Forrás: Másfél fok; Szerzők: Szabó Péter, éghajlatkutató, az ELTE Meteorológiai Tanszékének doktorandusza; Pongrácz Rita, meteorológus, hidrológus, a földtudományok doktora, az ELTE Meteorológiai Tanszékének adjunktusa.
A legnagyobb területen vetett hazai szántóföldi növényünk, a búza eddig viszonylag jól helytállt a felmelegedéssel szemben. Ugyanakkor a terméshozamot jelentősen befolyásolja, hogy a növekedés beindulása és az érés közötti időszakban mikor érkezik csapadék. Szabó Péter és Pongrácz Rita, az ELTE Meteorológiai Tanszékének kutatói azt vizsgálták, hogyan változhat a búza hazai termeszthetősége a jövőben.
A búza hazánk legnagyobb területen termesztett szántóföldi gabonanövénye, vetésterülete az utóbbi években megközelíti az egymillió hektárt. Az őszi búzát jellemzően októberben vetik, érése pedig többnyire júniusban van. A 2015 és 2024 közötti időszakban az országos termésátlag hektáronként mintegy 5350 kg volt, ugyanakkor az egyes évek között jelentős különbségek adódtak: 2022-ben például mindössze 4450 kg termett hektáronként. Az idei év ennél is gyengébben alakult: az előzetes, 2026. augusztusi operatív adatok szerint az őszi búza országos termésátlaga mindössze 4300 kg/ha, ami 2012 óta a legalacsonyabb érték. Ennek oka valószínűleg az, hogy nem érkezett a szárbaindulás után elegendő csapadék. A túl sok nedvesség azonban szintén problémát okozhat: a nedves és meleg időszakok a gombás betegségek (például a rozsdafertőzések) kialakulásának kedveznek. Mindezek miatt nemcsak az számít, mennyi csapadék hullik tavasszal és nyár elején, hanem az is, hogy mikor.
Előrébb tolódó fejlődési fázisok
A felmelegedés minden mezőgazdasági növény esetén korábbra tolja a vegetációs időszak kezdetét és ezzel együtt persze az azt követő fejlődési fázisokat is. Ezért a fix naptári időszakokhoz vagy hónapokhoz kötött módszerek nem alkalmasak a búza termeszthetőségének vizsgálatára. A hazai és nemzetközi kutatásokban a 15 °C-os napi középhőmérséklet fontos küszöbérték a búza szárbaindulás-virágzás-érés időszakának időjárásfüggő jellemzésére. Ezért mi is a 15 °C feletti hőösszeg alapján határoztuk meg a fejlődési időszakot a hazai szántóterületeken. Amikor a számított hőösszeg elérte a 200 °C-ot, azt tekintettük érési időpontnak. A mutató jól egyezett a búza megfigyelt hazai fejlődési fázisaihoz tartozó dátumokkal. Így tehát a minden évben állandónak tekintett dátum helyett egy olyan naptári időszakot vizsgáltunk, amelyet mindig az adott év hőmérsékleti viszonyai határoznak meg, s ezáltal évről évre változik.
Az eredmény látványos: az évek közötti jelentős ingadozás ellenére az általunk meghatározott érési időpont 1971 és 2024 között átlagosan mintegy három héttel került korábbra, július 10. környékéről június 20. környékére. Az egyes évek között persze nagyok a különbségek: 2018 nagyon meleg tavasza és kora nyara különösen korai, 2020 hűvös tavasza pedig jóval későbbi időpontot eredményezett a szokásoshoz képest.
Nem mindegy, mikor érkezik a csapadék
A kutatás során többféle időjárási mutatót is megvizsgáltunk, de a terméshozammal a csapadékos napok száma mutatta a legszorosabb kapcsolatot. Ezen belül a legmegfelelőbb indikátor kiválasztásához számos kezdő- és végpont kombinációját megvizsgáltuk a hőösszeghez kötött periódusok közül. Két időszak rajzolódott ki egyértelműen: a fejlődés korábbi szakaszában, a szárbaindulás után a több csapadékos nap magasabb terméshozammal járt együtt, az érés előtt viszont éppen fordított volt a kapcsolat. Vagyis számszerűen igazoltuk, hogy a búzának szárbaindulás után szüksége van a megfelelő vízellátásra, míg az éréshez közeledve a nedves időjárás kedvez a gombás fertőzések kialakulásának, ezáltal rontja a terméshozamot.
