Změna klimatu a brambory - Climate change and potatoes - Wikipedia

Globální oteplování Předpokládá se, že bude mít významné účinky na globální brambor Výroba.[1] Stejně jako mnoho plodin budou i brambory pravděpodobně ovlivněny atmosférickými změnami oxid uhličitý, teplota a srážky, jakož i interakce mezi těmito faktory.[1] Kromě přímého ovlivnění brambor ovlivní změna klimatu také distribuci a populaci mnoha chorob a škůdců brambor. Brambor je jednou z nejdůležitějších potravinových plodin na světě.[2] Produkce brambor musí být přizpůsobena změně klimatu, aby nedocházelo ke snižování výtěžek sklizně.

Dopady změny klimatu na produkci brambor

Oxid uhličitý

Předpokládá se, že rostlinám brambor a výnosům brambor prospěje zvýšená koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře.[3]Hlavní výhodou zvýšeného atmosférického oxidu uhličitého pro brambory (a další rostliny) je jejich zvýšení rychlosti fotosyntézy což může zvýšit jejich rychlost růstu. Předpokládá se také přínos výnosů brambor, protože brambory rozdělují více škrobu na jedlé hlízy při zvýšené hladině oxidu uhličitého.[1]Vyšší hladiny atmosférického oxidu uhličitého také vedou k tomu, že brambory musí méně otevírat průduchy, aby absorbovaly stejné množství oxidu uhličitého pro fotosyntézu,[1] což znamená menší ztrátu vody transpirací z průduchy. Výsledkem je účinnost využití vody (množství uhlík asimilován za jednotku voda ztracena ) rostlin brambor se předpokládá nárůst.[1]

Teplota

Brambory rostou nejlépe za mírných podmínek.[4] Růst a výnos hlíz mohou být výrazně sníženy teplotními výkyvy mimo 5-30 ° C.[5] The Mezivládní panel o změně klimatu předpovídá zvýšení globálních teplot do roku 2100 mezi 1,1 a 6,4 ° C.[6] Účinek zvýšených teplot na produkci brambor v konkrétních oblastech se bude lišit částečně v závislosti na aktuální teplotě dané oblasti. Teplota nad 30 ° C může mít řadu negativních účinků na brambory,[7] počítaje v to:

  • Zpomalení růstu a zahájení hlíz.
  • Méně dělení škrobu na hlízy.
  • Fyziologické poškození hlíz (např. Hnědé skvrny).
  • Zkrácená / neexistující vegetace hlíz, díky níž hlízy vypučejí příliš brzy.

Tyto účinky mohou snížit výnos plodiny a počet a hmotnost hlíz. Výsledkem je, že oblasti, kde se současné teploty blíží hranici teplotního rozmezí brambor (např. Velká část subsaharské Afriky,[1] pravděpodobně v budoucnu utrpí velké snížení výnosů brambor.[4]Při nízkých teplotách jsou brambory vystaveny riziku poškození mrazem, což může snížit růst a vážně poškodit hlízy.[1] V oblastech, kde je růst brambor v současné době omezený nebo nemožný z důvodu rizika poškození mrazem (např. Ve vysokých nadmořských výškách a v zemích s vysokou zeměpisnou šířkou, jako je Rusko a Kanada), bude zvýšení teploty pravděpodobně prospěšné pro plodiny brambor prodloužením vegetačního období a rozšířením potenciálního pěstování brambor přistát.[5]

Dostupnost vody

Předpovědi změny klimatu podle EU IPCC zahrnují pravděpodobné změny dostupnosti vodních zdrojů na velké části světa.[6] V mnoha oblastech se očekává pokles vodních zdrojů, zejména v polosuchých oblastech.[1] Předpovídá se nárůst extrémních povětrnostních jevů včetně přívalových povodní, a to i v oblastech, kde se předpokládá pokles celkového průměrného množství srážek.[1]

