Search

Adding organic matter in the soil is especially important for organic agriculture, which relies on good soil health for plant production. Crushed bark (CB) of Picea abies (L.) Karsten is a forestry by-product, which has been developed into a new soil conditioner for organic farming. It contains up to 80 % organic matter with C/N ratio of 78 and pH 5.7-6.0, but is rather nutrient poor.Organic field experiments on loamy sand with moderate soil fertility took place in Mikkeli, Finland in 2017-2018 in order to test the substance. The fertilization was based on commercial organic fertilizers: chicken manure and blood meal fertilizer in the first year and meat and bone meal fertilizer in the second one. The treatments were control (only fertilization) and one- or two-year applications of CB (40 t ha-1) with or without base ash (4 t ha-1). Other half of plots were left without substances in 2018.No differences between treatments were observed without the base ash in any of years. A one-year application of crushed bark with base ash increased both spring wheat yield quantity and quality. The statistically significant effects were found for yield, N uptake, grain protein content, 1000-seed weight and hectolitre weight compared to control in 2018, a year after application. Despite the severe drought during that growing season, the wheat yields for CB with base ash and control were 3100 kg ha-1 and 2250 kg ha-1, respectively. The positive effects of soil amendments were not as clear in the first year as in the following. No benefits were visible after two-year successive application of CB either alone or with base ash. Spruce CB in addition with base ash may be beneficial in terms of yield and quality when it is applied only once in large amounts. In our study the effects were overall greater in the following year after the application.

The official variety trials at Rovaniemi, Finland (66.58°N, 26.01°E) in 1980–2017 show a substantial increase in dry matter yields (DMY) of timothy (Phleum pratense), meadow fescue (Festuca pratensis) and tall fescue (Festuca arundinacea), coinciding with a 156 °Cd increase in the average growing season Tsum and a 461 °Cd decrease in the average winter frost sum for the same period. The annual DMY of timothy was 3128, 4668, 8385 and 9352 kg ha-1 in the periods (P) 1980–1989 (P1), 1990–1999 (P2), 2000–2009 (P3), and 2010–2017 (P4). The first cut yielded 1792, 2166, 4008 and 4473, and the second cut 1337, 2503, 4378 and 4879 kg ha-1, respectively. Yields of meadow fescue followed a similar pattern. The first cut was about ten days and the second cut about one week earlier on P4 than on P1. Shorter snow cover period, milder winters, higher live ground cover of timothy in spring, and higher temperature sum during the growing season were most likely responsible for the yield increase. The results indicate a strong impact of climate change on DMY of perennial forage crops in the north.

We estimated the effects of different cutting heights and harvesting strategies on the amounts of harvestable residue biomasses and allocation of residue biomasses in the soil. A case study on regional straw biomass resources was performed with the different crops cultivated in Varsinais-Suomi (Southern Finland) at present (averages of 2003–2012) and in the predicted future warmer climate (scenario RCP 4.5, year 2055). We also estimated, with the help of the Yasso07 model, the effects of different residue incorporation intensities on soil organic carbon (SOC) at present and in the future warmer climate. The results suggested that cutting height has a significant impact on the amount of straw biomass incorporated in the soil and subsequent change in SOC. The impact depended on crop species and variety. When straw is collected and used e.g. in energy production, harvesting practices leaving greater stubble heights could help to maintain soil fertility. The Yasso07 model suggests that in the predicted future warmer conditions, more straw could be collected without decreasing SOC, as mineralization of SOC in the warmer climate is expected to increase less than organic carbon amendments caused by higher crop and root biomasses. Collection and usage of straw as a renewable energy source always decreases greenhouse gas (GHG) emissions in comparison to fossil fuels. However, collecting straw every second year instead of every year, even with higher stubble, would decrease field traffic and spare the soil from compaction and the farmer from extra work, while still significantly decreasing GHG emissions.

Global warming is likely to prolong the growing season at high latitudes where the brevity of the growing season currently limits crop growth and yields. A longer growing season, elevated atmospheric carbon dioxide (CO2), dedicated plant breeding, and adjusted agronomic practices could open new avenues to increase yield potential while reducing risks of various abiotic stresses such as inadequate precipitation. We used statistical and simulation modelling approaches to determine whether future estimates for elevated yield potentials match projected changes (according to the high-emission SRES A2 scenario) in precipitation patterns and volumes, essential prerequisites for high-latitude rainfed agroecosystems. The statistical approach used long-term data sets to estimate future changes in yield potentials resulting from extension of the growing season and new, better adapted cultivars through plant breeding. Estimated increases in potential yield and biomass were 20–54 kg ha−1 per annum for grain or seed yield, depending on crop, excluding the effects of elevated (CO2). We also applied a crop simulation approach, using the WOFOST model, with barley (Hordeum vulgare L.) as a test crop, to simulate the impact of changing mean climate and the CO2 fertilisation on biomass development and yield formation under optimal nutrient supply, favourable soils, and complete plant protection. Elevated CO2 alleviated the drought effects. However, drought risk increased as the projected increases in precipitation seemed insufficient to meet the increasing needs of the potentially higher crop biomasses. Therefore, irrigation systems need to be developed to realise the future higher yield potentials in northern European agricultural systems.

Intensified climate and market turbulence requires resilience to a multitude of changes. Diversity reduces the sensitivity to disturbance and fosters the capacity to adapt to various future scenarios. What really matters is diversity of responses. Despite appeals to manage resilience, conceptual developments have not yet yielded a break-through in empirical applications. Here, we present an approach to empirically reveal the ‘response diversity’: the factors of change that are critical to a system are identified, and the response diversity is determined based on the documented component responses to these factors. We illustrate this approach and its added value using an example of securing food supply in the face of climate variability and change. This example demonstrates that quantifying response diversity allows for a new perspective: despite continued increase in cultivar diversity of barley, the diversity in responses to weather declined during the last decade in the regions where most of the barley is grown in Finland. This was due to greater homogeneity in responses among new cultivars than among older ones. Such a decline in the response diversity indicates increased vulnerability and reduced resilience. The assessment serves adaptive management in the face of both ecological and socio-economic drivers. Supplier diversity in the food retail industry in order to secure affordable food in spite of global price volatility could represent another application. The approach is, indeed, applicable to any system for which it is possible to adopt empirical information regarding the response by its components to the critical factors of variability and change. Targeting diversification in response to critical change brings efficiency into diversity. We propose the generic procedure that is demonstrated in this study as a means to efficiently enhance resilience at multiple levels of agrifood systems and beyond.

In the short growing season of the northernmost European growing conditions, farmers are increasingly interested in expanding cultivation of later maturing crops at the expense of early maturing ones with lower yields. In this study we aimed to assess how the switching between spring cereals that differ in earliness was associated with different external factors. This was tested using unique datasets for regional cropping areas and cultivar use for the last 15 years. Early maturing barley was favored at the expense of later maturing wheat when a high number of days to crop maturity was required in the preceding year. In contrast, farmers reduced the barley area when a high number of cumulated degree days was required for a crop to mature in the previous year. A shift was recorded from early to late maturing cultivars. This study indicated that despite limited opportunities for farmers to alter land use, they readily responded to past conditions and used the knowledge gained for decision-making to reduce risk. This is a valuable operative model for studying adaptation to opportunities and constraints induced by climate change.

Prolongation of the growing season due to a warming climate could represent new opportunities for northern agriculture. Climatic and biotic constraints may challenge future crop production. The objective of this study was to speculate how a range of arable land use patterns, resulting from various policy driven choices, could be introduced into a farming system, and how they would affect the risks associated with nutrient leaching. We found that while adaptation to climate change must include consideration of crop choices, there are conflicts associated with allocations and rotations for various market and policy situations. The expected increase in nutrient loading in the simulations caused by climate change was moderate. The increase can partly be compensated for by changes in farmland use, more in the shorter term than in the longer term to mid-century. In the future, adaptation at cropping system level is potentially an efficient way to manage nutrient load risks.

International audience; This study shows an average yield increase of 415–1,338 kg ha−1 per unit increase of the Shannon diversity index for feed barley cultivar use. There is a global quest to increase food production sustainably. Therefore, judicious farmer choices such as selection of crop cultivars are increasingly important. Cultivar diversity is limited and, as a consequence, corresponding crop yields are highly impacted by local weather variations and global climate change. Actually, there is little knowledge on the relationships between yields of regional crops and cultivar diversity, that is evenness and richness in cultivar use. Here, we hypothesized that higher cultivar diversity is related to higher regional yield. We also assumed that the diversity-yield relationship depends on weather during the growing season. Our data were based on farm yield surveys of feed and malting barley, Hordeum vulgare L.; spring wheat, Triticum aestivum L.; and spring turnip rape, Brassica rapa L. ssp. oleifera, from 1998 to 2009, representing about 4,500–5,500 farms annually. We modeled the relationships between regional yields and Shannon diversity indices in high-yielding (south-west) and low-yielding (central-east) regions of Finland using linear mixed models. Our results show that an increase of Shannon diversity index increases yield of feed barley. Feed barley had also the greatest cultivar diversity. In contrast, an average yield decrease of 1,052 kg ha−1 per unit increase in Shannon index was found for spring rape in 2006 and 2008. Our findings show that cultivar diversification has potential to raise mean regional yield of feed barley. Increasing cultivar diversity thus offers a novel, sustainability-favoring means to promote higher yields.

Red clover-grass leys were fertilized with cow manure or with chemical fertilizers. The yields were lower with organic fertilizers, but nevertheless the GHG emissions were lower per tonne of biomass in organic than in conventional conditions, even when the extra need for cultivation area to gain equal amounts of yield was considered. Results of a 4 year field experiment in Southern Finland.

Climate, farmers’ actions and previous cultivation history influence regional crop yields and drive autonomous adaptation in time. Proceeding climate change will induce needs for various adaptation measures in the future, especially in the northern regions. We investigated how farms take advantage of novel opportunities in Finland as dictated by the biophysical environment, farmer experience and knowledge, and the dynamics of the socioeconomic environment. Using Finland as a case, we aimed to characterize the relation of regional climate and yield development of the four major cereal crops since 1965 and of spring rape since 1978. Yields in the northernmost regions were most responsive to growing season temperature sum and precipitation. However, yield levels in southern relative to northern and eastern areas have polarized through the period, which might be an indication of a socioeconomic rather than a climate-related response. As socioeconomic factors can be more deterministic for targeting autonomous adaptation on farms, regionally planned proactive adaptation strategies are needed to prepare for long-term changes such as the climate change.

