Szıcs Emese – Bίró Boróka: A klίmaváltozás növénytermesztésre gyakorolt hatásai az Északnyugati régióban
Bevezetı A klímaváltozás tudományosan bizonyított jelenség, melynek megakadályozására világszerte a felsıbb döntéshozói szinteken egyre nagyobb hangsúlyt fektetnek. Ennek oka abban keresendı, hogy a klímaváltozás hatásai egyre nyilvánvalóbbakká válnak, és mind a mindennapjainkban, mind pedig a gazdaság majdnem minden területén fokozottan jelentkeznek. A mezıgazdaság tekinthetı az egyik legérintettebb gazdasági szektornak (Cuculeanu, 2003), és egy olyan országban, mint Románia, ahol az összes GDP 10 százaléka innen származik, illetve a foglalkoztatott lakosság 30 százaléka dolgozik a primér szektorban, a klímaváltozásnak komoly gazdasági következményei lehetnek. Jelen dolgozat célja a klímaváltozás mezıgazdaságra gyakorolt hatásának vizsgálata a növénytermesztést illetıen az Északnyugati régióban. Ökonometriai modellek segítségével elıre jelezzük az Északnyugati régióban legfontosabbnak vélt termények – búza, kukorica, árpa, burgonya, napraforgó és lucerna – átlagtermését 2030ig különbözı meteorológiai paraméterek függvényében, és ezt összevetve a múltbeli értékekkel, látni fogjuk, hogy a régió növénytermesztésében milyen változások várhatóak. A dolgozat a CLAVIER “Climate Change and Variability: Impact on Central and Eastern Europe”1az Európai Bizottság 6. Kutatási Keretprogramja által finanszírozott kutatási projekt részeredményeit tartalmazza.
1. A felhasznált módszertan valamint az adatforrások ismertetése Regresszióanalízis A mezıgazdasági termelékenységet sok tényezı befolyásolja egyazon idıben, a klímán kívül a genetika, agrotechnika, és általában az adaptációs képesség (Harnos, 2005).
1
Magyarul Klímaváltozás és Változékonyság: Hatások Közép- és Kelet-Európára
1
Mi az Északnyugati régió legfontosabb növényeinek termés-elırejelzésében a klimatikus tényezıket fogjuk használni, melyek közül a legfontosabbak: a havi átlaghımérséklet, havi csapadékösszeg illetve havi relatív páratartalom. Két szcenáriót állítunk fel: egy ún. alapszcenáriót, valamint egy klíma-szcenáriót. Az alapszcenárió azt feltételezi, hogy az átlagtermések csak egy trend változó függvényei: Ytrend i = a0 + a1 * trendi+ ei
(1)
Ahol: Y függı változó – az illetı termény átlagtermése trend: független változó – a trend változó (értéke 1. megfigyelésre esetén 1, a 2.-ra 2 és így tovább) lineáris, logaritmikus vagy reciprok formája, az illeszkedés jóságától függıen a0: konstans tag al: a trend változó koefficiense i: idılépték (év) e: maradéktag. A klíma-szcenárió azt feltételezi, hogy az éves átlagtermések megfigyelt értékeinek trendtıl való eltérése a meteorológiai paraméterek függvénye. Eltérési=Ymegfigyelti – Ytrend i
(2)
A következı lépésben az éves becsült eltéréseket magyarázzuk a különbözı
meteorológiai paraméterek függvényében (Gobiet, 2008): m
Eltérési = b0 + ∑ bk X ki +ui
(3)
k =1
Ahol: Eltérés: az eltérésváltozó becsült értéke a (2) egyenlet által Xk: meteorológiai paraméter (változik terményenként) b0: konstans bk: Xk koefficiense m: független változók száma u: maradéktag.