Brambory jsou citlivé na deficity vodní půdy ve srovnání s jinými plodinami, jako je pšenice,[8] a potřebují časté zavlažování, zvláště když hlízy rostou. Předpokládá se, že snížení srážek v mnoha oblastech zvýší potřebu zavlažování bramborových plodin. Například ve Velké Británii částka orná půda vhodné pro pršelo Očekává se, že produkce brambor poklesne nejméně o 75%.[9]Kromě snížení celkových srážek čelí bramborové plodiny také výzvám ze změny vzorců sezónních srážek. Například v Bolívii se období dešťů v posledních desetiletích zkrátilo, což mělo za následek kratší vegetační období brambor.[5]

Škůdci

Kromě přímého ovlivnění brambor se předpokládá, že změna klimatu ovlivní mnoho škůdců a chorob brambor. Tyto zahrnují:

  • Hmyzí škůdci, jako je bramborová hlíza a Colorado bramborový brouk, u nichž se předpokládá, že se rozšíří do oblastí, které jsou pro ně v současné době příliš chladné.[1]
  • Mšice které fungují jako vektory mnoha bramborových virů a budou se také moci šířit za zvýšených teplot.[10]
  • Několik patogenů způsobujících onemocnění bramborové nohy (např. Dickeya ) může růst a reprodukovat se rychleji při vyšších teplotách, a proto se pravděpodobně stane větším problémem.[11]
  • Bakteriální infekce, jako je Ralstonia solanacearum Předpokládá se, že budou těžit z vyšších teplot a budou se moci snáze šířit bleskovými povodněmi.[1]
  • Pozdní plíseň těží z vyšších teplot a vlhčích podmínek.[12] Předpokládá se, že pozdní plíseň se stane větší hrozbou v některých oblastech (např. Ve Finsku [1]) a stanou se menší hrozbou pro ostatní (např. ve Velké Británii.[3])

Přizpůsobení produkce brambor změně klimatu

Přizpůsobení postupů pěstování brambor a odrůd brambor měnícím se podmínkám způsobeným změnou klimatu by mohlo pomoci udržet výnosy plodin a umožnit pěstování brambor v oblastech s předpokládanými podmínkami nevhodnými pro současné komerční odrůdy brambor. Metody přizpůsobení brambor změně klimatu zahrnují přesun výrobních oblastí, zlepšení využívání vody a šlechtění nových tolerantních odrůd brambor.

Přesouvá rostoucí oblasti

Předpokládá se, že se výnosy brambor v některých oblastech sníží (např. Subsaharská Afrika)[1]) zatímco v ostatních (např. v severním Rusku) roste[4]), většinou kvůli změnám ve vodním a teplotním režimu. Zároveň se předpokládá, že produkce brambor bude možná v oblastech s vysokou nadmořskou výškou a šířkou, kde by dříve byla omezena poškozením mrazem. Předpokládá se, že tyto změny ve výnosech plodin způsobí posuny v oblastech, kde lze bramborové plodiny životaschopně produkovat.[4]V některých zemích lze snížení výnosů způsobené vyššími teplotami a sníženou dostupností vody do značné míry zabránit přesunem oblastí produkce brambor.[4]Potenciálním problémem při změně produkce brambor je soutěž o půdu mezi bramborovými plodinami a jinými plodinami a další využití půdy.

Zlepšení zachycování, využívání a zavlažování vody

Brambory vyžadují časté zalévání, zatímco hlízy rostou, aby se udržely výnosy. Kvůli předpokládané klesající dostupnosti vody je v některých oblastech (např. Velká část Spojeného království) nutné zlepšit zavlažovací techniky a zachytávání vody, aby se udržely výnosy bramborových plodin, aniž by byl příliš kladen důraz na dodávky vody. Příkladem zavlažovací techniky zaměřené na snížení spotřeby vody, která byla vyzkoušena na bramborách, je Podpovrchové kapkové zavlažování (SDI).[13]

Vytváření nových kultivarů brambor

Při vytváření nových odrůd brambor se používají dva hlavní přístupy: „tradiční“ techniky šlechtění rostlin a genetická úprava. Tyto techniky mohou hrát důležitou roli při vytváření nových kultivarů schopných udržovat výnosy pod stresory vyvolanými změnou klimatu.