SUMMARYCrop-based protein self-sufficiency in Finland is low. Cereals dominate the field cropping systems in areas that are also favourable for legumes and rapeseed. The present paper estimated the realistic potential for expanding protein crop production taking account of climatic conditions and constraints, crop rotation requirements, field sizes, soil types and likelihood for compacted soils in different regions. The potential for current expansion was estimated by considering climate change scenarios for 2025 and 2055. By using actual regional mean yields for the 2000s, without expecting any yield increase during the expansion period (due to higher risks of pests and diseases), potential production volumes were estimated. Since rapeseed, unlike grain legumes, is a not a true minor crop, its expansion potential is currently limited. Thus, most potential is from the introduction of legumes into cropping systems. The current 100000 ha of protein crops could be doubled, and areas under cultivation could reach 350000 and 390000 ha as a result of climate warming by 2025 and 2055, respectively. Such increases result mainly from the longer growing seasons projected for the northern cropping regions of Finland. Self-sufficiency in rapeseed could soon increase from 0·25 to 0·32, and then to 0·50 and 0·60 by 2025 and 2055, respectively. If legume production expands according to its potential, it could replace 0·50–0·60 of currently imported soybean meal, and by 2025 it could replace it completely. Replacement of soybean meal is suitable for ruminants, but it presents some problems for pig production, and is particularly challenging for poultry.

MTT haastatteli yhteistyössä Proagrian luomuneuvojien kanssa 56 luomu-kevätrypsin viljelijää. Kysyimme, miten he ovat viljelleet kevätrypsiä (maan muokkaus, kylvöaika, kylvöpäivä, viljelykierto, rikkakasvien, tautien ja tuholaisten torjunta, lannoitus), minkälaisia tuloksia he ovat saaneet, mitkä asiat he kokevat ongelmallisiksi luomukevätrypsin tuotannossa ja miten rypsin markkinat ja hinta ovat toimineet. Haastateltujen tuottajien kokonaisviljelyalat olivat usein yli 100 ha suuruisia. Rypsin viljelyalat olivat yleensä 5-15 ha ja rypsiä viljeltiin monenlaisilla lohkoilla. Monet olivat omien peltojensa lisäksi vuokranneet luomutuotantoon uutta peltoa, jolloin peltojen kasvukunto ja ravinnepitoisuus saattoivat vaihdella huomattavasti. Erityisenä tiedustelun kohteena oli vuoden 2010 sato, mikä oli melkein kaikilla ollut kuivuuden takia huono. Jotkut viljelijät olivat kuitenkin tuonakin vuonna onnistuneet erinomaisesti joillakin lohkoilla. Luomuviljelijät kertoivat tuottavansa kevätrypsiä monista syistä, joista tärkeimmät liittyivät rypsin myöhäiseen kylvöön, yhteistyöhön naapurien kotieläintilojen kanssa, tukimahdollisuuksiin ja toimiviin markkinoihin. Rypsin myöhäinen kylvö mahdollistaa sadontuoton esim. lohkolla, jolla talvehtiva vilja tai nurmi ei ole onnistunut ja päätös kylvöksen rikkomisesta viipyy myöhään kevääseen. Myöhäinen kylvö mahdollistaa myös rikkakasvien hallinnan kevätkultivoinnein, mikä on tärkeää rikkapitoisten lohkojen kunnostuksessa ja uuden luomupellon käyttöönotossa. Rypsiä käytetään myös usein suojakasvina nurmelle, koska siitä saatava tuki on ollut hyvä. Monella viljelijällä on taustalla luomurinki tai joukko samanhenkisiä viljelijöitä, mikä mahdollistaa sujuvan markkinoinnin ja muuta yhteistyötä. Hyvin sujuvaa yhteistyö on etenkin kotieläintuotannon toimijoiden ja rypsin viljelijöiden kesken. Pahimpia viljelijöiden mainitsemia ongelmia ovat alkukasvukauden kuivuus ja sään ääri-ilmiöt, tuholaiset ja rikkakasvit sekä rypsin vaihteleva sato. Luomu-kevätrypsin hinta ja markkinat ovat kaikilla viljelijöillä toimineet hyvin. Esityksessäni listaan tavallisimpia luomurypsin viljelykäytäntöjä ja tuotannon tuloksia. Esitän myös haastatteluissa esiin tulleita ongelmia ja niiden ratkaisuyrityksiä luomu-kevätrypsin viljelyssä sekä luomu-kevätrypsin tuotannon ja yleensäkin luomutuotannon hyviä ja huonoja puolia. Tutkimus on osa OMAVARA (Kotimaisen valkuaisomavaraisuuden parantaminen globaalimuutosten paineessa) –projektia.

Yleinen maatalouspolitiikka CAP muuttuu ja uusia ohjeistuksia ryhdytään soveltamaan vuoden 2013 jälkeen. Uudistus tuo mukanaan ympäristötukien viherryttämisen, jolla tarkoitetaan ilmaston ja ympäristön kannalta suotuisten viljelytoimenpiteiden noudattamista. Viherryttämisellä tarkoitetaan pysyvien nurmien säilyttämistä, vähintään kolmen viljelykasvin viljelyä sekä luonnonhoitoisten alojen kuten kesantojen lisäämistä Vuonna 2009 alkaneessa MTT:n tutkimuksessa ”Monipuolisella kasvilajistolla satoa ja kestävyyttä – MONISOPU” selvitetään kasvintuotannon monipuolistamista malliviljelykiertojen avulla. Nykyisessä tilanteessa oleellista on löytää viljelyjärjestelmiä, jotka tuovat apua kasvintuotannon ongelmakohtiin kuten panosriippuvuuteen (keinolannoitteet, kasvinsuojeluaineet, energian käyttö), ympäristön kestävyyteen (ravinteiden huuhtoutuminen, biodiversiteetti) sekä tuotannon kannattavuuteen ja joita tuleva CAP-uudistus voisi tukea. Tutkimuskasviksi valittiin kevätvehnä, jonka viljelyn ennustetaan lisääntyvän ilmaston lämmetessä ja joka jo nyt edustaa kasvina Etelä-Suomea, jossa tuotannon yksipuolistuminen on edennyt pisimmälle. Esikasveiksi valittiin seitsemän vaihtoehtoa (härkäpapu, kaura, kevätrypsi, kevätvehnä, lupiini, tattari, öljyhamppu ja öljypellava), joiden merkitystä kevätvehnän tuotannossa tutkitaan. Vielä meneillään olevien kahden kenttäkokeen tuloksia tullaan hyödyntämään suunniteltaessa kevätvehnän kiertoja erityyppisten viljelykasvien kanssa. Tulokset esikasvien vaikutuksesta kahden kokeen välillä erosivat selvästi. Ensimmäisessä vain härkäpapu kevätvehnän esikasvina paransi satoa verrattuna tilanteeseen, jossa vehnän esikasvina oli kevätvehnä. Muut esikasvit alensivat kevätvehnän satomääriä vaikkakaan erot eivät olleet tilastollisesti merkitseviä. Toisen kokeen tulokset olivat lähes päinvastaisia, sillä kevätvehnään verrattuna kaikkien muiden esikasvien jälkeen kevätvehnän sadot olivat merkitsevästi suuremmat. Esikasvien paremmuus vehnäsatojen kohottajina oli seuraava: härkäpapu (+810 kg/ha), kevätrypsi (+784 kg/ha), kaura (+562 kg/ha), öljyhamppu (+426 kg/ha), tattari (+416 kg/ha) ja öljypellava (+349 kg/ha). Johtopäätöksenä voidaan todeta, että esikasvit voivat hyvinä vuosina lisätä hehtaarikohtaisia vehnäsatoja 340 - 800 kilolla, kun taas joinakin vuosina esikasveista ei ole apua tai vaikutus voi olla mahdollisesti haitallinen. Näyttää myös siltä, että hehtaarisatojen nostoon riittää jo yksi erikoiskasvivuosi (ml. kaura) kevätvehnäviljelyn välissä. Tutkimustulokset herättävät lukuisia jatkokysymyksiä siitä, miksi esikasvit vaikuttivat kahdessa kokeessa näinkin eri tavalla ja mistä sekä edulliset että mahdolliset haitalliset vaikutukset johtuvat. Kiinnostavaa on myös nähdä, kuinka monta vuotta esikasvin viljelyn jälkeen vaikutus on vehnäsadossa havaittavissa. Näitä tekijöitä tullaan jatkossa selvittämään MTT:n meneillään olevissa kenttäkokeissa sekä valmistuvien kasvusto- ja maanäyteanalyysien avulla.

