AZ ÉGHAJLATVÁLTOZÁS KEDVEZ KÖRÜLMÉNYEKET HOZHAT ALMATERMESZTÉSÜNKNEK? ERDÉLYI É. Budapesti Corvinus Egyetem, Kertészettudományi Kar, 1118 Budapest, Villányi út 29-43.
Összefoglalás A termesztett növények fejl dését és termésmennyiségét is várhatóan befolyásolja az id járás változása, ezért az éghajlatváltozással együtt élve szükség van a folyamatok megfigyelésére és el rejelzések, becslések készítésére is. Munkánk során elemeztük, hogy az alma klimatikus igényei teljesülnek-e a jöv ben az általunk felhasznált gy ri és debreceni klímaváltozási szcenáriók alapján. Az alma igényeit, az ún. indikátorokat több fontosabb fejl dési szakaszon keresztül figyeltük meg. Az adatok sz!réséhez, rendszerezéséhez a KKT programot használtuk, majd els fokú sztochasztikus dominancia-kritériumot, azaz az összehasonlítást az adatsorokhoz tartozó eloszlásfüggvényekkel végeztük. Vizsgálataink során megfigyeltük a h mérséklet, extrém értékek, csapadékmennyiség, valamint eloszlásának alakulását a legfontosabb fejl dési szakaszokban. CLIMATE CHANGE COULD BE IN FAVOUR OF OUR APPLE PRODUCTION? Summary The tendency of global climate predict warming and an increase in extreme weather events. One of our most urgent tasks is to define the optimal preparation and response strategies to these conditions. Our approach is to show some possibilities in interdisciplinary, collaborative research, based on climate models which are very much needed for predictions. In this study we have examined weather indicators (climate demands), which are important in apple production. We applied comparison analyses based on the first order stochastic dominance criterion and different climate scenarios with their reference period. We were interested how the average temperature values, the precipitation amount and its variability, and the frequency of the extreme temperature values in the most important periods of growing will change. The locations of our case studies were Debrecen and Gy r.
AZ ÉGHAJLATVÁLTOZÁS VÁRHATÓ HATÁSAI, AZ EL REJELZÉS MÓDSZERE ÉS LEHET SÉGE A változásokat kutatók szerint a Kárpát medence klímája valószín!leg a jöv ben aszályossá válik, és az id járási széls ségek gyakoribbá válhatnak. A kutatók rámutatnak arra is, hogy ha a klíma továbbra is széls ségeket hoz, azaz egyre melegebbé és szárazabbá válik, akkor a gyümölcstermesztésre váró hatások sajnos negatív tendenciát mutatnak és megkérd jelezhetik az egyes, jelenleg honos növények termesztésének fennmaradását. Nagyon fontos tehát annak vizsgálata, hogy a várható változások milyen regionális következményekkel járhatnak, és mit tehetünk a negatív hatások ellen, illetve hogyan használhatjuk ki az esetleges pozitív
hatásokat. Az alma fejl dését és termésmennyiségét is várhatóan befolyásolja az id járás változása. A fajtakutatások során is nagyon fontos a várható klímahatások feltérképezése, és annak vizsgálata (Tóth M., 1998). Munkánkban az almára vonatkozó általános éghajlati igényeket vizsgáljuk klímamodellek meteorológiai adatai alapján. Nem térünk ki a különböz fajtákra, inkább a módszerben rejl lehet ségeket szeretnénk vázolni. Statisztikai elemzéseket végzünk a klimatikus igényekre vonatkozóan, valamint a növény fejl dése szempontjából extrém meteorológiai jelenségek gyakoriságának vizsgálatára múltbeli megfigyelésekre hivatkozva és a közeljöv re vonatkozó, nemzetközileg leginkább elfogadott klímaváltozási szcenáriók összehasonlításával. Ezek a vizsgálatok nyújthatnak továbblépési lehet séget a felkészülésre, hiszen a valószín!síthet klimatikus körülmények alapján a várható következmények elemezhet k, becsülhet k. A gyümölcstermesztésben többnyire szabadföldön kell megóvni a növényeket a rendkívüli id járástól, hiszen a fagykárok, jégkárok a kutatási eredmények alapján