Utjecaj ekstremnih temperatura na uzgoj žitarica

Žitarice su u ishrani čovječanstva najznačajnija skupina viših biljaka. Pšenica, kukuruz i riža uzgajaju se na oko trećini obradive površine u svijetu. Najveće površine u Republici Hrvatskoj zauzima kukuruz pa zatim pšenica.

Sve učestalija pojava različitih stresnih uvjeta utječe na globalnu proizvodnju hrane. Posljedice ovise o trajanju i intenzitetu stresa. Stres uzrokovan ekstremnim temperaturama ubraja se među abiotske stresne uvjete. Toplinski stres uzrokovan visokim temperaturama uzrokovan je porastom temperature zraka iznad određenog praga u određenom vremenskom razdoblju dovoljnom da uzrokuje nepopravljiva oštećenja usjeva. Ekstremni pad temperature ispod optimalnih temperatura uzrokuje mehanička i fizička oštećenja biljaka. Oba ova ekstrema imaju za posljedicu pad prinosa i kakvoće. Na poljoprivrednu proizvodnju u velikoj mjeri utječu sve ekstremnije vremenske pojave. Ekstremi sve dulje traju, izraženiji su i učestaliji. Poljoprivredna proizvodnja jedan je od najranjivijih sektora na koje utječu klimatske promjene. Stoga su izazovi s kojima se susreću poljoprivrednici sve veći.

Svjetska meteorološka organizacija (WMO) potvrdila je 2023. i 2024. kao najtoplije godine u povijesti mjerenja. Srednja globalna temperatura 2023. godine približila se vrijednosti od 1,5^oC višom u odnosu na predindustrijsku razinu. 2024. godina najtoplija je do sada s temperaturom oko 1,55^oC višom od polazne vrijednosti predindustrijskog razdoblja (razdoblje: 1850. – 1900.). To je nastavak trenda koji je započeo 1980-ih, a proteklih deset godina (od 2015. do 2024.) bile su najtoplije u povijesti mjerenja. Najtoplije zabilježeno ljeto bilo je 2016. i podudaralo se s jakim El Ninom, a prosječna globalna temperatura u 2022. bila je za 1,15^oC viša od prosjeka izmjerenog u predindustrijskom razdoblju. U poljoprivrednoj proizvodnji temperature zraka imaju veći značaj nego temperature tla. S obzirom na utjecaj temperatura na biljke, razlikuju se optimalne, kardinalne (minimalne i maksimalne) i kritične temperature.

Biljne vrste se prema zahtjevima za toplinom dijele u tri skupine: termofilne (za svoj rast i razvoj trebaju visoke temperature), kriofilne (biljke koje se dobro prilagođavaju niskim temperaturama te tijekom rasta i razvoja trebaju određeno razdoblje niskih temperatura) i mezofilne (biljke s osrednjim zahtjevima prema toplini). Prave žitarice (pšenica, ječam, raž, pšenoraž, zob, pir) spadaju u kriofilne vrste, a prosolike žitarice (kukuruz, proso, sirak, riža) u termofilne.

Prema zahtjevima u odnosu na temperature, razlikuju se prave i prosolike žitarice, a i unutar iste skupine žitarica vrste se međusobno razlikuju. Osjetljivost prema ekstremnim temperaturama ovisi i o fazi rasta i razvoja žitarica.

Odnos žitarica prema visokim temperaturama

U skupini pravih žitarica, ječam najbolje podnosi visoke temperature, pšenica nešto lošije, a raž i zob su vrste osjetljive na visoke temperature. Visoke temperature u fazi cvatnje i oplodnje strnih žitarica izuzetno nepovoljno utječu na prinos i kakvoću. U fazi nalijevanja zrna temperature zraka iznad 28^oC štetne su za većinu pravih žitarica, a pad prinosa je kod raži zabilježen već pri temperaturama iznad 25^oC. Ječam bolje podnosi visoke temperature u fazi nalijevanja zna u odnosu na ostale strne žitarice. Nalijevanje zrna kod pšenice pri temperaturama zraka između 20 i 22°C i uz dovoljno vlage traje 30-35 dana. Ako temperature porastu na 23 do 25°C nalijevanje zrna trajat će kraće, oko 25-27 dana, pa je prinos niži. Temperature zraka iznad 28°C i niska relativna vlažnost zraka (toplinski udar) mogu prekinuti nalijevanje zrna u bilo kojoj fazi.

Posljedica su sitnija (štura) zrna i niži prinos. Ako takve visoke temperature praćene niskom relativnom vlagom zraka nastupe ranije, pad prinosa je veći. Prinos zrna može biti manji čak do 50 % ako do pojave toplinskog udara dođe na početku mliječne zriobe. Prosolike žitarice bolje podnose visoke temperature od pravih žitarica. No, tijekom cvatnje i oplodnje niti prosolike žitarice ne podnose visoke temperature. Visoke temperature uzrokuju kraću biološku aktivnost polena i svile. Pojava visokih temperatura tijekom cvatnje i oplodnje ima za posljedicu slabu oplodnju, a to znači smanjen broj zrna na klipu kukuruza i veći broj jalovih biljaka.