Suomen kasviperäisen rehuvalkuaisen omavaraisuus on alhainen. Tulevaisuudessa valkuaistuotannon huoltovarmuuteen liittyvät haasteet korostuvat. Kotimaisen valkuaisomavaraisuuden parantaminen globaalimuutosten paineessa (OMAVARA) -hankkeen tavoitteena oli löytää kokonaisvaltaiset ratkaisut huolestuttavan alhaisen kasviperäisen rehuvalkuaisen omavaraisuuden merkittäväksi parantamiseksi. Arvioissa huomioitiin tuotantovarmuus ja siinä tapahtuvat muutokset, tuotantojärjestelmien kehittämistarve, vaihtoehtokasvien viljeltävyys ja alueellisuus, tuotetun kotimaisen valkuaisrehun käytettävyys soijan korvaajana ja kotieläinten tuotosvasteet verrattuna soijaan sekä viljelyn taloudellinen kannattavuus. Valkuaiskasvien tuotannon merkittävä lisääminen on mahdollista. Tuotantoalat voisivat hetimmiten kaksinkertaistua noin 200 000 hehtaariin. Viljelyalan kestäviä laajentamismahdollisuuksia arvioitaessa huomioitiin valkuaiskasvien viljelykiertovaatimukset sekä alueelliset erot ilmastoriskeissä samoin kuin peltojen ja maalajien soveltuvuudessa. Vuosisadan puoliväliin mennessä, ilmaston lämmettyä valkuaiskasvien viljelyalat voisivat edelleen kaksinkertaistua. Pohjoisten viljelyalueiden rooli kasvaisi. Kokonaissadot kasvaisivat viljelyaloja enemmän, koska satoisampien palkoviljojen viljely lisääntyisi öljykasveja enemmän. Viljelyalojen vauhdikkaimman kasvun aikaan hehtaari-satojen ei ennakoitu nousevan. Silti kasviperäisen rehuvalkuaisen omavaraisuus parantuisi merkittävästi. Kotimainen öljykasvien tuotanto kattaa nykyisellään noin neljänneksen tarpeesta. Jos rypsialat nousisivat nykyiseen realistiseen potentiaaliinsa, noin 120 000 hehtaariin, rypsivalkuaisen omavaraisuus voisi nousta kolmannekseen. Toisaalta vuosisadan puolivälissä, noin 200 000 potentiaalisen hehtaarin myötä rypsiomavaraisuutemme olisi jo reilu 60 prosenttia. Rypsi ja rapsi sopivat korvaamaan tuontisoijan valkuaista palkoviljoja paremmin, mutta peltoalan kasvattaminen merkittävästi yli 120 000 hehtaarin tarkoittaisi sopivien peltojen rajallisuuden takia viljelykierron tihentymistä ja kasvintuhoojariskien lisääntymistä. Myös palkoviljojen tuotannon merkittävällekin laajentamiselle on sija. Soijarouhetta tuodaan Suomeen noin 180 miljoonaa kiloa vuodessa. Realistisen potentiaalin toteutuessa, ilman hehtaarisatojen nousua, voisimme jo nyt tuottaa palkoviljoja 180 miljoonaa kiloa, mutta peräti 400 miljoonaa kiloa vuosisadan puolivälissä. Soijarouheen ollessa erittäin valkuaisrikasta rehua nykyinen tuontimäärä vastaa noin 70 miljoonaa valkuaiskiloa. Palkoviljamme yltäisivät nykypotentiaalillaan noin 40–50 miljoonaan valkuaiskiloon riippuen millainen tasapaino herneen ja valkuaisrikkaamman härkäpavun välillä vallitsisi. Ilmaston lämpenemisen myötä jo aivan lähivuosikymmeninä soijavalkuainen voitaisiin teoriassa kokonaan korvata kotoisilla palkoviljoilla. Yksimahaisilla korvattavuus ruokinnassa tulee kuitenkin kynnyskysymykseksi. Pääpaino viljelyn lisäämisessä tulisikin asettaa herneelle, kunnes kasvinjalostus on tuottanut haitta-aineettomia härkäpapulajikkeita.

SUMMARYGlobal climate change is predicted to shift seasonal temperature and precipitation patterns. An increasing frequency of extreme weather events such as heat waves and prolonged droughts is predicted, but there are high levels of uncertainty about the nature of local changes. Crop adaptation will be important in reducing potential damage to agriculture. Crop diversity may enhance resilience to climate variability and changes that are difficult to predict. Therefore, there has to be sufficient diversity within the set of available cultivars in response to weather parameters critical for yield formation. To determine the scale of such ‘weather response diversity’ within barley (Hordeum vulgare L.), an important crop in northern conditions, the yield responses of a wide range of modern and historical varieties were analysed according to a well-defined set of critical agro-meteorological variables. The Finnish long-term dataset of MTT Official Variety Trials was used together with historical weather records of the Finnish Meteorological Institute. The foci of the analysis were firstly to describe the general response of barley to different weather conditions and secondly to reveal the diversity among varieties in the sensitivity to each weather variable. It was established that barley yields were frequently reduced by drought or excessive rain early in the season, by high temperatures at around heading, and by accelerated temperature sum accumulation rates during periods 2 weeks before heading and between heading and yellow ripeness. Low temperatures early in the season increased yields, but frost during the first 4 weeks after sowing had no effect. After canopy establishment, higher precipitation on average resulted in higher yields. In a cultivar-specific analysis, it was found that there were differences in responses to all but three of the studied climatic variables: waterlogging and drought early in the season and temperature sum accumulation rate before heading. The results suggest that low temperatures early in the season, delayed sowing, rain 3–7 weeks after sowing, a temperature change 3–4 weeks after sowing, a high temperature sum accumulation rate from heading to yellow ripeness and high temperatures (⩾25°C) at around heading could mostly be addressed by exploiting the traits found in the range of varieties included in the present study. However, new technology and novel genetic material are needed to enable crops to withstand periods of excessive rain or drought early in the season and to enhance performance under increased temperature sum accumulation rates prior to heading.

Water is the primary regulator of yield formation in cereals. The effect of water limitation and its timing on development of yield components were studied in detail at spike and spikelet level in spring barley (Hordeum vulgare L.). An experiment with three watering treatments (control watering, CONT; drought prior to pollination, DR1 and terminal drought, DR2) was set up in a large greenhouse (20 x 30 m). In addition to watering treatments, two NPK fertilizer application rates (0 and 120 kg N ha ―1 ) were used to investigate the fertilizer effect. The drought effect exceeded the effect of fertilizer application for grain number and single grain weight (SGW). DR1 reduced the number of grains, whereas DR2 reduced both SGW and the number of grains. Resuming the watering at pollination (DR1) restored photosynthesis and enhanced grain filling, resulting in almost similar SGW in DR1 and CONT plants. Spikelets in the upper mid-section of the spike dominated yield formation in all treatments. This was particularly emphasised in DR1 plants as 58 % of the grain yield was produced in spikelets 3―5, whereas in DR2 and CONT plants it was 39 % and 36 %, respectively. Hence, drought prior pollination strongly reduced yielding capacity (=grain number) in apical and basal spikelets. DR1 and DR2 reduced substantially grain yield and grain N yield resulting in low nitrogen use efficiency.

SUMMARYGlobal warming has accelerated in recent decades and the years 1995–2006 were the warmest ever recorded. Also, in Finland, the last decade has been exceptionally warm. Hence, this study examines how current field crop cultivars, adapted to northern long-day conditions and short growing seasons, have responded to the elevated temperatures, especially with regard to determination of yield potential and quality. These comparisons were carried out with spring and winter wheat (Triticum aestivum L.), oats (Avena sativa L.), barley (Hordeum vulgare L.), winter rye (Secale cereale L.), pea (Pisum sativum L.) and rapeseed (turnip rape, Brassica rapa L. and oilseed rape, B. napus L.). Long-term data sets of MTT Official Variety Trials and the Finnish Meteorological Institute were used to study crop responses to precipitation and elevated temperatures at different growth phases. The MTT data sets were also grouped into experiments that could be considered typical of the temperature conditions in the period 1971–2000 seasons (termed ‘1985’ conditions) or typical of the period 2010–39 (termed ‘2025’). At elevated temperatures, yields generally declined in these relatively cool growing conditions of northern Europe, except for pea. Elevated temperatures tended to have negative effects both in the pre- and post-anthesis phases, but the response depended on species. The response was probably associated with reduced water availability, which limited yield determination, especially in early growth phases. For example, in spring cereals a decrease in early summer precipitation by 10 mm decreased yields by 45–75 kg/ha. As warmer conditions also typically hastened development and growth in such generally cool growing conditions of Finland, it is essential that breeding programmes produce cultivars that are less sensitive to elevated temperatures, which are likely to become more frequent in future.

Ilmastonmuutos tulee ratkaisevasti muuttamaan suomalaista kasvintuotantoa. Vaikka hillintätoimin onnistuttaisiinkin hidastamaan ilmaston lämpenemistä, emme välty ilmastonmuutoksen vaikutuksilta. Siksi sopeutuminen on ainoa mahdollinen tapa reagoida ilmastonmuutoksen vaikutuksiin tilanteessa, jossa kuluu useita vuosikymmeniä ennen kuin hillintätoimet purevat. Suomi on maailman pohjoisin laajamittaisen ja monipuolisen kasvintuotannon maa. Koska erityisesti pohjoiset osat maapalloa lämpenevät muita nopeammin, vaaditaan Suomen kasvintuotannolta ripeää sopeutumista. Ilmaston lämpenemisen myötä nykyisiä päätuotantokasvejamme on mahdollista viljellä yhä pohjoisempana, ja niiden satopotentiaalit kasvavat merkittävästi. Lisäksi nykyään vähän viljeltyjen rapsin, herneen ja härkäpavun tuotanto voi muuttua Suomessa laajamittaiseksi. Lähivuosikymmenien aikana talvien leudontuessa nykyisin vähän viljellyistä tuotantokasveistamme syysvehnä ja ruisvehnä yleistyvät ensimmäisinä. Niiden kilpailuetu paranee merkittävästi johtuen hyvästä sadontuottokyvystä, mutta ne ovat haluttuja myös talviaikaisen kasvipeitteisyyden takia. Kun talvet leudontuvat pysyvästi vuosisadan puolivälin jälkeen, syysrapsin, syysohran ja syyskauran viljely todennäköisesti yleistyy. Myös muiden nykyviljelyssämme alihyödynnettyjen lajien viljelyedellytykset paranevat. Uusista lajeista rehumaissinkin (mutta ei jyvämaissin) viljely onnistunee tulevaisuudessa, mutta vain Etelä-Suomessa ja vasta vuosisadan loppupuolella. Vaikka tulevaisuudessa peltoviljelykasviemme satopotentiaali kasvaa merkittävästi, peltokasvituotannon merkittävä parantuminen edellyttää ilmastonmuutoksen vahvistamien, tuotantoa rajoittavien haasteiden ratkaisemista sekä sopeutumisstrategioiden ennakoivaa suunnittelua ja toimeenpanoa. Spontaanisti sopeuduttaessa maataloustuotantomme ei tule hyötymään ilmastonmuutoksesta, vaan satotasojen voi ennakoida säilyvän korkeintaan nykyisellään, kun taas tietoisesti sopeutuen maataloutemme voi hyötyä merkittävästikin ilmaston lämpenemisestä. Ilmastonmuutoksen tuomia haasteita ja mahdollisuuksia ja niihin sopeutumista tutkittiin kattavasti MMM:n Ilmastonmuutoksen sopeutumistutkimusohjelmaan (ISTO) kuuluvassa ILMASOPU-hankkeessa (Ilmastonmuutokseen sopeutuminen maa- ja elintarviketaloudessa). Tästä hankkeesta ja muista ilmastonmuutokseen ja maatalouteen liittyvistä hankkeista saa lisätietoa MTT:n verkkosivuilta (www.mtt.fi – tutkimus – hankehaku – ILMASOPU sekä www.mtt.fi – Kestävä tuotanto – Muuttuva ilmasto ja maatalous).

