Változó klíma és változó mezőgazdaság

Kategória: Európai Unió | Szerző: Dr. Anda Angéla professzor Pannon Egyetem Georgikon Kar, Keszthely, 2016/10/22

A mezőgazdaság (növénytermelés) és az időjárás

Az időjárás hosszabb időszakon – legalább 30, de leggyakrabban 50 éven át – megfigyelt változásai adják egy földrajzi terület éghajlatát. A mindennapi gyakorlatban nem áll messze az átlagos időjárás éghajlatként történő interpretálása, bár az éghajlat ennél azért több. Az éghajlat meghatározza a termeszthető növények körét egy adott területen (pl. hazánkban nem lehet citromot termeszteni), valamint kijelöli a termesztés idejét (hazánkban tavasztól őszig), a tenyészidőszak hosszát. Ez alapján vetjük-ültetjük növényeinket szabadföldön, és ez az időpont a betakarítást is lehetővé teszi. A korábbi tapasztalatok alapján jelölték ki eleink a növények tenyészidőszakát, melyet napjainkban csak alátámasztani tudunk konkrét mérésekkel.

A rövidebb időszakra vonatkozó időjárás (pár perctől több éven át tartóan) hatásai nem kevésbé meghatározóak a növények életében. Az időjárás leírására szolgáló mérhető légkör-fizikai tulajdonságokat meteorológiai elemeknek nevezzük, melyek szerepe alapvető a növények életfolyamatainak szempontjából. A fotoszintézis az az életfolyamat, amely az egyik legfontosabb meteorológiai elem, a napsugárzás energiáját szinte kizárólagosan alakítja át szerves anyaggá. Ez a már átalakított biokémiai energia az alapja táplálékláncunknak, melynek a csúcsán az ember áll. Az átalakításhoz szükséges alapanyagok közül kettő szintén légköri eredetű; a szén-dioxid és a víz. A CO2 a légkör gáza, a víz forrása pedig a döntően légköri eredetű csapadék, mely áthullva a levegőn a talajba kerül, amely tárolja azt, s folyamatos utánpótlást biztosít a növény életfolyamataihoz.

A felsorolásból látható, hogy a fotoszintézis alapanyagaiból három származik a légkörből (sugárzás, CO2 és víz). E három elem jelenléte térben és időben változó, amely változékonyság eredményezi a növények termésének évről évre megtapasztalt mennyiségi és minőségi eltéréseit. Egy üvegházban szabályozhatjuk a felsorolt elemek jelenlétét, de a szabadföldi területeken az időjárás szabályozása még nem megoldott. Vannak próbálkozások, például mesterséges esőkeltés, de az időjárás megváltoztatásának lehetősége egyelőre energetikai oldalról korlátozott. Az időjárás esetében számos olyan negatív hatással is számolnia kell a növénytermesztőknek, amelyek akár teljesen tönkretehetik a várható termést. Ezeket a „kockázati” tényezőket káros időjárási jelenségek összefoglaló kifejezéssel szokás illetni. A teljesség igénye nélkül a leggyakoribbak a fagy, jégeső, aszály stb.

Mennyivel melegedtünk eddig?

A légkör gázainak és egyéb összetevőinek, a napsugárzásnak, valamint a földfelszín tulajdonságainak változásai módosíthatják a földi légkör energia-háztartását, amely könnyen a hosszú időszak alatt kialakult egyensúlyi helyzet felborulását eredményezheti. A természetes és emberi eredetű (antropogén) változásokat „kényszerek” formájában fejezzük ki, amely alapján összehasonlíthatóvá válik az emberi és az embertől független természetes tényezők potenciális melegítő vagy hűtő hatásának az egész Föld éghajlatára kifejtett hatása. A sugárzási kényszer természetes és antropogén összetevőit az 1. ábra tartalmazza. (A becslések bizonytalanságai a vízszintes vonalak az oszlopdiagram oszlopainak végére illesztve. Pirossal a melegítő hatású, kékkel a hűtő hatású jelenségek kerültek feltüntetésre. Alul e hatások eredője, a teljes emberi (antropogén) kényszer (1,5 Wm–2) és annak bizonytalansága látható.)

