmiszer-termeléssel a jövőben? A jövőben az élelmiszer-termelést a biofizikai jellemzők (hőmérséklet, csapadék, szén-dioxid keverési arány melyekről már beszéltünk), valamint az olyan társadalmi-gazdasági tényezők megváltozása fogják meghatározni, mint pl. a lakosság élelemmel való ellátásának szükségessége, a Föld különböző országai közötti termékek cseréje, vagy a technológiai haladás.
A jövőre vonatkozó modellek szerinti terméseredmények Néhány területen az éghajlatváltozás biofizikai hatásai az élelmiszer-előállításban kedvezőek lesznek, míg másutt károsak, s ezek a hatások időben változni fognak. Az élelmiszer-termelést befolyásoló társadalmi-gazdasági tényezők a táplálandó emberek számának, az árak ingadozásának, a kereskedelem változásainak és az alkalmazkodásnak a függvényei. A kutatók különböző matematikai modelleket (éghajlati, mezőgazdasági és gazdasági modelleket) kapcsolnak össze azért, hogy a regionális élelmiszer-előállítás globális hatásait tanulmányozzák. A bal oldali ábra a Hadley éghajlati forgatókönyvet felhasználva kapott eredményt mutatja (lásd: Kiegészítő ismeretek c. fejezet), a 2020-as, 2050-es és a 2080-as évekre. A modelleket értelmezve meg kell jegyezzük, hogy az eredmények függnek: az éghajlattól, a CO 2 nek a növényekre gyakorolt hatásától, a társadalmi-gazdasági feltételek változásától és a technikai fejlesztésektől. Pl. a fejlettebb országokban a kisebb csapadékmennyiséget öntözőrendszer kiépítésével kompenzálhatják, míg ez a fejlődő országokban nem lehetséges.
Mint az előző képen lévő ábrán láthatjuk, az emelkedő hőmérséklet Afrika számos részén az élelmiszertermelés csökkenését fogja okozni. Ausztráliában a csapadékcsökkenés szintén káros lesz a termésre, amit néhány esetben öntözéssel lehet kompenzálni. Észak- Amerikában a csapadék-növekedés mérsékelt hőmérsékletemelkedéshez kapcsolódik, ami előnyös lehet a térség táplálékelőállításában. A térképek azt mutatják, hogy az éghajlatváltozás terhe aránytalanul a szegényebb országokban jelentkezik. A jövőbeli élelmiszer-termelést befolyásoló tényezők A kutatók mindig hangsúlyozzák, hogy a jövő előrejelzése igen nehéz, az élelmiszer előállítására ez még inkább igaz, mint az éghajlatváltozásra.
a) a fejlődő országokban b) a fejlett, iparosodott országokban 1. Demográfia Miként fog növekedni a népesség a Földön? Mennyi embert kell élelemmel ellátni? 2. Technikai állapot Van-e megfelelő mérnöki ismeret, pénzügyi támogatás és technológiai felkészültség az éghajlatváltozás hatásainak csökkentésére?
3. Infrastruktúra Mely erőforrások hozzáférhetők a helyi és regionális élelmiszerhiány leküzdésére? 4. Kereskedelem Mennyire korrekt a kereskedelem? [Extrém példa a kávé piaci árának emelkedésére. 14 USD centet kap a kávét termelő gazda 2 kg Koboko -ért (kávébogyó), amiből 1 kg zöld kávébab lesz.] 5. Piac Hogyan fejlődik a piac, és mennyire érzékeny, ha szélsőséges időjárási események (pl. árvizek, aszályok) miatt bizonyos termékekből időlegesen hiány mutatkozik?
Aszály a Mediterrán térségben A népesség növekedése, valamint a mezőgazdasághoz és az élethez szükséges növekvő vízigény miatt az aszály egy jelentős probléma a mediterrán térségben. A víz a kultúra fontos eleme ezeken a területeken, s emiatt nehéz az emberek szokását megváltoztatni annak érdekében, hogy alacsonyabb legyen a vízfogyasztás.
