Quantification the impacts of climate change and crop management on phenology of maize-based cropping system in Punjab, Pakistan

Resumo

A produção agrícola é muito afetada pela duração da estação de crescimento, que é impulsionada pelas condições ambientais predominantes (principalmente temperatura) e práticas de manejo agronômico (particularmente mudanças nas cultivares e mudanças nas datas de semeadura). É imperativo avaliar o impacto das mudanças climáticas e das práticas de cultivo na fenologia para elaborar futuras estratégias de manejo para se preparar para as mudanças climáticas. Mudanças históricas na fenologia do milho de primavera e outono foram observadas em Punjab, Paquistão, durante 1980–2014. A semeadura (S) do milho de primavera foi antecipada em média 4,6 dias/década, enquanto o milho outono ‘S’ e a emergência (E) foram atrasados em média 3,0 e 1,9 dias/década. As datas observadas de antese (A) mais maturidade (M) foram anteriores em 7,1 e 9,2 dias/década e 2,8 e 4,4 dias/década para o milho de primavera e outono, respectivamente. Da mesma forma, as fases S-A, S-M e A-M foram encurtadas em média em 2,4, 4,6 e 1,9 dias/década e 5,5, 7,8 e 2,2 dias/década para o milho de primavera e outono, respectivamente. A variabilidade nas fases fenológicas do milho primavera e outono teve correlação significativa, com o aumento da temperatura durante 1980-2014. Empregar o modelo CSM-CERES-Maize usando híbrido padrão para todos os locais e anos ilustrou que a fenologia predita pelo modelo acelerou com a mudança climática mais do que a fenologia observada no campo. Essas descobertas sugerem que a semeadura tardia mais cedo e as mudanças de cultivares que exigem alto grau total de crescimento por dia durante 1980-2014 mitigaram parcialmente o impacto negativo das mudanças climáticas na fenologia do milho cultivado na primavera e no outono.

Abstract

Crop production is greatly impacted by growing season duration, which is driven by prevailing environmental conditions (mainly temperature) and agronomic management practices (particularly changes in cultivars and shifts in sowing dates). It is imperative to evaluate the impact of climate change and crop husbandry practices on phenology to devise future management strategies to prepare for climate change. Historical changes in spring and autumn maize phenology were observed in Punjab, Pakistan during 1980–2014. Sowing (S) of spring maize was earlier by an average of 4.6 days decade−1, while autumn maize ‘S’ and emergence (E) were delayed on average 3.0and 1.9 days decade−1. Observed anthesis (A) plus maturity (M) dates were earlier by 7.1 and 9.2 days decade−1 and 2.8 and 4.4 days decade−1for spring and autumn maize, respectively. Similarly, S-A, S-M and A-Mphases were shortened on average by 2.4, 4.6 and 1.9 days decade−1 and 5.5, 7.8 and 2.2 days decade−1 for spring and autumn maize, respectively. The variability in phenological phases of spring and autumn maize had significant correlation,with the increase in temperature during 1980–2014. Employing the CSM-CERES-Maize model using standard hybrid for all locations and years illustrated that model-predicted phenology has accelerated with climate change more than infield-observed phenology. These findings suggest that earlier late sowing and shifts of cultivars requiring high total growing degree day during 1980–2014, have partially mitigated the negative impact of climate change on phenology of both spring and autumn grown maize.