Az 1. ábra sok, a továbbiakban nem részletezett információt tartalmaz, melyek közül a hűtő mechanizmusok (kék színű) jelenlétére hívom fel a figyelmet, mivel van közvetlen mezőgazdasági vonatkozásuk is; ez pedig a földhasználat alakulásában rejlő változások. Az (eső)erdő irtásának következményei, a művelt területek arányának változása tartozik ebbe a kategóriába. Az ábra pirossal jelölt, melegedést hordozó oszlopai már ismeretesek előttünk. Az eredő változás mintegy 1,5 Wm–2, ami meglehetősen magas, becslések szerint ez az energia közel 1 °C-os melegedést eredményezhetett a közelmúlt néhány évtizedében. A növekedés azért sok, mert viszonylag gyorsan következett be, különösen, ha a földtörténeti korok történéseinek hosszúságával (ezer, százezer és millió évek) mérjük össze a változás mértékét. Mika János hazai vizsgálatai szerint az 1951–93 közötti művelésiág-változás csak az Alföldön önmagában 0,4 Wm–2 melegedést okozott, amely néhány tized fokot hozzátehetett a terület átlaghőmérsékletének növekedéséhez.

A megemelkedett CO2-szint hatásai

Korábbi kéziratunkban kifejtettük, hogy az üvegházhatás fokozódása részben a megemelkedett CO2-koncentráció következménye. A növényekre vonatkozó ismereteink szerint viszont a CO2 gáz mennyisége nemcsak a légkör folyamataira, hanem a növények életfolyamataira is döntő hatással bír, mégpedig néhány esetben akár pozitív irányban. A CO2 a növény szervesanyag-előállító folyamatában, a fotoszintézisben alapanyag. Minél nagyobb a gáz légköri koncentrációja, annál magasabb lesz a fotoszintézis intenzitása, a keletkezett cukor mennyisége. A többi környezeti tényező változatlansága mellett a CO2-koncentráció megkétszerezése 10–30%-kal (némelyek szerint akár 80%-kal) megemelheti a megtermelt biomasszát, de csak akkor, ha az összes többi tényező változatlan. Ez a feltétel láthatóan nem teljesül a globális felmelegedésnél, mivel a CO2-koncentráció emelése azonnal együtt jár a hőmérséklet növekedésével, ami tovább módosítja a csapadékképződést. A fentiek eredményeképp a mérsékelt övben a gabonafélék és kukorica fajlagos öntözővíz-igényének növekedését például mintegy 30 mm/°C-ra becsülték.

A lehetséges növényiprodukció-becslések három nagy csoportba sorolhatók Harnos Zsolt szerint:

• csak a klíma változását veszi figyelembe,
• tekintetbe veszi a magasabb légköri CO2-kon­centrációt is,
• a fentiek mellett számol az agrotechnika, nemesítés fejlődésével is.

A három kategóriánál egyformán alap a „klíma­szcenárió”, az időjárás változásának elképzelt jövőképe, de egyik sem számol az időjárás változékonyságával. Az első csoport globálisan legalább 10%-os terméscsökkenést prognosztizált, melyet a CO2-koncentráció emelkedése nem tudott kompenzálni. Jelentős agrotechnikai és genetikai fejlődésnél a növények produkciója ±3%-os intervallumon belül volt tartható.

Akkor járunk el helyesen, ha minél több tényező hatását együttesen vesszük tekintetbe. Ha ezt nem tesszük, a bizonytalanság kaotikus előrejelzésekhez vezet, melynek igazolására álljon példaként az 1. táblázat, több szerző eredményeivel a termés várható változására. Még a változás irányában sincs összhang a különböző szaktekintélyek között. Végeredmény: vagy nő, vagy csökken a termés, lásd. 1. táblázatot! (A táblázat értékei a változást százalékosan, földrészenkénti megoszlásban jelenítik meg néhány fontosabb szántóföldi növényre vonatkozóan.)