Visoke dnevne temperature od 30 do 35^oC u vrijeme cvatnje mogu izazvati značajno smanjenje prinosa kukuruza. Optimalne temperature za kukuruz su 21-23^oC u fazi intenzivnog porasta, 24-25^oC u cvatnji i 23-24^oC u formiranju i nalijevanju zrna.  Temperature iznad 32^oC smanjuju prinos. Optimalna temperatura za sirak iznosi 27-30^oC.

Odnos žitarica prema niskim temperaturama

Prave žitarice puno bolje podnose niske temperature u odnosu na prosolike. Ozime prave (strne) žitarice bolje podnose niske temperature od jarih (proljetnih). Učinak niskih temperatura ovisi o nizu čimbenika: o fazi razvoja, dubini sjetve, kondiciji usjeva (dobra opskrbljenost hranivima), sortnim svojstvima i dr. Na otpornost prema niskim temperaturama negativan učinak ima variranje temperatura tijekom zimskog razdoblja. Pšenica niske temperature najbolje podnosi u fazi od tri lista do početka busanja.

Ako su ozime žitarice prošle proces kaljenja, ozima raž može tijekom zimskog razdoblja podnijeti golomrazice do -25°C, a pod snijegom i do -30^oC. Većina kultivara (sorti) ozime pšenice izdrži bez snježnog pokrivača od -15 do -20^oC, a prekrivena snježnim pokrivačem i niže temperature. Jara pšenica podnosi proljetne mrazove do -6^oC, a jara zob -3^oC do -4^oC. Ozimi ječam može podnijeti temperature od -12 do -15^oC, a najotpornije sorte i do -20°C. Mlade biljke jarog ječma podnose kratkotrajne mrazove -4 do -6 °C, a ponekad i -8 °C, uz oštećenje vrhova lista.

Međutim, u fazi cvatnje i zriobe pravih žitarica, niske temperature jako su nepoželjne. Ako niske temperature nastupe tijekom cvatnje strnih žitarica, dolazi do oštećenja cvijeta (plodnica i prašnici) i do pojave sterilnosti dijela cvata, a pri nižim i dugotrajnijim negativnim temperaturama moguće je i izmrzavanje vlati. Kod ječma u cvatnji dolazi do oštećenja već pri temperaturama 1-2°C, a nalijevanje i zrioba zrna prekidaju se kod temperatura nižih od 10^oC. Zob u fazi mliječne zriobe može podnijeti -4 do -5°C. Radi svog podrijetla, prosolike žitarice su znatno osjetljivije prema niskim temperaturama u odnosu na prave žitarice.

Prosolike žitarice imaju samo jare forme. U početnim fazama rasta i razvoja jako su osjetljive su na niske temperature. Minimalna temperatura tla za klijanje kukuruza i prosa je 8-10°C, a sirka 10-12°C. Na niske temperature proso reagira slično kao kukuruz. Kod kukuruza postoje razlike u sposobnosti klijanja pri nižim temperaturama na razini podvrste (tvrdunac je nešto tolerantniji, a kokičar i šećerac trebaju nešto više temperature).

Kukuruz u nicanju može izdržati temperature -2 do -3^oC, ali samo do faze šestog lista. Ako nakon faze 6 listova nastupe temperature ispod nule, kukuruz će propasti. Minimalna temperatura zraka za rast kukuruza je oko 13°C, a ispod 10°C kukuruz prestaje rasti. Optimalne temperature za kukuruz su između 24 i 30^oC, ovisno o fazi razvoja i pristupačnosti vode. Područja pogodna za uzgoj kukuruza su ona s ljetnim dnevnim temperaturama od 21 do 27^oC i trajanjem razdoblja bez pojave mraza tijekom najmanje 120 dana. Pojavom prvog jesenskog mraza dolazi do prekida vegetacije kukuruza, neovisno o sadržaju vode u zrnu. Već kod -1 do -2°C razgrađuje se klorofil, što dovodi do žućenja i odumiranja listova te prekida nalijevanja zrna. Ako je prije pojave mraza bilo završeno nalijevanje zrna (vlaga zrna 38-40 %), pojava mraza neće utjecati na prinos.

Ako je mraz nastupio prije završetka nalijevanja zrna, prinos će biti niži. Sirak se uzgaja u područjima gdje razdoblje bez mraza traje duže od 130 dana u godini. Raspon optimalnih temperatura za sirak je 27-30^oC. Sirak uništava već i kratkotrajni mraz. U svim fazama rasta sirak ima veće potrebe za toplinom od svih žitarica (izuzev riže). Minimalna temperatura zraka za rast prosa je oko 15°C. U vrijeme sjetve žitarica nemoguće je predvidjeti hoće li i kad nastupiti neki od ekstremnih okolišnih uvjeta. Preporuka poljoprivrednim proizvođačima koji proizvode žitarice na većim površinama je da za sjetvu biraju sorte/hibride različite duljine vegetacije. Sorte/hibridi različite duljine vegetacije pri eventualnoj pojavi ekstremnih uvjeta bit će u različitim razvojnim fazama pa se posljedice ekstremnih uvjeta neće jednako odraziti na sve usjeve zasijanih sorti/hibrida žitarica.

Naslovna foto: Shuttertsock