The Mediterranean basin is widely recognized as a climate change hotspot, with climate models projecting increasingly warmer and drier conditions that will impact local ecosystems, communities, and economies. Agriculture will be among the most affected sectors, with harsher conditions for crops’ growth, greater water needs, and lower yields. One of the most resilient crops to limiting and stressful conditions is barley, which is often sown in areas where other crops and cereals would struggle. This work analyzed the impacts of climate change on rainfed barley using the province of Almeria as a case study. This is one of the most arid areas of the Mediterranean basin, where agriculture is among the main economic resources, and where barley is the main crop produced outside greenhouses. Barley growth was modeled using the AquaCrop model in its Python implementation, AquaCrop-OSPy. Setting the model up to avoid local re-calibration of the barley parameters and to capture multi-year trends in productivity change, rather than its interannual variability. The study focused on two 30-year time periods: mid-century (2041-2070), and end-century (2071-2100); and on Shared Socioeconomic Pathways scenarios SSP1-2.6, SSP2-4.5, and SSP5-8.5. For each time period and SSP scenario, the research also evaluated three sub-scenarios of soil water content at sowing: with the parameter set respectively at 10%, 20%, and 30% of the Total Available Water (the water present in the soil available for the crop to sustain its life). Having estimated climate change impact, the research analyzed different adaptation pathways (irrigation, the application of mulches, and the change in sowing date), to evaluate their performances for climate change adaptation in the area. The results indicate the importance of soil water content for maintaining good yields, or reducing losses, and indicate the possible average yield change to be between +14% and -45% at mid-century, and between +12% and -55% at end-century. The greater variability in productivity is associated with the soil water content at sowing rather than on the SSP scenario, with SSP5-8.5 being the only one showing a marked difference compared to the others. Regarding irrigation, the results show how with a soil water content at sowing of 10% of the Total Available Water, irrigation up to 100 m³/ha might not be sufficient to avoid productivity losses. Also, the study indicates that an optimal threshold to trigger irrigation for adaptation purposes might be found between 0% and 20% of the Total Available Water. Overall, it indicates how adaptation through irrigation can be viable in the province. The work moreover suggests the effectiveness of mulches as an adaptation strategy to partially limit irrigation water needs in the future and improve the yield performance of the crop. However, the research does not indicate a clear benefit linked to changing the sowing date to earlier or later sowing dates but suggests the importance of correctly seizing the sowing window to reach optimum yield in the future. Lastly, the work shows that the approach used to carry out this research is suitable to assess trends in yield change at multi-year scale, if the analyzed time window is indicatively larger or equal to 10 years, and if an error of around 10% on the results is accepted. / Medelhavsområdet är allmänt erkänt som en hotspot för klimatförändringar, och klimatmodellerna förutspår allt varmare och torrare förhållanden som kommer att påverka lokala ekosystem, samhällen och ekonomier. Jordbruket kommer att vara en av de mest drabbade sektorerna, med tuffare förhållanden för grödornas tillväxt, större vattenbehov och lägre avkastning. En av de grödor som är mest motståndskraftiga mot begränsande och stressande förhållanden är korn, som ofta sås i områden där andra grödor och spannmål skulle ha svårt att klara sig. I det här arbetet analyserades klimatförändringarnas inverkan på regnkorn med provinsen Almeria som fallstudie. Detta är ett av de torraste områdena i Medelhavsområdet, där jordbruket är en av de viktigaste ekonomiska resurserna, och där korn är den viktigaste grödan som produceras utanför växthus. Kornets tillväxt modellerades med hjälp av AquaCrop-modellen i dess Python-implementering, AquaCrop-OSPy. Modellen ställdes in för att undvika lokal omkalibrering av kornparametrarna och för att fånga fleråriga trender i produktivitetsförändringar, snarare än den mellanårliga variationen. Studien fokuserade på två 30-årsperioder: mitten av århundradet (2041-2070) och slutet av århundradet (2071-2100), och på scenarierna SSP1-2,6, SSP2-4,5 och SSP5-8,5 för de gemensamma socioekonomiska vägarna. För varje tidsperiod och SSP-scenario utvärderade forskningen också tre underscenarier av markvatteninnehåll vid sådd: med parametern inställd på 10%, 20% respektive 30% av det totala tillgängliga vattnet (det vatten som finns i jorden som är tillgängligt för grödan för att upprätthålla sitt liv). Efter att ha uppskattat effekterna av klimatförändringarna analyserade forskningen olika anpassningsvägar (bevattning, applicering av mulcher och förändring av sådatum) för att utvärdera deras prestanda för anpassning till klimatförändringar i området. Resultaten visar att markvattenhalten är viktig för att upprätthålla god avkastning eller minska förlusterna, och visar att den möjliga genomsnittliga avkastningsförändringen är mellan +14% och -45% vid mitten av århundradet och mellan +12% och -55% vid slutet av århundradet. Den större variationen i produktivitet är förknippad med markvatteninnehållet vid sådd, snarare än på SSP-scenariot, med SSP5-8.5 som det enda som visar en markant skillnad jämfört med de andra. När det gäller bevattning visar resultaten att med en markvattenhalt vid sådd på 10% av det totala tillgängliga vattnet, kan bevattning upp till 100 m³ / ha inte vara tillräcklig för att undvika produktivitetsförluster. Studien visar också att en optimal tröskel för att utlösa bevattning i anpassningssyfte kan hittas mellan 0% och 20% av det totala tillgängliga vattnet. Sammantaget visar studien hur anpassning genom bevattning kan vara genomförbar i provinsen. Arbetet tyder dessutom på att mulcher är effektiva som en anpassningsstrategi för att delvis begränsa bevattningsvattenbehovet i framtiden och förbättra grödans avkastning. Forskningen visar dock inte på någon tydlig fördel med att ändra sådatumet till tidigare eller senare sådatum, men antyder vikten av att korrekt utnyttja såfönstret för att nå optimal avkastning i framtiden. Dessutom visar arbetet att den metod som används för att genomföra denna forskning är lämplig för att bedöma trender i avkastningsförändringar på flerårig skala, om det analyserade tidsfönstret är större eller lika med 10 år, och om ett fel på cirka 10% på resultaten accepteras.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-344246 |
| Date | January 2024 |
| Creators | Saretto, Francesco |
| Publisher | KTH, Hållbar utveckling, miljövetenskap och teknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ABE-MBT ; 2441 |
Page generated in 0.0022 seconds