Table of Contents

Klimaatverandering is een van de meest urgente uitdagingen waarmee de mondiale landbouw vandaag te maken heeft. De ingewikkelde relatie tussen klimaatpatronen en landbouwproductiviteit is steeds complexer geworden naarmate onze planeet ongekende veranderingen in het milieu doormaakt. Begrijpen hoe de klimaateffecten van de landbouw essentieel zijn voor het ontwikkelen van effectieve strategieën om voedselzekerheid te garanderen, landbouwgemeenschappen te ondersteunen en veerkrachtige landbouwsystemen te bouwen die in staat zijn toekomstige milieu-uitdagingen te weerstaan.

Landbouwsystemen wereldwijd ondervinden aanzienlijke verstoringen als gevolg van veranderende temperatuurpatronen, veranderde neerslagcycli en verhoogde frequentie van extreme weersvoorvallen. Deze veranderingen hebben invloed op elk aspect van de landbouw, van het planten van schema's tot oogstopbrengsten, en hebben verstrekkende gevolgen voor de wereldwijde voedselvoorziening, economische stabiliteit en het plattelandsleven. Terwijl we navigeren over dit evoluerende landschap, moeten boeren, beleidsmakers en onderzoekers samenwerken om adaptieve strategieën uit te voeren die de klimaateffecten kunnen beperken en productieve en duurzame landbouwpraktijken kunnen handhaven.

Klimaatverandering en de gevolgen voor de landbouw begrijpen

Klimaatverandering manifesteert zich door verschillende milieuverschuivingen die direct en indirect de landbouwproductie beïnvloeden. Klimaatverandering heeft directe gevolgen voor de huidige en toekomstige landbouwproductiviteit. De belangrijkste drijfveren zijn stijgende mondiale temperaturen, verschuiving van neerslagpatronen, verhoogde atmosferische kooldioxideconcentraties en vaker extreme weersomstandigheden zoals droogte, overstromingen en hittegolven.

De landbouwsector is bijzonder kwetsbaar voor deze veranderingen omdat de groei van gewassen en de dierlijke productie sterk afhankelijk zijn van specifieke klimatologische omstandigheden. Temperatuurdrempels, beschikbaarheid van water en seizoenspatronen spelen allemaal een cruciale rol bij het bepalen van het landbouwsucces. Warmertemperaturen zijn schadelijk voor de gewasopbrengst in alle landen, met negatieve effecten die toenemen wanneer temperatuurstijging de drempelwaarden overschrijdt.

Recent onderzoek heeft steeds gedetailleerdere inzichten opgeleverd over de invloed van klimaatverandering op de wereldwijde voedselproductie. Na aanpassing aan de aanpassing van de werkelijke boeren, schatten onderzoekers de wereldwijde opbrengst van calorieën uit niet-gewassen in een hoge emissie in de toekomst 24% lager zal zijn in 2100 dan ze zouden zijn zonder klimaatverandering. Deze nuchtere projectie onderstreept de omvang van de uitdaging waarmee landbouwsystemen wereldwijd worden geconfronteerd.

Temperatuureffecten op de productie van gewassen

Stijgende mondiale temperaturen en oogstopbrengsten

De temperatuurstijgingen vormen een van de belangrijkste klimaatgerelateerde bedreigingen voor de productiviteit van de landbouw. De meeste regio's hebben een snelle opwarming ervaren in verhouding tot de interjaarlijkse variabiliteit, met 45% van de zomer en 32% van de opwarming van de wintergewassen door meer dan twee SD (σ). Deze snelle opwarming is al begonnen met het beïnvloeden van de gewasopbrengst wereldwijd, met meetbare effecten op de belangrijkste niet-aanplantgewassen.

De relatie tussen temperatuur en gewasproductiviteit is complex en varieert per gewastype. De wereldwijde productie neemt af met 5.5 × 10[14 kcal jaarlijks per 1 °C stijging van de gemiddelde oppervlaktetemperatuur (GMST) (120 kcal per persoon per dag of 4,4% van de aanbevolen consumptie per 1 °C; P < 0,001). Deze daling van de calorieproductie heeft ingrijpende gevolgen voor de wereldwijde voedselzekerheid en de voedselbeschikbaarheid.

De historische klimaattrends hebben al geleid tot een aanzienlijke daling van de opbrengst voor verschillende belangrijke gewassen.De klimaattrends hebben ertoe geleid dat de huidige mondiale opbrengsten van tarwe, maïs en gerst 10, 4 en 13% lager zijn dan anders het geval zou zijn geweest. Deze verliezen betekenen een aanzienlijke vermindering van de voedselbeschikbaarheid en hebben bijgedragen tot hogere voedselprijzen en een verminderde voedselzekerheid in kwetsbare regio's.

Warmtestress en plantenfysiologie

Extreme warmte beïnvloedt gewassen via meerdere fysiologische paden. Extreme warmte kan de netto fotosynthesesnelheid verminderen, graan vullen verkorten en schade aan plantenstructuren, vooral die sleutel voor reproductieve ontwikkeling. Deze directe fysiologische effecten kunnen de gewasopbrengst ernstig verminderen, vooral wanneer hittestress optreedt tijdens kritieke groeifasen zoals bloei en graanontwikkeling.

De temperatuurspanning interageert ook met de beschikbaarheid van water voor samengestelde negatieve effecten op gewassen. Hoge temperaturen kunnen ook de watervraag verhogen door het dampdruktekort (VPD) te verhogen, dat verdamping en transpiratie regelt. Deze toegenomen watervraag tijdens perioden van hoge temperatuur kan leiden tot waterstress, zelfs wanneer de vochtigheidsgraad van de bodem anders voldoende is.

De invloed van de temperatuur op gewassen varieert aanzienlijk per regio en gewastype. Gemiddelde globale gewasopbrengst voor maïs, of maïs, kan een daling van 24% tegen het einde van de eeuw, als de huidige klimaatverandering trends blijven. In tegenstelling tot tarwe, in tegenstelling, kan een stijging van de gewasopbrengst met ongeveer 17%. Deze differentiële effecten weerspiegelen de verschillende temperatuur gevoeligheden van verschillende gewassen en de geografische verdeling van hun teelt.

