Царевицата за зърно е сред най-уязвимите култури към изменението на климата в Европа
Надежда Шопова е част от авторския екип на Климатека. Тя е асистент в секция “Климат” в Института за изследвания на климата, атмосферата и водите към Българската академия на науките (ИИКАВ при БАН). По образование е инж. агроном със специалност “Лозаро-градинарство”, завършила е Аграрния университет в Пловдив. Има интереси в областта на биометеорологията и биометеорологичния мониторинг, агрометеорология и агроклиматология, адаптация на земеделието към климатичните колебания и изменения.
Последните години са определени като едни от най-топлите и с екстремни или сухи условия през вегетационния период на пролетните култури. Тази година също станахме свидетели на поредната лятна суша в обширни земеделски райони на страната, където засушаването в определени периоди достигна до критични нива за добива на пролетните култури. Агрометеорологичното засушаване през юли, формирано от почвено-атмосферен дефицит на влага, води до физиологичен стрес и проблеми с развитието на растенията и тяхното опрашването. Юли 2023 г. беше с 0,25°C над рекорда – от началото на измерванията в света изобщо. Промените в условията на овлажнение през лятото в Югоизточна Европа, както и специално в България и Румъния будят сериозно безпокойство. Налице е поредното предизвикателство пред сектор земеделие, породено от съвременните климатични условия. Според някои моделни симулации затопляне с до 2 °C може да понижи добивите от поливна царевица в Северна Европа с 1% до 14%, и с 4% до 22% в Южна Европа и България, като при неполивните площи очакванията са силно неблагоприятни.
Стопански качества и роля на царевицата в земеделския сектор
Съвременните проучвания посочват за родина на царевицата Мексико. Век след като е пренесена в Европа, тя получава латинското си наименование Zea mays – комбинация от думата „живот“ и хаитянското име на растението. Широката пластичност на растението позволява отглеждането му на всички континенти, с изключение на Антарктида. Царевицата предлага над 3500 приложения – от пуканки през безалкохолни напитки, лепило, боя и пластмаси до пеницилин. Отглежда се като зеленчук, зърно и плод. Царевичните зърна съдържат въглехидрати, фибри, витамини В и Е, калий, фосфор, магнезий, желязо, цинк. Консумацията на растението влияе положително върху нервната система, мускулите и производството на червените кръвни клетки.
Царевицата все още е една от най-рентабилните култури с бърза възвращаемост на инвестициите. Семепроизводствените компании насочват около 13% от годишния си оборот към научни изследвания, което нарежда селекцията на царевица сред най-иновативните и динамични дейности.
В България са отчетени 8 производствени района, в които има недостиг на вода
Изследванията на Попова и колеги (Попова и колеги 2015 г.) показват пространствено недостига на вода в 8 производствени района на страната (Фиг. 1).
Фигура 1. Пространствено разпределение на нетните нужди от напояване (NIR, mm) за царевица спрямо годината на: а) екстремно (2000), с) средно (1970) и б) умерено (1981). Източник
Въпреки това в страната тази култура се отглежда и на площи без напояване, при подходяща гъстота. Успешното отглеждане обаче зависи и от правилния избор на сортове, така че продължителността на вегетационния период да съответства на климатичните ресурси на района и целта на отглеждане. Според класификацията на Организацията на ООН за прехрана и земеделие (ФАО), по продължителност на вегетационен период се обособяват 8 от 100 (най-ранозрели) до 800 (късни, с най-продължително развитие) групи. Температурните изисквания, изразени като сбор от средните дневни температури, за средните сортове са от 2500°C до 3000°C, за ранните сортове са необходими поне 1800°C, а за късните – около и над 3700°C.
Анализ на площи и добиви по данни от аграрните доклади
Царевицата е основна част от зърнения баланс на страната ни. Най-голям дял в растениевъдството у нас заемат зърнените и маслодайните култури, които формират 62,6% от стойността на продукцията от селското ни стопанство (Аграрен доклад, 2022 г.). Царевицата за зърно е 12,6%, като се наблюдава покачване на стойността на крайната продукция с 52% (физически обем от 14% + цени – от 33%). През последните години се забелязва положителна тенденция към нарастване на реколтираните площи с царевица (Фиг. 2).
