Nye verktøy for å forutsi vinterstress i grasmark

Eng og andre grasarealer danner grunnlaget for fôrproduksjon til drøvtyggere i store deler av verden, også i Norge og Polen. Klimaendringene, med varmere og mer ustabilt vær, har imidlertid ført til nye og større utfordringer.

Variabelt vintervær og ustabile snøforhold øker risikoen for barfrost eller langvarig isdekke på bakken, noe som resulterer i betydelige avlingstap i grasmarker, spesielt i nordlige og høyereliggende områder. Langvarige tørkeperioder og unormalt høye sommertemperaturer er også et økende problem i sørlige områder. I Polen har dette ført til betydelige avlingstap i grasmarker, spesielt på jordsmonn som er utsatt for tørke.

I prosjektet GrasSAT, har forskere fra NIBIO og NORCE (Norwegian Research Centre) samarbeidet med forskere fra Institute of Geodesy and Cartography og Poznań University of Life Sciences i Polen, for å tilpasse og kombinere høyteknologiske verktøy som fjernmåling fra satellitter eller droner, bakkeregistreringer og prosessbaserte modeller for å forutsi vinteroverlevelse og avling i grasmarker i Nord-Norge og Polen.

Nordnorske gårdbrukere og rådgivere fra Norsk landbruksrådgivning (NLR) har bidratt ved å velge ut representative observasjonsfelt, registrere data om snø, jordfrost, vinteroverlevelse og avlinger, samt informere om praksis som tilsåing, klipping og gjødsling.

Utfordringer med lange vintre

Jordbruket i nord har utfordrende forhold med en kort, intens vekstsesong og en lang vinter. Værforholdene varierer betydelig fra år til år og mellom regioner og steder, og vinteren kan være problematisk for flerårige grasmarker. Enkelte år kan frost, is og soppsykdommer gjennom vinteren føre til betydelige avlingstap, noe som medfører en stor økonomisk byrde for bønder.

– Bakgrunnen for dette prosjektet er disse vanskelige forholdene for grasproduksjon i Nord-Norge, samt i Polen og andre deler av verden. Vinterstress skaper stor usikkerhet for bønder, sier forsker Tomas Persson, som har ledet NIBIOs del av prosjektet.

Med klimaendringene er det ifølge Persson forventet at vinterforholdene blir enda mindre stabile, for eksempel når det gjelder snødekke.

– Problemet er at du ikke vet hva du får. Hvis snødekket er mindre stabilt, eller du har lengre perioder med kaldt vær uten snødekke, vil plantene utsettes for mye lavere temperaturer enn om de var dekket av et isolerende lag med snø. Varmt vær i løpet av vinteren øker også risikoen for dannelse av ugjennomtrengelig is som dekker markene. Dette er særlig skadelig for grasmark og kan føre til betydelig vintertap.

Mer ustabile forhold kan også bety hyppigere perioder med lave temperaturer tidlig eller sent i løpet av vintersesongen når plantene vanligvis er mindre motstandsdyktige mot kulde enn midt på vinteren.

Det er ofte vanskelig å forutsi vinterskader og estimere omfanget av skadene påfølgende vår.

– Tidlig varsling om vinterskader kan hjelpe bøndene med å planlegge tiltak i tide, for å minimere tap. Et mål med prosjektet var å kombinere verktøy for å få bedre prediksjon av forholdene om våren. Vi ønsket å forutsi graden av vinterstress og få bedre informasjon for beslutningstaking senere, forklarer Persson.

Høyteknologiske verktøy

Forskerne har kombinert ulike verktøy, slik som satellitt- og dronebilder, og en prosessbasert grasmodell (BASGRA) som simulerer vekst av fôrgrasplanter, og inkluderer vær-, jord- og styringsdata. Denne modellen kan simulere hele sesongen – vinter og sommer – og forutsi vinterskader.

– Dette betyr at du kan få en tidlig indikasjon på risikoen for tap. Vi har utviklet og tilpasset et verktøyssystem for Nord-Norge, og har testet ulike metoder for å skaffe data, kalibrert BASGRA-modellen ved å kombinere data fra bakkeregistreringer og fjernmåling fra ulike tider på året, for eksempel bakkedekning om høsten og tidlig vår, opplyser NIBIO-forskeren.

