sou · GVB360d10 · 2008-01-01 00:00:00 — Vi måste emellertid beakta att markanvändningsscenarierna uppvisade stora osäkerheter för antaganden om både samhällsutveckling och klimat, och inte minst för antaganden om produktivitetsökningar per hektar orsakat av teknologisk utveckling. Om inte den teknologiska utveck Bilaga B 24 SOU 2007:60 22 lingen blir lika stark som förutspåtts, är det oklart om svensk livsmedel- och foderproduktion vid en framtida klimatförändring inte bara blir mer konkurrenskraftig utan också nödvändig för livsmedelsförsörjningen. I perspektivet av dessa osäkerheter bör därför en alternativ användning av åkermarken för att minska kväveläckaget även beakta eventuella behov av att åter kunna ta marken i bruk för livsmedelförsörjning. Detta innebär att alternativ markanvändningen för att minska näringsläckage bör inriktas på grödor med stor förmåga att ta upp kväve året runt och som inte påverkar markbördigheten negativt, samt är förhållandevis enkla att bryta upp och ersätta med mat- och fodergrödor. I detta perspektiv är skog mindre lämpligt. Alternativt, eller som komplement till ändrad markanvändning kan våtmarker och kantzoner i odlingslandskapet etableras för att begränsa fosfor och kväveläckage från jordbruksmark. Behovet av dessa åtgärder kommer att öka i en förändrad klimatsituation. Tekniska framsteg i syfte att förbättra grödornas kväveutnyttjande genom såväl växtförädling som odlingsteknik kan också bidra till minskat kväveläckage . För att begränsa den förmodade ökade användningen av bekämpningsmedel mot växtskadegörare behövs förbättrad odlingsteknik, ökad användning av resistenta sorter och förbättrade växtföljder. För detta krävs forskning och utveckling av bl.a. metoder för behovsanpassad bekämpning, framtagande av nya sorter, alternativa bekämpningsmetoder och utveckling av odlingssystem där spridningen av sjukdomar begränsas. Anpassningen för att begränsa den troliga ökade användningen av bekämpningsmedel mot ogräs inrymmer i princip samma moment. Som exempel på ett ofta återkommande problem inom växtodlingen, att en åtgärd för att nå ett miljömål motverkar ett annat miljömål, kan vi nämna att minskad bearbetning av jorden för att minska näringsläckaget medför minskat utrymme för icke-kemisk bekämpning av ogräs. Ökade svårigheter att nå flera miljömål och produktionsmål behöver mötas med ökad kunskap om hur växtodlingssystemen kan optimeras. Att utnyttja rådande systemanalytisk kunskap och teknik för att optimera planeringen av växtodlingssystem mot uppställda mål blir en nödvändig åtgärd vilket dessutom ger verktyg för att värdera den potentiella nyttan med nya möjliga anpassningsåtgärder. Den första anpassningen till den förmodade minskade vattentillgången är att acceptera en måttlig växtproduktionsökning inom jordbruket och kanske ökad variabilitet mellan SOU 2007:60 Bilaga B 24 . Vill man utnyttja klimatförändringens produktionsmöjligheter fullt ut krävs troligen bevattning. För trädgårdsväxter och potatis måste den minskade vattentillgången täckas med en motsvarande ökning av bevattning. Storleken på detta behov skulle kunna vara ungefär lika stort som minskningen i nederbörd pga klimatförändringen. Denna siffra är dock oerhört grov och kommer från några enstaka fall. För att få en uppfattning om hur stort vattenunderskottet kan bli för enskilda platser och år, liksom i medeltal över år och regioner, måste modellsimuleringar utföras. Dessa kräver organiserade indata för respektive odlingsplats. Dessa verktyg finns tillgängliga för enskilda lokaler och utnyttjas inom forskningen, men har inte tillämpats i praktisk växtodling i . Innan bevattningsåtgärder planeras måste behovet kartläggas, och den första anpassningsåtgärden är att beräkna vilket vattenunderskott klimatförändringsscenarierna orsakar för olika grödor på olika marktyper för olika delar av . Det förmodade ökade kvävebehovet hos grödorna för att nå de önskade proteinhalterna kan täckas med ökad gödsling och mer kvävefixerande grödor i växtföljden. Dessa anpassningsåtgärder kommer att leda till ökade svårigheter att nå miljömålet att minska kväveutlakningen från , och alternativ användning av delar av åkermarken kan bli en nödvändig följdåtgärd. Kvantifiering av hur mycket mer gödsling det kan bli frågan om kräver omfattande beräkningar av samma typ som de som behövs för att beräkna den minskade vattentillgången. Allmänt kan kväveberäkningarna betraktas som mer komplicerade. Inom jordbrukets miljöarbete har denna typ av beräkningsverktyg använts i relativt stor skala i för att bedöma utlakningsrisker, men har ej kopplats till modellering av grödornas dynamik i relation till klimatet. Motsvarande beräkningar för växters tillväxtdynamik och kvävebehov saknas, men modellredskap för sådana beräkningar