Ilmaston lämpeneminen ja sademäärän ennustettu kasvu tulevaisuudessa voivat lisätä ravinteiden huuhtoutumista maatalousmaalta. INCA-N typpimallia (Integrated Nutrients from Catchments – Nitrogen model) sovellettiin Savijoen maatalousvaltaisella tutkimusvaluma-alueella ILMASOPUtutkimusprojektissa (katso www.mtt.fi, Tutkimus-Hankehaku-ILMASOPU). Malli laskee veden virtauksen sekä epäorgaanisen typen prosessit maaperässä ja jokivedessä. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää mallintamisen keinoin 1) miten ilmastonmuutos vaikuttaa maatalousmaan typpihuuhtoutumaan viljelytoimenpiteiden jatkuessa muuttumattomina ja 2) missä määrin peltomaan viherkesannointi vähentää valuma-alueen typpikuormaa nykyilmastossa sekä muuttuneissa ilmasto-oloissa neljän erilaisen ilmastoskenaarion perusteella. Savijoki (pinta-ala 15 km2) edustaa Lounais-Suomen tehokkaasti viljeltyjä viljantuotantoalueita. INCA-N mallin hydrologinen osio on aiemmin kalibroitu jaksolle 1981–2000. Tässä tutkimuksessa mallin uusin versio kalibroitiin jaksolla 2004–2007 ja mallia testattiin jaksolla 2000–2003. Mallin kalibroinnissa käytettiin vertailutietoina Savijoessa mitattuja virtaama-arvoja sekä nitraatti- ja ammoniumtyppipitoisuuksia. Mallilla lasketut ja havaitut epäorgaanisen typen pitoisuudet Savijoessa vastasivat keskimäärin hyvin toisiaan kalibrointi- ja testausjaksoilla. Käytetyt ilmastoskenaariot edustavat jaksoa 2071–2100 ja niiden mukaan vuoden keskilämpötila nousisi 2.8–4.7 ºC ja sadanta kasvaisi 10.1–23.6 %. Skenaarioiden mukainen lämpötilan kohoaminen ja sadannan lisääntyminen erityisesti talvella vaikutti voimakkaasti mallinnettuun lumipeitteen ja valunnan jakautumiseen Savijoella. Myöhäissyksyn ja talven valunta lisääntyi huomattavasti korvaten nykyisen lumen sulamisesta aiheutuvan kevätvaluntapiikin. Viljelytoimenpiteiden jatkuminen muuttumattomina tulevissa ilmasto-oloissa aiheutti valumaalueen typpikuorman kasvun n. 46 %:lla (vaihteluväli eri skenaarioilla 29–64 %). Huuhtoutuma lisääntyi erityisesti marraskuun ja helmikuun välisellä jaksolla. Huuhtoutuman kasvu johtui mineralisaation kiihtymisestä ja valunnan lisääntymisestä kasvukauden ulkopuolella. Mallitulosten mukaan koko peltoalueen viherkesannointi vähentää valuma-alueen epäorgaanisen typen kuormaa nykyilmastossa n. 50 %. Tulevaisuuden ilmastossa vähenemä olisi keskimäärin vain 26 % nykytilan kuormaan verrattuna. Simuloinneissa viherkesantokasvuston typenotto kasvoi keskimäärin 26 % nykytilaan verrattuna. Valunnan ja osittain typen mineralisaation lisääntyminen talvikaudella kuitenkin heikensi viherkesannon kykyä vähentää typpikuormitusta. Peltomaan vesitalouden hallintaan on tulevaisuudessa kiinnitettävä entistä enemmän huomiota. Maatalouden typpikuormituksen vähentäminen ilmaston muuttuessa voi vaikeutua entisestään lounaisilla viljelyalueilla, jotka nykyisin kuormittavat Saaristomerta. Intensiivisen maanmuokkauksen korvaaminen pysyvän kasvipeitteen kaltaisilla vaihtoehdoilla on keskeinen toimenpide kuormitusherkillä alueilla.

Water and nitrogen (N) availability are the main factors influencing crop growth globally. Poorly distributed or insufficient water for crop growth requirements decreases yields in drought-prone areas such as those with a Mediterranean type environment. Cereal grain yield is a complex trait of interrelated components: plants per unit land area, spikes per plant, spikelets per spike, grains per spikelet, and single grain weight (SGW). The effect of water limitation and timing on development of yield components was studied in detail at the spike level in spring wheat (Triticum aestivum L.) cultivar Amaretto. An experiment with three watering treatments (control watering, CONT; drought prior to pollination, DR1 and terminal drought, DR2) was arranged in a large greenhouse (20 m × 30 m), with the use of standard field-trial machinery. Automated blackout curtains were used to control day length, which was set to correspond to that at 40°N. With watering treatments, two N application rates (60 and 120 kg N ha−1) were used to investigate the N effect and potential watering × N interaction on yield formation and realisation. The water deficit effect exceeded the effect of N on fertile floret and grain number and SGW. DR1 strongly reduced the number of fertile florets and grains, whereas terminal drought reduced the number of grains per spike. Resuming the watering at pollination markedly enhanced photosynthesis, and hence grain filling capacity, resulting in the highest SGW in DR1. Enhancement in availability of key resources was associated with reduced rate of fertile floret and grain abortion, which resulted in higher grain to fertile floret ratio in DR1. Spikelets in the mid-section of the spike dominated yield formation in all treatments. In DR1 this was especially emphasised as 53% of the grain yield was produced in spikelets 4–6, whereas in DR2 and CONT this was 45 and 41%, respectively. Grains in proximal position in the spikelets produced about 80% of the spike grain yield, the proportion being slightly higher in stressed plants and plants receiving 60 kg N. No marked N × water deficit treatment interaction occurred for any of the measured parameters.

The species composition of a total of 173 red clover root fungal isolates from red clover roots from two established organic fields, a field in a transitional phase to organic and from two conventional fields was investigated based on morphology and molecular methods. Fusarium avenaceum was the most common Fusarium species overall but it occurrred less frequently in older organic fields. Gliocladium spp., Trichoderma spp. and Rhizoctonia spp. isolates were more common in the established organic clover fields, which had been under organic management for more than ten years and in one conventional field, than in a field still in the transitional phase. The taxonomical status of certain Fusarium, Alternaria and Sclerotinia isolates difficult to identify by morphological traits alone could be confirmed by species-specific primers and by comparing their ITS (internal transcribed spacer region) sequences to known sequences. The fingerprinting patterns of RAPD-PCR products could be used for the identification of fungal isolates and for studying the genetic variation among the isolates. Only one of the Fusarium isolates originating from apparently healthy red clover roots was clearly pathogenic to germinated red clover seedlings. In detached leaf experiments, the cvs Jokioinen and Ilte were more susceptible to one of the Sclerotinia trifoliorum isolates than cvs Betty and Bjursele, while all of them were equally susceptible to two other S. trifoliorum isolates. In further greenhouse experiments with intact plants it was possible to slow down the development of clover rot to some extent by means of one of the biological agents tested (Bacillus subtilis 10-VIZR, commercial name Alirin B), and almost completely by chemical control.

Summer turnip rape (Brassica rapa L.) is the dominant oilseed crop in Finland. It has lower production risks compared with summer oilseed rape (Brassica napus L.). However, climate-change-induced increases in temperature accumulation could favour oilseed rape and, hence, the relative importance of the two crops could be reversed in the future. This study compared production risks associated with turnip rape and oilseed rape in two climate-change scenarios, the high-emission A2 scenario and the low-emission B1 scenario, with or without changes in the length of the growing season. To compute future changes in temperature accumulation, observations were modified by the average of temperature increases simulated by 19 global climate models. Four plant-breeding scenarios were also included: a similar pace of yield improvements as recorded over recent years, halved or doubled rates of improvement, and no improvements (levelling off). The production risks were compared by analysing the yield-value chang...

Current (1997–2006) and future (2050) global field biomass bioenergy potential was estimated based on FAO (2009) production statistics and estimations of climate change impacts on agriculture according to emission scenario B1 of IPCC. The annual energy potential of raw biomass obtained from crop residues and bioenergy crops cultivated in fields set aside from food production is at present 122–133 EJ, 86–93 EJ or 47–50 EJ, when a vegetarian, moderate or affluent diet is followed, respectively. In 2050, with changes in climate and increases in population, field bioenergy production potential could be 101–110 EJ, 57–61 EJ and 44–47 EJ, following equivalent diets. Of the potential field bioenergy production, 39–42 EJ now and 38–41 EJ in 2050 would derive from crop residues. The residue potential depends, however, on local climate, and may be considerably lower than the technically harvestable potential, when soil quality and sustainable development are considered. Arable land could be used for bioenergy crops, particularly in Australia, South and Central America and the USA. If crop production technology was improved in areas where environmental conditions allow more efficient food production, such as the former Soviet Union, large areas in Europe could also produce bioenergy in set aside fields. The realistic potential and sustainability of field bioenergy production are discussed., Peltobiomassan nykyistä (1997-2006) ja tulevaa(2050) globaalia energiapotentiaalia arvioitiin FAO:n tuotantotilastojen avulla. Tulevaa potentiaalia arvioitiin Hallitusten välisen ilmastonmuutospaneelin (IPCC) päästöskenaarion B1 pohjalta. Tässä päästöskenaariossa maapallon kasvihuonekaasupäästöjen ja väestön kasvun ennustetaan vähitellen laskevan. Tähän kehitykseen vaikuttavat uusiutuvien energialähteiden käyttö ja yhteistyö valtioiden välillä. Tutkimuksessa arvioitiin erikseen peltokasvituotannon sivutuotteista (olki, naatit jne.) saatava energiapotentiaali sekä ruoantuotannosta poistuvan ja bioenergiakasvien tuotantoon siirtyvän peltoalan biomassan tuotosta saatava energiapotentiaali. Yhteensä peltobiomassaan sisältyvä energiapotentiaali olisi tällä hetkellä 122-133 EJ (EJ=J18), 86-93 EJ tai 47-50 EJ vuodessa, jos väestön ruokavalio olisi (vastaavassa järjestyksessä) kasvis-, seka- tai lihapainotteinen ruokavalio. Määrät ovat merkittäviä, sillä esimerkiksi Suomen koko energiankulutus vuodessa on 1,5 EJ ja maailman koko energiankulutus 464 EJ. Vuonna 2050 vastaavat peltobiomassasta saatavat teoreettiset energia-arvot olisivat 101-110 EJ, 57-61 EJ ja 44-47 EJ vuodessa ruokavaliosta riippuen (kasvis-, seka- ja lihapainotteinen ruokavalio). Vuoden 2050 arviot ovat pienempiä kuin nykyisen potentiaalin arviot, koska ilmastonmuutos heikentää suurilla tuotantoalueilla ruoantuotannon edellytyksiä muun muassa lisääntyvän kuivuuden takia. Lisäksi kasvavasta väestömäärästä johtuen yhä suurempi osa peltoalasta tarvitaan ruoantuotantoon. Peltokasvituotannon sivutuotteiden osuus pellolta saatavasta bioenergiasta voisi tällä hetkellä olla 39-42 EJ ja vuonna 2050 38-41 EJ vuodessa. Kuitenkin jo tällä hetkellä maan kasvukunnon ja kestävän viljelyn kannalta sopiva poiskorjattavien kasvintähteiden määrä riippuu ilmasto- ja viljelyoloista. Tulevaisuudessa ilmaston lämpeneminen kiihdyttää maaperän mikrobiologisia prosesseja ja siten yhä suurempi osuus korjuutähteistä on jätettävä pellolle, jotta maaperän eloperäisen aineksen määrä säilyisi riittävänä. Tämän vuoksi nyt esitetyt korjuutähteiden käyttöluvut ovat vain teoreettisia ja niiden todellinen käyttömahdollisuus bioenergiaksi on näitä lukuja pienempi. Varsinaisten bioenergiakasvien viljelyä olisi näillä näkymin mahdollista lisätä Australiassa, Etelä- ja Keski-Amerikassa sekä USA:ssa. Jos viljelymenetelmiä pystytään tehostamaan ruoantuotannossa, ilmastolliset tekijät mahdollistaisivat bioenergiantuotannon lisäämisen myös entisen Neuvostoliiton valtioissa sekä suuressa osassa Eurooppaa. Peltobioenergian tuotanto on tämän tutkimuksen mukaan todellinen vaihtoehto fossiilisille polttoaineille. Tuotannon tehokkuus, kestävyys ja eettisyys riippuvat kuitenkin kasvintuotannon teknisestä kehityksestä, olojen vakaudesta ja siitä, saadaanko ruoka jaettua tasan maailman eri alueiden kesken. Jos maailman koko ruoantuotanto jaettaisiin tasan, ruokaa riittäisi sekä nyt että tulevaisuudessa kaikille - väestön kasvusta huolimatta, ja bioenergiaksikin riittäisi peltobiomassaa, vaikka peltoalaa ei tällöin voitaisikaan valjastaa bioenergiakasvien tuotantoon. Jos tällaista tasajakoa ei toteuteta, suuri osa maailman maista voisi jo nyt, ja myös tulevaisuudessa, korvata merkittävän osan energiantarpeestaan peltobiomassasta saatavalla uusiutuvalla energialla.

