Jordbruket och klimatförändringarna

Sedan 2018 är Blekinge Arkipelag en stark intressent i ett gemensamt forskningsprojekt för att utveckla en modell för optimal konstbevattning. Torkan under sommaren 2018 och klimatförändringarnas allt extremare vädertyper ställer krav på metoder och teknik som kan mildra negativa effekter för lantbrukare, djur och konsumenter. Torkan påverkar grödor, vattentillgångar, livsmedelsmarknad och energiproduktion - projektet är därför viktigt för såväl ekonomisk som ekologisk och social hållbarhet. Innovationen har redan vunnit flera fina priser - för att ta  nästa steg i utvecklingen söker vi nu finansiering för att utarbeta och börja använda modellen i lantbruket! Modellen i sin första version:  https://swedims.se/index.html
 
Dr. Pietro Campana leder forskningsprojektet

Dr. Campana är för tillfället professorsassistent vid Mälardalens universitet, forskare vid KTH och huvudutvecklaren och samordnaren av optimeringsmodellen OptiCE (www.optice.net). Dr Campana är projektets vetenskapliga samordnare och projektkoordinator vid Mälardalens universitet. Vetenskapliga rådgivare i projektet är Dr. Tomas Landelius (forskningschef på SMHI), Forrest Melton (seniorforskare vid NASA, Ames Research Center, Kalifornien, USA) och Dr. Jie Zhang (forskare vid Uppsala universitet) och Dr. Yao Tian (forskare vid NASA Goddard Space Flight Center).

Eftersom en optimal konstbevattning också kan bidra till en minimering av gödningsämnen till Östersjön vann Blekinge Arkipelag och Pietro Campana en innovationstävling för en friskare Östersjö (20 000 kr). Tävlingen arrangerades av Sustainable Business Hub och World Maritime University i samverkan med andra intressenter. Pengarna har använts för att finansiera Innovationsstiftelsen att söka pengar till ett större genomförandeprojekt.

Vinnare av Bästa idé i IdéLabs idétävling 2020 (50 000 kr)! Pengarna har delvis använts till att börja utveckla modellen/gränssnittet för optimal konstbevattning som syns här:  https://swedims.se/index.html

Modellen och vårt arbete för att utveckla den har också uppmärksammats av media, bland annat av SVT:  

Foto: Wikipedia

Behövs en optimerad konstbevattning?
Under sommaren 2018 upplevde särskilt södra Sverige en torka som drabbade jordbruks-, vatten- och energisektorerna allvarligt. Under perioden juni-juli hade vissa regioner 80-100% mindre nederbörd än ett normalt år. Det orsakade en drastisk minskning av avkastningen på exempelvis vete, potatis
och andra foderväxter. Bristen på foderväxter fick i sin tur en
negativ påverkan på mjölkbönderna och mejeribranschen. Det blev den
värsta krisen för svenska lantbrukare på mer än 50 år med en uppskattad
förlust på mer än två miljarder kronor. Torkan drabbade även
skogssektorn hårt med flera bränder över hela landet. 

På grund av torkan behöver jordbrukarna bevattna och ställa in
bevattningssystem, men den uteblivna nederbörden har också påverkat
vattentillgångarna hårt. Vissa sydsvenska län utfärdade
begränsningar för bevattning för att bevara de knappa vattenresurserna, vilket bidrar till ytterligare stress för bönderna, särskilt de som har vattenintensiva grödor, grönsaker och potatis. Jämfört med andra sydeuropeiska länder där bevattning är en välkänd praxis
saknar svenska jordbrukare i allmänhet adekvata medel och incitament att
känna av grödans vattenbehov, faktiska bevattningsmängder, avkastning i
relation till vattenhantering och därmed vatteneffektivitetsnivåer.

Torka påverkar också energisektorn. Högre bevattningsvolymer ger högre efterfrågan på el. Låga nederbördsnivåer påverkar vattenkraftproduktionen på grund av låga refillvolymer och höga utfällningsgrader. Det statligt ägda kraftbolaget Vattenfall tvingades 2018 stänga 900 MW genom reaktor nr 2 vid sitt kärnkraftverk i Ringhals på grund av de höga vattentemperaturerna som hotar reaktorns säkerhet och funktion.