Фигура 2. Реколтирани площи царевица за зърно 2001 – 2021 г. Източник: МЗХГ, отдел “Агростатистика”
Въпреки нестабилните метеорологични условия, според Агростатистика (Аграрни доклади 2000 – 2022 г.) не се отчита отлив в отглеждането на царевица за зърно в страната, напротив, площите нарастват с изключение на 2017 г., когато са най-ниските им стойности от 2010 г. насам (398 152 ха).
Реколтираните площи с царевица у нас са от 214 000 ха през 2007 г. до 580 000 ха през 2020 г., като се наблюдава положителна тенденция и стабилизиране над 400 000 ха след 2011 г. Средните добиви силно варират, като следват метеорологичните условия и количеството валеж през репродуктивния период. Въпреки това тенденцията в добивите също е възходяща, като най-високи стойности са отчетени през 2014 г. и 2018 г., съответно 768 кг/дка и 782 кг/дка, а най-ниски – през 2007 и 2001 г. – съответно 150 кг/дка и 250кг/дка. Прави впечатление, че въпреки екстремните явления, добивите през последните 10 години са над средните за целия период (Фиг. 3). С най-голям дял в общо реколтираните площи например през 2020 г. е Северозападният район (34,7%), следван от Северен централен (31,5%) и Североизточен (26,5%), които са най-подходящите райони за отглеждане на царевица в страната.
Фигура 3. Добив царевица за зърно 2001 – 2021 г. Източник: МЗХГ, отдел “Агростатистика”
През двете най-топли и сравнително сухи години – 2019 г. и 2020 г., отклонението е отрицателно и продукцията от царевица за зърно е с 9,1% и 28,2% по-ниска в сравнение с предходните години (Аграрни доклади 2017; 2022). Ако считаме тези по-топли години, с положително отклонение около 2°C и поднормени валежи, за аналог на бъдещите метеорологични условия, можем да очакваме, че това процентно понижение в добивите може да се запази.
Какви са изисквания на културата и климатични условия на страната?
Царевицата се отглежда в райони с умерен до тропичен климат, като тя е много чувствителна към отрицателни стойности, но понася горещи и сухи атмосферни условия с температури на въздуха под 45°C, стига растението да разполага с достатъчно поливна вода. По време на цъфтежа оптималната температура е 25 – 28°С, като стойности от 30 – 35°С, в съчетание с ниска атмосферна влажност, се отразяват неблагоприятно върху жизнеността на прашеца.
За развитието на царевицата до фенофаза изметляване най-подходящите стойности са между 19°C и 23°C, като по време на цъфтеж изискванията нарастват до около и над 25°C. От фаза цъфтеж до фаза узряване, оптималните стойности са 22 – 23°С. При температура под 14°С продължителността на протичане на отделните фази се удължава, а големите денонощни температурни амплитуди нарушават натрупването на хранителни вещества в зърното.
Царевицата е сравнително сухоустойчиво растение, по-слабо взискателно към влагата в по-късен етап от развитието си, и силно чувствително във фази изметляване и цъфтеж, когато изразходва близо 50% от водата, която му е необходимата за цялата вегетация. Липсата на влага по време на цъфтеж влияе негативно върху опрашването, а водният дефицит при формиране и наливане на зърното се отразява върху неговия размер. В зависимост от климата, царевицата се нуждае от 500 мм до 800 мм вода, която валежите в България не могат да осигурят.
Прогнози и очаквания за климатичните промени и как те ще повлияят на добивите
Някои моделни прогнози определят царевицата за зърно като една от най-уязвимите култури от изменението на климата в Европа (Фиг. 4 и 5)
Фигура 4: Промяна в добивите (%) царевица за зърно към 2050 г. при поливни условия. Средните промени в сбора на добива на царевица за зърно (% спрямо историческия период), прогнозирани съгласно RCP8.5 за 1.5°C (ляв панел) и 2 °C (десен панел) – при условия на затопляне и при условия на напояване. С щриховка са отбелязани области с ниско съгласие на моделите (т.е. по-малко от 66% от моделите са съгласни в знака на очакваните промени). Източник
Фигура 5: Промяна в добивите (%) царевица за зърно към 2050 г. при неполивни условия, прогнозирани съгласно RCP8.5 за 1.5°C (ляв панел) и 2 °C (десен панел). Източник
При поливни условия се моделират намаления в добива за повечето страни производителки в Южна Европа. При условията на затопляне с 2 °C се очаква Северна Европа да претърпи намаления на добива от 1% до 14%; а Южна Европа от 4% до 22% (Фиг. 4 и 5). Ползите от ограничаване на глобалното затопляне до 1.5°C са ясно видими, като по-малко региони превишават загубите на добив над 10%. Въпреки това, като цяло моделите на загуби и печалби са сходни за двата периода от време.
