За матеріалами статті на тему «Чи вплинуть зміни клімату на вирощування цукрових буряків у ХХІ столітті?» («Will climate change affect sugar beet establishment of the 21st century?») Національного інституту сільськогосподарських досліджень INRA та Технічного інституту цукрових буряків Франції (ІТБ), лютий 2019 р.

Модельовані середні значення NGmax коливалися від 14 до 22 днів за термінами посівної для кожного періоду. Ці значення, як правило, зменшуються з більш пізніми періодами та термінами посівної (Таблиця 6). Частота NGmax > 14 днів коливалася від 8 до 21% та, як правило, зменшувалася з пізньою посівною та в розрізі періодів. Не було виявлено значного статистично впливу термінів посівної, періодів та їх зв’язку (P = 0,98) на середні значення NGmax при аналізі даних за термінами посівної для кожного періоду. На противагу цьому, аналізуючи дані лише за терміном посівної або періодом, було виявлено статистично значущий вплив термінів посівної (P < 0,001) та періодів (P < 0,01), але не їх зв’язку на середнє значення NGmax (Таблиця 4).

Загибель сходів через ґрунтову кірку

Коефіцієнт загибелі сходів через ґрунтову кірку коливався від 6 до 15% (Таблиця 5). Середній рівень загибелі був загалом нижчим для посівної до середини березня в 2020-2040 роках, оскільки ґрунтова кірка перешкоджає появі сходів лише тоді, коли вона підсихає. Жодного статистично значущого впливу термінів посівної (P = 0,48), періодів (P = 0,24) або їх зв’язку не спостерігалося, коли дані аналізувались за термінами посівної для кожного періоду (P = 0,76) або лише за термінами посівної та періодами (P = 0,22) (Таблиця 7). Частота загибелі сходів > 15% коливалася від 19 до 45% (Графік 3). Вона була меншою для посівної до середини березня в 2020-2040 роках.

Загибель сходів через посуху

Коефіцієнт загибелі сходів внаслідок посухи коливався від 1 до 14% і збільшувався з більш пізніми періодами та термінами посівної, окрім деяких винятків (Таблиця 5). Аналізуючи дані за термінами посівної для кожного періоду, не було виявлено значного впливу термінів посівної, періодів чи їх зв’язку (P = 0,276) на коефіцієнт загибелі сходів. На відміну від цього, коли дані були об'єднані та проаналізовані лише за термінами посівної та періодами, було виявлено статистично значущий вплив термінів посівної (P < 0,001), періодів (P < 0,001) та їх зв’язку (P < 0,05) на загибель сходів (Таблиця 7). Частота загибелі сходів внаслідок посухи > 15% складала від 0 до 40% (Графік 3) та збільшувалася з більш пізніми періодами та термінами посівної. Однак, необхідно відзначити, що в 2081-2100 роках загибель сходів через посуху була зафіксована під час посівної в середині березня та, навіть, раніше.

Загибель сходів через грудки

Коефіцієнт загибелі сходів через грудки коливався від 9 до 12% (Таблиця 5) із незначною різницею між періодами та термінами посівної, що було очікувано через залежність здебільшого від структури насіннєвої лунки, яка була однаковою у всіх зразках моделювання, незалежно від періодів та термінів посівної.

Ризики передчасного цвітіння

Аналізуючи дані за термінами посівної для кожного 20-річного періоду, було виявлено значний вплив періодів, термінів посівної та їх зв’язку (Р ˂ 0,001) на потенційний ризик передчасного цвітіння та умови деяровізації. Середні прогнозовані показники потенційного передчасного цвітіння коливалися від 0,04% до 1,65%. Як і очікувалося, ризик був більшим для посівної в лютому і знижувався з більш пізніми термінами посіву. Отримані результати показали, що прогнозовані показники передчасного цвітіння зменшувалися прогресивно та суттєво після 2060 року для всіх модельованих термінів посівної (Таблиця 8). Аналогічним чином, потенціал деяровізації збільшувався через збільшення кількості днів із Tmax > 25°C наприкінці весни (Таблиця 8). Виходячи з цих результатів, середній ризик передчасного цвітіння буде меншим після 2060 року, навіть, для ранніх термінів посівної.

Таблиця 8. Передчасне цвітіння (середні значення ± стандартне відхилення) без впливу деяровізації та частота в контексті термінів посівної для кожного 20-річного періоду та їх зв’язку, потенційна деяровізація через високі температури (7 днів з Tmax ˃ 25°C) 60-120 днів після посівної

Середні значення суттєво не відрізнялися у контексті періодів та термінів посівної; ***P < 0.001; **P < 0.01; *P < 0.05; NS: не значний.

Технічна доступність посівної

Результати можливості виходу в поле для проведення посівної в лютому та березні наведені в Таблиці 9. При розгляді загальної кількості опадів протягом одного місяця або кількості днів з опадами > 1 мм в лютому чи березні (тобто ранні терміни посіву) не було виявлено статистично значущої різниці між двома місяцями та в розрізі 20-річних періодів. Це означає, що технічна доступність посівної залишатиметься такою ж, як і зараз (Графік 1).

Обговорення результатів

Мікрокліматичні умови насіннєвої лунки

Результати моделювання показали, що під час посівної цукрових буряків середня температура насіннєвої лунки з часом буде збільшуватися, а опади будуть більш мінливими без збільшення їх загальної кількості.