megduplázódhatnak. Vizsgálataink során azt tapasztaltuk, hogy a közeljöv re becsült értékek átlagosan nem mutatnak nagy változást, de a szórások alakulása rendkívül szembet!n az egyes vizsgálatok során. A magas szórásszám alapján arra lehet következtetni, hogy az id járás egyre széls ségesebbé válhat, egyre bizonytalanabb körülményeket hozhat. Eredményeink alapján az alma szempontjából kedvez körülmények kihasználására, a terméskockázat alakulására, annak okaira is sejtések fogalmazhatók meg, a klímaváltozáshoz való alkalmazkodásra vonatkozó további kutatásokat alapozhatják meg. Magyarországon is rendkívül nagy szükség van arra, hogy különböz diszciplínákban kutató szakemberek intenzív összefogással megteremtsék a fenntartható gyümölcstermesztés jöv beli új lehet ségeit. Az éghajlatváltozási forgatókönyvek adatainak elemzése alapján több információhoz juthatunk a termeszt k és nemesít k számára, mint amit az utóbbi id szakban tapasztaltak alapján tendenciájában várhatónak becslünk. FELHASZNÁLT METEOROLÓGIAI ADATSOROK ÉS MÓDSZER Az éghajlat várható jöv beli alakulása éghajlatváltozási forgatókönyvek, illetve szcenáriócsaládok és klímamodellek (szcenáriók) segítségével adható meg. Munkánk során az A2 forgatókönyvre támaszkodunk, amely a folyamatosan növekv népesség mellett divergens regionális gazdasági fejl dést feltételezve lassú és területileg nem egyenletes technológiai fejl déssel írják le a jöv t, figyelembe véve a helyi viszonyokat. Elemzéseinkhez a Hadley Intézet (UKHI, UKLO, UKTR3140) és a Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL2534, GFDL5564) által készített globális klímaváltozási modellek Debrecenre történt leskálázását használtuk fel. Az UKHI és UKLO szcenáriók a század végét (Diós et al, 2008), az UKTR3140 a 30-as évekre a GFDL2534 a 20-as-30-as éveket, a GFDL5564 az 50-es-60-as éveket jellemzik. Az összehasonlítás alapját a BASE szcenárió képezi, melynek meteorológiai jellemz i az 1961-90-es id szakot írják le. Mivel az éghajlatváltozási szcenáriók nem azonos id szakra vonatkoznak és független évekre generáltak, ezért az eredményeket az els fokú sztochasztikus dominancia-kritériumot felhasználva, az eloszlásfüggvények segítségével mutatjuk be. E kritérium szerint a nagyság szerinti rendezés azt jelenti, hogy minél jobban balra helyezkedik el az adatokhoz tartozó eloszlásfüggvény egy másikhoz képest, annál kisebb értékek vannak az adatsorban. Az adatok feldolgozásához a KKT Klímakutatás adatbázis-kezel szoftvert használtuk (Szenteleki, 2007). E program segítségével vizsgáltuk a fenofázisok hosszát is meghatározó alsó és fels h mérsékleti határok, illetve a fejl dési szakaszonkénti klimatikus igényeknek megfelel napok el fordulási gyakoriságát.
ALMA KLIMATIKUS IGÉNYEK VIZSGÁLATA A MÚLTBAN, ÉS A JÖV RE A gyümölcsterm növények vegetációs id szaka a rügyfakadástól a lombhullás végéig tart. A vegetációs id szak kezdete, id tartama és vége a gyümölcsfajok szerint jelent sen eltérhet. Az elmúlt évtizedekben a vegetációs id szak extrém id járási hatásai közül a virágzáskori fagy jelentette a legtöbb problémát (Tóth M., 1982) Ugyanazokon a term helyeken több száz almafajtánál azt jelezték a kutatók, hogy a fajtakülönbségek majdnem két hónapos eltolódást is eredményezhetnek a virágzás kezdetén. Az egyértelm!, hogy a h mérséklet emelkedésének köszönhet en 6-8 nappal korábbi virágzással lehet számolni. A szedési érettség id szaka szintén nagy jelent ség!, mert befolyásolja az extrém id járásnak való kitettség id tartamát. Kutatási eredmények igazolják, hogy a szüreti idény az utóbbi húsz évben több mint két héttel meghosszabbodott, a fejl dési id tartam pedig a korábbi virágzásnak köszönhet en három héttel hosszabb lett. A vizsgálati eredmények kimutatták, hogy b ségesebb nyári