Analiza modificărilor de mediu asupra principalelor culturi de câmp

Analiza modificărilor de mediu asupra principalelor culturi de câmp

Proiectul PESETA-IV (”Analysis of climate change impacts on EU agriculture by 2050”-Proiectarea impacturilor economice ale schimbărilor climatice în sectoarele Uniunii Europene pe baza analizei de jos în sus), elaborat de Comisia Europeană,  oferă sprijin pe baza modelării cantitative serviciilor Comisiei privind impactul schimbărilor climatice în UE. Estimările impactului schimbărilor climatice sunt esențiale pentru conceperea politicilor de adaptare și de atenuare,  pentru a minimiza efectele negative ale schimbărilor climatice și pentru a le maximiza pe cele benefice.

Modelarea biofizică a culturilor

Abordarea de modelare a culturilor aleasă profită de un nou cadru de modelare dezvoltat pentru a face față cererii mari de calcul a simulărilor de modele climatice regionale de înaltă rezoluție și pentru a aborda unele dintre problemele identificate anterior, în special privind răspunsurile parametrizate ale culturilor la concentrațiile ridicate de CO2 atmosferic.

Acest mediu de modelare inovator se bazează pe modelul de cultură World Food Studies (WOFOST), așa cum este utilizat și calibrat în sistemul MARS de prognoză a randamentului culturilor. Sistemul este utilizat în mod operațional pentru a furniza previziuni privind randamentul recoltei la sfârșitul sezonului pentru Europa și regiunile învecinate și contribuie la sistemul global de informare a pieței agricole.

Au fost selectate zece simulări ale modelelor climatice regionale EURO-CORDEX,  la o rezoluție spațială de aproximativ 12 km, pentru a estima impactul schimbărilor climatice în scenariul de atenuare a emisiilor de nivel mediu și scenariul de emisii de vârf.

Temperatura zilnică ajustată în funcție de părtinire grilă și precipitațiile au fost utilizate, împreună cu alte variabile meteorologice (de exemplu, vânt, umiditate relativă, radiație globală), ca input pentru modelul de recoltă și pentru a obține estimări de randament pentru secolul XXI, pentru a fi comparat cu perioada istorică (1981-2010).

Simulările includ principalele culturi anuale cultivate în Europa: grâu, porumb boabe, orz, floarea soarelui, rapiță de iarnă și sfeclă de zahăr.

Modelarea agro-economică

Pentru analiza agro-economică s-a extins domeniul de analiză de la Europa, la global. Impacturile economice ale modificărilor randamentului biofizic asupra producției, utilizării terenurilor, consumului, veniturilor, prețurilor și comerțului în UE până în 2050 sunt simulate utilizând cadrul de modelare a impactului regionalizat al politicii agricole comune (CAPRI).

Modelul CAPRI este un echilibru parțial, economic pe scară largă, global multi-mărfuri, model sector agricol (Britz și Witzke, 2014). Impacturile economice proiectate sunt analizate într-un cadru comparativ-static în care rezultatele simulate sunt comparate cu un scenariu de bază care este calibrat pe Perspectiva Agricolă publicată de Comisia Europeană.

Acest scenariu socio-economic de bază consideră că până în 2050 o Cale Socio-economică Partajată va ieși din tendințelke care urmează modele istorice (Riahi et al., 2017). Cu toate acestea, abordarea urmată pentru modelarea culturilor biofizice trebuie modificată pentru analiza agro-economică, deoarece proiecțiile de randament din modelele climatice regionale EURO-CORDEX utilizate acoperă doar Europa.

Deoarece piețele agricole sunt conectate la nivel global prin intermediul comerțului mondial cu mărfuri, este necesar să se ia în considerare șocurile biofizice consistente ale randamentului în țările UE și din afara UE (din simulările modelelor climatice globale) pentru a alimenta modelul nostru economic agricol.