Regionale verschillen in temperatuurimpact

De gevolgen van klimaatverandering voor de landbouw zijn niet overal ter wereld uniform verdeeld. De Amerikaanse landbouw en andere broodmanden behoren tot de zwaarste hit in de projecties van de studie, terwijl regio's in Canada, China en Rusland er baat bij kunnen hebben. Deze geografische variatie in klimaateffecten creëert winnaars en verliezers in de wereldwijde landbouwproductie, met aanzienlijke gevolgen voor de internationale handel en voedselzekerheid.

Tropische en subtropische regio's worden geconfronteerd met bijzonder ernstige uitdagingen door de stijgende temperaturen. Noord- en Midden-Amerika, West-Afrika, Centraal-Azië, Brazilië en China zullen hun maïsopbrengst de komende jaren en verder zien dalen naarmate de gemiddelde temperaturen in deze broodmandregio's stijgen, waardoor de planten meer onder druk komen te staan. Deze regio's, die momenteel aanzienlijke delen van de mondiale voedselvoorziening produceren, kunnen een aanzienlijke daling van de productiviteit van de landbouw zien.

Omgekeerd kunnen sommige gematigde regio's een langere groeiseizoenen ervaren en betere omstandigheden voor bepaalde gewassen. Tarwe, die het beste groeit in gematigde klimaten, kan een breder gebied zien waar het kan worden geteeld op plaatsen zoals de noordelijke Verenigde Staten en Canada, Noord-China Plains, Centraal-Azië, Zuid-Australië en Oost-Afrika als temperaturen stijgen, maar deze winsten kunnen zich halverwege de eeuw af-niveau. Echter, deze potentiële voordelen kunnen worden gecompenseerd door andere klimaatgerelateerde uitdagingen en zijn waarschijnlijk tijdelijk als de opwarming blijft.

Beschikbaarheid van water en Neerslag Patronen

Regenvalpatronen veranderen

Neerslagpatronen verschuiven op complexe manieren in verschillende regio's, waarbij sommige gebieden met een toename van de neerslag te maken hebben terwijl andere met een langere droge periode te maken hebben. Neerslagtrends, hoewel belangrijk op sommige locaties, waren over het algemeen onder 1σ. Hoewel neerslagveranderingen minder dramatisch kunnen zijn dan temperatuurstijgingen in sommige regio's, blijven ze van cruciaal belang voor de productiviteit van de landbouw.

De timing en verdeling van de neerslag gedurende het groeiseizoen kan even belangrijk zijn als de totale jaarlijkse neerslag. Onregelmatige neerslagpatronen kunnen plantschema's verstoren, de kiemkracht verminderen en waterstress veroorzaken tijdens kritieke groeiperiodes. Deze verstoringen kunnen de gewasopbrengst aanzienlijk verminderen, zelfs wanneer de totale seizoensgebonden neerslag voldoende blijft.

De stijgende wereldwijde temperaturen zijn gekoppeld aan veranderingen in neerslagpatronen en de frequentie en duur van hittegolven en droogtes. Deze koppeling tussen temperatuur en neerslag creëert samengestelde effecten die schadelijker kunnen zijn dan beide factoren alleen. De combinatie van hoge temperaturen en minder regenval creëert bijzonder uitdagende omstandigheden voor de teelt van gewassen.

Droogteeffecten op de landbouw

Droogte is misschien wel het belangrijkste natuurlijke gevaar dat de landbouwproductie in alle klimaatzones treft. Droogteomstandigheden kunnen zich snel ontwikkelen en gedurende langere perioden aanhouden, waardoor er ernstige uitdagingen ontstaan voor landbouwers en landbouwsystemen. De gevolgen van droogte gaan verder dan onmiddellijke gewasverliezen, zodat de gevolgen op lange termijn voor de gezondheid van de bodem, watervoorraden en de economische levensvatbaarheid van de landbouw worden meegenomen.

Waterstress beïnvloedt gewassen door meerdere mechanismen. Onder hoge watervraag en lage watertoevoer, d.w.z. lage bodemvochtigheid in de wortelzone, kunnen planten hun stamata sluiten, waardoor fotosynthese en koolhydratenproductie worden verminderd. Deze fysiologische respons op waterstress vermindert de gewasgroei en het rendement potentieel, zelfs voordat zichtbare tekenen van droogte stress verschijnen.

Ernstige droogte kan blijvende schade aan gewassen en landbouwsystemen veroorzaken. Lage watertoevoer kan ook wortelgroei stimuleren ten koste van graanproductie, en in ernstige omstandigheden leiden tot cavitatie, embolie en gewassterfte. Deze extreme effecten kunnen leiden tot volledige gewasstoringen en langdurige schade aan de productiviteit van de landbouw.

Atmosferisch drogen en Vapor druktekort

Naast neerslagveranderingen veranderen ook atmosferische omstandigheden op manieren die invloed hebben op de druk op het gewas. Vapor druk tekort (VPD), een belangrijke motor van de stress van het plantenwater, ook toegenomen in de meeste gematigde gebieden, maar niet in de tropen. Toegenomen VPD zorgt voor een grotere atmosferische vraag naar water, intensiverende droogte stress zelfs wanneer bodemvochtigheid anders de gewasgroei zou kunnen ondersteunen.

De relatie tussen temperatuur en VPD creëert een feedback lus die droogte effecten versterkt. Een vooruitgang sinds de vroegste studies van agroklimatische trends is een verbeterde erkenning dat de negatieve correlatie tussen landbouwresultaten en hoge temperatuur vaak kan worden verklaard door hoge VPD. Dit begrip heeft belangrijke implicaties voor het ontwikkelen van droogte aanpassing strategieën en het verbeteren van gewas broedprogramma's.