csapadékellátottság mellett korábbi a virágzás a következ év tavaszán. A szüret id pontját az el z év szének átlagos naponkénti h mérséklet változása befolyásolja. Amennyiben jelent s az el z év szének h mérséklet-csökkenése, a gyümölcsfák sz végén korábban kerülnek mélynyugalmi periódusba, s ez által a következ évben az érési id korábban következik be. Poldervaart (2004) hollandiai elemzése is h mérsékletemelkedést és ennek hatására az alma fejl désének gyorsulását dokumentálja. Alma esetén évtizedenként egy-két nappal korábbi tendencia volt észlelhet a fenofázisokban. Szlovéniában végzett elemzés (Bergant et al. 2001) szerint e régióban a csapadék tavasszal nem korlátozó tényez , ezért ennek hatása gyakorlatilag nem kimutatható a virágzás idejének befolyásolásában, míg a h mérséklet 76%-ban meghatározza ezt a fenológiai dátumot. Az almánál a rügyek duzzadása 6 °C körüli napi középh mérsékletnél indul meg. Ha a h mérséklet tartósan meghaladja ezt az értéket, akkor az alma vegetatív tevékenysége zavartalan, a növekedés folyamatos. Az alma számára a kedvez h mérsékletek tartománya 15-33 °C között van. Amikor a leveg h mérséklete meghaladja a 35 °C-ot, akkor a légzésb l származó szervesanyag-leépülés rendszerint nagyobb a fotószintézis során képz dött szerves anyag mennyiségénél. A nappali órákban az almafa lombkoronájában kb. 1-1,5 fokkal magasabb a h mérséklet, éjszaka pedig valamivel alacsonyabb, mint a törzs környezetében (Lakatos 2004). Caprio és Quamme (1999) szerint a h mérsékleti széls ségek hiánya jelenti a legkedvez bb feltételt a magas termésátlagok eléréséhez. Az alma érzékeny a tavaszi és szi fagyokra. Az almarügyek számára a -4°C, a virágok számára a -2°C és a gyümölcsök számára a -1°C a kritikus érték. A 18°C alatti értékek a méhek beporzó tevékenységét gátolják, 10°C fok alatt a méhek ki sem repülnek. A magas h mérséklet és az alacsony páratartalom a pollen megtapadását gátolja (Nyéki 1980). A virágzás alatti tartós es és magas nedvességtartalom akadályozzák a pollen kiszóródását a portokokból. Mindezek alapján az éghajlatváltozási forgatókönyvek elemzése alapján el ször a módszer bemutatásának érdekében arra kerestük a választ, hogy az almatermesztésre mennyire lehet káros, illetve jó hatással a változó éghajlat. Ennek érdekében a Debrecenre és Gy rre leskálázott regionális modellek meteorológiai adatai alapján összehasonlítottuk az alma néhány fontosabb klimatikus igényének teljesülésére és az extrém értékekre vonatkozó gyakorisági adatokat. Eredményeinket a vegetációs id szakra vonatkozó elemzésünket követ en a legfontosabb fejl dési szakaszokat végigkövetve mutatjuk be. Az alma nagy vízigény! gyümölcsfaj, legalább 600-800 mm csapadékot kíván évente. A h!vös éghajlatot kedveli, a tenyészid szakra éves h összegben igénye nem haladja meg a 3100°C h mérsékletet, kivéve a Delicious fajtakörhöz tartozó melegigényes almákat, melyek a legalább 3200°C h mérsékleti összeget kedvelik (Radics, 2001). A jöv ben várható éves csapadékmennyiség átlagos értékeit Debrecenre vonatkozóan az 1. táblázat tartalmazza. A klímszcenáiók alapján elmondható, hogy a jöv re becsült értékek a bázisid szakhoz képest
jelent s eltérést nem mutatnak, kivéve az egyensúlyi szcenáriók esetében (UKHI, UKLO), melyek a század végére várható drasztikus változást vetítik el re. Ilyen tekintetben tehát a század közepéig almatermesztésünket nem fenyegeti nagy kockázat. Gy rben kisebb csapadékellátottság várható, mint Debrecenben, minden szcenárió esetében. 