Back to top

A XXI. század mezőgazdasága

Képes a földgolyó 10 milliárd ember eltartására? Képes az agrárszektor fenntartható módon elegendő élelmiszert és takarmányt termelni a jövőben? Ilyen léptékű és fajsúlyú kérdések várnak megválaszolásra néhány évtizeden belül. Több más szektorral együtt a mezőgazdaság óriási kihívások előtt áll az elkövetkezendő évtizedekben.

Az egyre növekvő népesség élelmiszerellátása érdekében az elkövetkező 50 évben több terményt és takarmányt kell előállítani a világon, mint az ezt megelőző 10 ezer évben összesen, ráadásul egyre szélsőségesebb környezeti feltételek mellett.

A klímaváltozással nem csak az átlagos hőmérsékleti és csapadékviszonyok változnak jelentősen, de egyre nagyobb valószínűséggel jelentkeznek egyre szélsőségesebb (hosszabb és súlyosabb) meteorológiai események. Ezen két fő kihívás kapcsán a G7 országok agrárminisztereinek legutóbbi csúcstalálkozóján (NIIGATA, 2016) kiemelt feladatnak nyilvánították a fenntartható mezőgazdasági termelés és termelékenység fejlesztését.

Állásfoglalásuk szerint, ehhez a többi között interdiszciplináris és gyakorlatorientált kutatási és technológiai fejlesztések támogatására van szükség, továbbá megbízható és szabadon hozzáférhető adatok gyűjtésére és széles körű alkalmazására. A mezőgazdasági termelékenység két fő tényező: a felhasznált erőforrások (talaj, víz, energia stb.) mennyiségének és a gazdálkodás hatékonyságának eredője.

Erőforrásaink lényegében végesek, ezért egyre nagyobb hangsúlyt kell fektetni a hatékonyság növelésére. Ennélfogva jelen tanulmányunk elsősorban azokat a törekvéseket igyekszik bemutatni, amelyek a hatékonyság növelését célozzák.

Mielőtt azonban ezekre rátérnénk, a rendelkezésre álló erőforrások, nevezetesen a rendelkezésre álló termőföld mennyiségével kapcsolatban tennénk egy megjegyzést. Az, hogy egy terület alkalmas-e egy bizonyos haszonnövény termesztésére több tényező eredője. A növény igényeinek ismeretében, a területre jellemző klimatikus (pl. átlagos csapadékösszeg a tenyészidőszakban); talajtani (pl. hasznosítható vízkészlet) és domborzati viszonyok számszerű jellemzőiből képezhető egy úgynevezett termeszthetőségi index, amely százalékban képes kifejezni, hogy az adott terület milyen mértékben alkalmas a haszonnövény termesztésére.

A GLUES-program keretében (geoportal-glues.ufz.de) globális léptékben, 25 kilométeres térbeli felbontásban készítették el a világviszonylatban legfontosabb tíz haszonnövény termeszthetőségi térképét. Amennyiben ezeket a térképeket nem jelenkori klimatikus adatok felhasználásával, hanem egy klímaváltozási forgatókönyv alapján készített lehetséges jövőbeli klímaadatok segítségével készítjük el, akkor érdekes következtetésekre juthatunk. Megjeleníthetjük azokat a területeket, ahol a termeszthetőségi index a jövőben magasabb lesz, mint a jelenleg termesztésre használt területekre kiszámolt átlagos termeszthetőségi index. Így egy olyan térképet kapunk, amely a kiválasztott haszonnövényre vonatkozóan megmutatja a termesztésre alkalmas területek potenciális alakulását (1. ábra).

A termésmennyiség volumenét tekintve a szója a 4. legfontosabb haszonnövény a világon: nagyon fontos élelmiszer- és takarmány-alapanyag. A termesztésére alkalmas terület a klímaváltozásnak köszönhetően várhatóan óriási mértékben növekszik a jövőben. Különösen nagy segítséget jelenthet ez a Szaharától délre fekvő afrikai országok számára.

A XXI. század mezőgazdaságának fő célja tehát a termelés hatékonyságának növelése. A problémakört egy lépéssel távolabbról szemlélve megállapíthatjuk, hogy a cél tulajdonképpen a Föld népességének táplálása, és a hatékonyság növelése nem csak a termelési oldalon a fő cél. A fogyasztói oldalon, igaz teljesen más eszközökkel, de már most is rengeteget tehetnénk az élelmiszer-felhasználás hatékonyságának növelése érdekében. Ugyanis az élelmiszerpazarlás világméretekben (elsősorban a fejlett nyugati országokban) hihetetlen méreteket ölt (2. ábra).

