Maataloustieteen Päivät 2012 - Suomen Maataloustieteellinen ...

ESITELMÄT
Kotieläintuotanto ja ilmastonmuutos
Agro-ecosystems models as basic tools in climate change
impact assessment
Reimund Rötter 1 , Taru Palosuo 2 and Tapio Salo 3
1. MTT Agrifood Research Finland, Plant Production Research, Lönnrotinkatu 5, 50100 Mikkeli, Finland,
reimund.rotter@mtt.fi
2. MTT Agrifood Research Finland, Plant Production Research, Latokartanonkaari 9, 00790 Helsinki, Finland,
taru.palosuo@mtt.fi
3. MTT Agrifood Research Finland, Plant Production Research, 31600 Jokioinen, Finland,
tapio.salo@mtt.fi
ABSTRACT
According to UN projections the world
population clock will reach 7 billion by October
2011 – that constitutes an increase of 1 billion
within the last twelve years. To meet the world’s
growing demand for food, it may be necessary to
increase agricultural productivity by as much as
70% by 2050 when world population is expected
to peak between 9 and 10 billion. The extent
to which large yield gains can be achieved in a
changing climate remains unknown, but estimates
depend heavily on agro-ecosystems models,
namely crop-climate models.
Process-based crop simulation models aim
to translate the processes involved in the
development, growth and yield of crops into
mathematical equations. It is the two dimensions
of variability and complexity that calls for
a modelling approach. If soils and climate
conditions were uniform and simple, the need
for modelling would be greatly diminished.
Similarly, without complex interactions between
many crop, soil, weather and management factors,
simple experimental observations would suffice as
indicators of future system behaviour. However,
the real world is complicated, and integrative
tools like models can help us to understand
and unravel the complexities. Quantification of
complex crop-climate-soil interactions is essential
for supporting farm management strategies
and policy decisions at multiple scales, from
farm to global. Yet, the validity of model-based
predictions of regional climate change impacts
has recently been questioned, with concerns raised
about the treatment of model uncertainties.
In this paper, we first present a review of the
uncertainties in modelling agricultural impacts
of climate change showing that many current
crop-climate models are not yet fit for purpose.
Subsequently, we highlight the major research
needs to overcome the shortcomings and improve
crop-climate models more generally and indicate
what other aspects of agricultural modelling
need to be considered for strengthening climate
change impact assessment at national, European
and global scale. To underpin our arguments and
illustrate first steps in improving the situation,
we present concrete results from recent model
intercomparisons (see, T Salo, this session) and
impact studies conducted in Europe.
Finally, we argue that researchers need to apply
improved, more rigorous protocols and tools for
model evaluation and should switch to multimodel
approaches to better quantify uncertainties
inherent in crop-climate models. Quantification
of uncertainties is an important requirement.
However, eventually, uncertainties need to be
reduced through model improvements so that
model estimates of crop yields under climate
change can provide a firm basis for delivering
robust and usable information, for both farmers
and policymakers. In two further presentations of
this session (T Palosuo and H Lehtonen) it will
be shown for Finnish conditions how both crop
models and economic models can be improved.
Kotieläintuotanto ja ilmastonmuutos
Lypsylehmien energiatehokkuuden perinnölliset
tunnusluvut ja yhteydet maidontuotantoon, kuiva-aineen
syöntiin, elopainoon ja kuntoluokkaan
Anna-Elisa Liinamo 1 , Päivi Mäntysaari 2 ja Esa Mäntysaari 1
1. MTT Biotekniikka- ja elintarviketutkimus, biometrinen genetiikka, 31600 Jokioinen, etunimi.sukunimi@mtt.fi
2. MTT Kotieläintuotannon tutkimus, 31600 Jokioinen, etunimi.sukunimi@mtt.fi
ASIASANAT
Lypsylehmät, rehun hyväksikäyttö, perinnölliset tunnusluvut, jalostustavoitteet
TIIVISTELMÄ
Rehukulut ovat maidontuotannon merkittävin
kustannuserä, ja lypsylehmien kyky muuttaa rehuenergiaa
tehokkaasti maidon energiaksi on tärkeää
sekä maidontuotannon taloudellisuuden että
ympäristövaikutusten kannalta. Energiatehokkuuden
ottaminen suoraan jalostustavoitteeksi saattaisi
parantaa maidontuotannon taloudellisuutta
ja vähentää sen ympäristövaikutuksia vaarantamatta
samalla lehmien terveyttä.
Tässä tutkimuksessa hyödynnettiin MTT:n
Rehtijärven koetilalta vuosina 1998–2009 kerättyä
aineistoa, joka käsitti 291:n ensimmäistä
tuotantokauttaan lypsävän ASMO-ydinkarjaan
kuuluvan lehmän rehunkulutus-, elopaino-, kuntoluokka-
ja tuotostiedot laktaatioviikoilta 2–30.
Näiden tietojen perusteella aineistosta arvioitiin
perinnölliset tunnusluvut rehutaulukoiden mukaan
arvioidulle energiataseelle ja lehmän energiatehokkuutta
kuvaavalle aineiston perusteella
lasketulle energianmuuntoyhtälön residuaalille
eli ”jäännösenergiankulutukselle”. Lisäksi arvioitiin
näiden ominaisuuksien perinnölliset yhteydet
lehmien maidontuotannon, kuiva-aineen syönnin,
elopainon ja kuntoluokan kanssa. Ominaisuudet
analysoitiin satunnaisregressiomallilla, jossa kiinteinä
tekijöinä olivat lehmän poikimavuosi-kuukausi
ja poikimaikä ja satunnaistekijöinä lehmän
pysyvät ympäristötekijät ja eläintekijät mallinnettuina
toisen asteen Legendre-polynomeilla.
Energiataseen ja energiatehokkuuden periytymisasteen
arviot olivat korkeimmat heti lypsykauden
alussa, putosivat lähelle nollaa laktaatioviikkoina
10–20, ja alkoivat sen jälkeen taas nousta
kohti laktaatioviikkoa 30. Korkeimmillaan periytymisasteen
arviot energiatehokkuusmitoille olivat
0,20–0,35. Kumpikin mitta vaikutti koostuvan
kahdesta suureksi osaksi erillisestä ominaisuudesta,
ja energia suuntautuukin lypsykauden alussa
etupäässä maidontuotantoon ja myöhemmässä
vaiheessa enemmän lehmien kudosenergiavarastojen
täydennykseen ja kasvuun. Energiamittojen
välinen geneettinen korrelaatio oli voimakas
ja positiivinen, ja yleisesti molempien mittojen
geneettiset korrelaatiot muiden ominaisuuksien
kanssa olivat samansuuntaisia: kohtalaisia tai
voimakkaita ja positiivisia kuiva-aineen syönnin,
elopainon ja kuntoluokan kanssa, ja lypsykauden
alussa kohtalaisia ja negatiivisia mutta laktaatioviikoilta
6–7 eteenpäin jo positiivisia ja korkeimmillaan
kohtalaisia maidontuotannon kanssa.
Näin ollen energiatehokkuudeltaan laskennallisesti
parempien lehmien suosiminen jalostusvalinnassa
johtaisi epäsuorasti elopainoltaan ja rehunkulutukseltaan
pienempiin lehmiin, mutta myös
lehmien lisääntyneeseen kudosenergian hyödyntämistarpeeseen
ja jyrkempään lypsykäyrän muotoon.
60 Maataloustieteen Päivät 2012 Maataloustieteen Päivät 2012 61