Effecten op verschillende gewastypes

Niet-gewasgewassen en voedselzekerheid

Niet-stokgewassen die het grootste deel van de wereldwijde calorieënopname voor hun rekening nemen, zijn bijzonder belangrijk voor de beoordeling van de gevolgen van de klimaatverandering voor de voedselzekerheid. De opwarming van de aarde boven het gemiddelde van 2001-2010 zou de wereldwijde voedselproductiecapaciteit waarschijnlijk met bijna een kwart verminderen van zes hoofdgewassen. Deze potentiële vermindering van de productie van niet-stokgewassen brengt ernstige risico's met zich mee voor de mondiale voedselzekerheid en de voedingstoereikendheid.

Verschillende niet-geoogste gewassen vertonen verschillende gevoeligheden voor klimaatverandering. De modellering wijst op een 50% kans dat de mondiale rijstopbrengst zal toenemen op een hetere planeet, vooral omdat rijst profiteert van warmere nachten, terwijl de kansen die opbrengsten zullen dalen tegen het einde van de eeuw variëren van ongeveer 70% tot 90% voor elk van de andere niet-geoogste gewassen. Deze variatie in gewasresponsen creëert zowel uitdagingen als kansen voor landbouwaanpassingsstrategieën.

De concentratie van de wereldwijde voedselproductie in een klein aantal niet-basisgewassen verhoogt de kwetsbaarheid voor klimaateffecten. Maïs, tarwe, rijst en sojabonen vormen samen een groot deel van de wereldwijde voedingsenergie, waardoor klimaateffecten op deze gewassen vooral het gevolg zijn van de voedselzekerheid. Diversificatie van de gewasproductie en de ontwikkeling van klimaatbestendige rassen van deze basisgewassen zijn cruciale prioriteiten voor het waarborgen van toekomstige voedselzekerheid.

Gewasdiversiteit en klimaatgeschiktheid

De klimaatverandering heeft niet alleen gevolgen voor de opbrengst van gewassen, maar ook voor de geografische geschiktheid voor verschillende gewastypes. Toekomstige prognoses geven aan dat de stijgende temperaturen en veranderende neerslagpatronen de opbrengst van niet-gewassen zullen verminderen, vooral op lage breedtegraden, terwijl de landbouw in gematigde gebieden baat zou kunnen hebben bij warmere gemiddelde omstandigheden. Deze verschuivingen in klimaatgeschiktheid kunnen aanzienlijke veranderingen in de teeltpatronen en landbouwsystemen vereisen.

De kans dat gewassen volledig nieuwe klimaatomstandigheden ervaren, neemt toe. Er wordt geschat dat tegen 2100, tot 30% van de wereldwijde voedselproductie klimaatomstandigheden kan ervaren die momenteel niet de belangrijkste teelt van gewassen overal ter wereld herbergen. Dit vooruitzicht van ongekende klimaatomstandigheden zorgt voor aanzienlijke onzekerheid over de toekomstige productiviteit en aanpassingsmogelijkheden van de landbouw.

Rendement Variabiliteit en productieonzekerheid

Verhoogde interjaarlijkse variatie

Jaarlijkse variatie in de productiviteit van de landbouw is een belangrijke determinant van voedselzekerheid. Klimaatverandering heeft niet alleen invloed op de gemiddelde opbrengst van gewassen, maar ook op de toename van de variabiliteit van de productie van jaar tot jaar. Deze toegenomen variabiliteit zorgt voor extra uitdagingen voor boeren, voedselsystemen en voedselveiligheidsplanning.

Eerdere globale analyses beschreven verhoogde opbrengstvolatiliteit van de opwarming, maar het is steeds duidelijker geworden dat veranderingen in de beschikbaarheid van water ook een belangrijke bepalende factor zijn voor de opbrengst. Hier bieden we de eerste wereldwijde kwantificering van de effecten van klimaatverandering op maïs, soja en sorghum opbrengstvariatie als gevolg van veranderingen in temperatuur en bodemvocht. Begrijpen van de bronnen van verhoogde opbrengst variabiliteit is essentieel voor het ontwikkelen van effectieve risicobeheer strategieën.

De economische en sociale gevolgen van een verhoogde opbrengstvariabiliteit kunnen aanzienlijk zijn. Dergelijke stijgingen van de opbrengstverschillen kunnen aanzienlijke kosten met zich meebrengen, waaronder verhogingen van de premiepercentages en overheidsuitgaven voor gewasverzekeringen in de VS. Deze kosten gaan verder dan directe landbouweffecten om verzekeringsmarkten, overheidsprogramma's en voedselprijzen te beïnvloeden.

Extreme weersevenementen

De frequentie en intensiteit van extreme weersverschijnselen nemen toe onder klimaatverandering, waardoor extra risico's ontstaan voor de landbouwproductie. Warmtegolven, droogtes, overstromingen en stormen kunnen catastrofale gewasverliezen veroorzaken en de landbouwinfrastructuur beschadigen. Deze extreme gebeurtenissen kunnen zelfs goed aangepaste landbouwsystemen overweldigen en voedselzekerheidscrises veroorzaken.

Het tijdstip van extreme weersomstandigheden in relatie tot gewasgroei stadia is van cruciaal belang. Extreme warmte of droogte tijdens de bloei of graanvulling kan leiden tot onevenredige opbrengst verliezen in vergelijking met stress in andere groeifasen. Evenzo, overstromingen of stormen tijdens het planten of oogstperiodes kan leiden tot volledige gewasstoringen of voorkomen dat planten helemaal.

Aanpassingsstrategieën voor klimaatbestendige landbouw

Droogte-resistant gewasvariaties

Het ontwikkelen en inzetten van droogtebestendige gewasrassen is een kritische aanpassingsstrategie voor klimaatverandering. De ontwikkeling van droogtebestendige gewasrassen houdt in dat geavanceerde kweektechnieken worden gebruikt om gewassen te produceren die bestand zijn tegen een watertekort met een laag weefselwaterpotentieel (d.w.z. droogtetolerantie), met een snellere groei om de kans op droogte tijdens het groeiseizoen te minimaliseren (d.w.z. droogtevlucht), of een relatief hoog weefselwaterpotentieel te behouden ondanks een tekort aan bodemvocht (d.w.z. droogtevermijding).