finns att tillgå inom forskningen. Dessa beräkningar kopplar starkt till beräkningarna av vattenbehovet. Det kommer troligen att uppstå ökade problem med hygienisk kvalitet hos grödor. Detta kommer troligen att åtgärdas med alternativa odlingssystem, nya sorter och ökade bekämpningsinsatser. För flertalet övriga kvalitetsparametrar hos grödor saknas dock metoder att värdera effekten av en klimatförändring, även inom forskningen och det är inte möjligt att värdera nettot av positiva och negativa effekter. Första anpassningsåtgärd inom forskningen är därför att finna metoder (dvs. väderdrivna modeller) för att Bilaga B 24 SOU 2007:60 24 värdera effekter av klimat på kvalitetsparametrar. Därefter kan man föreslå vetenskapligt baserade åtgärder. I praktisk odling får man utnyttja agrar erfarenhet och kunskap för att bedöma eventuella mönster för hur kvalitetsetableringen verkar förhålla sig till vädret, vilket troligen i hög grad beror på gårdens specifika odlingsförhållanden. Tabell Sammanfattning 2: Anpassningsbehov inom delar av svensk växtproduktion p.g.a. klimatförändringar Åtgärd Syfte Väderstyrd behovsanpassad gödsling Effektiv gödsling, styrning av proteinhalter och minimerad utlakning Väderstyrd behovsanpassad bekämpning Minskad användning av bekämpningsmedel Klimatstyrd dimensionering av bevattningssystem Säkra bevattningsbehov för främst trädgårdsodling och potatis Klimatdrivna kvalitetsmodeller Beräkna effekter av klimatförändring på grödors kvalitet Klimatstyrd växtodlingsplanering Underlag för att bedöma risk och möjlighet med att odla nya grödor i ett föränderligt klimat Nya sorter Minskat bekämpningsbehov, anpassning av så- och skördetidpunkt, förbättrad kvalitet och hektarskördar, förbättrat resursutnyttjande, minskat näringsläckage Alternativa bekämpningsmetoder Minskad användning av kemiska bekämpningsmedel Alternativ jordbearbetning Minskad näringsutlakning, minskad användning av bekämpningsmedel Alternativa odlingssystem Minskad användning av bekämpningsmedel, förbättrat resursutnyttjande, förbättrad kvalitet och hektarskördar, minskat näringsläckage Optimerad växtodlingsplanering Kombinera miljö- och produktionsmål Alternativ markanvändning Minskad näringsutlakning Forskningsbehov Den kanske mest självklara anpassningsåtgärden är att upprätthålla och förstärka kompetensen att värdera effekter av klimatförändringar på växtproduktionen inom jordbruket, att kunna föreslå anpassningsåtgärder och att kunna utföra dem. Denna rapport 2007:60 Bilaga B 24 25 behandlar främst den förstnämnda, men också förslag till anpassningsåtgärder , och visar på stora brister i metoder att kunna utvärdera effekterna av en klimatförändring. T ex. kan bedömningarna i denna rapport ej betraktas vara strikt vetenskapliga eftersom vi ej haft tidsutrymme för kvalificerade beräkningar och att lämpliga analysmetoder ännu saknas inom flera delområden. Inom vissa områden är forskningen långt kommen i utvecklandet av analysmetoder och det saknas främst system för tillämpning och kalibrering till svenska förhållanden (t.ex. vatten), medan det på andra områden fortfarande saknas konceptuella modeller (t.ex. kvalitet). Förslagen på praktiska och strategiska anpassningsåtgärder för växtproduktionen inom svenskt jordbruk står alltså på en svag vetenskaplig grund. För att stärka forskningen inom detta område krävs ökad satsning på utveckling och tillämpning av väder och klimatdrivna modeller för växtodlingssystem. Det är centralt för dessa modellers tillämpbarhet för framtidsstudier att de kan förklara observerade variationer. Därför måste modellutvecklingen ske med en stark koppling till observerbara data. Modellerna kan ha mycket olika karaktärer beroende på frågeställning. T.ex. i markanvändningsmodeller måste troligen växtproduktionen representeras kraftigt förenklad, medan modeller för en bedömning av lokal vattentillgång och bevattningsbehov kräver detaljerad beskrivning av växt- och markegenskaper mm. Modellansatsen avgör vilka experimentella data som ska samlas in. Det kan vara svårt och rent av omöjligt att identifiera klimateffekter från normal skördestatistik, men väldokumenterade långliggande försök och andra försöksserier kan ge betydande information. I övrigt måste nya experimentella mätningar planeras för modellutvecklingen. Ur detta perspektiv har vår studie identifierat ett antal områden med betydande forskningsbehov (Tabell 0.3). Bilaga B 24 SOU 2007:60 26 Tabell Sammanfattning 3: Forskningsbehov för anpassning av delar av svensk växtproduktion till klimatförändringar Allmänt: Identifiera redan inträffade effekter av klimatförändring på markanvändning, grödors vattentillgång, skadegörares och ogräs förekomst och effekter på gröda, kvalitetsetablering i gröda och näringsläckage. Väldokumenterade