Технології адаптації сільського господарства до змін клімату в Киргизстані
Анотація
Зміни клімату суттєво впливають на продуктивність сільського господарства, особливо в регіонах із посушливими умовами, таких як Киргизстан. Вирощування посухостійких культур та впровадження інноваційних агротехнологій є ключовими заходами для забезпечення стійкості аграрного сектору. Метою дослідження була оцінка ефективності вирощування посухостійких культур (сорго, нуту та проса) в умовах Киргизстану, а також аналіз впливу сучасних технологій, таких як краплинне зрошення, на продуктивність та ефективність використання водних ресурсів. Дослідження проводилося протягом двох вегетаційних сезонів (2023-2024 роки) на експериментальному полі в Киргизстані. Урожайність визначали шляхом збирання врожаю з ділянок площею 1 м2 і подальшого перерахунку на гектар. Водоспоживання вимірювали з використанням ґрунтових вологомірів Delta-T Devices (глибини 10, 20 і 30 см). Коефіцієнт ефективності використання води (WUE) розраховувався як співвідношення врожайності до обсягу водоспоживання. Моніторинг стану посівів здійснювався за допомогою дронів DJI Agras T30 та супутникових знімків Sentinel-2. Результати дослідження підтвердили високу ефективність сорго та проса в умовах посухи. Сорго продемонструвало найвищу врожайність – 4,2 т/га – завдяки розвиненій кореневій системі та здатності ефективно використовувати вологу. Просо показало найкращий WUE – 0,9 кг/м3 – і найнижче водоспоживання (4000 л/га), що робить його оптимальною культурою для регіонів із дефіцитом водних ресурсів. Нут, незважаючи на нижчу врожайність (1,8 т/га), виявився перспективним завдяки своїм азотфіксувальним властивостям, які покращують родючість ґрунту. Застосування крапельного зрошення дало змогу знизити водоспоживання на 20-30%, забезпечуючи стабільний рівень врожайності навіть в умовах дефіциту води. Моніторинг з використанням дронів і вологомірів сприяв оптимізації зрошення, підвищуючи точність управління водними ресурсами. Дослідження підтвердило ефективність вирощування сорго та проса як ключових культур для посушливих регіонів, а також доцільність інтеграції краплинного зрошення для підвищення стійкості сільського господарства. Результати роботи надають науково обґрунтовані рекомендації для фермерів і політиків щодо впровадження посухостійких культур і сучасних агротехнологій у Киргизстані, що сприятиме продовольчій безпеці та стійкості аграрного сектору в умовах зміни клімату
Ключові слова
посуха; посухостійкі культури; волога; сорго; просо; нут; система зрошення; водокористування
[1] Adamides, G., Kalatzis, N., Stylianou, A., Marianos, N., Chatzipapadopoulos, F., Giannakopoulou, M., Papadavid, G., Vassiliou, V., & Neocleous, D. (2020). Smart farming techniques for climate change adaptation in Cyprus. Atmosphere, 11(6), article number 557. doi: 10.3390/atmos11060557.
[2] Chumarev, I. (2023). Building the Central Asia drought information system in Kyrgyzstan: Progress and the way forward: Feasibility study. Retrieved from https://hdl.handle.net/20.500.12870/5684.
[3] Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://treaties.un.org/doc/ treaties/1992/06/19920605%2008-44%20pm/ch_xxvii_08p.pdf.
[4] Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora. (1973, March). Retrieved from https://www.fisheries.noaa.gov/national/international-affairs/convention-international-trade-endangeredspecies-wild-fauna-and.
[5] del Mar Polo, M., Santos, N., & Berdikeev, S. (2022). Adoption of climate technologies in the agrifood system: Investment opportunities in the Kyrgyz Republic. Rome: Food and Agriculture Organization.
[6] Emileva, B., Kuhn, L., Bobojonov, I., & Glauben, T. (2023). The role of smartphone-based weather information acquisition on climate change perception accuracy: Cross-country evidence from Kyrgyzstan, Mongolia and Uzbekistan. Climate Risk Management, 41, article number 100537. doi: 10.1016/j.crm.2023.100537.
[7] Georgis, K., & Makonnen, B.T. (2024). Dryland agriculture and climate change adaptation in Sub-Saharan Africa: A case of policies, technologies, and strategies in Ethiopia. Addis Ababa: AICCRA Working Paper.
[8] Ghaffar, A., Rahman, M.H., Ahmed, S., Haider, G., Ahmad, I., Khan, M.A., Afzaal, M., Ahmed, S., Fahad, S., Hussain, J., & Ahmed, A. (2022). Adaptations in cropping system and pattern for sustainable crops production under climate change scenarios. In S. Fahad, M. Adnan & S. Saud (Eds.), Improvement of plant production in the era of climate change (pp. 1-34). Boca Raton: CRC Press. doi: 10.1201/9781003286417-1.