Modificări biofizice ale randamentului proiectat

În această secțiune, proiecțiile MCR au fost analizate pentru o perioadă de 20 de ani, când creșterile medii ale temperaturii globale ajung la 1,5 C și 2 C. În cele zece realizări ale modelului RCP8, anul central al acestor două perioade variază până în anul 2029 pentru condițiile de încălzire de 1,5 C și 2030 până în 2044 pentru condițiile de încălzire globală de 2 C.

În timp ce alte culturi au fost, de asemenea, modelate și luate în considerare în proiecțiile privind randamentul culturilor globale utilizate în CAPRI, în discuția de mai jos ne concentrăm asupra celor mai importante două culturi (porumb boabe și grâu), care prezintă răspunsuri spațiale destul de diferite la schimbările climatice proiectate. Rezultatele sunt prezentate separat pentru întreaga Uniune Europeană. Iată mai jos previziunile pe culturi.

Porumb boabe

Se estimează că porumbul va fi cea mai afectată cultură de schimbările climatice din Europa. În condiții de irigare completă, reduceri substanțiale ale randamentului sunt estimate pentru majoritatea țărilor producătoare, fiind mai severe în Europa de Sud în toate scenariile.

Pentru condițiile de încălzire de 2 C, se preconizează că Europa de Nord va experimenta scăderi medii ale randamentului de la -1% la -14%; în timp ce scăderi mai mari (de la -4% la -22%) sunt proiectate pentru Europa de Sud.

Beneficiile limitării încălzirii globale la 1,5 C sunt clar vizibile, mai puține regiuni depășesc pierderile de producție mai mari de 10%. Cu toate acestea, modelele generale ale pierderilor și câștigurilor de randament sunt similare pentru cele două perioade de timp.

Schimbări pozitive, dar cu un acord scăzut între realizările modelelor climatice, sunt proiectate în câteva regiuni din Europa de Nord (cu suprafețe ceva mai mari în scenariul de încălzire de 1,5 C), ducând la câștiguri de randament de 5% în jurul anului 2050 în Țările de Jos și Lituania.

Deoarece porumbul cereale este în cea mai mare parte a Europei o cultură irigată, aceste simulări presupun că întreaga infrastructură de irigare va rămâne pe loc și va fi încă disponibilă suficientă apă. Dacă nu ar fi așa, în condiții de apă pluvială, o prăbușire în producție se preconizează în jurul anului 2050, cu scăderi ale randamentelor mai mari de 23% în toate țările UE și depășind 80% în unele state membre, cum ar fi Portugalia, Bulgaria, Grecia și Spania.

Prin urmare, în regiunile cu utilizare nesustenabilă a apei (adică folosirea apei subterane în loc de apă regenerabilă), și în care precipitațiile proiectate scad semnificativ, producția de porumb nu va mai fi viabilă.

Strategiile de adaptare testate (de exemplu, schimbarea datelor de semănat și a soiului de semănat pentru a evita stresul termic și condițiile de secetă, neprezentate), nu vor fi suficiente pentru a face față impactului negativ al schimbărilor climatice.

Creșterea de noi soiuri mai rezistente atât la secetă, cât și la stresul termic și care au același potențial de producție ar putea contribui la atenuarea parțială a impactului estimat al schimbărilor climatice (de exemplu, Cairns et al. 2013), dar fezabilitatea sa ca strategie de adaptare pentru viitorul european. agricultura trebuie investigată.

O evaluare cuprinzătoare a impactului limitărilor de apă ar necesita un cadru de modelare care să combine creșterea culturilor, modelele hidrodinamice și economice. În sistemul de modelare utilizat în această secțiune, nu există o componentă hidrodinamică, iar modelul culturii presupune utilizarea terenului și disponibilitatea apei statice (adică neschimbate în timp) (adică apă nerestricționată pentru irigare).

Testarea unor strategii de adaptare mai complexe, cu beneficii potențial mai mari, ar necesita integrarea modelării dinamice de agro-management în modelul de creștere a culturilor care se află în prezent încă în faza incipientă de dezvoltare.