långsiktiga monitoring-system är betydelsefulla för detta Markanvändning: Analyser av alternativa modellansatser för markanvändningskriterier, markproduktivitet och klimat. Tillämpning för svenska förhållanden med en dynamisk länk till europeiska och globala förhållanden Analysera och utveckla odlingssystem för optimering av produktions- och miljömål som funktion av klimatförhållanden med beaktande av socioekonomiska förutsättningar Analysera klimatets effekt på kopplingen mellan markanvändning till mat- och foderproduktion å ena sidan och biobränslen å den andra Vattentillgång: Tillämpning av simuleringsmodeller för att utvärdera effekter av klimatförändringsscenarier på grödors vattenförhållanden och produktion på lokal och regional skala i . Kalibrering av dessa modeller till experimentella data för extrema vattenförhållanden, nya grödor och sorter Simulering av bevattningsbehov i främst trädgårdsodling och potatis Växtskadegörare: metoder för väder och behovsanpassade bekämpningsinsatser Analysera och utveckla odlingsmetoder och odlingssystem för minskade angreppsrisker Analysera effekter av ökad användning av kemiska bekämpningsmedel på odlingssystem och miljö Ogräs: Utveckla metoder för väder och behovsanpassade bekämpningsinsatser Analysera och utveckla odlingsmetoder och odlingssystem för minskad konkurrens från ogräs Analysera effekter av ökad användning av kemiska bekämpningsmedel på odlingssystem och miljö Kvalitet: Utveckling av väderdrivna grödmodeller för fältförhållanden som testas mot experimentella data Utveckla metoder för väder och behovsanpassade gödslingsinsatser med olika grödor och sortmaterial Utvärdera effekter av förlängd vegetationsperiod på näringsupptag och tillväxt för olika grödor. Näringsläckage: Utveckling av dynamisk simulering av grödors utveckling och tillväxt samt vatten- och näringsupptag som funktion av klimatet kopplad till befintliga beräkningssystem för simulering av näringsläckage från på regional nivå Beräkning och analys av effekten av ökad variabilitet i klimatet och ökad frekvens av extrema vädersituationer för kväve- och fosforläckage från jordbruksmark Analys av potentiella effekter av ändringar i produktionsnivå, produktionsinriktning och markanvändning och analys av nya odlingssystem inkl förändringar i skötselåtgärder med avseende på växtnäringsläckage SOU 2007:60 Bilaga B 24 27 General summary (in English) The aim of this report was to assess the effects of climate change on specific areas of crop production within Swedish agriculture, based on climate change scenarios from the , (dated October 2006). The criterion for the selected sub-areas was that they could be expected to be negatively affected by climate change and thus require some form of adaptation. However, the overall ambition was to keep the analysis of various sub-areas neutral and to also report any positive effects. The section on land use is an analysis of the results from two major scientific research projects on climate change and use of agricultural land, and concerns the effects of other climate scenarios, i.e. not specifically those from . Land use The need for land to grow crops for food and feed is generally considered to be decreasing in Europe as a whole for the type of society in which we live at present, i.e. a world with a strong growth-orientated economy and a world that sets regional (e.g. EU versus ) interests in the foreground. The major reason for the decreased requirement for arable land for these purposes is primarily the assumption of strongly increasing productivity per hectare, which is mainly explained by continued technological developments within agriculture at a pace based on that since the middle of the 1900s. For Europe as a whole, the effects of climate change on productivity are expected to be small in comparison with those of improved technology. In one estimate, climate change up to ~2050 will cause a +5-10 % change in the average yield per hectare in Europe, and in another estimate an approx. increase compared with the current position. This can be compared with a increase due to technological developments. The evaluations of technological developments lack a concrete explanatory foundation and are mainly based on empirical experiences of changes in productivity. The reasons for the differences in the technology factor between scenarios is unclear, but the evaluations differ so much that the effect of these uncertainties on the requirement for arable land is very significant in comparison with the actual predicted decrease in the land Bilaga B 24 SOU 2007:60 28 requirement. In a similar way, the uncertainties in the land use scenarios are affected as much by the assumptions regarding the factors that control land use (adaptation of