A Földközi-tenger medencéjének határai. piros vonal: Mediterrán területek; kék vonal: Mediterrán terület vízgyűjtője
Mi pontosan a Földközi-tenger medencéje? Amint a térképen láthatjuk, a Földközi-tenger medencéje számos országot tartalmaz, nevezetesen: a dél-európai, észak-afrikai és a Földközi-tenger keleti partvidéke mentén elterülő országokat. Ezen utóbbiak: Törökország, Libanon, Szíria, Izrael, s Jordánia is ide tartozik. Bár ezen országok kultúrája és politikája igen eltérő, azonban hasonló az éghajlatuk, továbbá az eljövendő éghajlatváltozás, és ennek a mezőgazdaságra gyakorolt hatása is hasonló lesz ezen országokban. Ez azért lényeges, mert a mezőgazdaság napjainkban is igen fontos gazdasági szektor a térségben. Egy közös megoldás valamennyi ország számára az lenne, hogy a vízfelhasználást fejlesszék ebben a szektorban.
Manapság a problémát az jelenti, hogy nehéz megmondani, mikor lesz pontosan aszály, vagy árvíz, s így nehéz dönteni, hogy miként használjuk fel a vizet, hogy készen álljunk a bekövetkező eseményre. Ezen a műholdképen a Földközi-tenger medencéjét láthatjuk, s megbecsülhetjük, hogy a zöld szín, mely Észak-Európában bőségesen megtalálható (és a növényzettel borított területnek felel meg), miként tűnik el, vált át barnába, ahogyan Dél- Európa felé haladunk, és szinte ilyen színű teljes egészében Észak-Afrika. Ez azt jelenti, hogy a növényzet a zöld területeken sűrűbb. Ez a térkép a víz térbeli eloszlását is jellemzi. Normalizált Különbségű Vegetációs Index (NDVI)
Mi az aszály? Az aszály valójában az éghajlat természetes sajátossága, ami a Föld számos területén majdnem minden évben előfordul. Fontos, hogy különbséget tegyünk a szárazság és az aszály között. A szárazság a Föld bizonyos területein állandósult alacsony csapadékú állapotot jelenti (a sivatag nagyon száraz terület), míg az aszály átmeneti jelenség (az Amazonas térségében is lehet aszály, de ez nem száraz terület).
Egy száraz (bal) és egy aszállyal sújtott nedves terület (jobb) összehasonlítása Nehéz definiálni az aszályt, mert a Föld különböző területein mást és mást értenek alatta. A Földön különböző éghajlatok tapasztalhatók változó jellemzőkkel, s az aszály nem ugyanazt jelenti mindegyik esetében. Egy nagyon száraz területen igen hosszú időszaknak kell eltelnie csapadék nélkül, hogy azt aszálynak tekintsük, ugyanakkor pl. a trópusi területeken egy hatnapos eső nélküli időszak már aszályosnak tekinthető.
Az aszály definíciója így függ attól, a földrajzi helytől, a vízigénytől is, amit az ember támaszt a rendelkezésre álló víz iránt. Egy kis csapadékú időszakot lakatlan területen tekinthetjük-e aszályosnak? Igen, mert a csapadék mennyisége az átlagosnál kevesebb, jóllehet ez a csökkenés senkire sincsen hatással. Másrészt, egy népes területen is előfordulhat csapadékcsökkenés, ahol nagy területen folytatnak mezőgazdasági művelést. Természetesen ekkor is aszályról van szó, és ez esetben a következményei súlyosabbak, mint az első esetben, mivel az ember szükségleteinek ellátáshoz, továbbá a növények számára is kell víz. Akárhogy is a definíáljuk, az nyilvánvaló, hogy az aszály nem tekinthető kizárólag fizikai jelenségnek, mivel függ attól is, hogy mennyi vízre van szüksége a társadalomnak. Az aszály társadalmi hatásai a csapadék csökkenésének természetes jelensége és az emberi vízigény kapcsolatából származnak. Az ember megjelenése gyakran súlyosbítja az aszály hatását. A jelenlegi aszályok alátámasztják a társadalmak érzékenységét ezen természeti veszély iránt. Ezek alapján megérthetjük, miért vannak a Földnek olyan területei, melyek (az éghajlattól, a mezőgazdaság típusától, a vízgazdálkodástól, stb. függően) sokkal érzékenyebbek az aszályra.