A hatékonyság növelését célzó törekvések elsősorban új(szerű) technikai, technológiai és informatikai eszközök, illetve módszerek alkalmazását jelenti a növénytermesztésben és az állattenyésztésben.

Az egységnyi alapterületen megtermelhető termény mennyiségének növelését, a „függőleges mezőgazdaság” (vertical farming) egymás fölött, több szinten kialakított termőfelület segítségével valósítja meg: beltéren, általában vízkultúrás közeg alkalmazásával, mesterséges megvilágítás mellett történő növénytermesztéssel. A LED-paneles megvilágítás (ami önmagában is energiamegtakarítást jelent) lehetőséget kínál arra, hogy a természetes, fehér fénnyel ellentétben csak olyan hullámhosszúságú fénnyel világítsuk meg a növényeket, amelyeket azok a fotoszintézishez felhasználnak (3. ábra). Minden más hullámhosszal történő megvilágítás (pl. hagyományos fényforrások alkalmazása esetén) csak fölösleges energiafelhasználást jelentene.

A fotoszintézis hatékonysága szerint haszonnövényeink két csoportba sorolhatók. Az úgynevezett C3-as növények (pl. búza és szója) egységnyi fényenergiából kb. 25 százalékkal kevesebbet képesek hasznosítani, mint a C4-es növények (pl. kukorica és köles), ráadásul a C3-as növények vízhasznosítási hatékonysága is alacsonyabb, mint a C4-es növényeké.

A termelés volumenét tekintve a rizs a második legfontosabb kultúrnövény a világon, sőt Ázsiában, ahol a Föld lakosságának 60 százaléka él, vitathatatlanul a legfontosabb. Géntechnológiai módszerek segítségével 2008 óta egy nemzetközi konzorcium dolgozik azon, hogy az egyébként C3-as rizs fotoszintézis- mechanizmusát C4-esre változtassák. Az első fajták már léteznek, és ha ezek köztermesztésbe kerülnek, a jelenlegi rizs termésszintek akár 50 százalékkal is növekedhetnek, ami globálisan több száz millió tonnával nagyobb rizsmennyiséget jelentene éves szinten.

Ezen a ponton természetesen meg kell említeni a hagyományos növénynemesítéssel elért eredményeket is. Ezeknek köszönhetően olyan stressztűrő (kukorica, búza stb.) fajtáink lehetnek, amelyek csökkenthetik a szélsőséges klimatikus eseményekből és/vagy különböző kórokozóktól és kártevőktől származó terméskieséseket, illetve termésingadozásokat.

1. kép: Az egész évben növekedő lazac (felül), a „hagyományos” lazaccal összehasonlítva, ugyanannyi idő alatt (a képen mindkét hal 12 hónapos) lényegesen nagyobbra nő
1. kép: Az egész évben növekedő lazac (felül), a „hagyományos” lazaccal összehasonlítva, ugyanannyi idő alatt (a képen mindkét hal 12 hónapos) lényegesen nagyobbra nő
Fotó: Barrett & MacKay
Bár halfogyasztás tekintetében Magyarország csak a 69. az országok sorában (egy átlag izlandi pl. 17-szer több halat eszik, mint egy átlag magyar), világviszonylatban óriási a kereslet a halhús iránt. Mivel az 1990-es évek óta a halászattal termelt haltömeg stagnál (éves és globális szinten kb. 90 millió tonna) egyre nagyobb szerepet kapnak a halfarmok, ahol 2010 óta már több halhúst (kb. 70 millió tonna évente) állítanak elő, mint amennyi marhahúst a hagyományos farmokon.

A halfarmok kedvenc fajtája a lazac, amelynek azonban kedvezőtlen tulajdonsága, hogy csak a nyári félévben növekszik. Géntechnológiai módszerek segítségével, egy rokon halfajtából történő génszakasz átültetésével, azonban ezen is lehet változtatni. Az így kezelt lazacok ugyanannyi idő alatt lényegesen nagyobbra nőnek, mint hagyományos társaik (1. kép).

2. kép: Permetezést végző drón (DJI Agras MG-1, Kína). Helyspecifikus és okszerű kijuttatással a vegyszerszükséglet a töredékére csökkenthető
2. kép: Permetezést végző drón (DJI Agras MG-1, Kína). Helyspecifikus és okszerű kijuttatással a vegyszerszükséglet a töredékére csökkenthető
Fotó: dronesonvideo.com
Az informatika és a digitális eszközök fejlődésének, elterjedésének köszönhetően számos olyan érzékelőt, illetve eljárást dolgoztak ki, amelyek segítségével számtalan környezeti paraméter időbeli változását nyomon követhetjük – akár távolról is. Ezen alkalmazások legtöbbször már GPS technológiával kombinálva kerülnek piacra, így a begyűjtött adatokhoz nem csak a mérés idejét, de a pontos helyét is hozzárendelhetjük.