– Sammenligning med feltmålinger, slik som plantehøyde, bladareal og avling, hjelper til med å kalibrere og validere resultatene fra satellittdata. I tillegg kan satellittdata innlemmes i plantemodeller for å kontinuerlig oppdatere modellene med ny informasjon gjennom hele sesongen, sier Persson.

Nytt for Nord-Norge

Så langt ser det ut til at tilpasninger av BASGRA-modellen for nord-norske forhold for vinteroverlevelse og vekst, kan redusere prediksjonsfeil i avlinger (bakkedekke, vekstmønstre og avling) fra 90 % til omtrent 20 %.

Å forutsi avkastning og kvalitet i løpet av en dyrkningssesong innebærer også å undersøke effektene av ulike dyrkningspraksiser, som gjødsling, såing og høstingstidspunkt, i kombinasjon med vær- og jordforhold. I tillegg er det viktig å overveie mulige langsiktige tilpasninger, med tanke på faktorer som klimaendringer og behovet for nye plantesorter.

Ifølge Persson er kombinasjonen av slike verktøy i forskning noe helt nytt i Nord-Norge.

– Også det å fokusere på vintersesongen er relativt nytt. Mange jobber med å kombinere fjernmåling og satellittdata, med vekstmodeller for avlinger. Så langt er det gjort mest forskning på tørke- og varmestress, men vi må ikke undervurdere betydningen av vinterstress, som også kan ha en effekt i andre regioner enn Nord-Norge, understreker NIBIO-forskeren.

Nyttig for bønder og kommuner

Forskningen i prosjektet har blitt gjennomført i samarbeid med Norsk Landbruksrådgiving sin avdeling i Nord-Norge, som hjalp til med å velge ut representative beiteområder fra bønder i fem regioner: Nordreisa, Malangen, Målselv, Kvæfjord og Sortland (4-5 beiteområder per region.)

Ragnhild Renna, rådgiver ved NLR Nord, har vært involvert i innsamling av data til prosjektet.

– Vi har samlet informasjon om botanisk sammensetning, avling, og gjort feltregistreringer, sier hun.

Renna bekrefter at landbruket i Nord-Norge opplever klimastress, og at det er uforutsigbarhet rundt klima og vær.

– Informasjonen som samles inn i prosjektet er svært verdifull for å vurdere vinterhendelsene og forutsi resultatene om våren. Hvis teknologien kan gi en fordel, og vi kan unngå å vente på at snøen smelter eller temperaturen stiger for å se hvilken tilstand grasmarken er i, kan bøndene dra nytte av det, sier Renna.

Hun forklarer at når bøndene har forhåndsinformasjon om forholdene, kan de begynne å motvirke skader tidligere. Dette reduserer risikoen for redusert avkastning og økonomisk tap.

– Dette vil gagne prosessen med å skaffe nødvendige ressurser og beregne behov som å kjøpe frø eller unngå å kjøpe gjødsel dersom alternative fornyelsestiltak er nødvendig. Å vite om forholdene på forhånd vil gjøre det mulig for bøndene å vurdere både hva som trengs og hvor mye.

– Det er også et aspekt når det gjelder planlegging av gårdsproduksjon som krever fôr. For eksempel kan modellen hjelpe bøndene å avgjøre om de skal planlegge å anskaffe mer jord. Dette kan være en annen fordel, sier hun.

Renna mener også kommuner kan bruke dette verktøyet til administrative formål.

– De kan ha nytte av å kunne se etter tilgjengelig areal ved planlegging, og når det gjelder kompensasjonsordninger for avlingssvikt. Bønder har ansvaret for å rapportere mulig avlingssvikt så tidlig som mulig, men kommunene kan bidra til vurderinger av potensielle utfall, påpeker hun.

Landbruksrådgiveren sier også informasjonen om både vinter- og sommerstress er nyttig i nord.

– Denne vekstsesongen har vi opplevd vinterstress, så vel som tørkestress som i Polen. Verktøyet omfatter en rekke elementer som viser seg nyttige for norske bønder, avslutter hun.