2
A becslések a legkisebb négyzetek módszerével történnek, modellenként az illeszkedés jóságát vizsgálva, a korrigált R2 értékét figyelembe véve. A becsült átlagterméseket a jövı periódusra az (1) és (3) egyenletek által számított értékek összegeként határozzuk meg:
Y’sce i = Y’ trend i+ Eltérés’i
(4)
Ahol: Y’sce: a klímaszcenárió által becsült átlagtermés Y’ trend: az alapszcenárió által becsült átlagtermés (a jövıre a vizsgált perióduséval azonos trendet feltételezve) Eltérés’: a (3) egyenlet által becsült eltérés Az adatok forrása Megyei szintő éves terményadatok álltak rendelkezésünkre 1975-tel kezdıdıen, egy szakadással az 1986- 1988- as periódusban. Az adatok forrása a Romániai Statisztikai Évkönyvek az 1976 – 2001-es évekre. A regionális átlagtermések az Északnyugati régió három megyéjének – Bihar, Kolozs és Szatmár – adatainak az algebrai átlagaként voltak megbecsülve. A hiányzó évekre ugyancsak számtani átlagok számolásával becsültünk terményadatokat: 1986 – az 1975 – 1985 – ös periódus átlaga, 1988 – az 1989 – 2000 – idıszak átlaga, 1987 – 1986 és 1988 – as évek átlaga. A felhasznált meteorológiai paraméterek két klίmamodell eredményei: a múltbeli periódusra 1975 – 2000 –re a STAT-CLIMATE-ECA-REMO57 ERA 40 (1961 – 2000) adatbázist, a jövıbeli becslésekhez a STAT-CLIMATE-ECA-REMO57 A1B (1951 – 2050) adatbázist használtuk. Mindkettıt a grazi Wegener Centertıl kaptuk a Clavier projekt keretén belül. A klίmaparaméterek ugyancsak megyei szinten álltak rendelkezésünkre, és a régiós átlagokat a terményadatokhoz hasonlóan becsültük.
3
2. Az Északnyugati régió mezıgazdasági termelésének struktúrájáról röviden Az Északnyugati régióban a teljes mezıgazdasági termelés körülbelül 60 százaléka növénytermesztésbıl származik. A búza, kukorica, árpa, burgonya, napraforgó és lucerna számίtanak a legfontosabb terményeknek, mivel ezeket a régió összes szántóföldjének több, mint 77 százalékán termesztik. ĺgy bármely változás, amely ezen növények termelésében bekövetkezik, nagy hatással lehet a régió mezıgazdasági szektorának a termelésére. Az 1. táblázat tartalmazza a temények átlagtermését, illetve a régió összes szántóföldjén 2005-ben elfoglalt arányát. Látható, hogy a kukorica- és búzatermesztés a legjellemzıbb a régióban, ezeket követi a napraforgó, burgonya, árpa és a lucerna.
1.táblázat: A kiválasztott termények szerepe az Északnyugati régió növénytermesztésében 2005-ben Termény
Átlagtermés (t/ha) - 2005
Az Északnyugati régió teljes szántóföldjében elfoglalt aránya 2005-ben (%) Búza 3.27 21.8 Kukorica 4.38 30.1 Árpa 2.56 6.4 Burgonya 13.38 6.9 Lucerna 18.54 4.2 Napraforgó 1.61 7.8 Összesen 77.4 Forrás: INS2 honlapja– Tempo Online Time Series, saját szerkesztés
3. A legfontosabb termények alakulásának ökonometriai modelljei A paraméterek nem azonos jelentıséggel bίrnak minden termény esetén, ezért a modellek becslésénél csak azon hónapok értékeit vettük be a függı változók közé, amelyek az illetı termény vegetációs periódusába tartoznak. Az alábbi táblázat tartalmazza a különbözı termények termesztése szempontjából fontos idıszakokat:
2
röv. Institutul NaŃional de Statistică – www.insse.ro
4
2.táblázat: Növénytermesztés szempontjából fontos periódusok
Termény İszi búza Kukorica İszi árpa Burgonya Napraforgó Lucerna
Optimális vetési idı szeptember 20. – október 20. április 15. - május10. szeptember 10. – október 1. március 5. – 20. március március
Optimális betakarίtási idı július 15. – 20. szeptember - október június 29. – július 10. júniustól szeptember 1. május vége, június eleje 2. augusztus végeszeptember eleje Forrás: helyi szakemberek, Erdélyi,2007., Gaál, 2007.
