28 Ebrill 2020
Dr Cate Williams: IBERS, Prifysgol Aberystwyth.
- Mae datblygu cnydau sy'n gwrthsefyll sychder yn strategaeth allweddol ar gyfer addasu ffermdir at newid hinsawdd a bydd yn helpu i wella diogelwch bwyd yn fyd-eang.
- Mae’r gallu i wrthsefyll sychder yn nodwedd gymhleth sy'n cynnwys llawer o enynnau gwahanol, sy'n ei gwneud yn anodd i’w drin a’i drafod.
- Gallai technolegau dilyniannu newydd fod yn allweddol i greu cyltifarau newydd, sy'n gwrthsefyll sychder ac yn cynhyrchu cnwd mawr.
- Ceir amryw o benderfyniadau rheoli a allai helpu ffermwyr i ymdrin â sychder, e.e. casglu dŵr glaw, plannu olyniaeth neu newid i gnydau gaeaf.
Mae newid hinsawdd yn fater tyngedfennol sydd â chanlyniadau pellgyrhaeddol i’r holl fywyd ar y Ddaear. Un o effeithiau'r newid yn yr hinsawdd yw tywydd eithafol (tywydd poeth, sychder a llifogydd) a newidiadau mewn tymheredd a phatrymau dyodiad. O ganlyniad, rhagwelir y bydd amlder a difrifoldeb sychder, tywydd poeth a llifogydd yn cynyddu ac yn fygythiad uniongyrchol i ddiogelwch bwyd ledled y byd. Mae dwy ffordd i fynd i'r afael â newid hinsawdd: addasu (ymdopi ag effeithiau newid hinsawdd) a lliniaru (lleihau'r ffactorau sy'n cyfrannu at newid hinsawdd). Yn y diwydiant amaeth, mae amryw o ymyriadau'n cael eu hystyried i ymdopi ag effeithiau newid hinsawdd a hefyd i liniaru’r cyfraniadau yn y dyfodol. Mae bridio dethol ar gnydau, ac anifeiliaid yn wir, yn rhan hanfodol o'r dull addasu. Y gallu i wrthsefyll sychder (ac amgylchiadau perthynol fel tywydd poeth) a llifogydd yw'r nodweddion mwyaf cyffredin sy'n gysylltiedig â'r hinsawdd y mae amrywogaethau cnydau'n cael eu bridio ar eu cyfrer, gyda'r bwriad o ymdopi mewn tywydd eithafol a gwella diogelwch bwyd yn fyd-eang.
Mecanweithiau gwrthsefyll sychder
Yn gyffredinol, mae gan blanhigion ystod eang o fecanweithiau addasu i ymdopi â sychder, ac mae gan wahanol rywogaethau a chyltifarau wahanol ymatebion. Mae llawer o wahanol strategaethau goddef sychder ac osgoi sychder yn dod ynghyd i roi planhigyn sy'n gwrthsefyll sychder. Mae strategaethau osgoi sychder yn anelu at leihau effeithiau sychder, yn bennaf trwy leihau colledion dŵr, er enghraifft, newid nifer y stomata a/neu faint yr agoriadau hyn. Mandyllau meicrosgopig yw stomata ac maen nhw i’w cael yn bennaf ar ddail ac yn caniatáu cyfnewidiad nwyon. Gall lleihau niferoedd y stomata neu eu cau hefyd leihau'r siawns y bydd dŵr yn cael ei golli. Mae nodweddion eraill yn cynnwys cynyddu lefel y cwyr yn y cwtigl, rholio’r dail i leihau maint yr arwyneb neu newid gogwydd y dail, sydd i gyd yn gweithio i atal dŵr rhag cael ei golli.
Ar y llaw arall, mae goddef sychder yn cyfeirio’n fwy at sut mae'r planhigyn yn dygymod ag effeithiau sychder, yn enwedig ar lefel y gell. Yn aml, mae hyn yn cynnwys cynhyrchu hormonau a chyfansoddion cemegol sy'n cydbwyso symudiad dŵr i mewn ac allan o'r gell a chynnal pilen cell iach (Ffigwr 1). Drwy’r broses hon sydd hefyd yn cael ei hadnabod fel ‘addasiad osmotig’ gall planhigyn reoli llif dŵr drwy gyfrwng crynodiad yr hydoddion yn y gell a hynny ar lefel eithriadol o isel (Ffigwr 1). Mae hyn yn helpu i gynnal y swm cywir o bwysedd yn y gell a philen cell iach, sydd yn ei dro yn cadw meinwe’r planhigyn yn iach ac yn osgoi necrosis (a welir yn aml ar ffurf 'brownio’).