Mezi vlastnosti, které mohou být užitečné při snižování negativních dopadů klimatu na produkci brambor, patří:

  • Tolerance tepelného stresu, zejména schopnost udržovat růst a iniciaci hlízy při vysokých teplotách. Vývoj kultivarů s větší tolerancí vůči tepelnému stresu je zásadní pro udržení výnosů v zemích s oblastmi produkce brambor poblíž maximálních teplotních limitů současných kultivarů (např. Subsaharská Afrika, Indie).[14]
  • Tolerance sucha. To zahrnuje lepší účinnost využívání vody (množství vyrobené potraviny na množství použité vody) a také brambory, které mohou být vystaveny krátkému období sucha a zotavit se a dosáhnout přijatelných výnosů. Přínosem mohou být i hlubší kořenové systémy, protože většina komerčních odrůd brambor potřebuje kvůli svým mělkým kořenům časté zavlažování.[15]
  • Rychlý růst / časné zrání. Brambory, které rostou rychleji, by v některých oblastech mohly pomoci přizpůsobit se kratším vegetačním obdobím[5] a také snížit počet životních cyklů, které mohou škůdci, jako je můra bramborových hlíz, dokončit v jednom vegetačním období.
  • Odolnost vůči chorobám. Brambory s odolností vůči místním škůdcům a chorobám by mohly být užitečné, zejména při adaptaci na nemoci šířící se do nových oblastí.

Hlavním zdrojem genetického materiálu pro vytváření nových kultivarů brambor je mnoho druhů úzce souvisejících s bramborami (Solanum tuberosum), z nichž mnohé lze křížený s bramborem. Existuje také mnoho odrůd Solanum tuberosum s potenciálně užitečným genetickým materiálem, které jsou endemické v Andách, původním prostředí komerčních brambor.[16]

Příklady kultivarů

Níže jsou uvedeny některé příklady kultivarů, hybridů a příbuzných druhů brambor, které mají vlastnosti, které mohou pomoci snížit negativní přímé a nepřímé dopady změny klimatu na produkci brambor.

  • Zahov - odolný vůči teplu polyploidní hybrid mezi brambor a několik divokých druhů brambor.[7] Bylo zjištěno, že několik divokých druhů brambor snáší více tepla než Solanum tuberosum.[4]
  • Kufri Surya - tolerantní k teplu, časně zralý bramborový kultivar vyvinutý v Indii.[17]
  • Solanum verrucosum - divoký druh brambor s geny, které mu dodávají dobrou odolnost proti plísni.[18]
  • Sullu, andská bramborová odrůda se zvýšenou tolerancí vůči suchu.[19]
  • SpuntaG2 - geneticky modifikovaná odrůda bramborového kultivaru Spunta, která je rezistentní na bramborovou hlízu díky tomu, že má gen cry1Ia1 z Bacillus thuringiensis.[20]