Suomen kasvintuotantoa rajoittaa lyhyt kasvukausi, matala kasvukauden lämpötila ja siten alhaiseksi jäävä lämpösumma. Ilmastonmuutoksen myötä koko maapallon ja myös Suomen keskilämpötila nousee. Suomelle tämä merkitsee kasvukauden pidentymistä ja lämpösumman nousua. Pidempi kasvukausi mahdollistaa satoisten pitkän kasvuajan lajikkeiden käyttöönoton Suomessa. Uusien kasvilajien ja -lajikkeiden myötä kasvintuotanto voi vähitellen tehostua. Myös ilman hiilidioksidipitoisuuden nousu lisää viljelykasvien fotosynteesiä ja satoa. Lisäys on suurinta kasveilla, joiden kehitys tuleentumista kohti ei etene tiukasti lämpösumman mukaan ja jotka voivat lisätä sadoksi kerättävää massaa rajatta. Tällaisia kasveja ovat esim. nurmet ja bioenergiakasvit sekä juurisatokasvit. Viljoilla kehityksen sitoutuminen lämpösummaan ja jyvän rajoitettu koko estävät hiilidioksidipitoisuuden nousun täyden hyödyntämisen. Alkukesän kuivuus tulee olemaan ongelma myös tulevassa ilmastossa. Vaikka sademäärä keskimäärin nousee, suurin nousu tapahtuu kasvukauden ulkopuolella. Lisääntynyt haihdunta kohonneessa lämpötilassa, samoin kuin suuremmat satotasot vaativat kuitenkin entistä enemmän vettä. Syyskylvöisten ja monivuotisten kasvien paremmat viljelymahdollisuudet tulevaisuudessa helpottavat osaltaan kuivuusongelmaa, kun kasvit voivat käyttää hyväkseen talvisateiden tuomaa kosteutta alkukasvukaudella. Lämpimämmät olot tuovat Suomen kasvintuotannolle myös erilaisia haittoja ja riskejä. Lämpimämmässä ilmastossa kasvitaudit ja tuholaiset tulevat mitä suurimmalla todennäköisyydellä lisääntymään, ja niiden torjuntakustannukset pienentävät sadonlisäyksen tuomaa taloudellista hyötyä. Myös maan mikrobitoiminta kiihtyy, jolloin vaarana on humuksen väheneminen ja ravinteiden lisääntynyt mineralisaatio ja huuhtoutuminen. Runsaammat talvisateet puolestaan edelleen lisäävät huuhtoutumisriskiä ja eroosiota. Monivuotisten runsasjuuristen kasvien viljely, pellon tiivistymisen välttäminen ja toimiva salaojitus vähentävät näitä riskejä. Sääolojen kannalta Etelä-Suomesta saattaa lähivuosikymmeninä tulla nykyisen Tanskan veroinen maataloustuottaja. Suomen tulo osaksi Euroopan vilja-aittaa riippuu kuitenkin Suomen maatalouden sopeutumiskyvystä uudenlaisen ilmaston hyötyihin ja haittoihin, maailmankaupasta ja kasvintuotannon tuotteiden kysynnästä. Kasvintuotannon tuotteiden kysyntään vaikuttaa lähitulevaisuudessa vahvasti kasvintuotanto-olojen kehitys muualla maailmassa. Myös viimeaikainen bioenergiabuumi sekä elintason nousu runsaan väkiluvun alueilla, esim. Kiinassa ja Intiassa, lisäävät peltokasvituotannon ja maataloustuotteiden kysyntää ja hintaa ja siten tuotannon kannattavuutta.

Rypsi on Suomessa edelleen tärkein öljykasvilaji. Rypsin rinnalla myös rapsin viljelyalojen kasvattamiselle on ollut suurta kiinnostusta. Viime vuosina rapsin viljelyalat ovatkin kasvaneet merkittävästi. Kun vielä 1990-luvulla rapsin osuus öljykasvialasta oli vain noin yhden prosentin luokkaa, nousi ala kasvukaudella 2007 ensimmäisen kerran yli 10 prosentin ollen historialliset 12 %. Rapsin merkitys suhteessa rypsiin saattaa edelleen kasvaa ratkaisevasti ilmaston lämmetessä. Ilmastonmuutos ja kasvukauden piteneminen antavat myös lisäpontta satoisuuden parantamiselle kasvinjalostuksen keinoin. Laskimme MTT:n pitkäaikaisten, virallisten lajikekoeaineistojen (1976-2006) ja Ilmatieteen laitoksella tuotettujen erityisaineistojen (1971-2000) perusteella todennäköisyyksiä, joiden avulla arvioimme rypsin ja rapsin alueellisia tuotantoriskejä. Tarkastelu käynnistyi nykytilanteen kartoituksella ja jatkui keskittyen vain uusimpiin rypsi- ja rapsilajikkeisiin. Tämän jälkeen otimme tarkastelukohteeksi tulevaisuuden, tavoitteena arvioida niin ilmaston lämpenemisen kuin öljykasvien lajikekehityksen mahdollisia vaikutuksia rypsin ja rapsin tuotantovarmuuksiin ja edelleen sadon arvoihin (käyttäen nykyisiä hinnoitteluperusteita vertailun mahdollistamiseksi). Rypsin ja rapsin tulevaisuuden tuotantovarmuusarviot tehtiin ristiintaulukoimalla kasvinjalostuksen ja ilmastonmuutoksen skenaariot. Käytimme neljää, MTT:n virallisten lajikekoeaineistojen pohjalta tuotettua tulevaisuuden kasvinjalostusskenaariota: 1) jalostus ei onnistu tuottamaan nykyistä parempia rypsi- ja rapsilajikkeita, 2) jalostus tuottaa yhä parempia lajikkeita, mutta saavutukset puolittuvat aikaisempaan nähden, 3) jalostus tuottaa yhä parempia lajikkeita ja samalla nopeudella kuin aiemmin ja 4) jalostuksen aikaansaannokset kaksinkertaistuvat ilmaston muutoksen myötävaikutuksesta. Vastaavasti käytössämme oli neljä ilmastonmuutoksen skenaariota, jotka oli laskettu 19 ilmastonmallin konsensuksena: 1) B1-päästöskenaario ilman, että kasvukausi pidentyisi, 2) B1-skenaario sekä kasvukauden pidentyminen kahdella viikolla, 3) A2-päästöskenaario ilman kasvukauden pidentymistä ja edelleen 4) A2-skenaario pidentyneellä kasvukaudella. Tuloksemme paljastivat, että rapsin asema on omiaan vahvistumaan rypsin kustannuksella jo aivan lähivuosikymmeninä. Muutos toteutuu nopeasti, vaikka ilmastonmuutos etenisi oletettua hitaammin ja kasvinjalostus tuottaisi tulosta hitaammin kuin tähän asti. Se, että rapsi valtaa tulevina parina vuosikymmenenä merkittävästi tuotantoalaa rypsiltä, lieneekin ensimmäinen odotettavissa oleva, merkittävä ilmastonmuutoksen mukanaan tuoma sopeutumistoimi peltokasvintuotannossamme.