Er worden meerdere benaderingen gebruikt om droogtebestendige gewassen te ontwikkelen. Wetenschappers en agronomen hebben aanzienlijke stappen gezet in de ontwikkeling van rassen van traditionele niet-stokgewassen, zoals maïs, tarwe en rijst, met verbeterde droogtetolerantie door selectieve fokkerij en genetische manipulatie. Deze verbeterde rassen kunnen de productiviteit handhaven onder water-beperkte omstandigheden die de opbrengst van conventionele rassen ernstig zou verminderen.

Droogtebestendige gewassen gebruiken verschillende fysiologische mechanismen om waterstress aan te kunnen. Deze planten optimaliseren de wateropname en verminderen het waterverlies door fysiologische aanpassingen, zoals diepere wortelsystemen die in ondergrondse waterbronnen terechtkomen en stomatale regulering die de transpiratie beperkt. Begrip van deze mechanismen helpt fokkers effectievere droogteresistente rassen te ontwikkelen.

Verschillende traditionele gewassen hebben al een aanzienlijke droogtetolerantie. Millets, waaronder parelgierst en vingergierst, zijn winterharde gewassen die veelal in droge gebieden van Afrika en Azië worden geteeld. Ze zijn zeer voedzaam en kunnen bestand zijn tegen extreme droogte en hitte, waardoor ze een belangrijk onderdeel zijn van voedselzekerheid in gebieden die gevoelig zijn voor waterschaarste. Uitbreiden van de teelt van deze natuurlijke droogte-tolerante gewassen zou de voedselzekerheid in water-beperkte gebieden kunnen verbeteren.

Geavanceerde fokkerij en biotechnologie

Moderne broedtechnieken en biotechnologie versnellen de ontwikkeling van klimaatbestendige gewassen. Deze aanpassingen hebben een sterke genetische basis waardoor droogteresistentie een aantrekkelijke kandidaat is voor genetische manipulatie en selectieve fokprogramma's. Honderden genen die betrokken zijn bij droogteresistentie zijn geïdentificeerd en men is het erover eens dat het 'resistente' fenotype wordt beheerst door vele genen met een klein effect die een enorme verscheidenheid aan verschillende reacties beheersen.

Genetische engineering biedt krachtige tools voor het verbeteren van gewasklimaatbestendigheid. Onderzoekers hebben genen verantwoordelijk voor droogteresistentie van bepaalde planten in gewassen die kwetsbaarder zijn voor waterstress. Deze eigenschappen omvatten diepere wortelsystemen, efficiënte water-gebruiksmechanismen, en het vermogen om stress-respons routes te activeren onder droogte omstandigheden. Door gebruik te maken van deze genetische vooruitgang, wetenschappers hebben met succes ontwikkeld rassen van droogte-tolerante rijst, maïs en tarwe die kunnen worden gekweekt in gebieden met watertekorten.

CRISPR-Cas9 en andere genoombewerkingstechnologieën openen nieuwe mogelijkheden voor gewasverbetering. Het CRISPR .Cas systeem van genoombewerking is uitgebreid erkend om zijn aanpassingsvermogen en gebruiksgemak. Het CRISPR .Cas systeem is professioneel gebruikt voor het bereiken van weerstand tegen meerdere spanningen, waaronder zware metalen, zoutheid, droogte en onderdompeling. Deze technologieën maken een nauwkeurigere en snellere ontwikkeling van klimaatbestendige gewasrassen mogelijk.

Landbouwkundig beheer

Naast gewasgenetische, verbeterde agronomische beheerspraktijken kan aanzienlijk verbeteren klimaatbestendigheid. Deze praktijken omvatten no-till, dekking oogsten, biochar, en mulching. Deze praktijken zijn in het algemeen effectief. Deze bodem- en waterbehoud praktijken helpen de bodem vocht te behouden, de gezondheid van de bodem te verbeteren en de kwetsbaarheid voor droogte en andere klimaatspanningen te verminderen.

Dekking van gewassen bieden meerdere voordelen voor de aanpassing van het klimaat. De afdek gewassen kunnen de klimaatbestendigheid van een boerderij verbeteren. Ze houden de bodem bedekt en dus koeler terwijl het verhogen van organische materie in de bodem. Een procent van de organische stof in de bodem kan houden tot wel 20.000 liter water per hectare. Hogere hoeveelheden organische materie in de bodem laten het absorberen en behouden meer vocht. Deze voordelen maken dekking gewassen een waardevol instrument voor het bouwen van landbouw veerkracht tegen klimaat variabiliteit.

Grazing management kan ook bijdragen aan droogte veerkracht. Goed beheerde weiden die toestaan om te rusten en herstellen tot een hogere hoogte zijn meer bestand tegen droogte. Taller gras schaduwt de grond, waardoor het koeler, en vermindert waterverlies van de bodem verdamping. Taller gras heeft ook langere wortels die in staat zijn om water dieper in de grond. Deze praktijken laten zien hoe management strategieën kunnen verbeteren natuurlijke droogte weerstandsmechanismen.

Waterbeheer en Irrigatie

Een beter waterbeheer is essentieel voor de aanpassing aan klimaatverandering in de landbouw. Landbouwers die de efficiëntie van hun watergebruik willen verhogen en hun winst willen beschermen, kunnen gebruik maken van micorrigatie. Microirrigatie kan worden toegepast met druppelband of druppelbuisjes met behulp van puntbronzenders of microsproeiers. Deze systemen leveren water door middel van een laag volume en lage druk dichter bij de plant en wortelzone voor een efficiëntere opname. Efficiënte irrigatiesystemen kunnen het watergebruik aanzienlijk verminderen terwijl de gewasopbrengst wordt gehandhaafd of verbeterd.