Aszály a mediterrán térségben Az aszály súlyos probléma a mediterrán térségben. Itt az egyik legnagyobb mértékű a népességnövekedés a Földön, s ahogy már többször megállapították (nemzetközi szerződésekben és szervezetekben, pl. Világbank, Nemzetközi Vízügyi Fórum) itt különös figyelmet kell fordítani az aszályérzékenységre és a vízgazdálkodásra. Bár a mediterrán területek országai egymástól igen eltérőek, mégis, a mezőgazdasági vízfelhasználás fejlesztése egy közös megoldás lenne a számukra. Ugyanis a mezőgazdaság napjainkban is a legfontosabb gazdasági tevékenység ezekben az országokban. Számos megoldást tanulmányoztak már az aszályos időszak kivédésére: a talajvíz források felhasználásától kezdve, a felszíni víztározók megépítésén keresztül a gazdasági megoldásokig, mint pl. a víz árának emelése, vagy víz tőzsde nyitása. A cél a nagy vízfelhasználók vízigényének csökkentése, s az ily módon előálló megtakarítást eladhassák azoknak, akiknek szükségük van rá.
Az aszály fajtái Három fajta aszályt különböztetünk meg, a vizsgált szempontrendszertől függően: Meteorológiai aszály: a csapadék mennyisége alapján; Hidrológiai aszály: a tározók vízszintje alapján; Mezőgazdasági aszály: a növények számára hozzáférhető víz mennyisége alapján;
Meteorológiai aszály A meteorológiai aszályt általában úgy definiálják, hogy a csapadék mennyiségét egy adott helyen és időben összehasonlítják az azonos időszakra vonatkozó, hosszú idejű csapadékátlaggal. Ezért a meghatározás minden területen egyedi. A meteorológiai aszály a talajnedvesség csökkenését eredményezi, amelynek majdnem mindig hatása van a termésmennyiségre. Spanyolország átlagos évi csapadéka. Az 1990-es évek első felében az egész ország hosszú éveken át szenvedett az egyik legsúlyosabb aszálytól. 1995- ben volt a csapadék minimuma.
Ez esetben csak a csapadékcsökkenés objektív tényezőit tekintjük, nem vesszük számításba a víz csökkenését a tározókban, az emberi szükségleteket, vagy a mezőgazdaságot. Az elmúlt három évtizedben a tavaszi csapadékmennyiség számos mediterrán országban csökken, ami több problémát okoz. Az 1951-2001 közötti időszakban a csapadék Spanyolország legtöbb részén csökkent, különösen a középső és a déli részeken. Az aszály több embert érintett, mint minden más természeti katasztrófa, mely hasonló időtartamban lépett fel. Több mint 6 millió ember volt kitéve az aszálynak, s e periódus legszárazabb éve 1995 volt.
Hidrológiai aszály Tározó szintje. Ezen a képen láthatjuk, hogy az 1990- es évek első felében fellépett aszály milyen mértékben érintette Spanyolországot, s milyen hatása volt az ország víztározóinak szintjére. 1995-ben a víztározók kapacitása csak 10 %-a volt a valós teljesítőképességüknek. A hidrológiai aszály kapcsolatban van az alacsony csapadékú időtartamoknak a folyók, víztározók és a tavak vízszintjére gyakorolt hatásaival. A hidrológiai aszályok általában a meteorológiai aszályok után jelentkeznek. Először a csapadék mennyisége, majd valamivel később a folyók és tavak vízszintje csökken. Az aszály ezen fajtája befolyásolja a vízierőművekben az áramtermelést, az ökoszisztémákat, az ipart, a városi területeket, az öntözést stb., azaz minden olyan tevékenységet, melyek a folyók, tározók, s tavak vízszintjétől függnek.
