A Stanford Egyetem új tanulmánya szerint a búza, a kukorica és az árpa globális terméshozama 13 százalékkal magasabb lenne a klímaváltozás nélkül. A mérsékelt égövben eddig Kanada és az USA kerülte el leginkább a változásokat.  

A szerzők újra megvizsgálták, hogy az éghajlatváltozás hogyan befolyásolja a mezőgazdaságot a nagyobb termelési régiókban. Ehhez az elmúlt 50 év adatait használtak fel, összehasonlítva a tényleges hozamokat az éghajlati modellek által előre jelzettekkel.  

A globális gabonahozamok a vizsgált időszakban a technológiai fejlődésnek, a jobb vetőmagoknak és a szintetikus műtrágyáknak köszönhetően megugrottak. Az elmúlt fél évszázadban a kutatásban szereplő öt alapvető növény – búza, kukorica, árpa, szójabab és rizs – terméshozama 69–123 százalékkal nőtt.  

A kutatók az éghajlati megfigyelések mellett növénymodelleket használtak annak kiszámítására, hogy milyen terméshozamok lettek volna az éghajlatváltozás nélkül. Például ha a hőmérséklet 50 év alatt 1 Celsius-fokkal melegedett, és a modell szerint 1 Celsius-fok 5 százalékos hozamcsökkenést eredményez, akkor úgy számoltak, hogy a felmelegedési trend 5 százalékos veszteséget okozott. 

A tanulmány megállapítja, hogy az egyre melegebb és szárazabb körülmények negatívan befolyásolták az öt vizsgált kulcsfontosságú növény közül három hozamát. A terméshozamok az árpa esetében 12–14, a búzánál 8–12, a kukorica esetében pedig 4 százalékkal alacsonyabbak voltak a várhatónál.  

Bár a korábbi kutatások arra utaltak, hogy egyes éghajlati hatások növelhetik a növénytermesztés kibocsátását a magasabb szén-dioxid-koncentráció és a hosszabb vegetációs időszakok miatt, a szerzők szerint „a veszteségek valószínűleg meghaladták ezeket az előnyöket”. De ez a megállapításuk sem volt minden esetben igaz, mivel a szójabab és a rizs esetében „a szén-dioxid-kibocsátásból származó előnyök valószínűleg meghaladták az éghajlatváltozással kapcsolatos veszteségeket”.  

A növekvő szén-dioxid-szint egyes területeken fokozhatja a növények növekedését egy szén-dioxid-trágyázásnak nevezett folyamat során. Egy 2019-es tanulmány megállapította, hogy ezt a „globális zöldülést” a növekvő vízhiány akadályozhatja. A szójabab és a rizs esetében azonban azt találták, hogy a magasabb szén-dioxid-szint több mint 4 százalékos nettó pozitív hatással van a hozamokra. 

Tekintettel az ebben az időszakban megugrott terméshozamokra, a 4–13 százalékos hatások „jelentéktelennek tűnhetnek”, de – mondják a kutatók – „fontos következményekkel járhatnak az árak és az élelmezésbiztonság szempontjából” a növekvő élelmiszer-kereslet miatt. 

„Az elmúlt fél évszázadban az éghajlati trendek a világ számos fő gabonatermelő régiójában a termesztési feltételek romlásához vezettek.” 

Vízhiány és hőség 

A kutatók összehasonlították az adataikat az elmúlt 50 évet felölelő klímamodellezési szimulációkkal. Nagyrészt hasonló eredményeket kaptak, de kiemelik, hogy a regionális vízgőznyomás-deficit növekedése egyelőre következetesen alulprezentált a klímamodellekben. Magának a hőségnek inkább „közvetett” a hatása, mivel a magasabb hőmérséklet fokozza a vízhiányt. 

A vízgőznyomáshiány (VPD – Vapour Pressure Deficit) a levegő és a növény párologtatása közötti egyensúly egyik legfontosabb mérőszáma. Megmutatja, hogy a levegő mennyire „szomjas”, azaz, hogy mennyi vizet képes elvonni a növényektől. A VPD értékét főként a levegő hőmérséklete és a relatív páratartalom befolyásolja. 

Ha túl alacsony az értéke, akkor a levegő telítettebb párával, és a növény nem tud megfelelően párologtatni. Kevesebb a vízmozgás a gyökérből a levelekig, csökken a fotoszintézis, a növény pedig nedves maradhat, ami elősegíti a gombás betegségek kialakulását. 
Ha túl magas, a levegő szárazabb, a hőmérséklet magasabb, a növények gyorsabban párologtatnak, és ez kiszáradást okozhat. A növény túl sok vizet veszít, a sztómák (gázcserenyílások) bezáródnak a túlzott vízveszteség elkerülése érdekében, ami korlátozza a szén-dioxid-felvételt és a fotoszintézist. A növények stresszes állapotba kerülnek, csökken a növekedésük, és több öntözésre van szükség a kiszáradásuk elkerülésére. 

A növények számára optimális VPD-tartomány a 0,4 és 1,5 kPa közötti, ilyenkor megfelelő a párologtatásuk és a fejlődésük. Ha a VPD értéke nagyobb, mint 2,5 kPa, az már jelentős stresszt jelenthet a növény számára, a 3,5 kPa-nál nagyobb pedig már a legsúlyosabb helyzetek előfordulását jelzi, amikor a vízveszteség drasztikusan nő. Tartósan magas VPD-értékek esetén a mezőgazdaságban csökkenhet a terméshozam. 

A tanulmány megállapította, hogy a vízgőznyomáshiány az elmúlt 50 évben a legtöbb mérsékelt égövi régióban megnőtt.  