Un arall o swyddogaethau’r hormonau a'r cemegau hyn sy'n cael eu rhyddhau mewn ymateb i straen yw dadwenwyno. Wrth i'r planhigyn fynd drwy straen (sychder neu fel arall) gall cyfansoddion gwenwynig gronni. Gan hynny, mae'n hanfodol bod y tocsinau hyn yn cael eu gwaredu. Mae hyn hefyd yn helpu i gynnal amgylchedd sefydlog i ensymau a moleciwlau sy'n chwarae rôl mewn prosesau metabolig hanfodol ac yn cyfrannu at iechyd, twf a datblygiad y planhigyn.
Gellir dadlau mai'r nodwedd gorfforol allweddol wrth wrthsefyll sychder yw hyd a dyfnder y gwreiddiau. Mae gwreiddiau'n hanfodol o ran twf, datblygiad a pherfformiad oherwydd eu rôl weithredol wrth gymryd dŵr a maetholion. Mae'r system wreiddiau yn hyblyg a deinamig sy'n caniatáu i blanhigion ymateb i sychder drwy hybu twf a datblygiad y gwreiddiau. Er bod dyfnder a dwysedd y gwreiddiau yn allweddol o ran gwrthsefyll sychder, mae cynhwysedd hydrolig y gwreiddiau (h.y. eu gallu i echdynnu dŵr) yr un mor bwysig. Amodau amgylcheddol yw un o’r prif ddylanwadau ar adeiledd y gwreiddiau ond mae rhywfaint o sail genynnol i’r nodwedd hefyd. Gall gwell adeiledd gwraidd hefyd chwarae rhan yn y gwaith o liniaru llifogydd. Mae adeiledd gwraidd dwfn a datblygedig yn caniatáu i ddŵr ymdreiddio’n well – drwy fylchau a grëir gan wreiddiau'r planhigyn yn hytrach na llifo dros yr wyneb. Mae gwreiddiau planhigion hefyd yn cyfrannu at adeiledd ffisegol y pridd a allai leihau'r posibilrwydd o lifogydd. Mae cywasgiad pridd hefyd yn bwysig o ran datblygiad gwreiddiau a lliniaru llifogydd, gan fod lefelau uchel o gywasgu yn cyfyngu ar dwf gwreiddiau ac yn lleihau gallu’r pridd i ddal dŵr. Mae hyn yn cyfyngu ar y cyflenwad dŵr i'r planhigyn ei hun a gall hefyd gyfrannu at y perygl o lifogydd.
Mae'n bwysig nodi bod pob rhywogaeth o blanhigion yn wahanol ac y bydd hyd yn oed cyltifarau o fewn rhywogaethau yn dangos gwahanol fecanweithiau addasu ar gyfer sychder – gan ddefnyddio'r cyfan, dim neu rai o'r strategaethau uchod. Er hynny, mae gan yr addasiadau hyn sail enetig gref sy'n gwneud y gallu i wrthsefyll sychder yn faes deniadol ar gyfer trin genynnau a rhaglenni bridio dethol. Mae cannoedd o enynnau sy'n ymwneud â gwrthsefyll sychder wedi'u hadnabod a chytunir bod y ffenoteip 'gwrthsefyll’ yn cael ei reoli gan lawer o enynnau effaith-fach sy'n rheoli amrywiaeth aruthrol o ymatebion gwahanol.
Astudiaethau achos
Glaswellt
Rhygwellt yw’r cyltifar glaswellt a ddefnyddir amlaf yn y Deyrnas Unedig, am ei fod yn gynhyrchiol iawn ac yn gweddu'n dda i'r hinsawdd a'r systemau ffermio lleol. Efallai mai rhygwellt lluosflwydd (PRG) yw'r mwyaf poblogaidd gan ei fod yn amlbwrpas ac yn byw’n hir. Er bod PRG yn goddef oerfel yn dda, nid yw mor addas at ymdopi ag amodau cras.
Mae ymchwil sy'n cymharu rhywogaethau PRG o lawer o wledydd gwahanol wedi canfod gwahaniaethau mewn genynnau sy'n gysylltiedig â gwrthsefyll sychder. Er enghraifft, roedd cyltifar o Norwy yn dangos deunydd blagur 7 gwaith yn uwch na'r PRG rheoli ar ôl sychder estynedig, gan arwain at gynnyrch uchel yn ogystal â’r gallu i wrthsefyll sychder. Mae rhygwellt gogledd Affrica hefyd wedi’i werthuso oherwydd ei wreiddiau dwfn; serch hynny, gwelodd rhagor o ymchwil leihad mewn cynhyrchiant yn yr haf. Mae hyn yn debygol o fod yn addasiad effeithiol ar gyfer hafau cras Affrica, ond gall lesteirio perfformiad yn y Deyrnas Unedig. Mae'n ymddangos bod cyltifarau Sbaenaidd, ar y llaw arall, yn cadw cnwd yr haf ac yn dangos nodweddion sy'n gwrthsefyll sychder, felly fe allai’r rhain fod yn well opsiwn ar gyfer croesi gydag amrywogaethau domestig. Er bod llawer o enynnau wedi’u hadnabod ac wedi'u trin yn llwyddiannus mewn PRG, gallai edrych ar amrywogaethau o wledydd cras eraill gynnig rhagor o atebion. Fe all croesi amrywogaethau ag eraill sy’n dangos y gallu i wrthsefyll sychder ar y lefel a ddymunir ac sy’n dal i greu cnwd da fod yn well na thargedu genynnau i’w trin a’u trafod.
Yn y prosiect SuperGraSS yn IBERS ym Mhrifysgol Aberystwyth, gwelwyd bod hybrid PRG x peiswellt (Festuca pratensis) yn creu gwreiddiau cryfach a oedd yn fwy abl i dreiddio i bridd wedi’i gywasgu, o’i gymharu â PRG (Lolium perenne). Mae gan adeileddau gwreiddiau o'r fath y potensial i gynyddu’r mandyllau mewn pridd, a’i allu i ddal dŵr ac fe allent gyfrannu at leihau perygl llifogydd o ganlyniad. O'i gymharu ag amrywogaeth PRG safonol, llwyddodd Festulolium sp. i leihau dŵr ffo 51%, a 43% o’i gymharu â pheiswellt mawr. Nod prosiect SUREROOT bellach yw adeiladu ar y gwaith hwn ac archwilio effeithiau sychder yn ogystal ag effaith llifogydd. Mae arbrawf diweddar yn ategu’r canlyniad hwn ac yn ei ddatblygu. Gwelwyd bod poblogaethau o PRG tetraploidaidd (a nifer fach o amrywogaethau Festulolium a Festuca), yn sgil straen sychder, wedi llwyddo i ddatblygu mwy o ddeunydd sych blagur a gwraidd na phoblogaethau diploidaidd. Cafodd dechreuad symptomau sy'n gysylltiedig â sychder eu gohirio hefyd, ac adferodd y planhigion yn well ar ôl i’r sychder gael ei leddfu. Mae ymchwil o'r fath yn awgrymu'n betrus y gallai PRG tetraploidaidd fod yn fwy cymwys i ymdopi â sychder na mathau diploidaidd.
Haidd
Mae haidd yn gnwd pwysig arall yn y Deyrnas Unedig, yn cael ei blannu’n bennaf yn y gwanwyn ac yn barod i'w gynaeafu yn yr haf, er ei fod yn cael ei blannu ar ddiwedd yr hydref mewn rhai achosion. Gall sychder yn y gwanwyn (cyfnod yr eginblanhigyn) a'r haf (cyfnod blodeuo) effeithio ar faint cnydau haidd y gwanwyn gan nad yw wedi'i addasu'n dda at fyw mewn hinsawdd cras. Gan hynny, mae gwella cynhyrchiant o dan amodau sychder yn bwysig – yn enwedig yng nghyfnod yr eginblanhigyn pan fo’r planhigyn yn fwyaf sensitif.
Mewn haidd, mae’r ymchwil yn awgrymu bod symudiad nwy drwy’r stomata a lefelau’r cemegau (sodiwm a photasiwm) mewn celloedd yn bwysicach na hyd y gwreiddyn a dwysedd y stomata yn y dail. Yn ddiddorol ddigon, mae'r dystiolaeth hon yn dangos bod haidd yn dibynnu mwy ar addasiad osmotig ar lefel y gell na newidiadau mwy mewn morffoleg megis hyd y gwreiddiau. Mae addasiadau o'r fath yn perthyn i gategori goddef sychder ac fe allen nhw lywio strategaethau bridio yn y dyfodol.