A terményadatok és meteorológiai paraméterek közötti statisztikai kapcsolatot többváltozós regresszió segítségével határoztuk meg minden terményre külön-külön a Stata program segίtségével. A 3. táblázat a regresszióanalízisben felhasznált meteorológiai paraméterek nevét és mértékegységét tartalmazza. 3. táblázat: A terményalakulás szempontjából fontos meteorológiai paraméterek Meteorológiai parméterek Havi átlagos levegı hımérséklet (2m) Havi csapadékösszeg Havi páratartalom
Mértékegység Celsius fok mm %
A regresszióanalίzis az 1975 – 2000- es periódus adatain alapszik, az elırejelzések a 2001 és 2030 közötti periódusra vonatkoznak. Becsléseink a legkisebb négyzetek módszerével történtek, a független változók esetén a legmagasabb elfogadott szignifikancia szint 10% volt. A modellek minıségére a korrigált R2 valamint az F statisztika értékeit használtuk. Heteroszkedaszticitás, autokorreláció és multikollinearitás jelenlétét teszteltük, és szükség esetén kiküszöböltük. Az alábbi vonaldiagramok az 1975 – 2000 –es periódusra tartalmazzák a termények megfigyelt értékeit, valamint a modellek által illesztett értékeket a két szcenárió esetén3.
3
Linear prediction – az alapszcenárió által illesztett értékek
5
1. ábra: Átlagtermések – megfigyelt és illesztett értékek, az 1975- 2000 periódusra Búza
1.5
2
2
2.5
t/ha 3
2.5
3
3.5
4
3.5
Kukorica
1975
1980
1985
1990
1995
2000
1975
t/ha
1980
1985
1990
1995
2000
ev
atl_term Linear prediction
ill_atlterm
atl_term ill_atlterm
Burgonya
5
1.5
2
10
t/ha 2.5
t/ha
15
3
20
3.5
Árpa
Linear prediction
1975
1980
1985
1990
1995
2000
1975
1980
1985
1990
ev atl_term ill_atlterm
1995
2000
ev Linear prediction
atl_term Linear prediction
ill_atlterm
Lucerna
.6
3
4
.8
5
t/ha 1
t/ha
6
1.2
7
1.4
8
Napraforgó
1975
1980
1985 atl_term ill_atlterm
ev
1990
1995
2000
1975
1980
Linear prediction
1985
1990
1995
2000
ev atl_term ill_atlterm
Linear prediction
* Megj. A grafikonokon az atl_term a megfigyelt értékeket, az ill_atlterm a modell által illesztett értékeket, a Linear prediction a modell által illesztett trendet jelöli.
Forrás: saját szerkesztés
6
4. A változók fontossága és várható alakulása a 2000-2030 idıszakban A növénytermesztés szempontjából legfontosabb meteorológiai paraméterek – hımérséklet, csapadék, relatίv páratartalom – alakulása a vegetációs idıszakokban az ökonometriai modellek eredményeit figyelembe véve, különbözı fontossággal bίr a vizsgált növények fejlıdésében. Néhány esetben egy bizonyos meteorológiai paraméter változása akár ellentétes hatással is rendelkezhet a különbözı termények alakulására. Tipikus példa erre a kukorica és a búza esete. Hımérséklet A 4. táblázat tartalmazza a 2000 – 2030 között várható átlagos havi hımérséklet trendjének irányát – a „+” növekvést, a „-” csökkenést jelent – valamint ennek hatását, az ökonometriai modellek által becsült eredményekre vonatkoztatva, az átlagtermések alakulására. Az üresen hagyott mezık arra utalnak, hogy az illetı hónap hımérsékletének nincsen legalább 10%-on szignifikáns hatása a terményalakulásra.