„Az EU, Kína, Argentína és Afrika nagy részén számos kukoricatermő területen a vízgőznyomáshiány „meghaladja a modellekben mért legmagasabb trendet” 

 – írják. 

A „felmelegedési lyuk” megkímélte a kanadai hozamokat 

A kutatók azt is megállapították, hogy a legtöbb régióban gyors volt a felmelegedés a vizsgált időszakban, és „még a jelenlegi leghidegebb vegetációs évszak is melegebb, mint az 50 évvel ezelőtti”. 

A terméshozam-veszteségek nagyrészt összhangban voltak a modellek által előre jelzettekkel, egy kivételtől eltekintve. A növénytermesztést Kanadában és az Egyesült Államokban kevésbé érintette a változás, mint a világ más régióiban, és kevésbé, mint amit a modellek mutatnak. Itt a legtöbb kukorica- és szójababtermő területen alacsonyabb szintű a felmelegedés, mint a világ más részein, és „enyhe lehűlés” tapasztalható az északi Nagy-síkság és Kanada középső részén található búzatermővidékeken. Számos elmélet létezik e „felmelegedési lyuk” mögött, amely a klímaváltozás ellenére is folytatódik. 

A kutatók elismerik, hogy a klímatudomány „figyelemre méltó munkát végzett a főbb gabonafélékre gyakorolt globális hatások előrejelzésében, és továbbra is erre a tudásra kell támaszkodnunk a politikai döntések meghozatalában”. De hozzáteszik, hogy lehetnek „vakfoltok” a speciális növények, például a kávé, a kakaó, a narancs és az olajbogyó esetében, amelyekről nincs annyi modell, mint a kulcsfontosságú árucikknövényekről. 

És Magyarország? 

A Nemzeti Agrárkamara oldalán található az a friss tanulmány, amely felmérte az elmúlt két évtized során a vízgőznyomáshiány változását a HungaroMet 72 mérőállomásának adatai alapján. A VPD számítása két alapvető meteorológiai paraméteren alapul, az órás hőmérséklet- és páratartalom-értékeken, amelyeket minden egyes állomáson és órában meghatároztak, a kapott eredményekből pedig napi, havi, éves és évtizedes értékek készültek, így lehetőség nyílt a szezonális mintázatok, időbeli tendenciák, valamint a területi különbségek elemzésére.  

Az eredményeik ismertetése előtt még egyszer hangsúlyozzuk, hogy a növények számára optimális VPD-tartomány a 0,4 és 1,5 kPa közötti, ilyenkor megfelelő a párologtatás és a növényfejlődés. Ha a VPD értéke nagyobb, mint 2,5 kPa, az jelentős stresszpotenciál a növény számára, a 3,5 kPa-nál nagyobb pedig már a legsúlyosabb helyzetek előfordulását jelzik, amikor a vízveszteség drasztikusan nő. Tartósan magas VPD-értékek esetén a mezőgazdaságban csökkenhet a terméshozam. 

Az egyértelmű, hogy a legmagasabb havi átlagértékek (2,5–3 kPa) a nyári hónapokban jelentkeznek – főleg júliusban és augusztusban –, különösen az alföldi területeken, míg az északi és nyugati országrészekben alacsonyabb értékek jellemzők. A forró és száraz nyári időszakok során gyakran alakulnak ki olyan extrém VPD-értékek, amelyek jelentős stresszt okoznak a növények számára, és komoly nehézségeket idéznek elő a mezőgazdasági termelésben. 

A VPD átlagos értéke a nyári hónapokra vonatkozóan a 2000-es évtizedben 

A VPD átlagos értéke a nyári hónapokra vonatkozóan a 2010-es évtizedben 

A VPD átlagos értéke a nyári hónapokra vonatkozóan a 2020-as évtizedben 

Országos átlagban vizsgálva a nyári hónapokat, a VPD-értékek mindháromban az optimális tartomány felett (>1,5 kPa) vannak. A 2020-as évekre a 2000-esekhez képest júniusban a VPD 5,5, júliusban 12,7, míg augusztusban 20,4 százalékkal nőtt. 

Tavasszal enyhén csökkentek, de fontos megjegyezni, hogy ebben az évszakban a mutatók a növények számára ideális tartományban vannak. Az őszi időszakban viszont a VPD-értékek a 2020-as évekre a 2000-esekhez képest országos viszonylatban megnövekedtek. A szeptembertől novemberig tartó időszakban csak októberben fordulnak elő optimális értékek (0,4–1,5 kPa), míg szeptemberben meghaladják az 1,5 kPa-t, novemberben pedig 0,4 kPa alá esnek, amelyek – ahogy korábban említettük – már nem tartoznak az optimális tartományba.  

A vizsgált évtizedekben a VPD-értékek a legnagyobb mértékben Baranya és Jász-Nagykun-Szolnok vármegyében növekedtek, több mint 21 százalékkal, míg Bács-Kiskun, Békés, Csongrád-Csanád vármegyében több mint 17 százalékos emelkedést regisztráltak.  

Ezeknek az eredményeknek mind az éghajlatkutatás, mind a mezőgazdaság alkalmazkodása szempontjából jelentős a szerepük. A feltárt hozamváltozások azt jelzik, hogy az éghajlatváltozás hogyan befolyásolhatja az élelmiszer-termelő rendszereket. A tanulmány számszerűsíti a korábbi kibocsátások kárát vagy előnyeit is. 

Az idézett tanulmány segítheti a magyar mezőgazdaság alkalmazkodását, hiszen a jövedelmezőség megtartása érdekében vélhetően változtatni kell a nemesítési célokon és a terménystruktúrán, illetve el kell mozdulni a költségeket csökkentő termesztési rendszerek felé. 

Kapcsolódó: