Baigiama rengti mokslinė ataskaita skirta klimato ir aplinkos kaitos poveikio agroekosistemoms analizei

Nacionalinė mokslo programa „Agro-, miško ir vandens ekosistemų tvarumas“ buvo pradėta įgyvendinti 2015 metais, kai Lietuvos mokslo taryba skyrė lėšas moksliniam projektui “Klimato ir aplinkos kaitos kompleksinis poveikis agro-ekosistemų produktyvumui, biologinei įvairovei ir tvarumui (KLIMAGRO)“. Šio projekto pagrindinis tikslas: ištirti klimato ir aplinkos kaitos kompleksinį poveikį žemės ūkio augalų augimui ir produktyvumui bei jų konkurenciniams ir simbiotiniams santykiams ir parengti pasiūlymus klimato kaitos neigiamam poveikiui agro-ekosistemoms mažinti bei jų tvarumui užtikrinti. Projektą vykdė Vytauto Didžiojo universiteto Aplinkotyros katedros, Aleksandro Stulginskio universiteto Bandymų stoties ir Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro LSDI Augalų fiziologijos laboratorijos mokslininkai.

 Vykdant klimato ir aplinkos veiksnių poveikio augalams tyrimus buvo laikomasi nuostatos, kad geriausių rezultatų galima tikėtis derinant lauko tyrimus su tyrimais reguliuojamo klimato ir aplinkos fitokamerose kai susidaro galimybės tiesiogiai ištirti dabartinių ir prognozuojamų veiksnių ir jų derinių poveikį. Svarbu atkreipti dėmesį į tai, kad spartėjantys klimato ir aplinkos pokyčiai jau pradėjo kelti grėsmę ne tik atskiriems agro-ekosistemų komponentams, bet ir bendram jų tvarumui. Sisteminiu požiūriu itin aktualu ištirti žemės ūkio augalų ir piktžolių konkurencinius santykius bei jų sąveikos kintant klimatui ir aplinkai dėsningumus bei šios sąveikos sąlygojamus žemės ūkio augalų augimo ir produktyvumo nuostolius.

Ilgalaikiai žemės ūkio augalų sezoninio vystymosi stebėjimai Lietuvoje rodo, kad šylant klimatui keičiasi augalų vegetacinio periodo trukmė ir produktyvumas. Žieminių kviečių vegetacinio sezono sutrumpėjimas yra susijęs su jų vėlesniu dygimu ir ankstesniu brendimu. Iki šimtmečio pabaigos prognozuojamas dar žymesnis žiemkenčių vegetacijos atsinaujinimo ir brandos fazių paankstėjimas. Esant didesnei temperatūrai pavasarį, vasarinių miežių vegetacinio sezono pailgėjimą daugiausia lemia vegetacijos pradžios paankstėjimas. Ateityje prognozuojamas vasarinių miežių visų fenologinių tarpsnių, o ypač brandos paankstėjimas. Kadangi šylant klimatui tiek žieminių, tiek vasarinių javų vystymasis patiria esminius pokyčius, tai agrotechnologijų ir javų veislių tobulinimas bei sėjos laiko optimizavimas turi būti traktuojami kaip svarbios priemonės siekiant lengviau prisitaikyti prie klimato kaitos ir jos padarinių.

Kultūriniai augalai ir piktžolės skirtingai reaguoja į klimato kaitą, jų atsakas taip pat keičiasi kai šie augalai konkuruoja tarpusavyje arba yra veikiami kitų aplinkos stresorių. Kontroliuojamo klimato kamerose atlikti miežių, žirnių ir rapsų konkurencingumo su garstukais tyrimai parodė, kas šylant klimatui ir veikiant padidėjusiai ozono (O3) koncentracijai šylantis klimatas skirtingai veikia žemės ūkio augalų konkurencingumą. Nustatyta, kad dabartinio klimato sąlygomis konkurencija su garstuku slopina miežių ir žirnių augimą, tačiau neveikia rapsų. Veikiant padidėjusiai ozono koncentracijai pastebėtas garstuko konkurencinio poveikio sustiprėjimas. Be to rapsai pasižymėjo ir stipriausia piktžolių slopinimo geba: atšilusio klimato sąlygomis veikiant ozonui garstuko augimas dėl konkurencijos su rapsais buvo slopinamas itin stipriai.