Mezőgazdasági aszály Akkor fordul elő, amikor adott növény adott időszakban nem jut elegendő hozzáférhető vízmennyiséghez. Ez az aszály nemcsak a lehullott csapadék mennyiségétől függ, hanem a megfelelő vízfelhasználástól is. Ugyanis, ha egy csapadékszegény időszakban a vizet nem a megfelelő módon használjuk öntözésre, vagy más tevékenységre, akkor a probléma még nagyobbá válik, mint annak előtte volt. A mezőgazdasági aszály magától értetődően a meteorológiai aszály után (amikor a csapadék csökken), viszont a hidrológiai aszály előtt következik be (amikor is a folyók, tavak, tározók vízszintje csökken). Fontos megemlíteni, hogy az aszály hatásai különböznek az öntözött és a nem öntözött mezőgazdasági területeken. Az első esetben a hatások általában kisebbek, mivel ez a vízkészlettől függ (tározók). Így abban az esetben, ha nincsen csapadék, ezek a növények még kapnak vizet. A második esetben a növények közvetlenül függnek a lehulló csapadéktól. Ha ez utóbbi lecsökken, nem jutnak ahhoz a vízmennyiséghez, ami szükséges nekik a túléléshez.
A csapadék és a mezőgazdasági termelés. Az ábra az évi csapadékösszegeket mutatja és a teljes mezőgazdasági termelést (öntözött és nem öntözött mezőgazdasági területeken), különböző években, Spanyolországban.
Az aszály és a tűz Számos kutató állítja, hogy az éghajlatváltozás eredményeként növekedni az erdőtüzek gyakorisága, erőssége és módosul évszakos eloszlásuk, a csapadékmennyiség és a hőmérséklet megváltozása következtében. Az 1990-es években a trópusi nedves területeken, a fő erdőtüzek főleg a brazíliai Amazonas térségében, Mexikóban és Indonéziában fordultak elő, s különösen erősek voltak azok az El Niño időszakában, amikor jelentős aszály pusztított e területek nagy részét. Melyek a tűz kialakulásának fő tényezői? éghető anyagok jelenléte; alacsony légnedvesség; élénk szél; Erdőtűz Portugáliában, 2003
Éghajlatváltozás során a szélsőséges események gyakorisága megnövekszik, továbbá a száraz és nedves évszakok között a különbség fokozódik. A nedves évszakok valószínűleg kedvezően hatnának a vegetáció mennyiségére, mivel a növényeknek elegendő mennyiségű víz állna rendelkezésre a fejlődésükhöz. A növényi termőképesség fokozódása a potenciálisan éghető anyagok mennyiségének a növekedését is jelenti. Másrészt a száraz évszakban fokozottabb lesz a párolgás, ami kiszárít minden nedvességet (fákból, más növényekből és szerves anyagokból), s valószínűleg növeli a növények halandóságát. Ily módon, végső soron nagy mennyiségű, különösen gyúlékony anyag keletkezik. A Föld bizonyos területein nem szükséges éghajlatváltozás ahhoz, hogy ezekkel a feltételekkel találkozzunk. Ilyen viszonyokat könnyen találhatunk pl. a mediterrán térségekben, ahol a tél hideg és csapadékos, míg a nyarak igen melegek és szárazak.
Az alábbi térképek azt jelzik, hogy 2003 nyarán Európában a csapadék mennyisége az átlagos mennyiség fele volt, ugyanakkor a hőmérséklet magasabb volt, mint az átlagos nyarakon. Az erdőkben található száraz, éghető anyag tökéletes színtere lett a tüzeknek, s két hónap alatt Portugáliában [kb. 325.000 hektár (nagyobb, mint Luxemburg területe)] és Spanyolországban nagy területek égtek le, s nem volt lehetőség a beavatkozásra. A hőmérséklet és a csapadék eltérése a normál értékektől, Európa, 2003 nyara
Az éghajlatváltozás fontos tényező lehet az erdőtüzek gyakoriságának növekedésében, de jelenleg nem ez a legfontosabb, mivel a mediterrán térségben a tűzesetek 95 %-át az emberi tevékenység okozza, amelyek közül néhányat szándékosan okoznak, néhányat nem. Amikor viszont ezek a tényezők találkoznak, a tüzet igen nehéz eloltani, s azok tönkreteszik a táj ökológiai változatosságát. A tüzek az erdő növekedése természetes körfolyamatának részét képezik, ugyanakkor az IPCC összeállította azon területek listáját, ahol az elmúlt tíz évben jelentősen megnőtt a tűzesetek száma, ami túllépi a körfolyamat természetes úton való megmagyarázhatóságát. Az ember által okozott éghajlatváltozástól a tűzesetek gyakoriságának emelkedését várjuk, különösen azokon a területeken, ahol a csapadék mennyisége csökken, vagy nem változik. A modellek a tűzesetek kockázatának, gyakoriságának és erősségének növekedését mutatják Európában.