Historical data were used to determine if the warm springs experienced in recent decades have influenced time of sowing of spring cereals (barley, wheat and oats), potato and sugar beet in Finland. The start of the thermal growing season was used to represent all climatic factors affecting sowing time. Regional anomalies in sowing and start of growing season were computed for the years 1965–2007. The start of the growing season was 2–2.8 days earlier per decade, with a steeper increase since 1980. Sugar beet sowing advanced 2.5 (since 1980 5.2) and potato planting 3.4 (since 1980 4.5) days per decade, more than expected solely due to earlier starts to the growing season. Sowing of spring cereals advanced 0.6, 0.7 and 1.7 days per decade in the east, north and west respectively (since 1980 1.0, 1.9 and 3.1), with statistically significant trend (p < 0.01) in the west. Earlier sowings can be largely explained by warmer springs, but the trend was not as steep as that for the growing season. This has however not led to increased temperatures during early vegetative phases and thus faster development and increased drought or pest risk, which would have reduced the positive effects of earlier sowing on yield potential. Earlier sowing detected in the west can be explained by changes in spring temperatures, but may also result from economic and technological development. Farmers seem to have adequately adjusted their field activities to the changes in spring temperatures., Tutkimuksessa arvioitiin historialliseen aineistoon perustuen,ovatko kevätviljojen, perunan ja sokerijuurikkaan kylvöajat aikaistuneet lämpimien keväiden seurauksena kolmella alueella Suomessa (itä, pohjoinen, länsi) vuosina 1965–2007. Alueille laskettiin vuosille 1965–2007 poikkeamat maatalouskeskusten havaintojen mukaisesta keskimääräisestä (1971–2000) kylvöjen alkamisesta. Samoille ajanjaksoille laskettiin poikkemat kasvukauden alkamisessa lämpötilan 31 vuorokauden liukuvan keskiarvon tai kuukauden keskilämpötiloista interpoloitujen vuorokauden keskilämpötilojen mukaan. Tilastollisesti merkitsevän lineaarisen trendin mukaan kasvukauden alkaminen on aikaistunut idässä ja pohjoisessa 2.0–2.3 päivää vuosikymmenessä, lännessä 2.6–2.8 päivää. Vuoden 1980 jälkeen trendin mukainen aikaistuminen on ollut idässä 2.7, pohjoisessa 2.2 ja lännessä 2.9 päivää vuosikymmenessä. Lineaarisen trendin mukaan kevätviljojen kylvön alku on aikaistunut idässä 0.6 (1980 jälkeen 1.0), pohjoisessa 0.7 (1980 jälkeen 1.9), ja lännessä 1.7 (1980 jälkeen 3.1) päivää vuosikymmenessä. Lännessä sokerijuurikkaan kylvö on aikaistunut 2.5 (1980 jälkeen 5.2), päivää ja perunan 3.4 (1980 jälkeen 4.5), päivää vuosikymmenessä. Ainoastaan lännessä kylvöjen aikaistuminen on tilastollisesti merkitsevää. Jos keväiden lämpeneminen olisi johtanut lämpimämpään säähän kevätviljojen orastumisen jälkeen, se olisi osittain poistanut aikaisemman kylvön hyödyn. Näin ei kuitenkaan ole tapahtunut, sillä lineaarisen trendin mukaan keskilämpötila 10–30 päivää kylvöjen alkamisesta ei ole noussut ja vuosina, jolloin kasvukausi on alkanut aikaisin, orastumisen jälkeinen vaihe on itse asiassa ollut keskimääräistä viileämpi. Ilmastollisten muutosten ohella kylvöjen alkamisaikaan on mahdollisesti vaikuttanut tilakohtaisen kylvöalan kasvu ja taloudellinen paine sadon maksimointiin. Perunan istutusta on epäilemättä aikaistanut myös varhaisperunan lisääntynyt käyttö.

Three red clover (Trifolium pratense) varieties differing in productivity and winter hardiness, Jokioinen, Betty and Ilte, were sown in a 2-year (2003–2004) pot experiment in pure stands and mixtures with the grasses, timothy (Phleum pratense), tall fescue (Festuca arundinacea) and meadow fescue (Festuca pratensis). Grass growth dominated until fertilizer-N, applied when the stands were sown, was depleted. Timothy was the least competitive of the grass species. Red clover variety Ilte produced the highest dry-matter (DM) yields. Variety Betty yielded less, but allocated as much biomass to the root and stubble (soil-bound) fraction as variety Ilte. Variety Jokioinen allocated least to the soil-bound fraction. While the root structure and the starch concentration of the crown-root area were similar in all varieties, the high ratio of soil-bound: harvested fractions could be a key to the higher winter survival and higher DM yields of Betty under field conditions. At the end of the experiment, 3–5 g N pot−1 (49–81 g m−2) had been harvested and 0·7–1·5 g N pot−1 (11–24 g m−2) was left in the soil-bound fraction, amounts depending on the red clover variety and grass mixture, with pure clover stands containing the highest N amounts. Because of the high N concentrations in the biomass of red clover, the proportion of red clover and conditions prevailing during canopy and root death in mixed stands are crucial for N mineralization and incorporation into new growth.

Jokioisilla järjestetyssä astiakokeessa tutkittiin yhdeksän erikoiskasvin (hamppu, kinua, kitupellava, kumina, morsinko, nokkonen, ruokohelpi, tattari ja öljypellava) ja kahden yleisemmän viljelykasvin (ohra ja timotei) biomassan ja ravinteiden (typpi, kalsium, kalium, magnesium ja fosfori) allokaatiota kasvin eri osiin. Astiat olivat suuria 11 litran vetoisia astioita, ja maaperä hienoa hietaa. Astiat lannoitettiin ennen koetta NPK- ja hivenravinneliuoksilla siten, että ravinteita oli ylimäärin kaikkien kasvien tarpeisiin. Lannoitus oli sama kaikille kasveille.Monivuotiset kasvit kumina, morsinko, nokkonen, ruokohelpi ja timotei allokoivat jo ensimmäisenä kasvuvuonna enemmän biomassaa juuristoon kuin yksivuotiset hamppu, kinua, kitupellava, tattari, öljypellava ja ohra. Suurin juuri-versosuhde oli kuminalla (2), toiseksi suurin morsingolla (1.5). Suurimat kokonaisbiomassat olivat kuminalla ja ruokohelpillä.Monivuotisilla kasveilla, joilla juurimassaa oli enemmän, oli myös enemmän ravinteita varastoituna juuriin. Varsinkin kuminalla ja morsingolla tämä oli selvästi nähtävissä, kun puolet kasvien Mg-, P- ja N –määristä oli juuristossa. Kumina keräsi kasvustoonsa yleisestikin ottaen paljon ravinteita, koska sen biomassa oli suuri. Tämä logiikka ei kuitenkaan toteutunut ruokohelven kohdalla, jonka biomassa oli kasveista toiseksi suurin, mutta joka keräsi sanottavasti vain fosforia ja typpeä nyt tutkituista ravinteista. Sen sijaan biomassaltaan keskinkertainen kinua oli paras magnesiumin, fosforin ja kaliumin kerääjä. Hamppu ja nokkonen keräsivät erityisen paljon kalsiumia kokonaisbiomassaansa, tattari oli huomattava fosforin kerääjä. Typpeä kasvit keräsivät tasaisemmin; sen määrä astiaa kohden riippui lähinnä biomassan määrästä.Koska juuret jäävät korjuun jälkeen maahan, ne ovat tärkeitä ravinteiden lyhytaikaisia varastoja. Jos maasta kuitenkin halutaan poistaa ravinteita esim. valuma-alueiden suojakaistojen avulla, tärkeä rooli on korjuussa poistuvilla ravinteilla. Typpeä ja fosforia pellolta olisi näiden nyt tutkittujen kasvien mukana poistunut eniten siemensatoa tuottavilla kasveilla eli yksivuotisilla ohralla, tattarilla ja kitupellavalla. Öljyhamppu ja öljypellava poistaisivat erityisen paljon typpeä jafosforia maasta, koska niistä korjataan sekä siemenet että varret. Muita ravinteita poistuisi eniten kasveilla, joista korjataan biomassaa (edellä mainitut hamppu ja öljypellava sekä morsinko, nokkonen ja ruokohelpi). Yksivuotisilla siemenkasveilla muut ravinteet kuin suurin osa typestä ja osa fosforista palautuvat suurimmaksi osaksi maahan, jos puintijäte silputaan ja palautetaan peltoon. Kaksivuotisen kuminan siemensadon sisältämiä ravinteita ei vielä tässä vaiheessa ole voitu määrittää, koska toisen kasvuvuoden (jolloin siemenet valmistuvat) tuloksia ei vielä ole saatavissa.Tutkimus osoittaa, että erikoiskasvien välillä on eroja ravinteiden allokoinnissa eri kasvinosiin. Nyt tutkimusta jatketaan kenttäkokeen avulla. Sen tavoitteena on saada tietoa erityisesti maanpäällisen biomassan muodostumisesta ja ravinteiden allokoitumisesta tilanteessa, jossa kasveja lannoitetaan kasvikohtaisesti ja kasvien kasvua rajoittavat todelliset ympäristöolot. Monivuotisten kasvien kohdalla biomassan määrän muuttuminen vuosien edetessä on myösoleellista ottaa huomioon tehtäessä johtopäätöksiä niiden ravinteiden käytöstä. Kokeen tulosten perusteella pyritään päättelemään, missä määrin viljelykasvin valinnalla voidaan vaikuttaa pellon ravinnetasapainoon, orgaanisen aineen pitoisuuteen ja siten pellon kasvukuntoon. Tiettyjä kasveja voitaisiin myös käyttää köyhdyttämään peltomaata ravinteista esim. valuma-alueiden suojakaistoilla.