Тъй като царевицата за зърно в по-голямата част от Европа се напоява, тези симулации предполагат, че инфраструктурата ще се запази и ще има достатъчно вода. Без напояване моделите показат спад на европейското производство на царевица около 2050 г. с намаляване на добивите над 23% във всички страни от ЕС и дори над 80% в някои държави, като Португалия, България, Гърция и Испания (Фиг. 4 и 5).
Тествани стратегии за адаптиране (промяна на датите на сеитба) може да не са достатъчни за справяне с отрицателните въздействия от изменението на климата. Новите сортове, по-устойчиви както на суша, така и на топлинен стрес, и със същия потенциал за добив, ще допринесат за смекчаване на изменението на климата (Cairns et al., 2013).
Прогнозите, базирани на непроменените генотипове и агрономически практики, показват по-ниски добиви в бъдеще. В тази връзка има проучвания на територията на Европа за оптимално използване на генетичната променливост на времето на цъфтеж и добивите, при климатични условия на нашия континент.
Според тях симулираното производство на зърно в Европа през 2050 г. следва да е стабилно (–1 до +1%), в сравнение с базовия период 1975 – 2010 г. при хипотезите за непроменена продължителност на цикъла и да се увеличава (4 – 7%), когато продължителността на цикъла на културите и сеитбените дати се оптимизират в даден район.
В резултат на комбинираните ефекти от изменението на климата, ако фермерите използват пълноценно генетичната променливост на продължителността на цикъла на културите, може градиентът в добива между Южна и Северна Европа да намалее.
В обобщение, има две групи изследвания, като първите са преобладаващи и очакват по-сериозен спад до 22% при поливните площи, а вторите приемат, че е възможно вариране в рамките само на 1%. В условия на климатични промени районите на Северна Европа са с по-благоприятна моделна прогноза в близко и по-далечно бъдеще.
Към настоящия момент българската земеделска наука и бизнеса са съумели да запазят положителната тенденция и в отглежданите площи и в получените добиви при царевицата за зърно. Въпреки това вариране в добивите за последните 20 години е много силно изразено – от 150 кг/дка през 2007 г. до 782 кг/дка през 2018 г. и това ясно показва уязвимостта на тази култура към промените в климата.
Стратегии и мерки за адаптация
Възможно ли е фермерите да използват генетичната променливост на времето на цъфтеж и да адаптират датите на сеитба до 2050 г.?
Можем да считаме тази хипотеза за разумна. Например, разновидностите от среднозреещи групи са отглеждани във Франция на географски ширини 44.8 – 45.9° през 1996 г., докато през 2009 г. се изместват до 46.5 – 47.5° (Arvalis, Préconisations régionales, 2016). Същата тенденция фермерите да използват повече къснозреещи сортове се наблюдава и при други видове – като зимна рапица и ръж, като по този начин частично или напълно компенсират намаляването на продължителността на цикъла, свързано с повишаването на температурата (Rezaei Е et al., 2017).
Южните полета ще имат по-малко конкурентно предимство както при напояване, така и при естествено овлажнение, докато фермерите в северните райони ще имат възможност да отглеждат царевица с по-високи добиви.
Що се отнася до биоклиматичната връзка, добра основа на стратегически документи у нас могат да бъдат изследванията на Попова и колеги от 2013 и 2015 г. за:
- връзката между условията на овлажнение в периода юли-август и продуктивността;
- уязвимостта към воден стрес, която намалява при почви с добро задържане на вода;
- по-високата уязвимост в южните райони, в сравнение със северните.
Оптимизирането на поливките ще бъде ключова, активна мярка защото ще стабилизира добивите, ще намали разходите и поливната норма и ще допринесе за съхраняване на водните ресурси. Добре е да се осигурят няколко поливки от началото на развитие до фаза цъфтеж.
В условията на климатични промени развитието и добрите добиви при царевица за зърно ще зависят от мерките за адаптация и държавната ни политика.
Съвременните научни изследвания и модели извеждат на преден план устойчивите и адаптивни сортове и хибриди, както и правилния избор на група, подходяща за всеки един район. Предпочитанията са към хибриди с ранен цъфтеж (преди силните горещини) и кратка вегетация, подходящи и като втори култури, с мощно начало, устойчиви на стрес и болести, както и разнообразие в посевите за по-добро опрашване.