1. táblázat: Az éghajlat változási forgatókönyvek által el re jelzett átlagos éves csapadékösszegek és szórásuk alakulása Debrecenre (mm) BASE GF2534 GF5564 UKHI UKLO UKTR átlag 509.10 514.80 556.30 426.10 626.20 488.10 szórás 90.59 88.62 103.30 84.30 111.40 82.93 H mérséklet- és csapadékviszonyok a vegetációs id szakban A múltbeli (BASE) és a jöv beli éghajlatváltozási forgatókönyvek összehasonlítása alapján, a gyakorisági és az átlag értékek alapján is elmondható, hogy a csapadék mennyisége kismértékben változik, kivéve az UKHI szcenárió esetében, ahol drasztikus csökkenést figyelhetünk meg. Megállapítható, hogy az alma termesztése számára megfelel en alakulhat a csapadékellátottság, az adatok változékonysága is csak az UKLO szcenárióra mutat kiugró értéket. Kérdés azonban, hogy a fejl dés különböz szakaszaiban hogy alakulnak az éghajlati körülmények, a kedvez átlagos értékek mellett megfelel lesz-e az eloszlás is. Következ lépésként a h mérséklet alakulását vizsgáltuk. A vegetációs id szakban, azaz a növény növekedési és fejl dési folyamatainak id szakában az alma átlagos h mérséklet igénye 15-33°C. Várakozásainknak megfelel en, az éghajlatváltozási forgatókönyvek adatai alapján a h mérséklet értékek növekedése látszik a vegetációs id szakban a múltat jellemz id szak becsült értékeihez képest: Debrecenre vonatkozó adatok esetén 7-15%-os (1. ábra), Gy rre 10-15%-os növekedést mutatnak. A h összeg becsült értékei is h mérsékletnövekedést jeleznek, ami a meleg éghajlatot kedvel fajtakörhöz tartozó almáknak kedvez leginkább. Eloszlásfüggvények a vegetációs id szak optimális h mérséklet gyakoriságára, Debrecen 1 BASE
0.8
GF2534
0.6
GF5564
0.4
UKHI UKLO
0.2 UKTR
0 0
20
40
60
80
100
120
140
160
napok száma
1. ábra A vegetációs id szakban optimális (15-33°C) átlagh mérséklet! napok számának szcenáriónkénti megoszlása Debrecenre A téli (fiziológiai) mélynyugalom A mélynyugalom befejez déséhez megfelel hideghatás, 0 és 7 °C közötti h mérséklet szükséges. A szcenáriókra vonatkozó gyakorisági adatok összehasonlítását Gy rre vonatkozóan (nov.25-jan.15.) a 2. ábrán mutatjuk be. Várakozásainkkal ellentétben azt tapasztaljuk, hogy ez a követelmény szinte minden éghajlatváltozási forgatókönyv esetén a jöv ben is teljesülni látszik, s t a bázisid szakhoz képest gyakrabban minden meteorológiai adatsor esetén gyakrabban jelentkezik. Debrecen térségére is hasonló eredményt kapunk, kivételt egyedül az UKHI szcenárió képez.
Eloszlásfüggvények a mélynyugalmi fázis optimális h mérsékletének gyakoriságára, Gy r 1 BASE
0.8
GF2534
0.6
GF5564
0.4
UKHI UKLO
0.2 UKTR
0 0
5
10
15
20
napok száma
2. ábra: A szcenáriók h mérséklet adataira ábrázolt eloszlásfüggvények az alma mélynyugalmi id szakában Extrém káros h mérsékletek El ször az extrém alacsony káros h mérsékleti értékek gyakoriságát figyeltük meg, különböz fejl dési szakaszokban. A rügyfakadástól a virágzásig terjed id szakban ez az érték a -4°C alatti napi minimumh mérsékletet jelenti. A virágok számára a -2°C alatti napi minimum h mérséklet lehet veszélyes. Az 1973-1992-ben Soltész (1992) által megfigyelt virágzási id szakok alapján az április 15. és május 15. közé es id szakra végeztünk összehasonlításokat. A gyümölcsérés id szaka Magyarországon körülbelül június 20. és november 10. közé tehet . Ebben az id szakban kritikus lehet a növény, illetve termése számára a -1°C alatti h mérséklet, ezért vizsgáltuk ennek az el fordulási valószín!ségét. Bár ebben a fejl dési szakaszban a legjellemz bbek az alma számára a kritikusan alacsony értékek, az el fordulási gyakorisága nem jelent s, s t az id el re haladtával várhatóan egyre kevésbé lesz jellemz mindkét vizsgált helyszínen. A átlagos el fordulási gyakoriság, a szórása és variációs koefficiense (CV) alapján a klímaváltozási szcenáriók által el re jelzett adatokra az éghajlatváltozás forgatókönyvek meteorológiai adatai alapján várhatóan nem jelentenek kockázati tényez t az extrém alacsony h mérséklet értékek. A fejl dés számára kritikusan magas h mérséklet a 35°C feletti h