RESPONSE DIVERSITY FOR CLIMATE-RESILIENT FORAGE CROPS

Näytä kaikki kuvailutiedot

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-0155-6
Julkaisun nimi: RESPONSE DIVERSITY FOR CLIMATE-RESILIENT FORAGE CROPS
Tekijä: Mäkinen, Hanna
Muu tekijä: Helsingin yliopisto, maatalous-metsätieteellinen tiedekunta, maataloustieteiden laitos
Opinnäytteen taso: Väitöskirja (artikkeli)
Tiivistelmä: Climate change is characterized by uncertainty in climate and increasing variability in weather. In addition to traditional ‘predict and adapt’ approaches of preparing for projected average long-term change in climate, approaches addressing adaptive capacity and system resilience are required. Diversity is associated with enhanced stability and resilience in the face of climate change. However, any kind of diversity does not necessarily enhance resilience, but the diversity of responses is critical to resilience. Such response diversity means that the ability to react to changes and variability differs within a functional group. In this thesis, response diversity was empirically assessed using forage crops, a response diversity index (RD-index) was constructed and the practical significance of the RD-index was demonstrated. Forage crops were chosen for the studies because they are a cornerstone of Finnish dairy and beef farming. The following species and their cultivars were included: timothy (Phleum pratense L.), meadow fescue (Festuca pratensis Huds.), tall fescue (Festuca arundinacea Schreb. syn. Lolium arundinaceum Schreb.), festulolium (Festulolium pabulare), Italian ryegrass (Lolium multiflorum L.) and red clover (Trifolium pratense L.). The analyses started with testing the effect of the hypothetically critical agro-climatic variables on forage crop yield performance using plant data from the Official Variety Trials of Natural Resources Institute Finland (126 cultivars) and the weather data of the Finnish Meteorological Institute from 1979 to 2012 that was matched to the phenology of the crops. A linear mixed model was used to determine the effect of the site, year and weather on crop yields (I, II). In the second round of analyses, the three-way interaction of cultivars, soil types and weather were analysed using mixed models (III). Within-species diversity of responses to individual weather variables was firstly investigated for the modern set of forage crop cultivars. The results revealed that in these, within-species diversity in response to weather was generally low, particularly within the modern set of timothy and meadow fescue cultivars. On the other hand, the set of modern festulolium cultivars showed higher levels of differences in responses, which indicates their greater capacity to cope with climate change (II). Principal component analysis was used to determine common weather patterns, and forage crops and their cultivars were clustered based on the scores of the principal component analysis (I, III). Response diversity to the critical weather patterns within the set of forage crop species and cultivars was found. The value of the RD-index, measured as numbers of identifiable functional groups of species and cultivars with similar yield responses, was 10 across the soil types. An increase in RD-index decreased the yield response variation. The practical significance of complementarity of yield 10 responses of forage crops and their cultivars represents an option for the enhancement of climate resilience of feed production. The RD-index of forage crops and their cultivars varied from one climate–soil type pattern to another, with the following RD-index values: coarse mineral