Ezek a hozzáadott információk teszik lehetővé az agrotechnikai műveletek hatékonyságának növelését, hiszen segítségükkel megadható, hogy mit, mikor, hol, mennyit és hogyan csináljunk a szántóföldön annak érdekében, hogy az egységnyi területen megtermelt termék mennyisége, vagy még inkább a haszon maximális legyen.

Nagyfelbontású kamera és kellően gyors képelemező szoftver segítségével a növényvédő szer csak arra a növényre vagy növényi részre juttatható ki, amelyen egy fertőzés korai fázisának tünetei megfigyelhetők. Kimutatások szerint a felhasznált vegyszer mennyisége így akár egy ezredére is csökkenthető. Mivel ebben az esetben jóval kevesebb anyag mozgatására van szükség, a vegyszeres tartály egy kistömegű, napelemes, kerekeken guruló robotra vagy akár drónra is szerelhető, amely megoldások további előnye, hogy csökkentik a taposásból származó talajállapot-romlás mértékét (2. kép).

4. ábra: Több mélységben talajnedvességet mérő szonda. Segítségével optimalizálható az öntözés ideje és mennyisége
4. ábra: Több mélységben talajnedvességet mérő szonda. Segítségével optimalizálható az öntözés ideje és mennyisége
Fotó: delta-t.co.uk
Az agrárszektor a legnagyobb vízfogyasztó. Világviszonylatban több mint 2 500 000 000 000 m3 vizet használ fel évente. Ennek a mennyiségnek a túlnyomó többségét (a világ teljes vízfogyasztásának 50%-át) öntözésre használják. Azonban intelligens öntözésvezérlés segítségével, potenciálisan több mint 20 százalékkal csökkenthető az öntözéshez felhasznált víz mennyisége. Talajba helyezett nedvességmérő szenzorok (4. ábra) segítségével akár 2 méterig, több mélységben is folyamatosan nyomon követhetjük a talaj nedvességállapotát, és a növény fejlettségi állapotának, valamint vízigényének ismeretében megállapíthatjuk, hogy pontosan mikor és mennyi vízzel kell öntözni az adott területet.

Érzékelők segítségével rengeteg hasznos információhoz juthatunk haszonállatainkról is. Légzés- és pulzusmérőt erősíthetünk a nyakukra vagy lépésszámlálót a lábukra. De akár gázanalizátort is juttathatunk kérődző állataink gyomrába, amelyek folyamatosan elemzik a gyomor „légkörének” összetételét. Az összegyűjtött adatokból adatbázist építve megállapíthatjuk a megfigyelt paraméterek azon tartományát, amelyet az egészséges egyedeken mértünk.

Ezek után, ha egy állatunkon egy vagy több mért paraméter is kívül esik a „normális” tartományon (pl. túl szaporán lélegzik vagy túl keveset mozog), akkor jelzést kaphatunk (pl. egy SMS-t a mobilunkra), hogy az adott azonosítójú egyed valószínűleg beteg vagy megsérült, valamilyen beavatkozást igényel.

Szerelhetünk érzékelőt érőfélben lévő gyümölcsökre is, és a gyümöcshús vegyi összetétele alapján megállapíthatjuk a betakarítás optimális időpontját. Lombtrágyázás során, multispektrális kamerákkal készített felvételek segítségével, a lombozat eltérő színárnyalatai alapján meghatározhatók a növényállomány azon foltjai, amelyek pótlólagos műtrágya-kijuttatást igényelnek (3. kép).

Mindezek az alkalmazások ugyanazt a célt, a termelés fajlagos költségének, illetve a terméskiesést okozó tényezők hatásának csökkentését szolgálják.

3. kép: John Deere traktorra szerelt YARA N-szenzor. Az általa készített fotók alapján csak ott és csak annyi lombtrágyát juttatnak ki, ahol és amennyi indokolt
3. kép: John Deere traktorra szerelt YARA N-szenzor. Az általa készített fotók alapján csak ott és csak annyi lombtrágyát juttatnak ki, ahol és amennyi indokolt
Fotó: Wikipedia/Precision_agriculture
Az elmúlt évek során az agárszektorban alkalmazott érzékelők száma ugrásszerűen megnövekedett. Gigantikus mennyiségű adat válik elérhetővé, amelyek lehetőséget kínálnak arra, hogy megfelelő hibaszűrő és adatelemező algoritmusok alkalmazásával modellépítésre használjuk fel őket. A korszerű, nemzetközileg is elfogadott szemléletmód szerint az agro-ökoszisztéma változó környezeti feltételekre adott válaszai és visszahatásai kizárólag úgynevezett integrált modellrendszerek segítségével értékelhetők.