4. táblázat: A várható hımérséklet változásának hatása a termények alakulására a 2001 –
2030 periódusban
Március Április Május Június Július Augusztus Szeptember
Trend
Búza
Kukorica
Közel 0 meredekség + + + + +
-
+ +
Árpa
Burgonya
Napraforgó
Lucerna
+
+
+
+
-
+
+
Forrás: saját szerkesztés A táblázatban megfigyelhetı, hogy a modellek alapján fontossá vált hónapok hımérsékletének növekedése a búza és az árpa átlagtermését csökkenteni, mίg a kukoricáét, a burgonyáét, a napraforgóét és részben a lucernáét növelni fogja. Július az egyetlen hónap, amelyben hımérséklet-csökkenés várható, a többiek esetén növekvı vagy közel 0 meredekségő trend lesz jellemzı. Csapadék Az 5. táblázat tartalmazza a havi csapadékösszegek várható alakulását a 2001-2030 periódusra. Észrevehetı, hogy június kivételével a többi hónap esetén csapadékcsökkenés
7
várható. A májusi csapadék csökkenése az ismert közmondással ellentétben pozitívan fog hatni a kukoricára, az árpára és a burgonyára. Az áprilisi és az augusztusi csapadékcsökkenés is általában pozitív hatással lesz a növénytermesztésre, míg a júniusi növekedésnek negatív következményei lesznek.
5. táblázat: A várható csapadékváltozás hatása a termények alakulására a 2001 – 2030
periódusban Március Április Május Június Augusztus Szeptember
Trend + -
Búza
Kukorica + + +
Árpa
Burgonya
+
+ +
Napraforgó
Lucerna
+
+
-
Forrás: saját szerkesztés Relatίv páratartalom A relatίv páratartalom változása általában pozitίvan fogja befolyásolni a kiválasztott termények alakulását. Az áprilisban várható csökkenés a búza és a burgonya termelését pozitίvan befolyásolja. A nyári hónapokban várható emelkedés általában kedvezıen fog hatni a kukoricára és a burgonyára. Egyetlen negatív irányú hatás a lucerna esetén jelentkezik márciusban. 6. táblázat: A várható relatίv páratartalom változásának hatása a termények alakulására a 2001 – 2030 periódusban Március Április Május Június Július Augusztus Szeptember Október
Trend + Közel 0 meredekség + + + + -
Búza
Kukorica
Árpa
+
Burgonya
Lucerna -
+
+
+
+ +
+
+
+
+
Forrás: saját szerkesztés A havi átlagos hımérséklet, csapadékösszeg illetve relatív páratartalom alakulását a 2001 – 2030 periódusra a függelék grafikonjai tartalmazzák.
8
5. Az Északnyugati régió növénytemesztésében várható változások A két szcenárió alapján becsült átlagtermések jelentıs eltéréseket mutatnak, más szóval a változó klimatikus tényezık nagymértékben befolyásolják az átlatermések trendtıl való eltérését. A klímamodellek által elıállίtott meteorológiai tényezık esetén célszerő egy legalább 10 éves periódus átlagát figyelembe venni, ha átlagtermés-elırejelzést készίtünk. Ezért, ha 2025-re akarjuk elırejelezni a növénytermesztésben bekövetkezı változásokat, az átlagtermésekben bekövetkezı változásokra alapozva, célszerő a 2020 – 2030 –as periódus átlagát venni. A 2. ábrán láthatóak az alapszcenárió és a klίmaszcenárió alapján becsült átlagtermések a 2000-2030-as periódusban.