A táblázat szerint a Föld eltérő térségeiben a termés csökkenése az erősen környezetfüggő és elszigetelt művelési móddal rendelkező területeken válhat katasztrofálissá, melyek helyileg a száraz, félszáraz, trópusi és szubtrópusi térségekben találhatók (a Szaharától délre fekvő államok, K- és DK-Ázsia, Latin-Amerika trópusi térségei, csendes-óceáni szigetvilág stb.).

Hazai vizsgálatokban a globális felmelegedés hatását a C3-as növényfajoknál (búza, burgonya cukorrépa, árpa, gyümölcsök, szőlő stb.) fajtól függően meglehetősen széles határok közé teszik a kutatók (–10% – +25%), míg a C4-két (kukorica) mérsékeltebbre (10% alatt). Az eredmények legtöbbször maximum három hatótényezőből (léghőmérséklet, csapadék és CO2-duplázódásból) kerültek meghatározásra. Ez valószínűleg nem elegendő a pontos változások megítéléséhez.

A mezőgazdaság terméstendenciáinak prognózisánál a nehézséget nemcsak a jövőbeli időjárás messze nem teljes körű ismerete, hanem az agrotechnika állandó fejlődése, változása is generálhatja. Ha csak a fajtaváltást nézzük, a nemesítők állandó törekvése a szélsőséges időjárási helyzeteket jobban elviselő fajták előállítása. Tehát a termesztett növények „felkészítése” a negatív időjárási jelenségekre folyamatos és sikeres tevékenység, s akkor a többi agrotechnikai feltétel változásairól még nem is tettünk említést. Ezen változásokat előre jelezni meglehetősen nehéz.

Megnyugtató, hogy a növények evolúciójuk során már bizonyították a megváltozott környezeti feltételekhez való alkalmazkodási képességüket. Egyről azonban nem szabad megfeledkeznünk, hogy a földtörténeti múltban az adaptációs idő jóval hosszabb volt, mint ami napjainkban rendelkezésre áll.

A vegetációs periódus hossza

Változás várható a növények tenyészidőszakának hosszúságában, ami a termeszthetőség határvonalainak északabbra tolódását idézheti elő. Ezt az alacsonyabb földrajzi szélességek jelenlegi termesztési és éghajlati viszonyainak áthelyezésével, „földrajzi analógiával” szokás szemléltetni, amely Magyarország esetében legtöbbször Toszkána. Ha összehasonlítjuk a jelenlegi időjárásunk alakulását Toszkánáéval, lényeges eltéréseket tapasztalhatunk mind a hőmérséklet, mind a csapadék esetében. A várható változás elég sok negatív következményt hordozhat, amelyekre fel kell készülni a növénytermesztőknek is. Mika János a hőmérséklet-emelkedés mértékétől függően az alábbi földrajzi analógiákkal számol (2. táblázat).

Becslések szerint, ha a Föld globális hőmérséklete a talaj közelében 1 °C-kal emelkedik, akkor például az őszi búza termeszthetőségének határvonala mintegy 100 km-rel északabbra tolódik. Érdemes elgondolkozni azon, hogy vajon a jövőben hogyan rajzolódnak át a termeszthetőségi határok, például mi várható a történelmi borvidékeinken? A hazai vonatkozású kutatások eredményei meglehetősen változékonyak, utalva ezzel a komplex kérdéskör kezelésének és kapott eredményeinek bizonytalanságára. Antal Z. László szerint a tenyészidőszak hossza várhatóan 10 nappal megnő. Harnos Zsolt az átlaghőmérséklet 1 °C-os emelkedésekor szintén hosszabbodásról számol be, ugyanakkor Hunkár Márta, valamint Kovács Géza János és Dunkel Zoltán ennek ellenkezőjét, 6–12 napos megrövidülést prognosztizál. Az igazság valahol a kettő megállapítás között lehet, mégpedig valószínűleg növényfajtól függően. Nováky Béla kukoricánál megrövidülést, burgonya esetében pedig tenyészidőszak-növekedést jelez. A kukorica tenyészidőszakának rövidülését több hazai szerző is megerősítette (Bussay Attila, Kovács G. J. és Dunkel Z.), bár találhatunk rá ellenkező előjelű példát is (Erdős Zoltán és Mika J.).