A tüzesetek térbeli eloszlása megváltozásának a közvetlen következménye az erdők szerkezetének és összetételének, a földhasználatnak és a légköri kibocsátásoknak a megváltozása lesz (lásd: Alsó légkör c. fejezet). Tűz Dél-Spanyolországban, 2003-08-28. Tűz Dél-Portugáliában 2003-09-13
Kiegészítő ismeretek
Bevezetés A Föld lakói számára elegendő élelmiszer biztosítása egyre nehezebbé válik, mivel a népesség túllépte a 7 milliárd főt, s mivel a föld, víz és az ökoszisztéma készletek rohamosan fogynak a túlhasználat következtében. A globális keresleti és kínálati viszonyokban fellépő változásoknak messzemenő következményei lehetnek a Föld élelmiszer rendszerének egymásra való utaltsága miatt.
Az Alapismeretek c. fejezetben említettük, hogy a globális felmelegedés következtében tapasztalható éghajlatváltozás hatást gyakorol az élelmiszer-termelésre, a növények betegségeire, s az azokat károsító rovarokra, illetve a termelés költségeire is. A negatív következmények várhatóan egyenlőtlenül nagy arányban érintik majd a szegény országokat. A Kiegészítő ismeretek c. fejezetben említést teszünk a mezőgazdaság múltbeli fejlődéséről, illetve arról, hogy az a jövőben hogyan fog megváltozni a megváltozott éghajlati feltételeknek köszönhetően. Beszélünk majd a használt modellek fontosságáról is: azaz arról, hogy mennyire lényeges előrejelezni, milyen lesz a jövő, illetve, hogy mit tehetnénk a jelenlegi feltételekkel, hogy elkerülhessük a nem kívánatos hatásokat. A harmadik fejezetben (Aszály a mediterrán térségben) példát mutatunk be egy igen érzékeny terület éghajlatváltozására, s arra hogy miként használhatók a modellek a jövő előrejelzésére, ami hatással lehet a mezőgazdaságra, és más gazdasági ágazatokra is.
1. Fejezet: Múlt és jelen Termények Gyomok, betegségek és rovarok Jelentős történelmi események, melyek hatással voltak az élelmiszertermelésre 2. Fejezet: A jövő előrejelzése Tények és bizonytalanságok Globális változás Esettanulmány Egyiptomban Esettanulmány Spanyolországban 3. Fejezet: Aszály a mediterrán térségben Miért fontos kérdés az aszály a mediterrán országokban? Az aszályt meghatározó tényezők Éghajlati információk felhasználása az aszály managementhez, valamint a korai figyelmeztető rendszerekhez
Múlt és jelen Miért fontos az éghajlatváltozás a mezőgazdaság szempontjából? Mert a mezőgazdaság egy igen összetett szektor. A rendszer függ az éghajlattól, hiszen a hő, fény, és a víz a termésnövekedés legfőbb meghatározói. A növényi betegségek és rovarfertőzések, valamint az öntözővíz igény és -ellátottság szintén az éghajlat függvényei.