2. ábra: Átlagtermés elırejelzések a 2001 – 2030 periódusra (alapszcenárió és
klίmaszcenárió) Búza
Kukorica
4
5
3.5
4.5
3 4
Alapszcenárió
2
t /h a
t/ h a
2.5
Klímaszcenárió
3.5
Klίmaszcenárió
1.5
Alapszcenárió 3
1 2.5
0.5
29
27
20
25
20
23
20
21
20
19
20
17
Árpa
20
15
20
13
20
11
20
09
20
07
20
05
20
20
01
20
20
30
20
26 28 20
24
20
20
20 22 20
16
18
20
20
14
20
10
12
20
20
08
20
20
04 06 20
20
02 20
03
2
0
Burgonya
3.50
30
3.00
25 20
Klίmaszcenárió
2.00
Alapszcenárió
t/h a
t /h a
2.50 Klímaszcenárió
15
Alapszcenárió
10
1.50 5
29
20
27
20
25
20
23
21
20
20
19
20
17
20
15
20
13
20
11
20
09
07
20
20
05
03
20
20
01
0 20
20 0 20 2 0 20 4 06 20 0 20 8 1 20 0 12 20 1 20 4 1 20 6 1 20 8 2 20 0 2 20 2 2 20 4 2 20 6 2 20 8 30
1.00
9
Napraforgó
Lucerna 7.5
1.40
7
1.30
6.5
1.20 Klίmaszcenárió
1.00
Alapszcenárió
t /h a
t/ h a
6
1.10
Klímaszcenárió
5.5
Alapszcenárió
5
0.90
4.5
0.80
29
27
20
25
20
23
20
21
20
19
20
17
20
15
20
13
20
20
09 11 20
07
20
05
20
03
20
20
20
01
20 0 20 1 0 20 3 0 20 5 0 20 7 0 20 9 1 20 1 1 20 3 15 20 1 20 7 1 20 9 2 20 1 2 20 3 2 20 5 2 20 7 29
4
Forrás: saját szerkesztés Bázisidıszaknak tekintve az 1975-2000 évek közötti periódust, és elırejelzéseinket a 2020-2030-as periódusra vonatkoztatva a következı változásokat figyelhetjük meg (7. táblázat): -
Az alapszcenárió szerint minden termés esetén növekvı trend várható, és a legnagyobb növekedés a kukorica esetén következik be (több mint 13 százalék), míg az egyéb termények esetén 2-5 százalékos lesz az átlagtermés-növekedés.
-
A klίmaszcenárió az alapszcenárióhoz viszonyίtva pesszimistább elırejelzésekhez vezet a búza és árpa esetén, mίg a kukorica, burgonya, lucerna és napraforgó esetén termésnövekedést jelez. A klímaváltozás hatására a legnagyobb változások a kukorica, a burgonya és a búza esetén következnek be, míg a napraforgó lesz a legkevésbé érintett növény.
7. táblázat: Növénytermesztésben bekövetkezı változások a 2020-2030 periódusban az Északnyugati régióban az 1975-2000-es periódushoz viszonyίtva Búza Átlagtermés 2020-2030 (t/ha) Alapszcenárió
Klímaszcenárió
I átlagtermés (20202030) / (1975-2000) (%) Átlagtermés 2020-2030 (t/ha) I átlagtermés (20202030) / (1975-2000) (%) I klίmaszcenárió /
Kukorica
Árpa
Burgonya
Lucerna
Napraforgó
2.59
3.12
2.62
13.21
5.50
1.11
4.99
13.23
3.10
2.65
4.63
4.69
2.29
3.71
2.45
15.34
6.03
1.12
-7.14
34.63
-3.51
19.22
14.80
5.67
-11.55
18.90
-6.41
16.14
9.71
0.94
10
alapszcenárió (%)
Forrás: saját számίtások az INS: Tempo Online Time Series valamint a modelleredmények alapján A 3.ábra az alapszcenárió és a klίmaszcenárió alapján az átlagtermésekben bekövetkezı változásokat szemlélteti. Megfigyelhetı tehát, hogy az egyes termények ellentétes módon reagálnak a változó klίmaállapotra. Mίg a búza és az árpa megszenvedi a klίmaváltozást, a kukorica, a burgonya, a lucerna és a napraforgó esetén a 2020-2030-as periódusban termésnövekedés jelenik meg. 3. ábra: Az átlagtermések alakulásában bekövetkezı változások a 2020-2030-as periódusban az 1975-2000-es idıszakhoz viszonyίtva Az átlagtermések alakulásában bekövetkezı változások 20202030 között az 1975-2000-es periódus átlagához képest 160% 140% 120% 100% 80%
Alapszcenárió
60%
Klίmaszcenárió
40% 20% 0% Búza
Kukorica
Árpa
Burgonya
Lucerna
Napraforgó
Forrás: saját szerkesztés Következtetések A klίmaváltozás elkerülhetetlen jelenség, és általa a növénytermesztéshez szükséges alapfeltételekben – mint hımérséklet, csapadék, páratartalom – változások következnek be. Ezáltal megváltoznak az átlagtermések, így a növénytermesztési szektor össztermelésében is észrevehetı változások jelennek meg. A klímaváltozás nem azonos mértékben sújtja a terményeket. Míg egyesek közülük pozitívan, ezzel egyidıben mások negatívan viszonyulhatnak a megváltozott körülményekhez. Az Északnyugati régióban a
11
búza és az árpa átlagtermésében az elırejelzett klímaváltozás révén csökkenı tendencia fog megjelenni két évtized múlva. Ehhez a régió mezıgazdasági szektorának valamiképpen alkalmazkodnia kell. Sokféle alkalmazkodási stratégia ismert, egyik közülük a terménystruktúrában való változtatás. A vizsgálataink eredményeképpen a burgonya és kukorica átlagtermésében várható jelentıs növekedés, ezen termények arányának növelése valószínőleg segíthetne a növénytermesztési szektor klímaváltozás okozta veszteségeinek a csökkentésében.