soils = 4, clay = 9, organic soils = 8 (III). Due to the demonstrated dependency of crop responses to climate change on soil type, attention should be given to the plausible shifts in soil–climate combinations when planning adaptation.Ilmastonmuutoksen myötä vaihtelu ja epävarmuus ilmastossa ja säässä yleistyvät. Perinteisen sopeutumistutkimuksen rinnalle tarvitaan sopeutumiskykyisyyttä ja satovarmuutta korostavia näkökulmia. Monimuotoisuus liitetään sopeutumiskykyyn ja resilienssiin. Vaikuttavinta monimuotoisuutta ympäristönmuutoksessa näyttäisi olevan vasteiden monimuotoisuus, joka on toiminnallisen ryhmän sisäistä monimuotoisuutta vasteissa muutokselle ja vaihtelulle. Nurmet ovat Suomen yleisin pellonkäyttömuoto, ja nurmirehut ovat maidontuotannon ja märehtijäpohjaisen lihantuotannon kulmakivi. Tutkimuksen tavoitteena on kvantifioida säävastemonimuotoisuutta empiirisesti nurmirehukasveilla ja niiden eri lajikkeilla keinona arvioida satovarmuutta ilmastonmuutoksessa. Lisäksi kehitettiin vastemonimuotoisuus-indeksi, RD-indeksi, jonka käytännönmerkitystä havainnollistettiin. Nurmikasvien sadonmuodostukselle hypoteettisesti kriittiset, nurmen fenologiseen kehitykseen kytkeytyvät säätekijät valittiin kirjallisuuteen ja kokemukseen perustuen ja niiden vaikutus testattiin empiirisesti nurmen karaistumiskaudella, talvehtimiskaudella ja kasvukaudella. Tutkimuksessa käytettiin aineistona Luonnonvarakeskuksen (entisen MTTn) virallisia lajikekokeita: timotein (Phleum pratense L.), nurminadan (Festuca pratensis L.), ruokanadan (Festuca arundinacea L.), rainadan (Festulolium L.), puna-apilan (Trifolium pratense L.) sekä Italian raiheinän (Lolium multiflorum L.) ja niiden eri lajikkeiden (126 lajiketta) tuloksia. Lisäksi käytettiin Ilmatieteenlaitoksen sääaineistoa (vuosilta 1979–2012). Lineaarisen sekamallin avulla määritettiin koepaikan, vuoden ja säätekijöiden vaikutus sadon määrään. Analyysin toisessa vaiheessa lineaariseen sekamalliin lisättiin koepaikan, vuoden ja säätekijöiden ohelle maalajit. Ensin tutkittiin lajien sisäistä satovasteiden monimuotoisuutta yksittäisille säätekijöille hyödyntäen vain uusimpia nurmikasvilajikkeita. Ilmeni että uusimpien lajikkeiden erilaisuus vasteissa säähän oli vähäistä: erityisen samanlaisiksi säävasteiltaan osoittautuivat timotein ja nurminadan lajikkeet. Sen sijaan rainadan lajikkeet osoittautuivat eroavan toisistaan säävasteissa, joka indikoi sen sopeutumiskykyisyyttä ilmastonmuutoksessa. Pääkomponenttianalyysillä säätekijät ryhmiteltiin, ja nurmilajit ja lajikkeet klusteroitiin säävasteisiin perustuneista pääkomponenttipisteistä. Nurmikasvilajeilla ja lajikkeilla osoitettiin esiintyvän käytännöllisesti merkittävää säävastemonimuotoisuutta. RD-indeksin arvo säävastemonimuotoisuudelle, mitattuna tunnistettavissa olevien funktionaalisia lajiryhmien ja lajikkeiden samanlaisina vasteina, oli 10 poikki maalajien. RD-indeksin kasvu vähensi säävastesatovaihtelua. Säävastemonimuotoisuus-indeksi vaihteli eri ilmasto x maalajien välillä: karkeilla kivennäismailla 4, savella 9 ja orgaanisilla mailla 8. Nurmikasvien ja –lajikkeiden säävastemonimuotoisuuden riippuvuus maalajista osoittaa huomionarvoiseksi sen, että suunniteltaessa ilmastonmuutokseen sopeutumista on kiinnitettävä huomioita muutoksiin maaperän ja ilmaston yhdysvaikutuksessa.
URI: URN:ISBN:978-951-51-0155-6
http://hdl.handle.net/10138/199818
Päiväys: 2017-08-11
Avainsanat:
Tekijänoikeustiedot: Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.


Tiedostot

Tiedosto(t) Koko Formaatti Näytä

Tähän julkaisuun ei ole liitetty tiedostoja

Viite kuuluu kokoelmiin:

Näytä kaikki kuvailutiedot