production to consumption of a given quantity or to given product prices) as by the potential to evaluate the consequences of these assumptions. The third great uncertainty factor is societal (socio-economic) development. Alternative societal developments with less strong technological developments and more environment-orientated policy (the B2 scenario, the effect of the technology factor on productivity approx 10 ) also affect the evaluation of the areal requirement to a considerable extent. In addition, the climate model used to calculate the climate scenarios has an effect. Together, all these uncertainties give a low credibility to the land use scenarios. However the evaluations presented in this report were made possible by the fact that large areas of the models are transparent, which in turn provides the potential for them to be refined and for the reasons for differences in the results to be identified. However, a general trend among the scenarios is that in a society that is developing in the direction of strong economic growth, a smaller proportion of Europes arable area will probably be used for food and feed production than if society were to develop in the direction of increasing environmental protection. The land use scenarios for Europe were used to produce scenarios for individual countries. The model, which adopts as its starting point the adaptation of profit-maximising farmers to prices, can be regarded as relatively more reliable as regards the relative distribution between countries. On the other hand it is perhaps less reliable on the total European level due to propagation of errors in comprehensive calculations. The scenarios show that climate change alone, i.e. on the assumption that the current socioeconomic conditions remain unchanged, would increase the competitive power of Swedish land for food and feed production. All scenarios except that with the least climate change (the B1 scenario) would give an increased use of land area. When changes in socio-economic conditions (cost of inputs, etc.) are also considered, it is only in the scenario with the highest climate impact (A1F1) that Swedish crop production would increase its competitive power. For scenario B2, the Swedish agricultural area decreases strongly and becomes limited mainly to southern , primarily due to the high costs of inputs and to the fact that the positive effects of climate change are not sufficiently great SOU 2007:60 Bilaga B 24 29 to compensate for this. It should be pointed out that the results appear to be very sensitive to variations in indata. Tests of the predictions of land use within have produced very poor results. Even if land use is only controlled to a minor extent by climate, the prevailing regional differences perhaps provide a better picture of the potential changes in land use in . If were to also acquire the land use of when it acquires the climate has today, then wheat would generally replace large parts of the oats area. For the corresponding reasoning would mean a large proportion of the cultivated grassland area being replaced by cereal growing, mainly wheat. In up to , the proportion of new crops such as maize and sunflower would increase. Growing period The growing period is generally predicted to be extended, primarily in the spring but also in the autumn, when the period of bare soil from harvest in late summer to autumn sowing may be extended. These evaluations were mainly made with agrarian expertise, but certain empirical data and model runs were also used. For springsown crops the start of spring tillage is mainly considered to be determined by drying of the soil, which occurs considerably later than the start of the growing period. Spring tillage in 2085 may start at the beginning of in the southern and central plains areas of and at the end of in the northern plains area and in . In , spring tillage will start at the beginning of April in the south and in the latter half of April in the north. Harvest of spring-sown crops is estimated to be approx. three weeks earlier than at present and the differences throughout the country may persist. For spring this would mean the latter half of in the south of to the latter half of in northern . It is somewhat uncertain when autumn tillage can occur but in view of the fact that the growing period will be more than a month longer in the autumn, autumn sowing should be delayed to a similar extent. crops will grow until the end of in both and . In southern , growth will stop in the latter part of and in northern in the beginning of . The increasing temperature will mean that growth in the spring will Bilaga B 24 SOU 2007:60 30 start in February in and , just over a week later in southern and in the middle of April in northern , i.e. a month before spring tillage (somewhat less in the north). In the case of e.g. wheat, this will be reflected in stages of plant development being brought forward by approx. one month in the beginning of the spring and maturation occurring approx. 