Waterwinning en opslagstrategieën kunnen helpen bufferen tegen variabiliteit van neerslag. Er zijn verschillende managementbeslissingen die landbouwers kunnen helpen om te gaan met droogte, bijvoorbeeld regenwater oogsten, opvolging planten of overstappen op wintergewassen. Deze strategieën stellen boeren in staat om water te vangen en op te slaan tijdens natte periodes voor gebruik tijdens droge periodes, waardoor de kwetsbaarheid voor droogte wordt verminderd.

Precisieirrigatietechnieken, bodemvochtbehoudspraktijken en nuttige interacties met plantenmicroben worden steeds meer erkend voor hun potentieel om de beschikbaarheid van water te optimaliseren en de gewasprestaties onder droogteomstandigheden te verbeteren. Het integreren van deze strategieën met geavanceerde kweektechnologieën is essentieel voor het ontwikkelen van duurzame oplossingen voor droogtegerelateerde uitdagingen. Deze geïntegreerde aanpak, waarbij meerdere strategieën worden gecombineerd, biedt de beste vooruitzichten voor het bouwen van klimaatbestendige landbouwsystemen.

Gewasdiversificatie en -rotatie

Diversificatie van de teelt van gewassen kan klimaatgerelateerde risico's verminderen en de algehele weerstand van het systeem verbeteren. Het groeien van meerdere gewastypes met verschillende klimaatgevoeligheid en groeivereisten kan ertoe bijdragen dat sommige gewassen ook slagen als andere gewassen falen als gevolg van ongunstige weersomstandigheden. Gewasdiversificatie biedt ook economische voordelen door marktrisico's te verspreiden en potentieel nieuwe inkomenskansen te openen.

De resultaten tonen aan dat de teelt van droogte-tolerante gewassen (55%), de teelt van gediversifieerde gewassen (34%), de teelt van vroegrijp geworden gewassen (22%) en de diversificatie van de bronnen van gezinsinkomen (18%) de vier belangrijkste aanpassingsstrategieën waren die de landbouwers in het studiegebied hanteren. Deze verschillende strategieën die samenwerken kunnen een robuustere aanpassing bieden dan enige enkele aanpak.

Door de bodemgezondheid en het gebruik van hulpbronnen te verbeteren, kunnen deze praktijken de voedingscyclus verbeteren, de druk op de ziekte en de plaagdruk verminderen en de waterinfiltratie en -retentie verbeteren. Door gezondere, veerkrachtigere bodems te bouwen, dragen deze praktijken bij tot duurzame landbouw en klimaataanpassing op lange termijn.

De aanpassingslimieten

Resterende schade aan het klimaat

Hoewel aanpassingsstrategieën de klimaateffecten op de landbouw kunnen verminderen, kunnen ze ze niet volledig elimineren. Het team schat dat deze aanpassingen ongeveer een derde van de klimaatgerelateerde verliezen in 2100 compenseren als de uitstoot blijft stijgen, maar de rest blijft. "Elk niveau van opwarming, zelfs wanneer rekening wordt gehouden met aanpassing, resulteert in wereldwijde productieverliezen door de landbouw," aldus Hultgren. Deze ontnuchterende realiteit onderstreept het belang van zowel aanpassing als emissiereductie.

We projecteren dat aanpassing en inkomensgroei 23% van de wereldwijde verliezen in 2050 en 34% aan het eind van de eeuw verminderen (respectievelijk 6% en 12%; gematigde emissies scenario), maar aanzienlijke restverliezen blijven over voor alle nietjes behalve rijst. Zelfs met aanzienlijke aanpassingsinspanningen, worden aanzienlijke opbrengstverliezen voor de meeste belangrijke gewassen geprojecteerd, wat de noodzaak van verdere innovatie en investeringen in landbouwbestendigheid benadrukt.

Regionale verschillen in aanpassingscapaciteit

De capaciteit om zich aan te passen aan de klimaatverandering varieert sterk van regio tot landbouw. De steilste verliezen komen voor in het uiterste van de landbouweconomie: in moderne broodmanden die nu een aantal van 's werelds beste groeiomstandigheden genieten, en in de leefbare landbouwgemeenschappen die afhankelijk zijn van kleine oogsten van cassave. In termen van voedselproductiecapaciteit van basisgewassen, kan de opbrengstverliezen gemiddeld 41% bedragen in de rijkste regio's en 28% in de laagste inkomensregio's tegen 2100.

De toegang tot de middelen voor aanpassing blijft in veel regio's een belangrijke uitdaging.In veel ontwikkelingslanden hebben boeren wellicht geen toegang tot droogtebestendige zaden als gevolg van economische of infrastructurele belemmeringen.

Hsiang, Hultgren en collega's werken nu aan het helpen van overheden om geïnformeerde beslissingen te nemen over waar ze hun investeringen kunnen richten, waarbij ze erkennen dat veel boeren nog steeds geen toegang hebben tot zelfs basislandbouwmiddelen, zoals betere meststof en nauwkeurige weersgegevens. Het team werkt samen met het Ontwikkelingsprogramma van de Verenigde Naties om de nieuwe inzichten in klimaatrisico's te verspreiden aan overheden over de hele wereld en een systeem te ontwikkelen om gemeenschappen te identificeren die het meest risico lopen op rendementsdalingen en waar gerichte ondersteuning het meest effectief kan zijn.

Beleids- en institutionele antwoorden

Onderzoek en ontwikkeling

Duurzame investeringen in landbouwonderzoek en -ontwikkeling zijn van cruciaal belang voor de ontwikkeling van effectieve klimaatadaptatiestrategieën. De resultaten onderstrepen het belang van innovatie die gericht is op het verminderen van deze voorspelde schade aan de landbouw door klimaatverandering. Deze innovatie moet meerdere domeinen omvatten, waaronder gewasteelt, agronomische praktijken, waterbeheer en landbouwtechnologie.