mérséklet. A továbbiakban az ilyen magas h mérséklet! napokra vonatkozóan végeztünk az éghajlatváltozási forgatókönyvekre összehasonlító vizsgálatot. Az átlagos el fordulási gyakoriság, szórása és variációs koefficiense (CV) alapján mindkét vizsgálati helyen azt tapasztaltuk, hogy az extrém magas h mérséklet kockázati tényez t jelenthet a jöv ben, hiszen el fordulási gyakorisága megn minden szcenárió Debrecenre (2. táblázat) és Gy rre leskálázott adatai alapján is. 2. táblázat: A 35°C feletti h mérséklet! napok átlagos el fordulási gyakorisága, szórása és variációs koefficiense (CV) a Debrecenre vonatkozó klímaváltozási szcenáriók adatai alapján BASE GF2534 GF5564 UKHI UKLO UKTR szórás 0.77 1.83 2.62 5.77 9.98 2.67 átlag 0.42 1.10 1.87 19.03 26.19 2.13 CV 1.83 1.67 1.40 0.30 0.38 1.25 Munkánk és eredményeink során újabb kérdések fogalmazódnak meg, amik újabb válaszokra várnak. További célként lehet kit!zni az alma terméskockázatának vizsgálatát és folytatni a lehetséges okainak keresését. Cél lehet még az alma termesztésének modellezése is, mely el segítheti a termésmennyiség, fenológiai fejl dés, költségtakarékos és minél gazdaságosabb
termesztés további lehet ségeinek feltárása. Ilyen elemzések is segíthetik a gondos felkészülést és alkalmazkodási stratégiák kidolgozását. A regionális klímamodellek megismerésével, ezekkel a módszerekkel is pontosabb becslések végezhet k. Várható, hogy új növényi kórokozók és kártev k illetve gyomok jelennek meg hazánkban is, melyek agresszívebbek lesznek és a tömeges elterjedésük sem kizárható. Indikátorelemzéssel viszont tervezhet lehet a biológiai védekezés is, mely igen fontos teend a növényvédelmi munkák el készítése, tervezése és végzése során. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Munkánk a Budapesti Corvinus Egyetem Kutatási Kiválósági és Kutató Asszisztens ösztöndíjak, valamint a TÁMOP 4.2.1.B-09/1/KMR-2010-0005 számú kutatási program támogatásával készült. IRODALOMJEGYZÉK Bergant, K., Crepinsek, z., Kajfez-Bogataj, L. (2001): Flowering prediction of pear tree (Pyrus communis L.), apple tree (Malus domestica Borkh) and plum tree (Prunus domestica L.) – similarities and differences. Zbornik Biotehniske Fakultete Univerze v Ljubljani Kmetijstvo. 77(1): 3-10 oldal. Caprio, J.M., Quamme, H.A. (1999): Weather conditions associated with apple production in the Okanagan Valley of British Columbia. Canadian Journal of Plant Science. 79 (1): 129137.oldal Diós N., Ferenczy A., Hufnagel L., Szenteleki K.(2008): Klímaszcenáriók összehasonlító értékelése kukorica ökoszisztéma szempontjából klimatikus profil-indikátorokkal, VIII. Magyar Biometriai és Biomatematikai Konferencia, Budapest Lakatos L. (2004): Több szint! mezoklíma vizsgálatok alma ültetvényekben. Földtudományi Tanulmányok, Debrecen, Tiszteletkötet Justyék János 75. születésnapjára. 95-104. Nyéki J.(1980): Gyümölcsfajták virágzásbiológiája és termékenyülése. Mez gazdasági Kiadó, Budapest. Poldervaart, G. (2004): Climatical change affects cultivar choice. Fruitteelt Den Haag. 94 (14): 16. oldal. Radics, L (2001): Ökológiai gazdálkodás, Általános kérdések, Növénytermesztés, Állattenyésztés, Szaktudás Kiadó ház Rt., p. 326. Soltész M. (1992): Virágzásfenológiai adatok és összefüggések almaültetvények fajtatársításában. Doktori értekezés. MTA, Budapest.
hasznosítása
az
Szenteleki K. (2007): A környezet- kockázat- társadalom (KLIMAKKT) klímakutatás adatbázis-kezel rendszerei. Klíma-21 Füzetek. 51. sz. 89-115. Tóth M. (1982): Új almafajták termesztési-, áruértéke és adaptációs lehet ségei. Kandidátusi értekezés és tézisek, Budapest. 161+22 Tóth M. (1998): Fajtahasználat a gyümölcstermesztésben, in Nyiri L. (szerk.): Az aszálykárok mérséklése a kertészetben, Mez gazda Kiadó, Budapest, sz.. 45–60.
