Zmiana klimatu a rolnictwo

Skutki obserwowanej w ostatnich latach zmiany klimatu dotyczą rolnictwa w znacznie większym stopniu niż innych gałęzi gospodarki. To dlatego, że wyniki produkcyjne w rolnictwie zależą nie tylko od nakładów jakie są ponoszone ale w znacznej mierze od przebiegu pogody.

Naukowcy wskazują, że obserwowana zmiana klimatu jest efektem destabilizacji globalnej cyrkulacji atmosferycznej w wyniku podniesienia się temperatury atmosfery (patrz rysunek 1). Od 1880 roku wzrost temperatury atmosfery oceniany jest na o około 1^oC, a tendencja wzrostu w ostatnich latach na 0,2 do 0,4 ^oC na dziesięć lat. Oznacza to, że za kolejne 50 lat temperatura wzrośnie o kolejny stopień a raczej wszystko wskazuje na to że będzie to nawet 2^oC. W skali globalnej zmiana ta jest znacząca dla kształtowania się cyrkulacji atmosferycznej i wywołuje szereg niekorzystnych następstw pogodowych już obecnie.

Rysunek 1. Globalne anomalie temperatury, czyli odchylenia temperatury w danym roku od średniej z wielolecia 1990-2000 wskazują na wyraźną tendencję ocieplania się atmosfery

(Źródło danych: https://www.climate.gov/)

Jako efekt zmiany klimatu w Polsce należy wskazać to, że częściej występują obecnie susze i są one bardziej intensywne. Typowe opady atmosferyczne w postaci burz stały się rzadsze ale bardziej gwałtowne i wyrządzają większe szkody niż wcześniej. Niedostatki wilgoci w glebie są potęgowane przez fale upałów, które stanowią dodatkowy czynnik ograniczający plonowanie upraw. Zimy są łagodniejsze i z tego powodu ryzyko wymarznięć wcale się nie zmniejszyło a raczej zwiększyło. Wcześniej ruszająca wegetacja zwiększa ryzyko uszkodzeń spowodowanych wiosennymi przymrozkami. Zgodnie z prowadzonymi analizami w pewnym zakresie potencjał produkcyjny rolnictwa wzrasta wraz z ociepleniem w obszarach umiarkowanych i polarnych ale odczuwalne są znacznie większe wahania w plonach z roku na rok. Wyższa temperatura będzie też korzystniejsza dla rozwoju chwastów ciepłolubnych i chorób roślin, co jest również negatywnym efektem obserwowanych tendencji klimatycznych dla rolnictwa. O tym, że anomalie pogodowe przybierają na sile dowodzi przebieg pogody w Polsce w 2019 roku, kiedy średnia miesięczna temperatura w kilku miesiącach przewyższyła normę do 3 stopni Celsjusza.

Przyczyną obserwowanego globalnego ocieplenia jest wzrost koncentracji w atmosferze tzw. gazów cieplarnianych, które decydują o bilansie promieniowania Ziemi tj. o tym ile dochodzącej od Słońca energii zostaje wypromieniowane zwrotnie w kosmos a ile pozostaje. Najważniejszym atmosferycznym gazem cieplarnianym Ziemi jest para wodna, następnie dwutlenek węgla, metan i podtlenek azotu. O ile zmian pary wodnej w atmosferze w ostatnich dziesięcioleciach nie odnotowano, to zawartość dwutlenku węgla zwiększyła się o 48%, z 280 ppm do notowanego 413 ppm w styczniu 2020 roku. Naukowcy wskazują, że wzrost zawartości dwutlenku węgla w atmosferze, jest skutkiem spalenia przez człowieka (utlenienia) węgla usuniętego kiedyś z atmosfery w wyniku procesów naturalnych i zamkniętego w skorupie ziemskiej w postaci materii organicznej, z której powstały paliwa kopalne. Znaczące wzrosty  koncentracji stwierdzono również w stosunku do zawartości podtlenku azotu (N₂0) tzw. gazu rozweselającego, którego emisje pochodzą z gleb na których stosuje się nawożenie. Zawartość podtlenku azotu w atmosferze zmieniła się z poziomu 270 ppb na początku XX wieku do 330 ppb w 2019 roku. Dużą zmianę obserwuje się również w przypadku metanu atmosferycznego, którego zawartość w atmosferze od 1980 do 2020 roku  podniosła się o 13%. W tym jednak przypadku wskazuje się, że to wywołane przez człowieka globalne ocieplenie wzmaga naturalne emisje i stąd skala obserwowanej zmiany jest tak duża. Należy podkreślić, że podtlenek azotu ma o około 300 większą od dwutlenku węgla wpływania na globalne ocieplenie a metan o 20 krotność CO₂. Aktualne dane o zawartości gazów cieplnych można sprawdzić tutaj: https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/

Co z rolnictwem?

W działaniach na rzecz uchronienia ludzkości przed następstwami globalnego ocieplenia atmosfery dąży się w do rozwoju produkcji energii ze źródeł odnawialnych, by jak najszybciej zastąpić konwencjonalne metody pozyskiwania energii z paliw kopalnych i ustabilizować poziom dwutlenku węgla w atmosferze.