Monimuotoisuudella tarkoitetaan pellossa elävien, siitä ravintonsa saavien tai siellä tavattavien eläin-, kasvi-, hyönteis- ja mikrobistolajien moninaisuutta. Pellon monimuotoisuuteen kuuluu myös viljelykasvien geneettinen ja lajimääräinen monimuotoisuus. Tapa jolla pellon monimuotoisuutta hoidetaan, vaikuttaa pellon yksisoluisista organismeista lähtien aina maisemaan, maaseudun elinvoimaisuuteen ja maataloustuotteiden kauppaan saakka. Eri lähteiden mukaan voidaan erottaa ainakin neljä tekijää, joilla on havaittu olevan vaikutusta monimuotoisuuteen. 1) Torjunta-aineiden vähentäminen; 2) Kevytmuokkauksen suosiminen; 3) Typpilannoituksen vähentäminen ja 4) Viljelykierrot ja viljelykasvilajiston lisääminen.MTT:ssä vuonna 2003 alkaneessa MONIKASVI-tutkimuksessa tuotetaan monitieteellisesti tietoa erikoiskasvien avulla tapahtuvasta peltoluonnon monimuotoisuuden lisäämisestä. Tietoa tuotetaan täsmällisten viljelykierto- ja viljelykasvilajiston lisäämisen suositusten laatimiseksi. Tavoitteet ovat 1) Tuottaa tietoa neljän yksivuotisen (kinua, kitupellava, tattari ja öljypellava) ja neljän kaksi- tai monivuotisen (kumina, morsinko, nokkonen, ruokohelpi) erikoiskasvin monimuotoisuuteen vaikuttavista ominaisuuksista sekä kasvien viljelyn mikroympäristön monimuotoisuudesta; 2) Laskea valittujen erikoiskasvien viljelyn kannattavuus; 3) Selvittää viljelijöiden käsityksiä ja halukkuutta ryhtyä erikoiskasviviljelijäksi; 4) Luoda erikoiskasveille monimuotoisuusarvo, funktio, jossa kasvit erityisen hyvin monimuotoistavat peltoa; 5) Kehittää tiloille atk-pohjaista menetelmää, jolla viljelykasvit voidaan sijoittaa oikein peltolohkoille monimuotoisuuden lisäämiseksi ja ravinteiden huuhtoutumisriskin vähentämiseksi. Erikoiskasvien viljely viljelykasvilajiston monipuolistamisessa ja osana viljelykiertoa on perusteltua. 1) Erikoiskasvit sisältävät suuren ominaisuuksien kirjon, mikä on hyvä lähtökohta pellon monimuotoisuuden edistämisessä. 2) Viljely on Suomessa laajentunut lähes satakertaisesti kymmenen viime vuoden aikana ja jo nyt erikoiskasveja viljellään tuhansilla tiloilla; 3) Erikoiskasvien viljely on maataloutta ja maaseudun yritystoimintaa aktivoivaa toimintaa; 4) Kun monimuotoisuutta ylläpidetään kuluttajaa kiinnostavien ja arvostavien 'vihreitä' hyötyaineita tuottavien erikoiskasvien avulla, saanee viljelytukien maksu suurenkin yleisön hyväksynnän; 5) Ympäristön monimuotoisuuden kannalta monimuotoista, usean viljelykasvin maataloutta harjoittavilla tiloilla on erityinen tilaus tulevaisuudessa. Kaksisirkkaisten ja monivuotisten erikoiskasvien viljelyn lisääminen on pellon monimuotoisuuden kannalta oleellista, vaikka tutkimukset ovatkin vielä kesken. Se, miten eri kasveilla voidaan täsmällisemmin vaikuttaa eri eliöiden monimuotoisuuteen ja minkälaisissa viljelykierroissa niitä tulisi viljellä, tarvitsee lisätutkimuksia, joita Monikasvissakin tehdään. Lisätietoa tulee saada myös eri eliöiden laji- ja populaatiomäärien muutoksista, jotta viljelytoimenpiteet voitaisiin kohdistaa ainakin uhanalaisten eliöiden suojelemiseksi. Erikoiskasvien viljely monimuotoisuuden lisäksi myös ravinnehuuhtoutumisriskin vähentämiseksi tekee kokonaisuuden hallitsemisen vieläkin haasteellisemmaksi, vaikka monet toimenpiteet edesauttavat molempia ympäristöongelmia. Tämän takia on tärkeää, että menetelmiä monimuotoisuuden edistämiseksi ja ravinteiden vähentämiseksi kehitetään. Tulevaisuudessa on hyvinkin mahdollista, että voimme erikoiskasvien funktionaalisiin ominaisuuksiin ja pellon paikkatietoihin perustuen laatia kasvilajiston laajentamisesta ja viljelykierroista täsmäsuosituksia 'lääkkeeksi’ pellon monimuotoisuuden edistämiseksi ja ravinnehuuhtoutumisten vähentämiseksi.

Apilalajikkeet poikkeavat toisistaan sadontuotossa ja talvenkestävyydessä. Ne eroavat myös siinä, miten tehokkaasti ne pystyvät käyttämään hyväkseen suotuisia kasvuoloja. MTTn lajikekokeiden pohjalta tehtiin tilastollinen analyysi apilalajikkeiden eroista em. tekijöiden suhteen. Tutkituista lajikkeista tetraploidit Betty ja Ilte tuottivat suurimmat sadot. Lajikkeet Tepa, Varte, Jesper ja Björn tuottivat huonommat sadot kuin Betty ja Ilte keskinkertaisissa tai huonoissa oloissa, mutta hyvissä oloissa ne kirivät samalle satotasolle. Bjursele, Jokioinen, Hankkijan Venla ja Isomäki sen sijaan eivät yltäneet samoihin satomääriin hyvissäkään oloissa. Jos maatilalta löytyy lohkoja, jotka ovat erityisen hyvin apilanviljelyyn soveltuvia, niillä kannattaa viljellä hyvissä oloissa hyvän sadon tuottavia lajikkeita Betty, Ilte, Tepa, Varte, Jesper ja Björn. Betty- ja Ilte -lajikkeita kannattaisi myös käyttää nykyistä yleisemmin kaikentyyppisissä oloissa. Betty-lajikkeella oli lisäksi paras talvenkestävyys nyt tutkituista lajikkeista. Apilalajikkeiden Jokioinen (paikallislajike, diploidi), Betty ja Ilte sadontuotto- ja kilpailukykyä luomuviljelyssä testattiin Jokioisilla peltokokeessa, jossa käsittelyinä olivat karjanlannalla lannoitetut (KL) ja väkilannoitteella lannoitetut (VL) lohkot. Apila kylvettiin joko yksin tai timotein, ruokonadan tai niiden seoksen kanssa. Ensimmäisenä satovuonna nurmi oli hyvin apilavaltaista. VL-aloilla apilavaltaisuus oli kuitenkin alusta asti pienempää kuin KL-aloilla. Heinän kasvu vahvistui tultaessa toiseen satovuoteen. Tämä oli erityisen selvää VL-ruuduilla, joilla liukoista typpeä oli väkilannoituksen myötä helposti saatavilla. Toisen satovuoden aikana apilan osuus sadosta alkoi vähentyä jo huolestuttavasti VL-aloilla. KL-aloilla oli apilaa vielä toisena satovuonna noin 50% tai enemmän. Betty-apilan kokonaissato ja apilan osuus sadosta oli peltokokeen ensimmäisenä satovuonna pienempi kuin kahdella muulla testatulla lajikkeella, mutta toisena satovuonna se kilpaili heinän kanssa huomattavasti ansiokkaammin kuin muut kaksi lajiketta. Peltokokeen rinnalla tehdyn astiakokeen perusteella Betty-lajikkeen ajan myötä paraneva tulos voi olla seurausta biomassan allokoinnista juuriin suhteellisesti enemmän kuin muilla lajikkeilla varsinkin kasvun alkuvaiheessa. Tässä voi olla avain myös sen hyvään talvenkestävyyteen. Se, että KL-ruuduilla yleisestikin ottaen oli suurempi apilapitoisuus, saattaa johtua monista syistä. Ensinnäkin, kylvövuonna KL-ruutujen suojaviljakasvusto oli heikompaa, mikä johti apilan parempaan alkukasvuun pienemmästä kilpailusta ja suuremmasta valomäärästä johtuen. Heinän suurempaan osuuteen VL-ruuduilla on todennäköisesti vaikuttanut myös parempi typen saatavuus. Toisaalta apilan runsaampi alkukasvu KL-ruuduilla ensimmäisenä satovuonna on saattanut tukahduttaa niin heinän kuin rikkojenkin kasvua, ja tämän vaikutus voidaan nähdä vielä toisena satovuonnakin. Apilanviljelyn menestyksen avaimet saattavatkin löytyä kasvin kasvustrategiasta ja siten lajikevalinnasta, mutta myös viljelytoimista jo kasvun alkuvaiheessa. Alkukasvun antamat edellytykset luovat pohjaa tulevien satovuosien menestykselle. Luomuviljelyssä apilalla näyttäisi olevan paremmat kasvuedellytykset kuin tavanomaisessa viljelyssä pienemmän heinien ja rikkakasvien kilpailun takia. Tämä tutkimus on osa MMM:n luomuohjelman projektia ”Puna-apila tehokkaasti luomumaidoksi”.

SUMMARY Crop production in the North is constrained by a short growing season, spring and autumn frosts, long winters with deep snow cover and low temperatures during the growing season. Increase in concentration of atmospheric CO2 and other greenhouse gases, and the subsequent increase in ambient temperatures could benefit crop production in countries located in the North, including Finland. However, longer growing seasons, milder winters and higher growing season temperatures could increase the occurrence of pests and pathogens, and ultimately decrease crop yields and the net income of farmers. Benefits to be gained from increased tillering and higher numbers of grains per unit area resulting from elevated CO2 levels might be smaller than expected in countries like Finland, where the uniculm growth habit of cereals is maintained by the long days that characterise the growing season.

Northern growing conditions as they are described here are exceptional as they combine many conditions and features in such a way that is only typical for the globally northernmost, high latitude agricultural regions. Such conditions combine, e.g. harsh winters, long days in growing season, rapidly increasing but generally cool mean temperatures, risk of night frosts in early and late growing season, early summer drought and risk of abundant precipitation close to harvest. Successful crop production under such conditions requires specific adaptation mechanisms to cope with climatic exceptionalities and handicaps. But they are, however, only part of the challenge that the northern agricultural systems face as also substantial fluctuations in climatic conditions that occur within and among years and seasons call for specific means to improve yield stability and the environmental footprint of agriculture. Crop physiological understanding provides essential basic tools to develop cropping systems so that they can better meet the increasingly complex sustainability goals set for present and future production: meaning not only environmental sustainability but also in socioeconomical meaning. This chapter characterizes the prevailing growing conditions and means to cope with them in cereal-based cropping systems and envisages some primary changes in conditions that call for additional adaptation strategies and means in the future.