Ezek olyan virtuális környezetek, amelyek a mezőgazdasági rendszer lehető legnagyobb szegmensének működését igyekeznek szimulálni, beleértve a rendszer biogeokémiai, agrotechnikai és közgazdasági összetevőit, folyamatait és kölcsönhatásait (5. ábra). Természetesen az integrált modellrendszer eredményeiben csak akkor bízhatunk, ha minőségi adatok segítségével a lehető legtöbb szempont szerint ellenőriztük és igazoltuk, hogy a modellszámítások megfelelő pontossággal írják le a valóságot.

Az MTA ATK MgI több évtizede fenntartott tartamkísérleteiben zajló mérések adatbázisa, valamint az MTA ATK TAKI talajtani adatbázisa, illetve az OMSz klíma adatbázisa segítségével sikerült elfogadható pontossággal összhangba hozni az AgroMo modell eredményeit (kukorica és búza szimulált termésátlagokat) a KSH adatbázisából kigyűjtött tényadatokkal. Ezek után, ha a modell számára nem jelenkori klimatikus adatokat adunk meg, hanem egy, a klímaváltozással várhatóan bekövetkező, jövőbeli adatsort, akkor a modell képes előrevetíteni azt, hogy a növények hogyan viselik majd a 25 vagy éppen 75 év múlva lehetséges klimatikus körülményeket.

Mivel az AgroMo modell a számításai során figyelembe veszi a legfontosabb agrotechnikai műveletek (vetés dátuma, műtrágyázás mennyisége és dátuma, öntözés mennyisége és dátuma stb.) hatását is, alkalmazkodási stratégiák kidolgozására is felhasználhatjuk, hiszen segítségével pillanatok alatt kiszámíthatjuk azt, hogy korábbi vetésidővel, hosszabb tenyészidejű fajta választásával vagy öntözéssel milyen termést kapnánk a jövőben (6. ábra).

A modell számításai során figyelembe veszi a légköri szén-dioxid klímaváltozással jelentős mértékben növekvő mennyiségét (400 → 700 ppm), amely azonban, lévén a kukorica C4-es növény, láthatóan nem képes ellensúlyozni a klímaváltozással jelentkező, a következőkben sorolt klimatikus kockázati tényezők hatásait:

  1. aszályos időszakok súlyosbodása a tenyészidőszak második felében, amelynek hatása többszörösen hátrányos: csökken a fotoszintézis hatékonysága, korlátozódik a tápanyagfelvétel és felgyorsul a szövetek elhalása;
  2. hőhullám, illetve légköri aszály a virágzás időszakában, amely tökéletlen termékenyülést eredményezhet;
  3. a felszín közeli ózon növekvő koncentrációja, amelynek erős fitotoxikus hatása van.

A klímaváltozással várhatóan további negatív hatások is jelentkezhetnek: új kártevők megjelenése, már ismert kártevők nagyobb arányú túlélése az enyhébb telek miatt, jégkár, illetve szélkár növekvő valószínűsége. Ezen tényezők előfordulási helyének előrejelzése nagy bizonytalansággal terhelt, ezért a számításainkban nem vettük őket figyelembe.

A modellezési eredményekből (6. ábra) jól látható, hogy a század végére a csapadékhiány komoly limitáló tényezőt jelent majd a kukoricatermesztés számára. A várható termésátlagok az ország jelentős hányadán a jelenlegi szintnek csak 35-50 százalékát érik majd el, és az évek közötti termésingadozás is jelentős mértékben növekszik majd.

Szigorúan okszerű öntözés segítségével (helytől függően: 60-100 mm) az előrevetített terméskiesések azonban elkerülhetők, sőt elsősorban a keleti országrészben, a jelenlegi termésátlagokat is meghaladó termésszint érhető el. Itt nem részletezett modellezési eredmények alapján a vetési idő korábbra hozásával és/vagy rövidebb tenyészidejű fajták választásával tovább mérsékelhetők a klímaváltozás várható negatív hatásai.

