Öt éve nyert GINOP-pályázatot az Agrártudományi Kutatóközpont (ATK) és az ELTE Természettudományi Kar konzorciuma a mezőgazdaság fenntartható és klímabarát fejlesztéséhez egy interdiszciplináris kísérleti platform kiépítésére és egy Integrált Modellrendszer szoftver (AgroMo) létrehozására. Fodor Nándort, az ATK Mezőgazdasági Intézet osztályvezetőjét kérdeztük az eredményekről és arról, hogy a klímaváltozással mire készüljenek itthon a gazdák.
Mire képes a modellező szoftver és a kísérleti platform?
A platform és a szoftver együttese az AgroMo nevet viseli. Mindkettőt az a tudományterületeken átívelő kutatócsoport fejleszti, illetve működteti, amely a légkör-talaj-növény rendszer működését igyekszik egyre pontosabban megismerni és modellezni. A platform klímaváltozás-kutatásaihoz összesen hét kísérlet kapcsolódik. (Lásd cikkünk: Hogyan hat a nagy széndioxid-koncentráció a termésre?)
Miben segít ez a szoftver?
A modulok közötti adatforgalmat és a felhasználókkal való kommunikációt lehetővé tevő szoftvert hoztunk létre. A felhasználó egy intuitív, grafikus felületen keresztül éri el a rendszer funkcióit. Végső soron ez a kezelőfelület teszi lehetővé az applikáció oktatásban, gyakorlati növénytermesztésben és döntéshozói/jogszabályalkotói szinten történő alkalmazását is.
Előre számszerűsíteni tudják, hogy miként változnak majd a növénytermesztésben a hozamok a klímaváltozással?
A létrehozott modellt több szempontból is teszteljük. A segítségével szimuláljuk, hogy a kísérletekben beállított körülmények között (hőmérséklet, csapadék, talajtípus, humusztartalom, műtrágya dózis, vetési idő, stb.) mekkora lesz a termés. A szimulált (számított) termésmennyiséget összevetjük a kísérletekben tapasztalt (mért) termésmennyiséggel és a modell néhány paraméterét (pl. fajlagos nitrogéntartalom, fajlagos levélfelület) ésszerű határok között addig változtatjuk, amíg a modell eredményei és a tapasztalati értékek közötti különbség a lehető legkisebb nem lesz. Ehhez a kalibrációhoz sok számítás kell, amihez nagy teljesítményű számítógépeket és jelenkori klimatikus adatokat használunk. Miután a modell paramétereit beállítottuk és a modell már elfogadható pontossággal képes kiszámítani (reprodukálni) a kísérletek eredményeit, a jelenkori klimatikus adatokat jövőre vonatkozó klímaprojekciókból származó adatokra cseréljük. Tíz, az ELTE és az OMSz munkatársai által készített projekciót is felhasználunk, hiszen ezek egyenként csak egyetlen lehetséges klimatikus jövőképet vetítenek előre.
Mit mutatnak ezek a klimatikus jövőképek?
Vannak közöttük pesszimistább és optimistábbak is. Ezek mindegyikéből kinyerjük a modell által igényelt bemenő adatokat és mindegyik adatsorral elvégezzük a szimulációkat egészen 2100-ig bezárólag. A jövőre kapott tíz terméseredmény(sor) átlagát vetjük össze a jelenkorra vonatkozó eredményekkel. Általában a 2041-2050 (közeli jövő) és 2091-2100 (távoli jövő) időszak és a 2011-2020 időszak átlagterméseink különbségét tekintjük a klímaváltozás hozamokra gyakorolt hatásának.
A kisparcellás klímakísérleteik alapján például milyen őszi búzahozamokra készüljünk?
Még csak három év van mögöttünk, és egyik sem volt kimondottan aszályos. A megfigyelések szerint, ilyen típusú években 10-20 százalékos hozamnövekedést eredményezhet a légköri széndioxid koncentráció növekedése. Ez martonvásári viszonylatban 1 t/ha növekedésnek felel meg. A szimulációs eredmények alapján ezen változásnak jelentős térbeli heterogenitása van az országon belül az egyes régiók klimatikus és talajtani adottságai függvényében. A modelleredmények alapján pl. Bács-Kiskun és Győr-Moson-Sopron megyében várható nagyobb lesz a növekedés mint például Tolna és Baranya megyében. A változások mértékét, azt hogy század végére hogyan alakulnak a termény eladási árak illetve termelési költségek, forintban kifejezni lehetetlen, hiszen ez, a klímaváltozáson túl, rengeteg tényezőtől függ.
Az előadásában említette, hogy a levegő növekvő széndioxid-koncentrációjával nő majd a hozam. A fotoszintézisben a széndioxiddal jóllaknak a búzák?