Grâu

Pentru modificările randamentului grâului, există incertitudini mari în ceea ce privește impactul estimat al schimbărilor climatice, legate de proiecțiile foarte variabile ale precipitațiilor.

Spre deosebire de porumb, grâul este în principal o cultură neirigată, hrănită prin ploaie în Europa. Simulările arată creșteri ale randamentului pentru Europa de Nord în jurul anului 2050, variind de la 5% la 16% pentru opt din zece modele. În schimb, toate modelele, cu excepția unui proiect, produc reduceri pentru Europa de Sud în jurul anului 2050, ajungând până la -49%.

Nu sunt estimate diferențe mari între cele două condiții de încălzire de 1,5 C și 2 C, cu efecte benefice ale rămânerii la 1,5 C vizibile în principal în Peninsula Iberică și Italia. Creșterile de producție în Europa de Nord sunt determinate de cantitățile tot mai mari de precipitații combinate cu un ciclu de creștere mai scurt și creșterea CO2 atmosferic, atingând rapoarte de amestec de 540 ppm în 2050.

Pierderile proiectate pentru Europa de Sud și de Est coroborează dovezile experimentale de limitare, dar nu există efecte pozitive ale CO2 asupra grâului în condiții limitate de apă. Cu toate acestea, incertitudinile mari afectează aceste rezultate.

Dacă infrastructura de irigare ar fi construită în zonele de cultivare a grâului și presupunând o disponibilitate suficientă a apei, pierderile s-ar putea transforma în câștiguri de randament în toată Europa, iar variabilitatea generală a randamentului ar scădea.

Această opțiune ar necesita o analiză amănunțită a problemelor de fezabilitate economică și sustenabilitate. În timp ce pentru porumbul boabe efectele opțiunilor de adaptare testate sunt foarte limitate, schimbarea soiurilor de grâu poate avea un potențial benefic mai mare.

În condiții de ploaie, folosirea soiurilor de grâu ”mai rapide”, care ajung mai devreme la stadiul de înflorire, poate evita efectele negative ale schimbărilor climatice și, în unele cazuri, poate chiar da naștere la creșterea randamentelor.

Cu toate acestea, este important de subliniat faptul că efectele extremelor climatice, cum ar fi stresul termic și seceta, sunt probabil subestimate din cauza proceselor lipsă (de exemplu, o descriere precisă a impactului stresului termic asupra dezvoltării culturilor la anteză) și a descrierii prea simplificate a solului. interacțiunea plantă/copa-atmosfera în modele.

Condițiile climatice extreme experimentate au arătat cât de mari pierderi pot fi declanșate de astfel de evenimente chiar și în regiunile care se presupune că se confruntă (în medie), cu schimbări agroclimatice pozitive (Toreti et al. 2019a).

Producția de grâu la nivel european a fost estimată a fi în scădere cu 5 % față de cei cinci ani anteriori. În plus, aspectele nutriționale nu sunt incluse în model, în timp ce se preconizează că acestea vor fi îngrijorătoare în cazul concentrațiilor ridicate de CO2 atmosferic.

Randamentele economice

Este important să înțelegem că randamentele și răspunsurile economice la modificările randamentului sunt endogene în CAPRI. Prin urmare, randamentele simulate nu trebuie neapărat să urmeze același model spațial ca și șocurile de randament exogene.

Modificările endogene ale randamentului sunt cauzate de considerente economice care determină deciziile de management ale fermierilor. Pentru a-și minimiza pierderile, fermierii ar putea alege să planteze mai multe dintre acele culturi care prezintă mai multe efecte pozitive asupra randamentului (sau să le producă într-un mod mai intensiv) și mai puține dintre culturile care prezintă efecte mai negative asupra randamentului (sau să le producă într-un mod mai extins).

Totuși, acest lucru va influența prețurile, astfel încât, de exemplu, prețurile de producător vor scădea pentru acele culturi care sunt produse mai mult și, invers, prețurile vor crește pentru culturile care sunt produse mai puțin. Modificările de preț influențează și mai mult deciziile fermierilor, prin modificarea utilizării inputurilor la hectar, deci a randamentelor, provocând mai multe reajustări în alocarea culturilor.