Irodalomjegyzék Cuculeanu Vasile 2003. Impactul potenŃial al schimbării climei în România, Editura ARS DOCENDI, Bukarest. Erdélyi Éva 2007. A klίmaváltozás hatása az ıszi búza fejlıdési szakaszaira, “Klíma – 21” Füzetek. Klímaváltozás-Hatások-Válaszok, 51 szám, 57-70 o. Gaál Márta 2007. A kukoricatermelés feltételeinek várható változása a B2 szcenárió alapján, “Klíma – 21” Füzetek. Klímaváltozás-Hatások-Válaszok, 51. szám, 48-56 o. Gobiet Andreas 2008. Climate change in Central and Eastern Europe: an overview and first results of the Clavier project, konferenciai bemutató Climate Change III in SouthEastern European Countries: Causes, Impacts, Solutions, szeptember18-19, Graz, Ausztria Harnos Zsolt 2005. A klίmaváltozás növénytermelési hatásai, “Agro – 21” Füzetek. Klímaváltozás-Hatások-Válaszok, 38. szám, 45-54 o. ***INS, Anuarul Statistic al României, 1976 – 2005 ***INS, Tempo Online Time Series, www.insse.ro
12
Függelék 1. A meteorológiai paraméterek várható alakulása és lineáris trendje a 2001 – 2030 periódusban4 5 Hımérséklet 2001-2030 25
C e ls iu s fo k
20
15 3 4 5 6 7
10
8 9 Linear (3) Linear (4) 5
Linear (5) Linear (6) Linear (7) Linear (8) Linear (9)
30
20
28
29
20
20
26
27
20
20
24
25
20
20
22
23
20
20
20
21
20
19
20
18
20
17
20
16
20
15
20
14
20
13
20
20
11
12
20
20
09
10
20
20
07
08
20
20
05
06
20
20
03
04
20
02
20
20
20
01
0
Év
4 5
Saját szerkesztés, az adatok forrása a STAT-CLIMATE-ECA-REMO57 A1B (1951 – 2050) adatbázis A grafikonokon szereplı számok a hónapok számát jelölik
13
Csapadék 2001 - 2030 180
160
140 3
120
4 5
100 mm
6 8
80
9 Linear (5)
60
Linear (4) Linear (3)
40
Linear (8) Linear (6) Linear (9)
20
30
20
28 29 20
27
20
20
20
25 26
24
20
20
22 23 20
20
20
20 21
19
20
20
20
17 18
16
20
20
14 15 20
13
20
20
20
11 12
10
20
20
08 09 20
20
06 07 20
05
20
20
03 04 20
20
20
20
01 02
0
Év
Relativ páratartalom 2001-2030 85
80
75 3 4
70
5 6 7
65
8
%
9 10
60
Linear (6) Linear (4) Linear (5)
55
Linear (7) Linear (9) Linear (8)
50
Linear (3) Linear (10)
45
30 20
29
20
28
26
27
20
20
25
20
20
24
20
23 20
22
20
21
20
20
19
20
20
18
20
17
15
16
20
20
14
20
20
13
20
12 20
11
10
20
20
08
09 20
20
07
20
06
05
20
20
04
03
20
20
02 20
20
01
40
Év
14