[9] Henry, R.J. (2020). Innovations in plant genetics adapting agriculture to climate change. Current Opinion in Plant Biology, 56, 168-173. doi: 10.1016/j.pbi.2019.11.004.
[10] Hossain, A., Maitra, S., Garai, S., Mondal, M., Ahmed, A., Islam, M.T., & Nayak, J. (2022). Next-generation climateresilient agricultural technology in traditional farming for food and nutritional safety in the modern era of climate change. In K.R. Hakeem & T. Aftab (Eds.), Plant abiotic stress physiology (pp. 225-291). New York: Apple Academic Press. doi: 10.1201/9781003180562.
[11] Jalilova, G., Orozakunova, R., Baibagyshev, E., Karabaev, N., & Shergaziev, U. (2024). Farmers’ adaptation to climate change in Southern Issyk-Kul. Ekonomika APK, 31(4), 23-32. doi: 10.32317/ekon.apk/4.2024.23.
[12] Juyal, P. (2021). Economic botany, genetics and plant breeding. Retrieved from http://dspace.kottakkalfarook college.edu.in:8001/jspui/bitstream/123456789/6883/1/PLANT%20BREEDING.pdf.
[13] Kadyraliev, A., Oruntayeva, A., Kamchybekov, T., Abyshov, I., & Bigali, A. (2024). The impact of digital technologies on the effectiveness of management in the agricultural sector of the Kyrgyz Republic. Ekonomika APK, 31(5), 35-44. doi: 10.32317/ekon.apk/5.2024.35.
[14] Keneni, K.H. (2022). Smallholder farmers’ adaptation practices to climate change: A case study of chiro woreda of West Hararghe zone, Oromia regional state, Ethiopia. Haramaya: Haramaya University.
[15] Khakimov, P. (2019). Climate change in Afghanistan, Kyrgyzstan, and Tajikistan: Trends and adaptation policies conducive to innovation. Khorog: University of Central Asia.
[16] Kuhl, L. (2020). Technology transfer and adoption for smallholder climate change adaptation: Opportunities and challenges. Climate and Development, 12(4), 353-368. doi: 10.1080/17565529.2019.1630349.
[17] Kuhn, L., Bobojonov, I., Eltazarov, S., Emileva, B., Filler, G., Goedecke, T., Khodjaev, S., Moritz, L., & Glauben, T. (2023). Final report joint project climate adaptation: Increasing climate resilience in Central Asia-sustainable rural development through the introduction of innovative agricultural insurance products (KlimALEZ). Leibniz: Leibniz Institute of Agricultural Development in Transition Economies.
[18] Liang, L., Zhang, F., & Qin, K. (2021). Assessing the vulnerability of agricultural systems to drought in Kyrgyzstan. Water, 13(21), article number 3117. doi: 10.3390/w13213117.
[19] Matías, J., et al. (2024). From ‘farm to fork’: Exploring the potential of nutrient-rich and stress-resilient emergent crops for sustainable and healthy food in the Mediterranean region in the face of climate change challenges. Plants, 13(14), article number 1914. doi: 10.3390/plants13141914.
[20] Michurina, N., Amosova, A., Kosnikov, S., Vasilieva, D., & Kholopov, Y. (2024). Adaptation of agricultural technologies to climate change: Ways to reduce environmental impact. E3S Web of Conferences, 510, article number 03017. doi: 10.1051/e3sconf/202451003017.
[21] Mirzabaev, A. (2018). Improving the resilience of Central Asian agriculture to weather variability and climate change. In L. Lipper, N. McCarthy, D. Zilberman, S. Asfaw & G. Branca (Eds.), Climate smart agriculture: Building resilience to climate change (pp. 477-495). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-319-61194-5_20.
[22] Mukambaeva, I.B., Akylbekova, N.I., Mukambaev, N.J., Lailieva, E.J., & Nam, I.E. (2024). Comparing the agricultural sectors of the EAEU countries through the sustainability index. In Ecological footprint of the modern economy and the ways to reduce it. Advances in science, technology & innovation (pp. 431-435). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-031-49711-7_71.
[23] Nadeem, F., Rehman, A., Ullah, A., Farooq, M., & Siddique, K.H. (2024). 7 managing drought in semi-arid regions through improved varieties and choice of species. In R. Lal (Ed.), Managing soil drought (pp. 212-234). Boca Raton: CRC Press. doi: 10.1201/b23132.
[24] Njinju, S.M., Gweyi, J.O., & Mayoli, R.N. (2022). Drought-resilient climate Smart sorghum varieties for food and industrial use in marginal frontier areas of Kenya. In A. Kumar, P. Kumar, S.S. Singh, B.H. Trisasongko & M. Rani (Eds.), Agriculture, livestock production and aquaculture: Advances for smallholder farming systems (pp. 33-44). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-93262-6_3.