Az elmúlt tíz évben általában magasabb terméshozamok fordultak elő, mint korábban, ami valószínűleg a technológia fejlődésének is köszönhető. Jól látszik ugyanakkor az időjárás szerepe: 2003-ban a különösen alacsony termésátlag nagyon kevés szárbaindulás utáni csapadékos nappal, és ennél is több érés előtti csapadékos nappal párosult. Az ideális helyzet ennek épp az ellenkezője: 2021-ben, amikor az időszak legmagasabb termésátlagát kaptuk, sok volt a csapadékos nap a szárbaindulás után, és nagyon kevés közvetlenül az érés előtt.
A két csapadékindikátort egyetlen termeszthetőségi mutatóvá kombinálva erős lineáris kapcsolatot kaptunk az 1990–2024 időszak hazai terméshozamaival. Ezzel a viszonylag egyszerű modellel a terméshozam évek közötti változékonyságának mintegy felét tudtuk leírni.
Jövő: nagyobb változékonyság és inkább csökkenő terméshozamok
A jövőre vonatkozóan egy közepes, reálisnak tekinthető forgatókönyvet vizsgáltunk, amely 2040-től számol az üvegházgázok jelentősebb kibocsátáscsökkentésével. Ez a pálya nagyságrendileg közel áll ahhoz a becsült felmelegedéshez, amely felé a jelenlegi klímavédelmi vállalások teljesítése esetén haladhatunk.
A klímamodellek szerint a téli csapadék várható növekedése sem feltétlenül ellensúlyozza a vegetációs időszak kedvezőtlenebb csapadékviszonyait: a modellünk szerint a búza terméshozamai a jövőben inkább csökkenő tendenciát mutatnak. Különösen 2030 és 2070 között nőhet az évek közötti változékonyság. Ebben az időszakban a legutóbbi, megfigyelt húsz évnél jóval alacsonyabb hozamú évek is előfordulhatnak majd.
Eredményeink összhangban vannak a nemzetközi kutatásokkal, annak ellenére, hogy modellünkben például a hőségnapok okozta közvetlen stresszt nem vettük figyelembe. Korábbi vizsgálatok szerint minden további 1 °C-os melegedés mintegy 6%-kal csökkentheti a búza globális terméshozamát, amennyiben nem számolunk az alkalmazkodással és a technológiai fejlődéssel.
Fontos ugyanakkor, hogy jelen elemzés során a jövőre vonatkozóan is a jelenlegi szántóterületekkel számoltunk, és nem vettük figyelembe sem a termőterületek esetleges áthelyeződését, sem újabb búzafajták alkalmazását. A technológiai fejlődéssel, illetve azzal sem számoltunk, hogy a megfelelően időzített öntözéssel hogyan javítható a terméshozam. Alkalmazkodás nélkül tehát még a kukoricánál és a burgonyánál jelenleg kedvezőbb helyzetben lévő búza termeszthetősége is romolhat, miközben gyakoribbá válhatnak a terméshozam szempontjából gyenge évek. Az alkalmazkodást ezért fel kell gyorsítani, amihez időre és megfelelő forrásokra is szükség van.
Köszönjük Dr. Anda Angéla (MATE Georgikon, Agronómiai Tanszék) szakmai hozzájárulását és tanácsait!
Köszönet illeti az ökoszisztéma alaptérképért (NÖSZTÉP) az Agrárminisztériumot, az ellenőrzött, rácsra interpolált hazai megfigyelésekért a HungaroMet Nonprofit Zrt-t, a regionális modelleredményekért az Euro-CORDEX konzorcium modellező intézeteinek tagjait, míg a termésadatokért a KSH-t.
Rövid tudományos módszertan
1. A búza termeszthetőségének új módszertana
- Vizsgált terület: a NÖSZTÉP alapján a megfigyelések 10 km-es rácsfelbontásán azokat a cellákat vettük figyelembe, ahol a szántók aránya legalább 40%.