A növények, a fotoszintézis során, a napsugárzás energiáját felhasználva, a légköri széndioxidból készítenek szénhidrátokat, amelyek egy részét a tömegük növelésére, növekedésre használnak fel. Lényegében minél bőségesebben elérhető a CO2, annál intenzívebb a folyamat, annál intenzívebb a növekedés.
A klímaváltozási kísérleteik alapján mire készüljünk: 10-20-50 (?) év múlva?Már csak öntözve lehet itthon búzát termeszteni?
Eredményeink alapján a búza öntözésére nem lesz szükség, a termésszintek emelkedése várható. Ugyanez a kukoricára már mondható el. A modelleredmények alapján a kukorica hozamok csökkenése várható főleg a század második felében. A modellünk egyik előnye éppen az, hogy segítségével kijelölhetők azok a régiók, ahol a kukoricatermesztés különösen sérülékeny a klímaváltozással szemben. Öntözésfejlesztés szempontjából ezen területeknek kiemelt figyelmet kell(enne) szentelni a jövőben.
Az itteni klímára szelektált, hazai nemesítésű, vagy a globális fajták/hibridek bizonyulnak klíma-toleránasabbnak?
Hazánk klímája és talajtani adottságai is speciálisak, ezért mindenképpen a hazai nemesítésű fajták vannak előnyben.
E kísérletek alapján – akár a hazai – nemesítőházak nekikezdtek/ nekikezdhetnek új fajták/hibridek kifejlesztésének?
Igen, az Egyesült Államokban, Franciaországban és az Egyesült Királyságban ez már zajlik. A modelleredmények segítenek a hatékonyabb fajták/hibridek előállításában.
Részt vesznek az ATK (akár az Agromo, ön személy szerint) ilyen klímafajta-nemesítő együttműködésekben?
Még nem, de egy nem régen elnyert Tématerületi Kiválósági Program keretében az elkövetkező években szeretnénk ezt a munkát hazánkban is elkezdeni.
A modellszoftver szerint hogyan változik a költség-hozam viszonyszám? Mennyi lesz egy tonna termés önköltsége?
Ezt nem tudjuk megmondani. Az agrár-közgazdasági környezet változása legalább akkor bizonytalansággal terhelt, mint a klímaváltozás. Forgatókönyveket tudunk csak készíteni, amelyek bizonyos feltételek teljesülése mellett vetítik előre a termelési költés növekedését vagy csökkenését. Nagyléptékben, még ha komoly változások is történnek (pl. támogatási rendszer kivezetése), gondolom, nem várható nagy eltolódás a bevétel/kiadás arányszámban.
Más kultúrákra is végeztek/végeznek ilyen klímakísérleteket, mit mutatnak a számok?
Igen, az öt fő szántóföldi növényünkre (kukorica, őszi búza, napraforgó, repce, őszi árpa) végeztünk vizsgálatokat. Úgy tűnik az őszi vetésűek nyertesei a tavaszi vetésűek vesztesei lesznek a klímaváltozásnak.
Agrárközgazdasági forgatókönyveket is készítenek a gazdáknak a klímaváltozáshoz való felkészülésre? Eszerint 2050-re a Kárpát-medencében lesz érdemes lesz búzát termeszteni?
A projektünk megvalósításában éppen itt tartunk: az alkalmazkodási stratégiák/javaslatok kidolgozásánál. Ezért sajnos konkrétumokat még nem tudok mondani. Annyira azért nem lesz súlyos a helyzet, hogy a pl. a kukoricatermesztés ellehetetlenül hazákban. Az öntözés mindenképpen lehetséges enyhítési stratégia. Illetve a modelleredmények alapján, a tavaszi vetésű növények esetében, a vetési idő előrehozásával is mérsékelhető termésveszteség.
Az eredményeik ismeretében a klímaváltozás hatására hogyan alakul át a hazai növénytermesztő gazdaságok összetétele? Gyorsítja majd a koncentrációt?
Ez is egy soktényezős folyamat, de a termésszintek évek közötti változékonysága illetve ennek növekedése a klímaváltozással, sokkal nagyobb kockázatot jelent a kis területen gazdálkodóknak, ők egyre kiszolgáltatottabbak lesznek. Azt hogy ez milyen tempóban gyorsítja a koncentrációt nehéz számszerűsíteni, de minden bizonnyal elősegíti azt.
Névjegy
Fodor Nándor
49 éves
1995-ben végezte el az ELTE Természettudományi Kar, Matematika-Fizika szakát, majd 2002-ben lett a Debreceni Egyetemen a Mezőgazdaság tudományok doktora. 2013-tól az Agrártudományi Kutatóközpont, Mezőgazdasági Intézet tudományos főmunkatársa, majd osztályvezetője. Nős, három gyermek édesapja, szabadidejében triatlonozik.
