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.