- Fejlődési időszak: a korábbra tolódó fenológiai (azaz fejlődési) fázisok miatt nem fix naptári időszakokat, hanem az ún. GDD15-hőösszeghez (azaz a napi középhőmérsékletek 15 °C-ot meghaladó részének összegzése) kötött szakaszokat vizsgáltunk. Meghatároztuk, hogy az egyes években mikor éri el ez a hőösszeg a 0, 100, illetve 200 °C-ot.
- Meteorológiai indikátorok: különböző GDD15-hőösszegablakokra vizsgáltuk a csapadékos napok számát (Nwet), a csapadékösszeget (P), a 15 °C-nál melegebb csapadékos napok számát (N15wet), a csapadékintenzitást (SDII) és a csapadékos napok arányát (Nwetfrac). A terméshozammal a legerősebb korrelációt az Nwet mutatta, de jól látszik a korrelációtáblázatból, hogy 0,43-0,46 körüli értékek vannak a kezdeti időszakban (0-40 és 0-100 között), míg a későbbiekben (100-200 között) már gyengébb és ellentétes a kapcsolat, -0,23 körüli:
- Termeszthetőségi modell: az Nwet és a terméshozam kapcsolatát számos kezdő- és végpontból álló hőösszeg-ablakra teszteltük. A legerősebb összefüggések alapján az Nwet 0-40 és 110-200 °C közötti értékeit kombináltuk egy másodfokú polinomiális modellben. A megfigyelt terméshozam és a becslésünk között jónak tekinthető, r = 0,71 lineáris korrelációs együtthatót kaptunk. Az átlagot a modell nagyon jól reprodukálta, a szórást azonban kissé alábecsülte – de ez utóbbi termésbecslő modelleknél teljesen általános.
2. Regionális klímamodell-szimulációk
Hazánk éghajlatának jövőbeli vizsgálatához regionális klímamodellekre van szükség, hiszen azok a légköri folyamatokat már megfelelőbb térbeli felbontással és sokkal pontosabban írják le, mint a teljes Földet lefedő globális klímamodellek. A regionális modellek múltbeli szimulációi nagy számban továbbra is csak 2005-ig állnak rendelkezésünkre, míg a jövőre vonatkozóan, 2006-tól indítva 2100-ig azt szimuláljuk, hogy egy-egy feltételezett üvegházgáz-kibocsátási forgatókönyvre hogyan reagál az éghajlati rendszer. Jelen tanulmányban egyetlen forgatókönyvet használtunk, az antropogén kibocsátás 2040 utáni csökkentésével számoló, közepes forgatókönyvet, ami a jelenlegi vállalások teljesülése esetén reálisan elérhető célnak tekinthető. Elemzésünk során a 10 km-es rácsfelbontású, Euro-CORDEX együttműködés keretében futtatott hat regionális klímamodell szimulációit vettük.
3. Megfigyelések, validáció, hibakorrekció, diagramok
Az elemzések alapjául a HungaroMet által összeállított legjobb hazai, minőségileg ellenőrzött, homogenizált, 10 km-es rácsfelbontású, 1971–2025 időszakra rendelkezésre álló, ún. HuClim adatbázist tekintettük.
Az elmúlt évtizedek folyamatos fejlesztései ellenére az éghajlati szimulációk még napjainkban sem tökéletesek, és a meteorológiai változók típusától függően kisebb-nagyobb eltérést mutatnak a megfigyelésekkel szemben. Validáció után a hat klímamodellből a két legkevésbé pontos modellt elhagytuk, azaz a jövőre egy négytagú modellegyüttest vettünk alapul.
A jövőbeli eredmények bemutatásakor a standardizálás módszerét alkalmaztuk, amely szimulációnként a számított hozam eloszlásának átlagát és szórását is figyelembe véve korrigálja a modellhibákat. Referenciaidőszaknak a 1990–2024 időszeletet tekintettük a megbízható terméshozamadatokhoz igazodva.
Mivel az egyes modellévek nem valós éveknek felelnek meg, ezért a 20-éves időszakokat reprezentáló, ún. box-whisker ábrák formájában jelenítettük meg az eredményeket. A szélesebb, színes téglalapok az eloszláson belül a legvalószínűbb középső 50% tartományát jelölik, míg az ezen belüli vastag vízszintes vonal a 20 év átlagát. A téglalapok alatti és feletti, vékonyabb függőleges vonalak a 20 év alatt előforduló szélsőértékeket jelzik.