3 weeks earlier than at present. Water availability Increased temperature, changed precipitation conditions and increased CO2-content in the atmosphere will lead to changes in water availability for agriculture. Increased temperature will lead to increased growth and transpiration, mainly in the spring when growth is currently strongly temperature-limited. Precipitation is expected to increase from October to , remain unchanged in April and be lower than the present level from April to , but this evaluation is complicated by the fact that the increased CO2-content will mean that plants will be able to manage water better, i.e. that transpiration can decrease without growth being affected to the same extent. Calculations for fertilised grassland for ~2085 that consider all these factors together indicate that overall, soil water content will decrease from to October, but that growth will not necessarily become lower than the current level. The calculations are supported by an alternative method where changes in evaporation are taken from climate scenario maps in which the cumulative increase in evaporation will be greatest in the central plains of (), somewhat lower in the rest of and considerably lower in northern , where evaporation will only increase by in AprilJune. The decrease in and will be greatest in . The few simulations that have been carried out indicate that there will be a water deficit and a potential to increase growth through irrigation. For certain locations, this irrigation requirement could be in the order of /year, of which the greatest increase in requirement will be in . The evaluations give no indication of how great the water stress can become for individual extreme years on individual sites or on average. This would require many more simulations. However, it appears that there will generally be drier conditions from the end of through , SOU 2007:60 Bilaga B 24 31 while an increased intensity of rainfall indicates that there may be drier conditions locally than shown by the simulations. crops can generally be assumed to have been harvested by the beginning of this dry period, while a larger proportion of grain filling could occur in drier conditions for the corresponding spring crops. This could affect grain yields, mainly through lower harvests and altered protein concentrations, and probably provide a further advantage for crops compared with spring-sown crops. These conditions would also act to the advantage of maize, since it thrives in heat and can withstand drought relatively well. For cocrop and catch crop systems, it is vital that the insown crop has a well-established root system before harvest of the main crop. Grassland may have reduced growth during this period compared with at present, which would create a need for complementary feeding of livestock. For vegetable crops, this dry period would mean an increased irrigation requirement. The majority of vegetable growers already have irrigation systems and the main issue will be whether sufficient water will be available to increase irrigation during these dry periods rather than whether to install new irrigation systems. However, irrigation systems might need to be modified so that the expected increases in precipitation during other periods of the year can be made available during these dry periods. The extra amount of irrigation that will be required remains to be determined. The individual calculations for fertilised grassland referred to above indicate that an additional quantity of water approximately corresponding to the decrease in summer rainfall caused by climate change may have to be applied in order to utilise the increased growth potential. Crop pests Insect, virus and fungus attacks on crops give rise to considerable crop protection costs, currently amounting to around half the total cost of crop protection chemical inputs within Swedish agriculture. The other half is represented by weed control. Calculations of the damage to crops as a function of climate are complicated and research within this area is working to develop methods for both understanding and predicting the effects of climate on the dynamics of insects and diseases (fungal, viral, bacterial) and on the damage they cause to crops. However, we did not use any Bilaga B 24 SOU 2007:60 32 quantitative methods but instead attempted to make qualitative evaluations of the potential effects of climate change. Insect and virus attacks on crops can probably be expected to generally increase.