Mai mult, ajustări au loc și în afara UE în ceea ce privește deciziile de producție ale UE și invers. Interacțiunile pieței prin comerțul internațional cu mărfuri agricole au loc simultan, astfel încât în ​​funcție de regiune se observă o nouă reajustare a piețelor. Constrângerile de disponibilitate a apei și efectul concentrației ridicate de CO2 atmosferic nu sunt luate în considerare în ajustarea practicilor agricole în CAPRI.

În plus, modificările soiurilor de culturi și ale datelor de semănat nu sunt, de asemenea, luate în considerare în ajustarea practicilor agricole. O evaluare cuprinzătoare a impactului limitării apei ar necesita un cadru de modelare care să combine în mod explicit creșterea culturilor, modelele hidrodinamice și economice.

Randamentele endogene

Interacțiunea (diversiunea) impactului schimbărilor climatice în alte regiuni importante de producție din afara Europei și ajustarea comerțului duc la diferite modificări ale randamentelor endogene în jurul valorii medii, cu o incertitudine de ±15% în regiunile europene.

În Europa de Nord, în ciuda creșterilor bio-fizice ale randamentului din cauza schimbărilor climatice (adică, sezonul de vegetație mai lung și schimbările precipitațiilor), randamentele endogene sunt mai mici după reajustările pieței. După cum s-a explicat mai sus, o ofertă mai mare de culturi cu efecte pozitive va duce la reduceri de prețuri și va stimula fermierii să se concentreze pe alte culturi, aici orz și porumb.

Cu toate acestea, recoltele rămân pozitive și, în ciuda incertitudinii mari, sunt în concordanță cu modificările estimate ale randamentului.

În sudul și estul Europei, randamentele grâului, în ciuda faptului că sunt puternic afectate (-9% efect median), de schimbările climatice, răspund pozitiv la ajustarea pieței globale (creștere endogenă a randamentului median de 2%).

Același lucru este observabil și pentru porumbul boabe: -5% efect median direct al schimbărilor climatice, dar randamentul mediu endogen crește cu 3% cu răspândire mai mare pe partea pozitivă.

Datorită diferitelor ajustări ale pieței, modificările estimate ale randamentului mediu global în Europa de Sud nu sunt pe deplin în concordanță cu modificările proiectate din modelarea biofizică.

Efecte asupra producției

Ca urmare a ajustărilor pozitive ale randamentului, indicatorii producției agricole (adică suprafața, venitul brut/net al fermei, nivelul producției), atât în ​​statele membre nordice, cât și în cele sudice, vor fi afectați pozitiv în majoritatea scenariilor.

Trebuie remarcat faptul că extinderea suprafeței indicată are loc în detrimentul altor culturi cu profitabilitate relativă mai mică. În plus, extinderea suprafeței nu este limitată de factori precum disponibilitatea sau calitatea apei, ceea ce este deosebit de important, de exemplu, pentru producătorii de orez, deoarece acești factori nu sunt luați în considerare în analiza agroeconomică actuală.

În Europa de Nord, suprafața și oferta de soia cresc cel mai mult, dar prezintă și o variabilitate mare în jurul valorii medii (20%), cu creșteri de până la 75% în unele scenarii și ușor negative în altele. Această variabilitate mare poate fi explicată prin faptul că producția de soia în UE este concentrată pe o suprafață relativ mică (aproximativ 0,5% din suprafața agricolă totală utilizată în UE.

Producția este destul de sensibilă la schimbările mari ale randamentului induse de schimbările climatice regionale. Suprafața cu porumb boabe, orez și grâu și, în consecință, producția, sunt de asemenea așteptate să crească în Europa de Nord cu aproximativ 10% (efect median).

Cu toate acestea, similar cu boabele de soia, producția de orez din UE este concentrată pe o suprafață și mai mică, în principal în unele regiuni din Europa de Sud (0,25%). Prin urmare, schimbările relative mari reprezentate pentru orez și soia ar trebui interpretate cu grijă, deoarece aceste impacturi sunt destul de mici în termeni absoluti.