Reference

  1. ^ A b C d E F G h i j k l m Haverkort, A. J .; Verhagen, A. (říjen 2008). „Změna klimatu a její důsledky pro dodavatelský řetězec brambor“. Výzkum brambor. 51 (3–4): 223–237. doi:10.1007 / s11540-008-9107-0.
  2. ^ "Brambor". CIP. Citováno 7. listopadu 2012.
  3. ^ A b „Změna klimatu a brambory: Rizika, dopady a příležitosti pro produkci brambor ve Velké Británii“ (PDF). Cranfield Water Science Institute. Archivovány od originál (PDF) dne 10. září 2012. Citováno 7. listopadu 2012.
  4. ^ A b C d E F Hijmans, Robert J. (2003). „Dopad změny klimatu na celosvětovou produkci brambor“. American Journal of Potato Research. 80 (4): 271–280. doi:10.1007 / bf02855363.
  5. ^ A b C d „Změna klimatu - vydrží brambory teplo?“. WRENmedia. Citováno 7. listopadu 2012.
  6. ^ A b „Změna klimatu 2007: souhrnná zpráva“ (PDF). Mezivládní panel o změně klimatu. Citováno 7. listopadu 2012.
  7. ^ A b Levy, David; Veilleux, R. E. (2007). "Přizpůsobení brambor vysokým teplotám a slanosti Recenze". American Journal of Potato Research. 84 (6): 487–506. doi:10.1007 / bf02987885.
  8. ^ „Informace o rostlinné vodě: brambor“. Oddělení pro rozvoj a správu vody FAO. Citováno 7. listopadu 2012.
  9. ^ Daccache, A .; C. Keay; R.J.A. Jones; E.K. Weatherhead; M.A. Stalham; J.W. Knox (2012). „Změna klimatu a vhodnost půdy pro produkci brambor v Anglii a Walesu: dopady a přizpůsobení“. Journal of Agricultural Science. 150 (2): 161–177. doi:10.1017 / s0021859611000839. hdl:1826/8188.
  10. ^ Pandey, S. K. „Priority výzkumu brambor v Asii a Tichomoří“. FAO. Citováno 7. listopadu 2012.
  11. ^ Czajkowski, Robert. „Proč přebírá Dickeya spp. (Syn. Erwinia chrysanthemi)? Ekologie patogenu černé nohy“ (PDF). Citováno 7. listopadu 2012.
  12. ^ Forbes, G. A. „Důsledky pro teplejší a vlhčí svět pro patogen pozdní plíseň: Jak může úsilí CIP snížit riziko pro pěstitele brambor s nízkým vstupem“ (PDF). CIP. Archivovány od originál (PDF) dne 5. ledna 2011. Citováno 7. listopadu 2012.
  13. ^ „Příběh úspěchu brambor, Čína“. Netafirm. Archivovány od originál dne 31. března 2013. Citováno 7. listopadu 2012.
  14. ^ „Nejdůležitější informace ze světového bramborového kongresu, Kunming, Čína, duben 2004“ (PDF). Světový bramborový kongres. Citováno 7. listopadu 2012.
  15. ^ „Bramborové a vodní zdroje“. FAO. Archivovány od originál dne 20. června 2012. Citováno 7. listopadu 2012.
  16. ^ "Genebank". CIP. Citováno 7. listopadu 2012.
  17. ^ Minhas, J; S Rawat; PM Govindakrishnan; D Kumar (2011). „Možnosti zvýšení produkce brambor v netradičních oblastech“. Bramborový deník. 38: 14–17.
  18. ^ Liu, Zhenyu; Halterman (2006). „Identifikace a charakterizace RB-ortologních genů z divokých druhů brambor rezistentních vůči plísni Solanum verrucosum“. Fyziologická a molekulární patologie rostlin. 69 (4–6): 230–239. doi:10.1016 / j.pmpp.2007.05.002.
  19. ^ „Lov genů tolerance vůči suchu ve starodávných andských krajských domech“. American of Society Plant Biologists. Archivovány od originál dne 20. června 2010. Citováno 7. listopadu 2012.
  20. ^ Zarka, K. A .; Greyling, Gazendam; Olefse, Felcher; Bothma, Brink; Ouemada, Douches (2010). „Vložení a charakterizace genu cry1Ia1 v kultivátoru brambor Spunta pro rezistenci vůči hlízě bramborové“. Journal of the American Society for Horticultural Science. 135 (4): 317–324. doi:10.21273 / JASHS.135.4.317.