[25] Ologeh, I., Adesina, F., & Sobanke, V. (2021). Assessment of farmers’ indigenous technology adoptions for climate change adaptation in Nigeria. In W. Leal Filho, N. Oguge, D. Ayal, L. Adeleke & I. da Silva (Eds.), African handbook of climate change adaptation (pp. 117-129). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-45106-6_28.
[26] Park, S., Lim, C.H., Kim, S.J., Isaev, E., Choi, S.E., Lee, S.D., & Lee, W.K. (2021). Assessing climate change impact on cropland suitability in Kyrgyzstan: Where are potential high-quality cropland and the way to the future. Agronomy, 11(8), article number 1490. doi: 10.3390/agronomy11081490.
[27] Parra-López, C., Abdallah, S.B., Garcia-Garcia, G., Hassoun, A., Sánchez-Zamora, P., Trollman, H., Jagtap, S., & Carmona-Torres, C. (2024). Integrating digital technologies in agriculture for climate change adaptation and mitigation: State of the art and future perspectives. Computers and Electronics in Agriculture, 226, article number 109412. doi: 10.1016/j.compag.2024.109412.
[28] Pashchenko, Y.M. (2024). How to prevent negative phenomena of drought in maize cultivation. Retrieved from https://mais-seeds.com/kak-predotvratit-negativnye-yavleniya-zasuhi-pri-vyrashhivanii-kukuruzy/.
[29] Pichura, V., Potravka, L., Domaratskiy, Y., & Drobitko, A. (2024). Water balance of winter wheat following different precursors on the Ukrainian steppe. International Journal of Environmental Studies, 81(1), 324-341. doi: 10.1080/00207233.2024.2314891.
[30] Reyer, C.P., et al. (2017). Climate change impacts in Central Asia and their implications for development. Regional Environmental Change, 17, 1639-1650. doi: 10.1007/s10113-015-0893-z.
[31] Saleh, D., & Bejaoui, S. (2024). Kyrgyz Republic Country strategic opportunities programme. Retrieved from https:// webapps.ifad.org/members/eb-seminars/2024-09-11-12-EB-consultation/docs/EB-2024-OR-10.pdf.
[32] Shebanina, O., Poltorak, A., & Chorniy, D. (2024). Global food security: Challenges in achieving the Sustainable Development Goals. Ukrainian Black Sea Region Agrarian Science, 28(4), 9-20. doi: 10.56407/bs.agrarian/4.2024.09.
[33] State Programme for the Development of the Agro-Industrial Complex of the Republic of Kazakhstan for 20172021. (2017). Retrieved from https://faolex.fao.org/docs/pdf/kaz179522.pdf.
[34] Thomas, T.S., Akramov, K.T., Robertson, R.D., Nazareth, V., & Ilyasov, J. (2021). Climate change, agriculture, and potential crop yields in Central Asia. Washington: International Food Policy Research Institute.
[35] Usta, A.T., & Gök, M.Ş. (2024). Adaptation to climate change: State of art technologies. Kybernetes. doi: 10.1108/ K-11-2023-2517.
[36] Xenarios, S., Gafurov, A., Schmidt-Vogt, D., Sehring, J., Manandhar, S., Hergarten, C., Shigaeva, J., & Foggin, M. (2019). Climate change and adaptation of mountain societies in Central Asia: Uncertainties, knowledge gaps, and data constraints. Regional Environmental Change, 19, 1339-1352. doi: 10.1007/s10113018-1384-9.
[37] Yeraliyeva, Z.M., Kurmanbayeva, M.S., Makhmudova, K.K., Kolev, T.P., & Kenesbayev, S.M. (2017). Comparative characteristic of two cultivars of winter common wheat (Triticum aestivum L.) cultivated in the southeast of Kazakhstan using the drip irrigation technology. OnLine Journal of Biological Sciences, 17(2), 41-49. doi: 10.3844/ ojbsci.2017.40.49.
[38] Yzakanov, T., Mamytkanov, S., Ibraimova, Zh., Steinberg, E., & Alibakieva, Ch. (2024). Study of agroforestry methods and techniques for soil erosion prevention on agricultural land. Ukrainian Journal of Forest and Wood Science, 15(4), 72-89. doi: 10.31548/forest/4.2024.72.
[39] Zenda, T., Liu, S., & Duan, H. (2020). Adapting cereal grain crops to drought stress: 2020 and beyond. In S. Fahad, S. Saud, Y. Chen, C. Wu & D. Wang (Eds.), Abiotic stress in plants. London: Intech. doi: 10.5772/ intechopen.93845.