En modell för optimal konstbevattning

Torka belyser sambandet mellan vatten, mat och energi och hur det
kan förvärras under extremare vädertyper och perioder. Ur ett klimat- förändringsperspektiv väntas den årliga genomsnittstemperaturen i
Sverige växa stadigt från fram till år 2100 och torka kommer sannolikt att
inträffa oftare. 

SMHI tillhandahåller en riskbedömning för vattenbrist genom en översikt över grundvattennivåer, ytvattennivåer och statistik över nederbördsmängder.
Denna tjänst innehåller dock inte någon dynamisk satellitinformation om
markfuktighet och vegetationskaraktäristika. För närvarande finns inga
bevattningshanteringstjänster i Sverige liknande de i länder eller zoner som är
mer utsatta för torka. 

Innovationen vi vill skapa är ett operativt bevattningssystem för att stoppa de
negativa effekterna av torka. Det ska göras med användning av de
högupplösliga tidsmässiga och rumsliga klimatdata som genereras av SMHI.
Modellen har delvis utvecklats och presenterats i arbeten utförda av Zhang et
al. i Nebraska och Campana et al. i Sverige.

Modellens nuvarande utseende:  https://swedims.se/index.html

Syfte och målsättningar

Syftet är att bygga ett operativt bevattningssystem för Sverige genom att
använda de klimatdata som uppmätts och genereras av SMHI. De särskilda
målen för denna studie innefattar:
1. vidareutveckla modellen presenterad i Campana et al. för potatis,
Sveriges mest bevattnade gröda;
2. validera modellen med fältmätningar som ska utföras hos
Hushållningssällskapet eller hos lokala lantbrukare i Blekinge och Skåne
(Kristianstad);
3. vidareutveckla gränssnittet för att göra modellen till en operativ tjänst,
främst för lantbrukare som är intresserade av växtodlings- och
bevattningsriktlinjer, men också för organ som är kopplade till
vattenförvaltning och energi.

Den svenska torkan 2018 understryker vikten av att ha en integrerad
jordbruksvatten-mat-energi-nexusmodell för exakt gröda-, vatten- och
energihantering i syfte att tillhandahålla information för optimala
jordbrukshanteringsmetoder, mildra livsmedelsförsörjningskriser och
stabilisera marknader. Projektet är ett grundläggande och tillämpat
forskningsarbete som direkt adresserar världens åtaganden till FN: s hållbara
utvecklingsmål, i synnerhet Ingen hunger, Ren energi för alla och
Klimatåtgärder. Projektet behandlar även följande svenska miljömål:
• Minskad klimatpåverkan: Genom att bättre förstå WFE-nexus inom
jordbruket kan framtida klimatpåverkan på jordbrukssektorn och de därtill
hörande anpassningsåtgärderna och riktlinjerna för genomförandet av
politiken formuleras.
• Ingen övergödning: Genom att tillhandahålla en integrerad modell som
kan ge rumsligt explicit information om optimala näringsämnen och
effekter av näringsämnen på avkastningen.
• Levande sjöar och vattendrag: genom att optimalt fördela
vattenresurser för bevattning och maximera tillgången på vatten för att
bevara inströmmen.
• Grundvatten av god kvalitet genom att optimera fördelningen av
vattenresurser för bevattning.
• Ett varierat jordbrukslandskap genom maximering av
grödoproduktiviteten utifrån meteorologiska och klimatmässiga
förhållanden.

Betydelse och vidareutveckling
För närvarande finns det inga befintliga bevattningstjänster i Sverige. Det föreslagna bevattningssystemet kommer att utgöra en stor nyhet för den svenska jordbrukssektorn. Speciellt kommer modellen att vara av betydelse för de svenska bönderna eftersom den kommer att fungera som referensinformationsprodukt för bevattning genom att tillhandahålla veckoplaner för bevattning och avkastningsbetingelser. Förutom att fungera som viktigt informationsverktyg för lantbrukare, kommer modellen att hjälpa vattenförvaltningsorganen att bevara den vattenförbrukning som är avsedd för jordbruket. Innovationen och modellen som utvecklas i detta projekt kan utvidgas till flera grödor. Den utvecklade modellen kommer att ha potential att kombineras med väderprognosdata från SMHI för att utföra vecko- och månadsprognoser för avkastning och för bevattning.

Modellens nuvarande utseende: https://swedims.se/index.html 

Optimerad Konstbevattning - en beskrivning.pdf