W tym procesie sytuacja rolnictwa nie jest łatwa ponieważ emisje z rolnictwa dotyczą głównie emisji podtlenku azotu (emisje z gleb -45%) i metanu (emisje z produkcji zwierzęcej – 38%) a nie dwutlenku węgla w wyniku spalania paliw kopalnych. W Polsce ilości emisji gazów cieplarnianych z rolnictwa to według Ośrodka Szacowania Emisji (KOBIZE) około 8% emisji całej gospodarki. Szacuje się, że przeciętnie do atmosfery ulatnia się około 1% azotu podczas procesów nitryfikacji i denitryfikacji, wyniku działania bakterii glebowych, które są odpowiedzialne przekazania zaaplikowanego nawozu do korzeni roślin. W niekorzystnych warunkach pogodowych, susze lub nadmierne uwilgotnienie gleby, straty azotu do atmosfery są znacznie większe, wynoszą nawet 6-8%. Stąd też zalecenie, aby częściej na podstawie przeprowadzonych badań chemicznych gleby dostosowywać nawożenie do potrzeb roślin i przebiegu pogody. Rolnictwo niskoemisyjne to rolnictwo maksymalnie racjonalizujące podejście do efektywnego zarządzania azotem na polu. Przeprowadzone badania w ostatnich latach w Niemczech w doświadczeniach z rzepakiem udowodniły, że wskaźniki dotyczące emisyjności stosowania nawozów w tej uprawie można obniżyć przy racjonalnym planie nawozowym i wgłębnym stosowaniu nawozów nawet do 0,6% zastosowanej dawki azotu. W skali gospodarstwa wydają się to niewielkie ilości w działaniach na rzecz klimatu, ale jeśli założymy że w skali całego kraju wykorzystujemy około 2 mln ton nawozów mineralnych to wielkości te są znaczące.

Model rolnictwa określa model konsumpcji i światowe potrzeby żywnościowe. Liczba ludności znacząco wzrasta, do 2050 roku potrzeb będzie o 70% więcej żywności dla wyżywienia ludzi na Ziemi, dlatego nie można ograniczyć potencjału produkcji w rolnictwie a należy go utrzymać w trudnych warunkach pogodowych. W przypadku rolnictwa w pierwszej kolejności wytycza się zatem działania adaptacyjne, które pośrednio ograniczają również presję na klimat. Podkreśla się jednocześnie potrzebę dbania o glebę w której znajdują się znaczące zasoby węgla w postaci materii organicznej. Strata tego zasobu może przyczynić się do wzmożenia dodatkowego efektu cieplarnianego atmosfery.

Utrzymanie potencjału produkcji w rolnictwie w warunkach obserwowanej zmiany klimatu, wymaga przede wszystkim działań związanych z ograniczaniem skutków suszy w uprawach. Dostosowanie agrotechniki w warunkach wyższej temperatury w okresie wegetacyjnym, wiąże się ze zmianami technologii produkcji niemalże na każdym jej etapie. Ustalone wieloletnią praktyką terminy agrotechniczne muszą ulec zmianie a wraz ze zmianą terminów agrotechnicznych ponownej analizie powinny podlegać plany nawożenia jak i ochrony roślin.

Ograniczanie skutków suszy w gospodarstwie powinno zaczynać się od właściwego zmianowania upraw i poszukiwania odmian roślin uprawnych o większej odporności na suszę. Równie ważne jest podjęcie działań związanych z polepszaniem zdolności gleby do utrzymywania wody. Wiąże się to przede wszystkim z oceną poziomu zasobności pól w glebową materię organiczną decydującą wraz z właściwościami fizycznymi gleby o tym ile wody gleba może utrzymywać. Kolejną sprawą jest doprowadzenie pól do pożądanej kwasowości (Ph), by zwiększyć efektywność nawożenia azotem a tym samym ograniczyć ucieczkę azotu do atmosfery jak i do wód podziemnych. Ponieważ nawożenie jest elementem wpływającym na poziom emisji podtlenku azotu z rolnictwa, plan nawozowy powinien być wykonywany ze szczególną dbałością, na podstawie corocznego badania zasobności gleby.

Dla utrzymania produktywności konieczne będzie w bliskiej przyszłości zwiększenie areału roślin na których trzeba będzie stosować okresowe nawodnienia. Tutaj również kluczowym elementem jest badanie profilu glebowego dla prawidłowego zaplanowania systemu nawodnieniowego oraz konsultacja z doradcą w celu określenia zrównoważonego planu nawodnieniowego.

Aby ograniczyć parowanie z gleb zaleca się kiedy tylko to możliwe mulczowanie gleby oraz ograniczenie orki do koniecznego minimum. Ważne jest też utrzymywanie w krajobrazie barier wiatrochronnych w postaci drzew, krzewów i żywopłotów, które zmniejszają porywy wiatru znacznie ograniczając parowanie.

Te ogólne zalecenia nie wyczerpują tematu adaptacji wobec zmiany klimatu. Zalecenia powinny być uszczegółowione przez branżowych doradców w całym cyklu agrotechniki z uwzględnieniem faktu, że zmiana klimatu wymusza nowe podejście do technologii stosowanych w rolnictwie. Ponieważ są to zasadnicze zmiany koncepcyjne, szczególnie ważna jest obecnie dobra wymiana doświadczeń między nauką a praktyką rolną jak również między odpowiedzialnymi za kreowanie polityki rolnej i organizacjami rolniczymi jak również producentami i dystrybutorami środków produkcji dla rolnictwa. Czasy dla rolnictwa nie są łatwe a „pogoda” będzie sprawiać coraz większe problemy, co nie znaczy że jesteśmy bezradni. Negowanie problemu jest najgorszym rozwiązaniem a podjęcie działań w kierunku przeciwdziałania globalnemu ociepleniu paradoksalnie, będzie się stabilizować sytuację w rolnictwie, bo to jak napisałem we wstępie rolnictwo jako sektor gospodarki jest w największym stopniu uzależnione od przebiegu pogody.

Autor: dr hab. Jerzy Kozyra 

Państwowy Instytut Badawczy w Puławach