Mae sawl genyn sy'n ymwneud â’r gallu i wrthsefyll sychder mewn haidd wedi'u hadnabod ac wedi'u harchwilio. Un genyn allweddol yw HVA1, sy'n dangos perthynas linol ag ymateb i sychder: – manylaf i gyd y mae’r genyn HVA1 wedi’i fynegi, gorau i gyd yw gallu’r planhigyn i wrthsefyll sychder. Ymgeisydd addawol arall yw'r genyn HvP5CS1, y mae amrywiadau arno'n gysylltiedig â gallu da i wrthsefyll sychder. Gallai’r ddau enyn fod yn farcwyr DNA buddiol ar gyfer prosiectau bridio drwy gymorth genom.
Ceirch
Dyma gnwd gwanwyn arall yn bennaf, ac mae ceirch yn gnwd allweddol ledled y byd. Mae ceirch yn amlbwrpas ac yn gwneud yn dda ar amryw o briddoedd, gan gynnwys rhai o ansawdd ymylol. Er hynny, mae ceirch yn sensitif i hinsawdd gras. Er bod hinsawdd dymherus bresennol y Deyrnas Unedig yn gweddu i geirch fel cnwd, mae’n ddigon posibl y gallai hyn newid yn y dyfodol.
Mae ymchwil gan Brifysgol Aberystwyth yn defnyddio technolegau dilyniannu newydd yn awgrymu bod cau’r stomata ac atal gwaith gwrthocsidyddion yn addasiadau allweddol ar gyfer ceirch dan straen sychder. Yn y cyltifar sy'n gwrthsefyll sychder, dechreuai’r mecanweithiau hyn weithredu'n gyflym, cyn i effeithiau sychder allu creu difrod. Mae hyn yn awgrymu bod ceirch sy’n gwrthsefyll sychder yn defnyddio dull osgoi sychder, yn hytrach na dull goddef sychder.
Mae'r cyltifarau ceirch Brusher, Tarahumara a Paisley wedi dangos nodweddion da o ran gwrthsefyll sychder mewn astudiaethau yn Iran, ac mae’r cyltifar Patones hefyd wedi dangos addewid. Gallai’r profion hyn fod yn sail i gynlluniau bridio newydd neu gallai cynhyrchwyr tir âr ddechrau gweld y cyltifarau hyn yn ymddangos mewn catalogau hadau. Wrth i'r grŵp Llafur Ni weithio i brofi 10 math prin o geirch Cymreig mewn ymgais i wella amrywiaeth hadau, efallai hefyd y bydd cyfle i brofi am ymatebion i sychder. Nod y prosiect yw ailedrych ar hen fathau traddodiadol o geirch Cymreig i chwilio am gyltifarau a allai fod yn addas iawn i'n hinsawdd gyfnewidiol.
Y cynnydd presennol
Y tu allan i'r Deyrnas Unedig, mae cynnydd wedi'i wneud wrth ddefnyddio cnydau newydd sy'n gallu gwrthsefyll sychder yn enetig. Er enghraifft, yn yr Unol Daleithiau cafodd yr indrawn masnachol cyntaf sy’n gallu gwrthsefyll sychder (MON87460, a gynhyrchwyd gan Monsanto) ei blannu gan fwy na 2,000 o ffermwyr ar fwy na 50,000 o hectarau (ha). Mae'r cyltifar hwn yn defnyddio genynnau a gymerwyd o'r bacteria Bacillus subtilis ac E. coli sy'n cynnig gwell sefydlogrwydd yn y gell ac sy’n caniatáu i blanhigion barhau swyddogaethau’r celloedd o dan straen sychder. Yn 2018, cymeradwyodd llywodraeth Indonesia ddefnyddio amrywogaeth cansenni siwgr sy’n gallu gwrthsefyll sychder (NXI-4T, Ymchwil Planhigfa Nusantara). Mae’r amrywogaeth hon, sy’n cynnwys y genyn bacteriol betA, yn gallu gwneud addasiadau osmotig uwch mewn celloedd ac mae’n addasu’n dda at sychder. Mae mathau eraill o indrawn, siwgr cansenni, gwenith a reis sy'n gallu gwrthsefyll sychder yn cael eu defnyddio mewn treialon maes ledled y byd yn yr Ariannin, Brasil, India, De Affrica ac Uganda. Yn Ewrop, Sbaen sy’n arwain y ffordd o ran plannu cnydau trawsgenig, yn enwedig indrawn sy'n gwrthsefyll pryfed (indrawn Bt). Yn dilyn dadansoddi manwl ar dreialon maes a’r cynnydd mewn gwledydd eraill, mae siawns dda y bydd amrywogaethau o'r fath ar gael yn y Deyrnas Unedig yn y dyfodol, wrth i'r hinsawdd newid a'r galw ddod yn ddigon mawr.