Hogyan hat a nagy széndioxid-koncentráció a termésre?
Összesen hét kísérlet kapcsolódik az Agrártudományi Kutatóközpont és az ELTE Természettudományi Kar konzorciumának a mezőgazdaság fenntartható és klímabarát fejlesztésére létrehozott interdiszciplináris kísérleti platformhoz, amelyet Fodor Nándortól, az ATK Mezőgazdasági Intézet osztályvezetője mutat be.
(1) Tizenkét, egyenként két köbméteres bolygatatlan szerkezetű, szuperérzékeny mérlegre helyezett talajoszlop (liziméter) segítségével vizsgáljuk az evapotranszspirációjának (ET) alakulását, a talajban történő anyag és energiaáramlási folyamatokat, hogy megértsük a gyökérzet és a nedvesség függőleges eloszlásának viszonya miként okoz stresszt aszályos időszakokban.
(2) Légköri széndioxid-dúsítási kísérletet (FACE). Egyenként 18 méter átmérőjű gyűrűkben, szabadföldi körülmények között, számítógépes vezérléssel folyamatosan olyan magasan tartjuk a CO2 koncentrációját (600 ppm), ami a század végére várható. Elsősorban azt vizsgáljuk, hogy a megemelkedett légköri CO2 koncentráció milyen hatással van a növények produkciójára eltérő műtrágyaszinteken. Erre az alapkísérletre számos speciális kísérlet is ráépül.
(3) Új fejlesztésű, impedancia spektroszkópián alapuló eszközzel valamint optikai elven működő gyökérszkennerrel roncsolás mentesen, több fejlődési fázisban vizsgáljuk a növények gyökértömegének növekedését.
(4) Vizsgáljuk a magasabb CO2 szint hatását a talaj szervesanyag-tartalmának, az arbuszkuláris mikorrhiza (AM) gombaközösség alakulására és a talajok szerkezetében bekövetkező változásokra.
(5) Kontrollált klímakamrákban nevelt különböző búzafajtákat, több eltérő növekedési fázisban eltérő intenzitású szárazság-stressznek teszünk ki, amelyből kiderül mely fejlődési stádiumban érinti legérzékenyebben a növényeket a szárazságstressz emelt CO2 szinttel kombinálva. Az is, hogy ezek a változások milyen hatással vannak a szemfejlődésre, a szemfehérje tartalomra, az allergén fehérjék mennyiségi változására, a tartalékfehérje frakciók egymáshoz viszonyított arányára.
(6) Négy helyszínre (Bugac, gyep; Kartal, Kajászó és Pettend, szántó) telepített eddy-kovariancia mérőállomások a vegetáció és a légkör közötti energia és nyomanyag-áramok (pl. CO2 és N2O forgalom) és mikro-meteorológiai változók párhuzamos mérésére szolgálnak. Ezek az állomások lehetővé teszik az ökoszisztéma léptékű energia- és anyagáramok folyamatos monitorozását, a gyep- és szántóterületek szénmegkötésének megfigyelés alapú meghatározását. A CO2-mérlegek éves mért értékei a mezőgazdasági üvegház-gáz mérleg pontosabb számításához szolgálhatnak alapul. Az eddy-kovariancia állomások a mért ET adatokkal a távérzékelt információn (a felszíni hőmérséklet és multispektrális reflektancia georeferált, mozaikolt képanyaga) alapuló modellezett ET validálására is szolgálnak.
(7) Elhúzható tetejű és beépített öntöző rendszerrel ellátott esősátor alatt, irányított szárazság-stressz eseményeket állítunk elő és vizsgáljuk a stressz hosszának és/vagy intenzitásának a szemtermés mennyiségi és minőségi mutatóira gyakorolt hatását. A kísérleti adatokból adattárházat építünk. Az adattárházban tárolt adatok felhasználásával, felügyelt és nem felügyelt gépi tanulási módszerekkel modulokat állítunk elő, amelyek vagy az agro-ökoszisztéma egy folyamatát vagy egy komponensének működését írják le. A modulokból létrehozunk egy komplex, szimulációs agro-ökoszisztéma modellt, amely képes a légkör-talaj-növény rendszer valamennyi lényeges folyamatát (hő-, víz-, szén-, nitrogén-áramok, fotoszintézis, légzés, stb.) napi léptékben és akár centiméteres térbeli felbontásban szimulálni.
A cikk megjelent a Top agrar magazin 2022/1. számában.
Facebook Comments