Het versnellen van het tempo van landbouwinnovatie vereist gecoördineerde inspanningen in meerdere disciplines en sectoren. Integratie van trait informatie over verschillende schalen, van genomen tot ecosystemen, is nodig om de rendementsresultaten voor genotypen binnen de huidige en toekomstige TPE's nauwkeurig te voorspellen. Dit vereist transdisciplinaire teams om nieuwe kansen te verkennen, te identificeren en te benutten om de resultaten van het broedprogramma te versnellen. Deze samenwerking kan diverse expertises gebruiken om effectievere oplossingen te ontwikkelen.

Infrastructuur- en ondersteuningssystemen

De bouw van klimaatbestendige landbouwsystemen vereist aanzienlijke investeringen in infrastructuur. Besproeiingssystemen, wateropslagvoorzieningen, weersbewakingsnetwerken en landbouwuitbreidingsdiensten spelen een belangrijke rol bij de ondersteuning van de aanpassing van de landbouwers. Deze investeringen in infrastructuur moeten gepaard gaan met beleidsmaatregelen en programma's die een billijke toegang en een doeltreffend gebruik waarborgen.

Financiële ondersteuningsmechanismen kunnen landbouwers helpen klimaatrisico's te beheersen en te investeren in aanpassing. Crop Insurance programma's, rampenbestrijding en aanpassing subsidies kunnen cruciale veiligheidsnetten bieden en landbouwers in staat stellen klimaatbestendige praktijken te gebruiken. Echter, deze programma's moeten zorgvuldig worden ontworpen om te voorkomen dat perverse prikkels of alleen grootschalige operaties te profiteren.

Kennisoverdracht en uitbreidingsdiensten

Effectieve kennisoverdracht is essentieel voor de vertaling van de vooruitgang op het gebied van onderzoek naar de praktijk op het bedrijf. Landbouwextensiediensten, opleidingsprogramma's voor landbouwers en peer-to-peer-leernetwerken dragen allemaal bij tot de verspreiding van kennis en praktijken op het gebied van klimaataanpassing. Deze kennisoverdrachtsmechanismen moeten cultureel passend zijn, toegankelijk zijn en inspelen op lokale omstandigheden en behoeften van landbouwers.

Digitale technologieën en precisie landbouwtools creëren nieuwe mogelijkheden voor kennisoverdracht en beslissingsondersteuning. Mobiele toepassingen, satellietbeelden, weersvoorspellingsdiensten en data-analyseplatforms kunnen landbouwers tijdig locatiespecifieke informatie verschaffen om aanpassingsbeslissingen te sturen. Echter, het waarborgen van billijke toegang tot deze technologieën blijft een belangrijke uitdaging.

Economische gevolgen van klimaateffecten op de landbouw

Voedselprijzen en marktdynamiek

De klimaateffecten op de landbouwproductie hebben aanzienlijke gevolgen voor de voedselprijzen en de stabiliteit van de markt. De verminderde gewasopbrengst en de toegenomen productievariabiliteit kunnen de voedselprijzen doen stijgen, wat met name de voedselzekerheid voor de bevolking met een laag inkomen beïnvloedt. Deze prijseffecten kunnen door hele voedselsystemen heen scheuren, wat niet alleen de landbouwers maar ook de consumenten, de voedselverwerkende bedrijven en detailhandelaren treft.

De internationale handelspatronen kunnen aanzienlijk veranderen naarmate de klimaatverandering de geografische verdeling van de landbouwproductiviteit verandert. Regio's die een daling van de opbrengst ervaren, kunnen afhankelijker worden van voedselimporten, terwijl regio's met verbeterde groeiomstandigheden de landbouwexport kunnen uitbreiden.Deze veranderende handelspatronen kunnen zowel kansen als kwetsbaarheden voor verschillende landen en regio's creëren.

Landbouweconomie en plattelandsleven

De klimaatverandering heeft niet alleen gevolgen voor de opbrengst van gewassen, maar ook voor de rentabiliteit van de landbouw en het bestaan op het platteland. De hogere productiekosten, de variabiliteit van de opbrengst en de aanpassingsinvesteringen kunnen de bedrijfswinsten beperken, met name voor kleinschalige landbouwers met beperkte financiële middelen. Deze economische druk kan de consolidatie van de landbouw, de migratie van het platteland naar de stad en de veranderingen in de landgebruikspatronen stimuleren.

De economische gevolgen van klimaatverandering voor de landbouw reiken verder dan individuele landbouwbedrijven om de hele plattelandsgemeenschappen te treffen. Landbouwvoorzieningsketens, inputleveranciers, verwerkingsfaciliteiten en plattelandsdiensten zijn allemaal afhankelijk van de productiviteit van de landbouw. Klimaatveranderingen in de landbouwproductie kunnen daarom cascadingeffecten hebben in de plattelandseconomieën.

Precisie Landbouw- en Technologieoplossingen

Besluitvorming met gegevens

Precisie landbouwtechnologieën zijn het mogelijk meer geavanceerde reacties op klimaatvariabiliteit en verandering. Sensoren, satellietbeelden, drones en data analytics platforms bieden boeren gedetailleerde informatie over bodemomstandigheden, gewasgezondheid, weerpatronen en beschikbaarheid van hulpbronnen. Deze informatie maakt meer nauwkeurige en tijdige management beslissingen die het gebruik van hulpbronnen kunnen optimaliseren en klimaatgerelateerde verliezen kunnen minimaliseren.

Dankzij de technologie voor de toepassing van variabele tarieven kunnen landbouwers de input zoals water, meststof en pesticiden afstemmen op specifieke veldomstandigheden en gewasbehoeften. Deze precisie kan de efficiëntie van het gebruik van hulpbronnen verbeteren, de milieueffecten verminderen en de gewasbestendigheid verbeteren ten opzichte van klimaatstress.

Klimaatvoorspelling en vroegtijdige waarschuwingssystemen

Verbeterde klimaatvoorspellingen en systemen voor vroegtijdige waarschuwing kunnen landbouwers helpen anticiperen op en voorbereiden op klimaatgerelateerde uitdagingen. Seizoensgebonden klimaatprognoses, systemen voor vroegtijdige waarschuwing van droogte en extreme weerswaarschuwingen stellen landbouwers in staat om plantdata, gewasselecties en beheerspraktijken aan te passen om klimaatrisico's te verminderen. Investeren in deze systemen voor prognoses en waarschuwing kan aanzienlijke voordelen opleveren voor de aanpassing van de landbouw.