Научната дейност на Института по царевицата в Кнежа, към Селскостопанска академия – София (ССА), е един от най-добрите ни инструмент за адаптация на тази култура. Основните дейности на звеното в Кнежа са създаване на нови хибридни сортове царевица с висок потенциал за добив и качество, от всички групи и направления, провеждане на комплексни изследвания в областта на генетиката, биотехнологиите, селекцията и семепроизводството, физиологията и биохимията, разработване на нови агротехнически параметри, елементи и технологии за производство на царевица за зърно, семена и силаж в условията на екологично и устойчиво земеделие и др.
Учените се опитват да наложат българската селекция, която е най-подходяща за условията в страната и климатичните особености на отделните региони. В тази връзка доц. д-р Наталия Петровска, директор на Института, акцентира върху отличните резултати на българските хибриди през екстремната 2023 г.
Летните интензивни суши са част от климата на България и изискват разработването на стратегии за прогнозиране и адаптация, които да включват:
- рехабилитация и съществуващи и изграждане на нови напоителни системи;
- запазването на защитни горски ивици и създаването на полезащитни пояси;
- утвърждаването на агротехнологии, които подпомагат обработката на почвата и задържането на дъждовната вода;
- избор на подходящ хибрид и група с оптимална за условията вегетация.
С оглед на подобряване на агрометеорологичното обслужване вероятно скоро ще се пристъпи към изграждане на интегрирана система за анализ, съвети, превенция и прогнози, от която производителите да се възползват и в която биха могли да се включат като подават изходна информация.
Източник заглавна снимка: Pixabay
В публикацията са използвани материали от:
- Аграрен Университет Пловдив (au-plovdiv.bg)
- Arvalis, Choisir et Décider. Préconisations régionales 2016. Available at www.arvalis-infos.fr/file/galleryelement/pj/1c/49/26/b7/choisirmais2016_aquitaine_midipyrenees3339212978836866791.pdf. Accessed November, 2017.
- Cairns, J.E., Hellin, J., Sonder, K. et al. (2013). Food Security, 5: 345-360. https://doi.org/10.1007/s12571-013- 0256-x.
- www.investor.bg/a/365-surovini/338802-klimatichnite-promeni-mozhe-da-sviyat-dobiva-na-tsarevitsa-s-edna-treta-do-2030-g
- Analysis of climate change impacts on EU agriculture by 2050 – Publications Office of the EU (europa.eu)
- Maize yields over Europe may increase in spite of climate change, with an appropriate use of the genetic variability of flowering time | PNAS
- bntnews.bg/news/stotici-dekari-s-carevica-i-slanchogled-sa-unishtozheni-zaradi-sushata-1204660news.html
- Rezaei Е, S Siebert, F Ewert.(2017).Climate and management interaction cause diverse crop phenology trends. Agric For Meteorol 233, 55–70.
- www.researchgate.net/publication/265694633_SUSA_I_KLIMATICNI_PROMENI_V_SEVERNA_BLGARIA_TENDENCII_I_VZDEJSTVIE_VRHU_AGROSISTEMATA_NA_CAREVICATA_DROUGHTS_AND_CLIMATE_CHANGE_IN_NORTH_BULGARIA_-_ASSESSING_TRENDS_AND_RELATED_IMPACTS_ON_MAIZE_CROP
- www.washingtonpost.com/business/2023/08/01/climate-change-we-need-more-than-gmo-crops/0d4b1580-306a-11ee-85dd-5c3c97d6acda_story.html
- Droughts and climate change in bulgaria: Assessing maize crop risk and irrigation requirements in relation to soil and climate region (researchgate.net)
- Ranere, Anthony J., Dolores R. Piperno, Irene Holst, Ruth Dickau, José Iriarte. (2009). The cultural and chronological context of early Holocene maize and squash domestication in the Central Balsas River Valley, Mexico. // Proceedings of the National Academy of Sciences 106 (13). DOI:10.1073/pnas.0812590106. с. 5014 – 5018. Архивиран от оригинала на 2012-03-07
- Площите с царевица растат, добивите също | Български Фермер (bgfermer.bg)
- https://agrozona.bg/pokazaha-nay-novite-sortove-bg-tsarevitsa/
- www.nestle-cereals.com/uk/blog/healthy-breakfast/top-facts-about-corn
- www.wvi.org/stories/10-facts-about-corn-you-never-knew-you-needed
- www.ic-kneja.com/novini