Climatic Impact on Small Grain Production in the Subarctic Region of the United States

• Published in: ARCTIC
• Main Authors: Sharratt, B.S., Knight, C.W., Wooding, F.
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: The Arctic Institute of North America 2003
• Subjects: barley; oat; wheat; cereals; grain yield; Alaska; climate; orge; blé; céréales; rendement céréalier; climat; Fairbanks; Arctic; Subarctic; subarctique*
• Online Access: https://journalhosting.ucalgary.ca/index.php/arctic/article/view/63676

The Subarctic comprises the higher mid-latitudinal regions with short, cool, moist summers and long, cold, dry winters. Indeed, the short, cool growing season is often thought of as a barrier to crop growth and diversity in these regions. Little is known, however, concerning the impact of the Subarctic climate on crop production. This study aimed to identify the climatic factors that are most important to the production of small grains in the Subarctic region of Alaska. The impact of climate on 'Galt' and 'Weal' barley (Hordeum vulgare L.), 'Nip' and 'Toral' oat (Avena sativa L.), and 'Gasser' and 'Park' wheat (Triticum aestivum L.) was assessed using climate and grain yield data collected from 1972 to 1989 at Fairbanks. Multiple regression analysis was used to identify the climatic factors that most influence yield. Different factors accounted for the largest proportion of variability in yield across years for the different grains. 1) For barley, variations in precipitation deficit (pan evaporation minus precipitation) and distribution of precipitation events within a growing season accounted for 41% of the variability across years in yield of Galt and Weal cultivars. 2) For oat, variations in the precipitation deficit ratio (ratio between precipitation deficit and pan evaporation) accounted for 44% of the variability across years in yield of Nip and 58% in yield of Toral oat. 3) For wheat, variations in number of days between precipitation events within a growing season, precipitation deficit, and temperature explained 70% of the variability across years in yield of Gasser and Park wheat. Results from our analysis further indicated that small grain production was bolstered in seasons with greater precipitation, more frequent precipitation, or lower evaporative demand (pan evaporation). Only wheat production appeared to be favored by higher minimum air temperatures. This study suggests that, despite the cool growing season in interior Alaska, the primary climatic limitation to crop production is water stress, associated with low precipitation or high evaporative demand. Therefore, land management practices aimed at conserving soil water will likely bolster crop production in the Subarctic. Le Subarctique comprend l'extrême nord des latitudes moyennes où les étés sont courts, frais et humides et les hivers longs, froids et secs. En fait, on pense souvent que la brièveté et la fraîcheur de la saison de croissance sont des obstacles au développement et à la diversité des cultures dans ces régions. En revanche, on sait très peu de choses sur l'impact qu'a le climat subarctique sur la production végétale. Cette étude vise à déterminer les facteurs climatiques les plus importants pour la production des petites céréales dans la zone subarctique de l'Alaska. On a mesuré l'incidence du climat sur l'orge (Hordeum vulgare L.) "Galt" et "Weal", l'avoine (Avena sativa L.) "Nip" et "Toral" et le blé (Triticum aestivum L.) "Gasser" et "Park" en se servant de données sur le climat et le rendement recueillies à Fairbanks de 1972 à 1989. On a eu recours à l'analyse de régression multiple pour mettre en évidence les facteurs climatiques qui ont la plus grande influence sur le rendement. Au cours de toutes les années, la majeure partie de la variabilité dans le rendement des différentes céréales s'expliquait par plusieurs facteurs: 1) Pour l'orge, les variations dans le déficit de précipitations (évaporation du bac moins les précipitations) et la distribution des événements hyétométriques durant une saison de croissance comptaient pour 41 % de la variabilité au cours des années dans le rendement des cultivars Galt et Weal; 2) Pour l'avoine, les variations dans le rapport du déficit de précipitations (rapport entre le déficit de précipitations et l'évaporation du bac) comptaient pour 44 % de la variabilité au cours des années dans le rendement de l'avoine Nip et 58 % dans celui de l'avoine Toral; 3) Pour le blé, les variations du nombre de jours entre les événements hyétométriques dans le cadre d'une saison de croissance, du déficit de précipitations et de la température expliquaient 70 % de la variabilité au cours des années dans le rendement du blé Gasser et Park. Les résultats de notre analyse indiquent en outre que la production des petites céréales a été favorisée durant les saisons où les précipitations étaient plus abondantes, plus fréquentes, ou encore où la demande d'évaporation (évaporation du bac) était plus faible. Seule la production de blé semblait bénéficier de températures ambiantes minimales plus élevées. Cette étude suggère que, malgré la fraîcheur et la brièveté de la saison de croissance dans l'intérieur de l'Alaska, le facteur climatique primaire qui limite la production végétale est le stress hydrique, joint à de faibles précipitations ou à une forte demande d'évaporation. Par conséquent, les pratiques de gestion des terres qui visent à conserver l'eau du sol favoriseront très probablement la production végétale dans le Subarctique.