De integratie van klimaatinformatie in systemen voor steun aan de landbouwbesluiten vergt zorgvuldige aandacht voor de behoeften van de landbouwers en de besluitvormingscontext. Voorspellingen en waarschuwingen moeten tijdig, nauwkeurig, toegankelijk en nuttig zijn voor landbouwers. Het opbouwen van vertrouwen in deze systemen en het waarborgen van een respons op lokale omstandigheden en landbouwpraktijken is essentieel voor een doeltreffend gebruik ervan.

Duurzame intensivering en milieuoverwegingen

Balancering van productiviteit en duurzaamheid

De landbouw moet worden aangepast aan de klimaatverandering en tegelijkertijd aandacht worden besteed aan de duurzaamheid van het milieu. De landbouw is niet alleen een ontvanger van de klimaatimpact, maar een belangrijke speler die klimaattrajecten en milieukwaliteit beïnvloedt. Een geïntegreerd inzicht in de gevolgen van verschillende strategieën voor de beperking van de droogte is essentieel om voedselzekerheid te garanderen en de ecologische voetafdruk van de landbouw te minimaliseren.

Duurzame intensiveringsbenaderingen zijn erop gericht de productiviteit van de landbouw te verhogen en tegelijkertijd de milieueffecten te verminderen. Deze benaderingen benadrukken de efficiëntie van het gebruik van hulpbronnen, de verbetering van ecosysteemdiensten en de opbouw van de gezondheid van de bodem. Door de klimaataanpassing te integreren in duurzaamheidsdoelstellingen kunnen landbouwsystemen veerkrachtiger worden en tegelijkertijd bijdragen tot de beperking van de klimaatverandering en het behoud van het milieu.

Bodemgezondheid en koolstofopslag

Gezonde bodems zijn van fundamenteel belang voor klimaatbestendige landbouw. Bodems met een hoog gehalte aan organische stoffen hebben een grotere capaciteit voor watervasthouden, betere nutriëntenretentie en verbeterde structuur, die allemaal de gewasbestendigheid tegen klimaatstress verbeteren. Praktijken die de gezondheid van de bodem opbouwen, zoals de bebouwing van de bodem dekken, minder akkerland en organische wijzigingen, dienen daarom dubbel doel van klimaataanpassing en mitigatie.

Landbouwgronden hebben ook een aanzienlijk potentieel voor koolstofvastlegging, die kan bijdragen tot de beperking van de klimaatverandering en tegelijkertijd de bodemgezondheid en de productiviteit van de landbouw kan verbeteren. Praktijken die de opslag van bodemkoolstof verhogen kunnen win-win resultaten voor boeren, voedselzekerheid en klimaatstabilisatie creëren. Echter, het realiseren van dit potentieel vereist passende prikkels, technische ondersteuning en monitoring systemen.

Toekomstige uitdagingen voor de toekomst en de opkomst van nieuwe uitdagingen

Versnelling van de klimaatverandering

Het tempo en de omvang van de toekomstige klimaatverandering zullen grotendeels bepalend zijn voor de ernst van de gevolgen voor de landbouw en de haalbaarheid van aanpassing. In scenario's met hoge emissies kunnen klimaatveranderingen de adaptieve capaciteit van veel landbouwsystemen overschrijden, wat tot ernstige gevolgen voor de voedselzekerheid leidt. Omgekeerd kunnen agressieve emissiereducties de risico's voor het landbouwklimaat aanzienlijk verminderen en aanpassing beter realiseren.

Het potentieel voor abrupte klimaatveranderingen, omslagpunten en cascading effecten zorgt voor extra onzekerheid over toekomstige landbouwomstandigheden. Deze mogelijkheden benadrukken het belang van het bouwen van flexibele, veerkrachtige landbouwsystemen die in staat zijn om te reageren op een breed scala van mogelijke toekomstige omstandigheden. Scenarioplanning en adaptieve managementbenaderingen kunnen landbouwsystemen helpen zich voor te bereiden op deze onzekerheid.

Nieuwe klimaatomstandigheden en onvervalste uitdagingen

Naarmate de klimaatverandering vordert, kunnen landbouwsystemen geconfronteerd worden met omstandigheden zonder historisch precedent. Deze nieuwe omstandigheden creëren fundamentele uitdagingen voor aanpassing, aangezien ervaring in het verleden beperkte richtsnoeren kan bieden voor toekomstig beheer. De ontwikkeling van landbouwsystemen die kunnen bloeien onder ongekende omstandigheden zal innovatie, experimenten en bereidheid om nieuwe benaderingen te omarmen vereisen.

De interactie van klimaatverandering met andere mondiale uitdagingen, waaronder bevolkingsgroei, verstedelijking, uitputting van hulpbronnen en verlies van biodiversiteit, zorgt voor complexe, onderling verbonden druk op landbouwsystemen. Om deze vele uitdagingen tegelijkertijd aan te pakken, zullen geïntegreerde benaderingen op systeemniveau nodig zijn die rekening houden met de volledige waaier van sociale, economische en milieufactoren die de landbouw beïnvloeden.

Innovatie en transformatie

Deze resultaten wijzen op een schaal van innovatie, akkerlanduitbreiding of verdere aanpassing die nodig zou kunnen zijn om voedselzekerheid in een veranderend klimaat te waarborgen. Om deze uitdaging aan te gaan, zal een blijvende inzet voor landbouwinnovatie, aanzienlijke investeringen in onderzoek en ontwikkeling, en de bereidheid om landbouwsystemen op fundamentele manieren te transformeren vereist zijn.