Mi várható hazánkban a közel­jövőben?

A Kárpát-medence, s közepén hazánk a nedves óceáni, a száraz kontinentális és a nyáron száraz, télen nedves, mediterrán éghajlati régiók határán van, ahol az éghajlati övek kisebb eltolódása is oda vezethet, hogy országunk átcsúszhat a három hatás valamelyikének uralma alá. A modellszámítások alapján a hőmérséklet és a csapadék várható hazai változásait a globális változások 0,5–4 °C-ig terjedő tartományában a 3. táblázat mutatja be. A forgatókönyvek fő állítása, hogy az üvegházhatás erősödésével a hazai éghajlat szárazabbá és napfényben gazdagabbá válása várható, legalábbis a melegedés kezdeti, néhány évtizedes tartományában.

A táblázat szerint a Kárpát-medence jobban melegszik, mint az egész Földre meghatározott érték. Az évi csapadékösszeg nem lineárisan követi a melegedést: a kezdeti, legalább 1 °C melegedésig súlyosbodó szárazodási tendencia később megfordulhat, s a csapadékváltozás 4 °C globális melegedésnél már biztosan csapadékemelkedéssel jár. Ennek azonban nem örülhetünk, mert nemcsak a csapadék mennyisége emelkedik, hanem vele együtt a hőmérséklet is (4 °C!), amely alapból jóval magasabb vízigényt jelent a növényeknek. A relatíve kevesebb csapadék magasabb felmelegedésnél és az alacsonyabb hőmérséklet-emelkedéssel társuló szárazodás mindenképpen az öntözés átgondolását igényli a szabadföldi termesztésben. Több hazai és mérsékelt övi határon túli vizsgálat egybehangzó véleménye szerint a csapadék 10%-os mérséklődése az öntözővíz igényt – növényfajtól és környezeti tényezőktől is függően – legalább 7–8%-kal emeli.

Bartholy Judit a csapadék változását 13 modell eredménye szerint 2050-re –1 és +7%, 2100-ra –3 és +14% között prognosztizálta. A csapadékmennyiség módosulása a szerző szerint meglehetősen csekély, de a megoszlás átalakulása elgondolkodtató; a modellszámítások szerint a tél és a tavasz a mainál nedvesebbnek, míg a nyár és az ősz szárazabbnak ígérkezik. A telek a mainál melegebbek és csapadékosabbak lesznek, ami megnöveli az árvízveszélyt. Nyáron is melegedéssel kell számolnunk, de ugyanakkor a csapadék csökken, ami emeli a szárazság–aszály kockázatát. A szerző szerint nyáron a magasabb napsütéses óraszám és az emelkedő hőmérséklet csökkenti a talaj nedvességtartalmát (öntözés!).

Hazai trendelemzések szerint a 20. század második felében a hőmérséklet egyértelműen melegedett, s az extrém csapadékértékek gyakorisága és mértéke szintén, viszont a teljes lehullott csapadék mennyisége csökkent (Bartholy J. és Pongrácz Rita).

A közelmúlt modellezési eredményeit Szépszó Gabriella és Horányi András tette közzé hazánkra vonatkozóan két modell (REMO5.0, ECHAM5/MPI-OM) 2021–2050 közötti időszakra történő futtatásával (4. táblázat). Az összehasonlítási alapot az 1961–1990 évek átlagai adták. A táblázat utolsó része a két modell eredményei közötti különbséget mutatja be (Szépszó G. és Horányi A.). (A névbetű rövidítések a hónapok kezdőbetűiből származnak, pl. MAM: március–április–május stb.)

Az eredmények nem mondanak ellent a korábbi évek modelleredményeinek: a közeljövőben melegedés és csapadékcsökkenés várható évszakos átrendeződéssel.