Se estimează că producția de orz în Europa de Nord va rămâne stabilă. Similar cu Europa de Nord, extinderea suprafeței și oferta din Europa de Sud și Est este de așteptat să crească pentru cele cinci culturi analizate. Din nou, soia prezintă cea mai mare variabilitate.

Oferta de orez (efect median de 9%), este mai mică decât extinderea suprafeței din cauza efectelor de producție mai scăzute decât în ​​Europa de Nord. Chiar dacă modificările relative ale grâului sunt mai mici decât orezul și soia, modificările din grâu sunt mult mai importante deoarece implică un volum mult mai mare la nivel agregat.

Același lucru este valabil și pentru porumb și orz. Astfel, creșterea suprafeței și a ofertei de orz în sudul Europei (4% în jurul valorii medii), este mai importantă din cauza producțiilor endogene mai mari. Producția de cultură mai mare (suprafața și oferta) se reflectă în prețuri mai mici de producător.

Cu toate acestea, în cele trei părți ale Europei, se estimează că prețurile de producător vor crește, variind de la 3% (porumb boabe) la 30% (orez) în jurul valorii medii. Motivul principal este că producția UE este în principal orientată spre export.

Variabilitatea prețurilor

Ca o consecință a creșterii mari a prețurilor pentru producătorii de orez, se estimează că veniturile acestora vor crește cu aproximativ 60% (efect median) în Europa de Nord și cu peste 70% în Europa de Sud. Cu toate acestea, se poate observa că există o variabilitate mare a venitului fermei ca urmare a variabilității mari a ofertei.

Variația mare a prețurilor poate fi observată și pentru prețurile de producători de grâu și soia, cu efecte mediane pozitive, care se reflectă în variabilitatea foarte mare a veniturilor agricole, în special pentru producătorii de grâu din Europa de Nord.

Prețurile de consum din ambele regiuni sunt în general mult mai stabile din cauza cererii inelastice. Modificări ale prețurilor de consum și de producție din Europa de Nord și de Sud în 2050 față de valoarea de referință.

Rețineți că, din cauza lipsei de date cantitative și a disponibilității modelelor, în acest studiu s-a presupus că mărfurile animale nu sunt direct afectate de schimbările climatice (de exemplu, creșterea temperaturii, risc mai mare de inundații) în scenarii, ci indirect prin efectele asupra furajelor. preţurile şi comerţul, care se transmit la producţia de lactate şi carne.

În realitate, anumite creșteri de temperatură, din cauza schimbărilor climatice, pot amenința grav productivitatea animalelor, mai ales dacă nu vor fi puse în aplicare strategii de adaptare.

Întrucât producția de orz și porumb din UE nu este în scădere în majoritatea scenariilor, cu creșteri foarte moderate de preț, producția de animale din UE poate profita și crește ușor pentru carnea de vită (0,5%), pasăre (0,7%) și carne de porc (0,3%).

Producția de lactate beneficiază și ea de creșterea ofertei de orz și porumb boabe, dar crește doar marginal (0,1%). Cu toate acestea, efectul de venit este mult mai mare pentru producătorii de carne de porc (6%), de vită (5%), de pasăre (3,5%) și de lactate (1%).

Acesta este un efect al creșterilor de preț, care sunt cererea determinată de exporturi mai mari: carne de porc (2,5%), carne de vită (2%), carne de pasăre (4%) și produse lactate (2%). Schimbările climatice din afara UE afectează negativ producția de orz și porumb cereale în regiuni precum SUA, Rusia, Ucraina și Brazilia, ceea ce are ca rezultat și efecte negative pentru producția de animale din aceste regiuni.

Producătorii de animale din UE pot beneficia de aceste efecte negative în țările din afara UE, pe lângă modificările pozitive ale randamentului cerealelor furajere din UE.

infoFERMA Magazin