A föld élelmiszertermelése évről évre néhány százalékkal változik, nagyrészt az évközi éghajlati változékonyság hatására. A mezőgazdaság emellett egyes területeken érzékenyebb, mint másutt. Az időjárással szembeni érzékenység különösen a fejlődő országokban jelentős, ahol az aszályok és árvizek megelőzését szolgáló technológia, kevésbé fejlett. Emellett azok a területek is érzékenyek, amelyek a termelésre hatással lévő fő fizikai tényezők (talajok, terep és éghajlat) miatt kevésbé alkalmasak a gazdálkodásra. Az éghajlati hatások kezelésének kulcsfeladata az, hogy meghatározzuk az éghajlatváltozásra leginkább érzékeny területeket, annak érdekében, hogy a hatások elkerülhetőek (vagy legalább csökkenthetőek) legyenek a megelőző intézkedések kivitelezésén keresztül. Gazdasági tájkép Észak- Amerikában
Termények A szélsőséges meteorológiai események, amennyiben kapcsolatosak az El Niño jelenséggel, vagy más nagyskálájú tényezővel, vagy egyszerűen az éghajlati rendszer természetes kaotikusságával, erősen káros hatással lehetnek a teméseredményekre. A szélsőséges időjárási események terméseredményekre gyakorolt hatásai lehetnek közvetlenek, közvetettek, vagy mindkettő.
A magas hőmérséklet közvetlenül növeli a növények vízigényét egyrészt a talajok evaporációjának és a növények transpirációjának (együtt: evapotranspiráció) növekedésén keresztül, másrészt a légkör növekvő vízmegtartó kapacitásával. Energiacsere a növényzet és a légkör között. A diagram azt mutatja, hogy a vegetáció mennyire nem passzív elem: kölcsönhatásban van a légkörrel és a környező levegővel az energia elnyelése révén, valamint a látens hő formájában való energia kibocsátás révén, illetve az evapotranspiráción keresztül.
Indirekt hatást hozunk létre akkor, amikor magas hőmérséklettel siettetjük a talajban a szerves anyagok lebomlását, ami viszont alacsony szervesanyag szinthez vezet, tetőzve azt alacsony talajnedvességgel, és ez további termés - nedvesség stresszt okoz [kevés a hozzáférhető (diszponibilis) víz]. Mind a direkt, mind pedig az indirekt hatások fenyegetik a növényeket. A növények fejlődésük korai időszakában különösen érzékenyek a szélsőséges időjárási eseményekre. Magas hőmérséklet Amikor a hőmérséklet meghaladja a növény optimális hőmérsékleti tartományát egy adott területen, a növény negatívan reagál, csökkenés mutatkozik a terméseredményben. Az optimális hőmérséklet a különböző növényeknél más és más.
A legtöbb mezőgazdasági növény érzékeny a magas hőmérsékletű időszakokra. A legalább 30 percig tartó 45 és 55 ºC fok közötti léghőmérséklet közvetlenül károsítja a növény leveleit. Az alacsonyabb hőmérséklet (35-40 ºC) is károsíthat, ha hosszabb ideig fennáll. Ha a hőmérséklet magasabb, mint 36 ºC, a pollenek elveszítik életképességüket, ha pedig 20 ºC körüli hőmérsékletnek tesszük ki a burgonyát, a krumpli virágzásnak indul, és a gumó megduzzad. A növények érzékenysége, a magas hőmérséklet általi károsodás mértéke más és más a különböző fejlődési fázisokban. A szaporodási szakaszban a magas hőmérséklet különösen káros, pl. a kukoricánál a címerhányás idején, a szójánál virágzáskor, a búzánál pedig a szemképződéskor. A szója az egyetlen olyan növény, amelyik úgy tűnik, rendelkezik azzal a képességgel, hogy kiheverje a hőstresszt, talán a folyamatos növekedése miatt.
Csapadék A csapadék, ami a talajnedvesség elsődleges forrása, valószínűleg a legfontosabb terméseredményt befolyásoló tényező. Míg a globális éghajlati modellek általános növekedést jósolnak az átlagos globális csapadékhozamban, eredményeik a legtöbb helyen potenciális lehetőséget mutatnak a hidrológiai rendszer (szárazabb, vagy nedvesebb) megváltozására. A kukoricára hatással van a túlságos nedvesség Az éghajlatban bekövetkező változás megváltoztathatja a teljes évszakos csapadékot. A növény érzékeny az evapotranspiráció évszakos változására, valamint napi arányára, amit magasabb hőmérséklet, szárazabb levegő, vagy élénk szél idézhetnek elő.