Opkomende technologieën, waaronder geavanceerde genomica, synthetische biologie, kunstmatige intelligentie en robotica, bieden nieuwe mogelijkheden voor landbouwadaptatie en transformatie. Echter, het realiseren van het potentieel van deze technologieën zal zorgvuldige aandacht vereisen voor gelijkheid, toegankelijkheid en maatschappelijke acceptatie. Ervoor zorgen dat technologische vooruitgang ten goede komt aan alle boeren en bijdragen aan duurzame, veerkrachtige voedselsystemen moet een centrale prioriteit zijn.

Klimaatbestendige voedselsystemen opbouwen

Geïntegreerde benaderingen en multistakeholdersamenwerking

Het opbouwen van klimaatbestendige landbouwsystemen vereist gecoördineerde actie op verschillende schalen en sectoren. Landbouwers, onderzoekers, beleidsmakers, actoren uit de particuliere sector en maatschappelijke organisaties hebben allemaal een belangrijke rol te spelen. Effectieve samenwerking tussen deze diverse belanghebbenden kan complementaire expertise, middelen en perspectieven aanboren om meer uitgebreide en effectieve oplossingen te ontwikkelen.

Geïntegreerde benaderingen die meerdere aanpassingsstrategieën combineren zijn over het algemeen effectiever dan afzonderlijke interventies. Door verbeterde gewasrassen te combineren met betere landbouwpraktijken, waterbeheer en institutionele ondersteuning, ontstaan synergieën die de algehele veerkracht van het systeem vergroten. Deze geïntegreerde benaderingen moeten worden afgestemd op lokale omstandigheden, landbouwsystemen en sociaaleconomische contexten om zo efficiënt mogelijk te zijn.

De landbouwers en de plaatselijke gemeenschappen in de macht krijgen

Boeren en lokale gemeenschappen staan aan de voorkant van de aanpassing van het landbouwklimaat en beschikken over waardevolle kennis en ervaring. Deze actoren in staat stellen om adaptatie-inspanningen te leiden, weloverwogen beslissingen te nemen en toegang te krijgen tot de nodige middelen is essentieel voor een effectieve en billijke aanpassing.

Het ondersteunen van innovatie en experimenten van landbouwers kan de aanpassing versnellen en lokaal passende oplossingen genereren. Landbouwers wereldwijd ontwikkelen al innovatieve reacties op klimaatuitdagingen en het creëren van mechanismen om deze innovaties te documenteren, te delen en te schalen kan bredere agrarische gemeenschappen ten goede komen. Boeren-tot-boeren leernetwerken en participatieve onderzoeksmethoden kunnen deze kennisuitwisseling vergemakkelijken.

Visie op lange termijn en inzet

De aanpassing van de landbouw aan de klimaatverandering is een uitdaging op lange termijn die gedurende decennia een duurzame inzet en investering vereist. De kortetermijndenkende en reactieve reacties zijn onvoldoende om de omvang en complexiteit van de uitdaging aan te pakken. De ontwikkeling van langetermijnstrategieën, het behoud van consistente steun voor aanpassingsinspanningen en de opbouw van instellingen die in staat zijn tot duurzame actie zijn, zijn allemaal essentieel voor succes.

De urgentie van klimaatactie kan niet worden overschat. Elk jaar van vertraging bij het verminderen van emissies en het uitvoeren van aanpassingsmaatregelen verhoogt de toekomstige risico's en kosten. Door nu resoluut te handelen om klimaatbestendige landbouwsystemen te bouwen, kunnen voedselzekerheid, plattelandsinkomens worden gewaarborgd en bijdragen tot bredere inspanningen voor klimaatstabilisatie.De keuzes die vandaag worden gemaakt, zullen de landbouwsystemen en voedselzekerheid voor de komende generaties vormgeven.

Conclusie: Het pad vooruit navigeren

Klimaatverandering vormt een ernstige uitdaging voor de mondiale landbouw, die de opbrengst van gewassen, de stabiliteit van de productie en de voedselzekerheid beïnvloedt. Uit wetenschappelijk onderzoek blijkt duidelijk dat de klimaateffecten de productiviteit van de landbouw reeds verminderen en dat deze effecten zullen toenemen zonder agressieve maatregelen op het gebied van zowel emissiereductie als aanpassing.

Voor een succesvolle aanpak van de klimaatuitdaging in de landbouw zijn geïntegreerde benaderingen nodig die betere gewasrassen, betere landbouwpraktijken, beter waterbeheer, technologische innovatie en ondersteunende beleidsmaatregelen en instellingen combineren. Deze inspanningen moeten worden geleid door wetenschappelijk inzicht, geïnformeerd door de kennis en ervaring van de landbouwer en uitgevoerd met aandacht voor billijkheid en duurzaamheid. Internationale samenwerking, kennisdeling en mobilisatie van hulpbronnen zijn essentieel om ervoor te zorgen dat alle landbouwsystemen en landbouwgemeenschappen zich doeltreffend kunnen aanpassen.

De weg voorwaarts is uitdagend maar niet onmogelijk. Met een duurzame inzet, adequate investeringen en samenwerking kunnen landbouwsystemen worden getransformeerd om de dubbele uitdagingen van voedselvoorziening aan een groeiende wereldbevolking te kunnen aangaan, terwijl ze zich aan een veranderend klimaat aanpassen. De inzet kan niet hoger zijn, aangezien het landbouwsucces of falen de komende decennia fundamenteel vorm zal geven aan het welzijn van de mens, de economische welvaart en de duurzaamheid van het milieu. Door nu vastberaden te handelen om klimaatbestendige landbouwsystemen te bouwen, kunnen we helpen bij het waarborgen van voedselzekerheid en duurzame levensonderhoud voor de huidige en toekomstige generaties.

Voor meer informatie over klimaatadaptatiestrategieën en duurzame landbouwpraktijken, bezoek USDA Climate Solutions portal en verken de hulpbronnen van de Voeding en landbouworganisatie. Aanvullende inzichten over landbouwinnovatie zijn te vinden via het CGIAR Onderzoeksprogramma inzake klimaatverandering, landbouw en voedselzekerheid.