Lleihau risg sychder drwy reoli
Er bod cynnydd yn cael ei wneud tuag at gnydau sy'n gwrthsefyll sychder, nid ydym eto wedi gweld y cyltifarau hyn yn ymddangos yn y catalogau hadau a'r rhestrau a argymhellir. Tan hynny, mae amryw o newidiadau a allai gael eu gwneud mewn arferion rheoli i fynd i'r afael â sychder ac, yn wir, llifogydd.
Gall dyddiadau hau a chynaeafu gael eu haddasu i ymdopi â gwanwyn cynhesach a thymheredd uwch. Er enghraifft, gallai hau'n gynt a chynaeafu'n hwyrach helpu i wneud iawn am golledion sy'n gysylltiedig â sychder. Gallai newid amserlenni cnydau a defnyddio system gnydio lluosog (tyfu dau neu fwy o gnydau yn yr un cae, er enghraifft salad) helpu i wneud y gorau o dymhorau tyfu estynedig. Gall y dull hwn, sy’n cael ei adnabod hefyd fel ‘plannu olyniaeth’ hybu’r cynhyrchiant hefyd drwy amryw o ddulliau: plannu cnydau gwahanol yn olynol, yr un cnwd yn olynol neu ar wahanol ddyddiadau aeddfedu. Gallai ffermwyr hefyd ystyried newid o blannu grawnfwydydd yn y gwanwyn i'r gaeaf pan fo'r glawiad yn fwy dibynadwy.
Mae rheoli dŵr hefyd yn bwysig wrth ddelio â sychder. Gall creu cronfeydd i storio dŵr y gaeaf helpu ffermwyr i ymdopi â llai o ddŵr a llai o ddibynadwyedd yn yr afonydd yn yr haf. Gall buddsoddi mewn technolegau newydd i wella effeithlonrwydd dŵr ac ynni hefyd helpu i liniaru effeithiau sychder, er bod hyn yn llai perthnasol i'r Deyrnas Unedig sy'n gweld tua 33.7 modfedd o law bob blwyddyn. I ffermwyr yn y Deyrnas Unedig, gallai uwchraddio systemau draenio i ymdopi â glawiad uwch ac atal llifogydd fod yn fwy perthnasol. Mae manteisio ar gyfnodau o law trwm drwy gasglu dŵr glaw ac ailgylchu dŵr hefyd yn arferion cynaliadwy poblogaidd.
Un ystyriaeth bwysig i reolwyr yw paru rhywogaethau'n ofalus â'r amgylchedd lleol. Bydd profi priddoedd y fferm a chanfod agweddau allweddol megis pH, gwead, ffrwythlondeb, draeniad, cynnwys lleithder, cynnwys deunydd organig a statws maetholion yn caniatáu i dirfeddianwyr wneud penderfyniadau gwybodus wrth ddewis cnydau a chael y gorau o'u tir.
Crynodeb
Mae llawer iawn o gynnydd wedi’i wneud yn sicr yn ein dealltwriaeth o’r gallu i wrthsefyll sychder mewn cnydau: mae llawer o enynnau wedi'u hadnabod mewn amryw o rywogaethau gwahanol. Disgwylir y bydd defnyddio’r genhedlaeth nesaf o dechnolegau dilyniannu yn hybu'r ymchwil hon ac yn arwain at gyflwyno cyltifarau newydd yn y diwydiant. Ymchwiliwyd yn helaeth i gnydau allweddol yn y Deyrnas Unedig fel glaswelltau (yn arbennig PRG), haidd a cheirch ac mae'r cynnydd yn gyson ond yn sicr. Wrth i’r ymchwil barhau i ddatblygu a throi'n ddiwydiant, mae yna newidiadau rheoli a all gael eu gwneud ar ffermydd i liniaru effeithiau sychder. Er enghraifft, mae ailgylchu dŵr, casglu dŵr glaw, hau a chynaeafu’n gynt neu symud i gnydau gaeaf yn arbennig o berthnasol i'r Deyrnas Unedig. Mae addasu arferion rheoli yn ogystal â gwella cyltifarau yn gam hanfodol tuag at ymdopi ag effeithiau newid yn yr hinsawdd a sicrhau diogelwch bwyd i'r dyfodol.