A kártevők mennyisége, kártétele, összetétele, tekintettel az erős időjárás-érzékenységükre változni fog, aminek az előjelei már napjainkban is láthatók. Több olyan faj telepedett meg az utóbbi években, amelyek korábban nem éltek meg Magyarországon. Országos visszhangot váltott ki például a vadgesztenyét károsító aknázómoly megjelenése, s a fák fennmaradását kérdésessé tevő súlyos lombkártétele. Néhány őshonos kártevőnél a számukra kedvezőbb klíma növelheti a nemzedékek számát, ezzel emelve a növényvédelem amúgy is tetemes költségét.

A teljesség igénye nélkül a számos, itt fel nem sorolt globális klímamódosulás közvetett mezőgazdasági következményei közül egyet emeltem ki példaképpen. A melegedés miatt a tengerek vizének hőmérséklete is emelkedik, ami fokozza az állandó jégtakaróban foglalt jég (krioszféra) megolvadását, csökkentve ezzel a szféra által elfoglalt jég területét, de emelve a tengervízszintet, melyhez a melegebb víz hőtágulása is hozzájárul. Az IPCC 2013. évi Ötödik Helyzetértékelő jelentése 2100-ra a világtengerek vízszintjének emelkedését mintegy 90 cm-re teszi. A megemelkedett vízszint miatt a folyók torkolatvidékein a sós tengervíz „benyomul” a szárazföldekre, s a termőterületek elrablása mellett elszennyezi az amúgy is szűkös édesvíz készletünket. Az édesvíz csökkenése az ivóvízellátást és az öntözést is veszélyezteti. Az érintett területek élőlényei megpróbálnak alkalmazkodni a környezet változásaihoz, amely során az ott élő fajok összetétele módosul; az erősebbek megmaradnak, esetleg nagyobb teret hódítanak meg, a gyengébbek pedig visszaszorulnak, esetleg végleg kipusztulnak.

Befejező gondolatként három mértékadó akadémikus gondolatát idézem. Major György emlékeztet arra, hogy a Föld energiamérlegének műholdas követése, amely már pontos adatszolgáltatást jelent a különböző klímamodellek futtatásához, mindössze néhány évtizedes múltra tekint vissza! Az éghajlatváltozások időskáláján ez az időszak rendkívül csekély, ráadásul az eddigi mérések nem minden esetben utalnak tendenciózus változásra. Szerinte a méréseket kellene pontosabbá tenni, ami elvezetne bennünket a valósághoz közelebbi következtetések levonásához. Czelnai Rudolf felhívja a figyelmet egy téves közhiedelemre, mely szerint az éghajlatváltozás az alacsonyabb földrajzi szélességek magasabbra tolódásával egyenlő, ami – most jön a téves következtetés – akár „hasznos” is lehet. A természetben nemcsak emberi eredetű okokra visszavezethető, antropogén hatás generálta változások lehetségesek, hanem annál sokkal drámaibb végkifejletet eredményező természetes változások is előfordulnak. Az emberi tevékenység legveszélyesebb következménye az, hogy akár végletesebb természetes változásoknak nyithat teret.

Ezt támasztja alá Mészáros Ernő megjegyzése is, mely szerint a jelenlegi, számunkra kedvező éghajlat egyensúlya labilis, s az itt előidézett viszonylag kis változások jelentős, előre nem látott következményeket válthatnak ki. A kérdéskör ismereteinek hiánya nem vezethet ahhoz a végkövetkeztetéshez, hogy semmit nem kell tennünk a jövőnk érdekében.

Ajánlott kiadványokDr. Hajdú József:
A 21. század traktoraiDr. Kukovics Sándor szerk.:
A bárány- és juhhús fenntarthatóságaDr. Bai Attila (szerk.):
A biogázBai Attila - Lakner Zoltán - Marosvölgyi Béla - Nábrádi András:
A biomassza felhasználása

Ez is érdekelhetiA káposztafélék gépi betakarításaParlament előtt a 2025. év adózását meghatározó őszi adócsomagA lovak jólléte: a gondos lótartás eszközei és szabályai