Az aszály feltételei teljesülhetnek, ha alacsony a csapadékhozam, ráadásul a csapadék hó formájában hullik le, valamint ha korán történik a hóolvadás. Száraz területeken ezek a hatások csökkenthetik az árvízveszélyt, valamint a tenyészidőszakban az öntözővíz ellátottságot. A magas légnedvesség, fagy, vagy jégeső szintén hatással lehet a termésre, a gyümölcsök és zöldségek minőségére (különösen a kukoricáéra, vagy más gabonáéra). A növények nagy valószínűséggel szenvednek, ha olyan kritikus fejlődési fázisukban, mint pl. a szaporodás, száraz időszak tapasztalható. A legtöbb gabona esetében a virágzás, a pollenszórás, és a szemesedés időszaka különösen érzékeny a vízhiányra. Az aszályhatásokat ki lehet védeni, pl. gyors fejlődésű kultúrák korai ütetésével / vetésével; továbbá az ugarolás és a gyomszabályozás segítheti a nedvesség megőrzését a talajban.
A hőmérsékleti- és a víz stressz gyakran egyidejűleg fordul elő; az egyik hozzájárul a másikhoz. Gyakran kísérő jelenségei az erős napsugárzásnak és az erős szélnek. Amikor a növények ki vannak téve az aszálynak, csökkentik a transpirációt, következésképpen a hőmérsékletük emelkedik. A talajnedvesség mérése a talaj színe és a tesztpapír összehasonlítása révén Másrészt a különösen nedves években a vízbőség a növény pusztulását okozhatja (a túl sok víz miatt a növény MEGFULLAD, vagy kipusztul, mivel a gyökere kirohad a vízben), és elősegítheti a rovarok megjelenését. Az intenzív csapadék károsíthatja a fiatal növényeket; különösen, ha az szélerózióval jár együtt. A károsodás mértéke függ a csapadék, az árasztás hosszától, a növény fejlődési állapotától, valamint a levegő és a talaj hőmérsékletétől.
1. táblázat: A magas hőmérséklet és a talajnedvesség hatása a fő terményekre. Kukorica -Ha a hőmérséklet magasabb, mint 36ºC, a pollenek elveszítik életképességüket. - Nagyon érzékenyek a talajnedvesség hiányára. - Nem szeretik az árasztást egyetlen fejlődési fázisukban sem. Az árasztás hatása függ a hőmérséklettől, azonban amikor a növény alacsonyabb, mint 6 inch, 24 órás árasztás bármilyen hõmérsékleten csökkenti a termés mennyiségét 18 %-kal. - A folyamatos víztöbblet jelenléte a talajban gyökérrothadással, és betegségek okozta károkkal (pl. crazy top, általános üszkösödés) kapcsolatos hosszú távú problémákhoz vezethet. Szójabab -Ha a talajhőmérséklet magasabb, mint 35ºC az a fiatal növény pusztulásához vezet, az ugyanis a virágzás utáni első három hétben nagyon érzékeny a 35ºC fölötti hőmérsékletre. Az első három hetet kivéve nagy a felgyógyulási képessége a hőmérsékleti stresszből. - Érzékeny a talajnedvesség hiányra, és az aszályra az ültetéskor és más fejlődési fázisban. - Tolerálja a magas talajnedvességet, bár a telített talajok megnövelik a fiatal növények megbetegedését, különösen 32ºC felett. Búza - A virágzás, pollenszórás, és a szemesedési állapot érzékeny a vízhiányra. - A magas talajnedvesség víztöbbletet okoz, és megnöveli a rovarfertőzés kockázatát. Gyapot - 6 órán túli 40ºC fölötti hőmérséklet a tokok kinyílását okozzák. - Relatíve tolerálja a 40ºC alatti hőmérsékletet. - Érzékeny a talajnedvesség hiányra és az aszályra fiatal korában és virágzáskor. Legalább 20 inch csapadékot igényel tenyészidőszaka alatt. - A kifejlett növény termésminőségét károsíthatja a bőséges csapadék.