Crops growing at high latitudes are adapted to low intensities of solar ultraviolet B radiation (UV-B). As a result of destruction of stratospheric ozone layer especially at the Polar Regions of the globe, the intensity of UV-B is projected to increase at high latitudes. In order to find out the consequences of increased UV-B on crops, the sensitivity of different varieties of barley, wheat, oats, clover, timothy, meadow fescue, tall fescue and potato was tested in Jokioinen, Finland. The experiment was conducted in the field, under natural light, with a continuous 30 % increase in UV-B. Both increased UV-B and the control with slightly increased UV-A radiation affected the number of lateral shoots in cereals, and the specific leaf area and the content of phenolic substances in grasses. The effects varied according to plant variety and time of growing season. However, no visible damage, nor changes in biomass and yield production were found in any of the crops. Long-term effects on, e.g. genetic stability and germination of crop seed remain to be studied. Empfindlichkeit von Kulturpflanzenbestanden gegenuber einer Erhohung der ultravioletten Einstrahlung unter nordlichen Wachstumsbedingungen Kulturpflanzenbestande, die unter hohen Breitengraden wachsen, sind an geringe Intensitaten der solaren ultravioletten B Einstrahlung (UV-B) angepasst. Aufgrund der Destruktion der Stratosphare, insbesondere der Ozonschicht, im Bereich der polaren Gebiete der Erde, ist eine zunehmende Intensitat der UV-B Strahlung in hohen Breitengraden festzustellen. Um die Konsequenzen einer Erhohung von UV-B auf Kulturpflanzenbestande zu bestimmen, wurde die Empfindlichkeit unterschiedlicher Arten wie Gerste, Weizen, Hafer, Klee, Wiesenlieschgras, Wiesenschwingel, Rohrschwingel und Kartoffel in Jokioinen, Finnland, untersucht. Das Experiment wurde im Felde durchgefuhrt unter naturlichen Lichtbedingungen mit einer kontinuierlichen Zunahme von 30 % fur UV-B. Sowohl eine Erhohung der UV-B als auch die Kontrolle mit leicht erhohten UV-B Strahlungen beeinflussten die Anzahl der Nebenwurzeln bei den Getreidepflanzen und die spezifische Blattflache sowie den Gehalt an phenolischen Substanzen bei den Grasern. Die Wirkungen variierten entsprechend der Pflanzenvarietat und der Anbauzeit. Allerdings wurden keine erkennbare Schadigungen noch Anderungen in der Biomasse und in der Ertragsproduktion bei einer der untersuchten Pflanzenbestande gefunden. Langzeitwirkungen auf die genetische bedingte Stabilitat und Keimung der Kulturpflanzen sollte weiterhin untersucht werden.

Ilmasto on muutaman viime vuosikymmenen kuluessa selvästi lämmennyt maailmalla ja myös Suomessa. Kasvukausi on pidentynyt, lämpösumma on noussut ja talvet ovat leudontuneet. Pidempi kasvukausi ja suurempi tehoisa lämpösumma luovat paremmat edellytykset kasvintuotannolle. Kasvintuotantoa edistävät muutokset yhdistettyinä leudompiin talviin ja lisääntyvään syksyn ja talven sademäärään luovat kuitenkin paremmat edellytykset myös peltoviljelyn haittana oleville rikkakasveille, taudeille ja tuholaisille.Ilmastonmuutoksen vaikutus perunaruton ja perunan tyvimädän yleistymiseen on jo nähtävissä. Myös viljoille on tullut uusia lehtilaikkutauteja ja jo olemassa olevat taudit ovat alkaneet aiheuttaa laajempia tuhoja. Kun kasvukausi pitenee ja viljelyyn otetaan yhä pidemmän kasvuajan lajikkeita, ne altistuvat taudeille pitempään. Esimerkiksi perunaruton osalta ehkä lähestytään tulevaisuudessa Hollannin tilannetta, jossa pahoina vuosina tarvitaan tällä hetkellä jo yli 20 ruttoruiskutusta, kun Suomessa ruiskutetaan tyypillisesti 5-8 kertaa. Myös uusia tauteja on odotettavissa. Jo nyt ovat perunan Dickeya-tyvimätä, uudet Y-viruksen rodut ja jopa uusi perunaruttorotu valtaamassa alaa vanhoilta taudeilta. Muita uhkia ovat mm. koloradonkuoriaisen ja ankeroisten leviäminen siementuotantoalueelle sekä uudet Y-virusta levittävät kirvalajit.Uusia syysmuotoisia viljelykasveja voidaan ottaa laajemmin viljelyyn, kun talvet leudontuvat. Esimerkiksi syysvehnää tullaan jo lähivuosikymmeninä viljelemään koko Etelä-Suomen alueella ja syysmuotoinen ohrakin otetaan viljelyyn tämän vuosisadan lopulla. Syysmuotoiset kasvit voivat sopeuttaa kasvintuotantoa muuttuviin oloihin kohentuvan vesitalouden kautta, kun kasvit voivat käyttää talven sateista jääneen maan kosteuden kuivana alkukasvukautena. Syysmuotoiset kasvit ovat myös yleensä satoisempia kuin keväällä kylvettävä, mutta niiden laajeneva viljely tuo myös uusia ongelmia. Tulemme saamaan esim. aivan uudenlaisen ohran härmäongelman, mikä lisää tautiruiskutusten tarvetta olennaisesti. Syksyjen lämpeneminen ja syysmuotoisten viljojen viljelyn laajeneminen lisäävät myös tuholaisten, kuten kahukärpänen ja hesseninsääski, aiheuttamia tuhoja. Myös kirvojen ja kaskaiden levittämien virustautien (BYDV, WDV) merkitys todennäköisesti kasvaa.Myös aivan uudet viljelykasvilajit saattavat tuoda omat ongelmansa Suomen maatalouteen. Rehumaissia saatetaan viljellä Etelä-Suomessa merkittävissä määrin jo vuonna 2055 (30 v keskiarvo tämän vuosiluvun molemmin puolin) ja vuonna 2085 (+ 30 v.) jo Jyväskylän seuduille asti. Vaikka emme odota varsinaista jyvämaissia Suomeen vielä tämän vuosisadan puolella, maissi sinänsä voi tuoda uusia tauti- ja tuholaisongelmia. Jos vehnää ja maissia on samassa viljelykierrossa, punahomeet tulevat vaivaamaan kasvustoja entistä enemmän. Maissin tuholaisista maissikoisaa esiintyy Suomessa jo satunnaisesti, vaikkakaan ei maissin tuholaisena. Mallinnusten mukaan se voisi menestyä Suomessa, kun sen pääisäntäkasvin eli maissin viljely lisääntyy. Maissin muita viljoja myöhäisempi kylvöaika lisää kahukärpäsen vioitusriskiä ja alttiutta kirvojen levittämille virustaudeille.

The effects of climatic change on the growth, yield and nitrogen content of spring wheat (Triticum aestivum L., cv. Polkka) were studied from 1992 to 1994. The crop was sown directly in the field, at a normal sowing density. Leaf canopies were exposed to CO2 concentrations of 700 μl l−1 and temperatures 3°C higher than ambient throughout the growing season. CO2 concentrations were elevated in open-top chambers 3 m in diameter. Temperatures were elevated in an automatically controlled greenhouse built over the experimental field. To simulate conditions predicted for a future warmer climate, the wheat crop was sown 2–3 weeks earlier in the elevated temperature (future warmer climate) than in the ambient temperature treatment (present climate). In the elevated temperature experiment, the average temperatures and development rates were not increased during the period from sowing to anthesis, but from anthesis to maturity, both temperatures and development rates were increased. The small increase in the development rate after anthesis at elevated temperatures in 1992 and 1994 did not affect the grain weight, but the considerable increase in development rate in 1993 was accompanied by a decrease in grain weight. CO2 enrichment had no effect on development rate. The total biomass at harvest was significantly higher in CO2 enrichment in both temperature treatments. Although the mean increase in grain yield was not significant, the yields tended to be higher in CO2 enrichment. The magnitude of the increase in biomass and grain yield in CO2 enrichment ranged from about 5 to 60%. The increase in yield was mainly attributed to an increase in the number of ear-bearing shoots m−2. Seed number per main shoot and seed weight were in general not increased with CO2 enrichment unless these were exceptionally low in the ambient CO2 conditions (in 1993). The harvest index was decreased at elevated temperatures, but there was no significant effect of CO2 enrichment. There was a small (7%) but significant decrease in the nitrogen content of the grain in CO2 enrichment at ambient temperatures.

In Northern Europe, changes in climate may result in better growing conditions for many crops. However, the expected warmer and more humid conditions are favourable for Fusarium head blight infections on cereals. The Fusarium species prevalent in Nordic areas to date are the same as in Central Europe: F. avenaceum, F. culmorum, F. graminearum and F. poae. The prevalence of F. graminearum in cereal grain has already increased in Central Europe and is likely to increase in the North due to the expected changes in weather conditions, reduced tillage and the predicted increase in maize cultivation in Nordic countries. The possible weather extremes predispose cereals to Fusarium infections by increasing the populations of insect pests injuring plants. Adverse conditions may even create conditions suitable for F. subglutinans or F. verticilloides to infect maize and possibly other cereals in rotation in southern parts of Scandinavia. The importance of the species that infect in relatively dry conditions, F. langsethiae and F. poae, may also increase on winter cereals which are predicted to be more prevalent in future farming. If the number of crop species cultivated will increase and non-cereal crops are included in rotations effects of reduced tillage on Fusarium infections in grain could be limited. The predicted changes in climate towards 2050 are expected to slightly change Fusarium species composition in Northern Europe. An increase in F. graminearum and possibly the invasion of northern parts of Central Europe and Denmark by fumonisin producers is expected.

Lipid metabolism of the subarctic moss Dicranum elongatum was studied by feeding the moss with 2-14C-acetate and, after extraction of the lipids, counting the 14C-content of different lipid fractions immediately after feeding or after chase periods. Translocation of 14C after 14C-feeding was studied with autoradiography. Both low temperature (+6°C) and drought (at +23°C) resulted in increased incorporation of 14C into the neutral lipid (NL) fraction and decreased incorporation of 14C into the glycolipid (GL) fraction of the green shoot part of the moss. The distribution of radioactivity between the NL classes suggests that diacylglycerols (1, 2-DAG) and common triacylglycerols (cTAG) are turned into acetylenic triacylglycerols (aTAG), which are accumulated preferentially. The decrease in the radioactivity of the GL fraction was due to two unknown fractions, whereas 14C incorporation into the chloroplast membrane lipids, monogalactosyl diacylglycerol (MGDG) and digalactosyl diacylglycerol (DGDG), was very low throughout the experiments. The phospho-lipid (PL) fraction accounted for 48–63% of total lipid radioactivity at both low and high temperatures. 2-14C-acetate feeding to the senescent moss part resulted in vigorous 14C incorporation into the lipids, especially into the reserve TAGs. Electron microscopic examination showed the presence of plastids, which explains the capability of the senescent part of the moss for lipid synthesis. The fact that transport of 14C from 2-14C-acetate took place upwards and downwards in the moss shoot, together with the capability for lipid synthesis of the senescent moss part, supports the suggestion that the senescent moss part plays a role as an energy store.

Publisher Summary The breeding cultivars adapted to northern growing conditions and developing crop management to sustain yield potential have represented exceptional challenges for Northern Europe, compared with the global, large-scale challenges that crop production typically faces. During earlier decades, development was largely based on testing management practices and application of methods for large-scale comparative trials, in which yield response per se, economic outcome, and general applicability of the method were often sufficient for adopting a novel method or systems; crop physiology did not contribute much to these early developments. However, crop physiology will evidently play a far more important role in the future in plant breeding and developing crop management practices as climate and cropping systems change in line with the extended growing season.