За найбільш песимістичним кліматичним сценарієм, очікуване збільшення середньої температури ґрунту під час посівної залишатиметься на рівні 0°C до 2060 року та збільшиться на 2°C після 2080 року. Порівнюючи кліматичні дані наступних восьми десятиліть з останніми двома десятиліттями, було виявлено, що протягом останніх 19 років середня температура ґрунту 30 днів після посівної була подібною до прогнозованої до 2060 року, після чого очікується її зростання. Це підкреслює той факт, що вплив кліматичних змін стане ще більш помітним після 2060 року зі збільшенням температури ґрунту протягом останніх двох десятиліть ХХІ століття. Цікаво, що коли враховувалася максимальна температура повітря під час посівної, середні значення 30 днів після посівної показали дуже велику різницю у розрізі років, але без регулярного підвищення з року в рік.

На відміну від прогнозованої температури насіннєвої лунки, загальна кількість опадів із часом не зміниться і буде більш-менш однаковою для перших чотирьох термінів посівної. Затримка посівної на два тижні — посівна з 1 квітня до середини квітня місяця — призведе до збільшення ризику посухи в умовах майбутніх кліматичних змін.

Вирощування цукрових буряків в умовах майбутніх кліматичних змін

Незважаючи на проведення модельованих досліджень з використанням лише одного кліматичного сценарію, отримані результати досить важливі для виробництва цукрових буряків не тільки в Північній Франції, але й в Європі загалом, через подібні кліматичні умови та терміни посівної.

Найважливішим висновком із даного дослідження є те, що немає досить сильної різниці в контексті появи сходів за різних термінів посівної, за винятком середини лютого, коли очікується збільшення норми появи сходів після 2060 року. Зміна термінів посівної — це, безумовно, найбільш досліджуваний варіант можливого пристосування до майбутніх кліматичних змін. Таким чином, виробники цукрових буряків у Франції та Європі, які зараз проводять посівну в середині березня, можуть передбачити посівну за майбутніх кліматичних сценаріїв, враховуючи той факт, що більш рання посівна гарантує кращий приріст врожайності. Це пов'язано з довшим періодом вегетації та поглинанням більшої кількості сонячного світла, аналогічно до багатьох інших польових культур.

Передчасне цвітіння викликає втрати врожайності цукрових буряків та сприяє потоку генів, дисперсії насіння та появі самосівів у наступних вирощуваних культурах. Тому ризик передчасного цвітіння може бути обмежуючим фактором, навіть, під час ранньої посівної. Результати досліджень показали, що прогнозований ризик передчасного цвітіння з часом зменшиться для посівної в середині лютого та буде мінімальним для посівної 1 березня, особливо після 2060 року.

Причини відсутності сходів в умовах майбутніх кліматичних змін

Основними причинами відсутності сходів цукрових буряків будуть ґрунтова кірка та посуха. Коефіцієнт загибелі сходів через грудки не зміниться, не залежно від періодів та термінів посівної, так як він залежить від структури насіннєвої лунки. Це також є причиною того, що в процесі моделювання максимальний коефіцієнт сходів завжди складав близько 85% через те, що приблизно 5% складало не проросле насіння, а відсутність сходів — близько 10%. Абіотичні стреси впливали на проростання насіння та появу сходів. Дуже низька температура під час ранньої посівної або мінімальна кількість опадів чи, навіть, повна їх відсутність під час пізньої посівної значно погіршували проростання насіння. Під час фази появи сходів частота їх відсутності була пов'язана або з загибеллю сходів через кірку на поверхні ґрунту під час різних термінів посівної, або з водним стресом під час пізньої посівної. Середній ризик відсутності сходів залишається подібним для різних періодів та термінів посівної, але переважання окремих факторів стресу змінюється залежно від дати посівної. Після 2060 року та більшою мірою після 2080 року збільшиться ризик загибелі сходів через посуху, навіть, для більш ранньої посівної. Такий аналіз результатів відсутності сходів можна отримати лише за допомогою методу моделювання.

Коефіцієнт проростання насіння та появи сходів цукрових буряків може бути перебільшено, оскільки в даному моделюванні не було враховано вплив біотичних стресів. Тим не менш, ризики, пов’язані з біотичним стресом, можна обмежити двома способами. По-перше, дражування насіння цукрових буряків захисними речовинами (фунгіцидами, інсектицидами та нематоцидами) та біостимуляторами — на сьогодні даним способом обробляється все насіння, що може обмежити ризики біотичних стресів у виробництві цукрових буряків. Незважаючи на те, що на півночі Франції було зареєстровано декілька випадків захворювань буряків, спричинених ґрунтовими патогенами, включаючи кореневу гниль Ризоктонію та чорну ніжку, використання обробленого насіння, як правило, зменшувало тиск хвороби. По-друге, для зменшення популяцій шкідників у сівозміну цукрових буряків часто входять інші культури, включаючи пшеницю, проте деякі культури також можуть страждати від ґрунтових патогенів, які живляться цукровими буряками. Це пов’язано з широким спектром господарів більшості ґрунтових патогенів, що впливають на фазу укорінення рослин. Отже, ризики, пов'язані з біотичними стресами, можуть бути обмежуючим фактором для розвитку цукрових буряків за двох умов: коли насіння не оброблене звичайними пестицидами та коли фермери планують посівну, особливо в умовах зміни клімату.

Технічна доцільність посівної

Доцільність технічних польових робіт залежить від вмісту води у верхніх шарах ґрунту, а отже, і від зміни клімату та термінів посівної. Визначалася можливість виходу сільськогосподарської техніки в поле, включаючи сівалки для кожного імітованого терміну та періоду посівної, враховуючи минулі історичні дані про більш ранні терміни посіву. Отримані результати говорять про те, що доступ до поля буде основною перепоною для проведення ранньої посівної в майбутньому, оскільки на початку весни опади не будуть зменшуватися.

Таблиця 9. Показники доступності поля для проведення посівної кампанії для ранніх періодів та термінів посіву