Keičiantis klimatui dažnėja ir intensyvėja karščio bangos, o didžioji dalis karščio bangų yra lydimos ir sausrų, o tai kelia didelę grėsmę agroekosistemoms. Siekiant nustatyti karšio bangų poveikį žemės ūkio augalų ir piktžolių konkurencingumui, buvo imituotos karščio bangos kartu su sausra ateities klimato sąlygomis. Nustatyta, kad tarprūšinė konkurencija sustiprina neigiamą karščio bangų poveikį žemės ūkio augalams. Fiksuojamas mažesnis biomasės prieaugis, sumažėjęs fotosintezės intensyvumas, žiotelių laidumas ir vandens naudojimo efektyvumas. Agroekosistemų tvarumui užtikrinti labai svarbu išsiaiškinti jų gebėjimą atsistatyti po karščio bangų. Nustatyta, kad fotosintezės sistema turi labai greitą atsistatymo mechanizmą, tačiau atsistatymas aukštesniuose biologinės organizacijos lygmenyse (individo) yra žymiai sudėtingesnis ir lėtesnis, o tarprūšinė konkurencija lėtina žemės ūkio augalų atsistatymą po karščio bangų.

Moksliniais tyrimais pagrįstas priemones, galinčias sumažinti augalininkystės produkcijos nuostolius ir dirvožemio alinimą kintančio klimato ir intensyvaus ūkininkavimo sąlygomis, būtina taikyti kompleksiškai, derinant šiuolaikiškas agrotechnines ir dirvožemio kultūrinimo priemonės, gausinančias humuso ir maisto medžiagų atsargas, gerinančias dirvožemio struktūrą ir vandens režimą. Šios priemonės turi sudaryti pagrindą kuriant ir taikant aplinką ir išteklius tausojančias, konkurencingas bei klimato pokyčiams pritaikytas agrotechnologijas.

Palankiausi humifikacijos ir mineralizacijos procesai, užtikrinantys stabilų dirvožemio derlingumo palaikymą ir didinimą vyksta ekologinės ir tausojamosios žemdirbystės sistemose, todėl toks ūkininkavimo būdas užtikrina šių agroekosistemų tvarumą ir ilgalaikį jų funkcionavimą. Intensyvios agroekosistemos stabilų produktyvumą dabartinėmis ūkininkavimo ir kintančio klimato sąlygomis lemia optimalus dirvos derlingumą didinančių ir išnaudojančių augalų santykis sėjomainoje, tarpinių pasėlių auginimas, ilgalaikis ir pastovus augalinių liekanų (šiaudų) paskleidimas.

Sukultūrintuose dirvožemiuose supaprastintas žemės dirbimas (paviršinis purenimas arba tiesioginė sėja į neįdirbtą dirvą) esmingai padidina organinės anglies kiekį, ypač viršutiniame armens sluoksnyje, sudaro galimybes sumažinti neigiamą ūkininkavimo poveikį klimatui ir yra efektyvi dirvožemio derlingumo atstatymo ir didinimo priemonė. Mišrus (augalininkystės ir gyvulininkystės) ūkininkavimo būdas užtikrina uždarą energijos apykaitos ciklą, maisto medžiagų grąžinimą į dirvą ir sukuria svarbiausias prielaidas agroekosistemų tvarumui.

Būtina toliau plėtoti mokslinius tyrimus skirtus žemės ūkio augalų prisitaikymo prie ekstremalių, vis dažniau pasikartojančių agrometeorologinių reiškinių galimybėms ir kryptingai tobulinti auginimo technologijas, didinant agroekosistemų atsparumą klimato pokyčiams. Projekto įgyvendinimo pabaigoje pagrindinis dėmesys skiriamas agroekosistemų reakcijos į klimato kaitą prognozėms ir ekosistemų ilgalaikį tvarumą užtikrinančioms priemonėms.

Prof. Romualdas Juknys
Prof. Rimantas Velička