Az év elején indult, Interdiszciplináris Kutatóműhely Létrehozása a Klímaadaptív és Fenntartható Mezőgazdaságért (GINOP-2.3.2-15-2016-00028) című projekt keretében az MTA ATK vezetésével olyan kísérleti platformot alakítanak ki Martonvásáron, amely ötvözi a tartamkísérletek hagyományait, illetve a klímakamrás stresszkutatások tapasztalatait a legmodernebb mérési és infokommunikációs technológiák által kínált lehetőségekkel, egyedülálló lehetőséget biztosítva a már említett szimulációs növénytermesztési modell számításainak pontosítására. A legkorszerűbb klímaváltozási projekciók és a továbbfejlesztett szimulációs modell eredményeire támaszkodva a projekt legfontosabb célkitűzése olyan stratégiák kidolgozása, amelyekkel megvalósítható a mezőgazdasági termelékenység fenntartható növekedése farm- és nemzetgazdasági szinten is.

Fodor Nándor

MTA ATK MgI

Forrás: 
Magyar Mezőgazdaság
Ezt a cikkünket és a témában további cikkeket a Magyar Mezőgazdaság 2017/51-52 számában olvashat.

Népszerű agrárszaklapok

Ezeket olvasta már?

Generációváltás kellene, de a fiatalokat nem érdekli a mezőgazdaság

A mezőgazdaság sosem tartozott a legkönnyebb munkával és legstabilabb bevételi forrással kecsegtető szakterületek közé. Az időjárás, a kártevők és a váratlanul felbukkanó betegségek, valamint a változó piaci viszonyok mellett manapság egyre inkább komoly kihívásként merül fel a generációváltás, a fiatalítás kérdése is.

Idén is látogatható a velencei növény- és talajvédelmi kiállítás a múzeumok éjszakáján

Talán kevesen tudják, hogy Velencén, a Fejér Megyei Kormányhivatal épületegyüttesében létezik egy Európában is egyedülálló kiállítás a növény- és talajvédelem 60 éves történetéről. Az eredetileg magángyűjteményként indult tárlatanyag mára alaposan kibővült.

Nem lehetetlen 6 hónap alatt triplázni a mezőgazdasági termelést

Jót tett Katar mezőgazdaságának az egy éve bevezetett politikai és gazdasági blokád, az elmúlt hat hónapban ugyanis ennek hatására jelentősen növekedett az élelmiszertermelés az Arab-öböl menti országban.

Utrechtben az állattenyésztés jövője: intelligens ólaktól az okos ketrecig

Hamarosan nyit a világ egyik legjelentősebb állattenyésztési szakkiállítása, a VIV Europe. A hollandiai Utrechtben rendezett esemény a digitális gazdálkodás, a smart farming újdonságaira koncentrál, amire sokan még csak legyintenek a kelet-európai gazdák közül, pedig az ész és erő itt kéz a kézben jár – figyelmeztetnek a világ leghatékonyabb mezőgazdaságának megteremtői, a hollandok.

A KITE hírös alközpontja

Kecskeméten már 2001 óta van alközpontja a KITE-nek, de a régi telephelyet mostanra kinőtték. Ezért újat építettek, mégpedig új helyszínen, az autópályához közelebb, és május 25-én fel is avatták. Szabó Levente, a KITE Zrt. vezérigazgatója a beruházás előzményeiről és okairól szólt, majd a vállalat közeljövőben várható további fejlesztéseit ismertette az ünnepség alkalmából.

„Ez számomra a paradicsom”

Sorozatunk befejező részének főszereplője Fodor András, „Az Év Tanyagazdasága 2017” díjat elnyerő Szalakóta-tanya gazdája, aki feleségével, Eszterrel együtt kiváló példája annak, hogy létezik alternatíva a városi létnek búcsút inteni szándékozó, a természet közelségére vágyó talpraesett fiatalok számára.

Az agrárium kihívásai a következő tíz évben

Az előttünk álló 10 év legfőbb mezőgazdasági kihívásait az jelenti, hogy a hazai gazdák fel vannak-e készülve a növekvő húsfogyasztás miatti többlettermelésre, mennyire nyitottak az alternatív fehérjeforrásokra és milyen módszerekkel tudnak alkalmazkodni a klímaváltozáshoz – hangzott el a K&H-ban rendezett Agrár Klubon, ahol az agrárium 10 éves vízióját vitatták meg a szektor szakemberei.

Hová tűnnek a mezőgazdasági idénymunkások?

A mezőgazdasági idénymunkások száma ugyan jól mutat a foglalkoztatási statisztikában, de a külföldiek alkalmazása ellenére egyre nő a munkaerőhiány itt is.

A mezőgazdaságban is dolgozhatnak nyáron a diákok

A Pénzügyminisztérium 2018-ban is meghirdeti a nyári diákmunka programot 3 milliárd forintból, amelynek keretében a 16-25 év közötti diákok kaphatnak munkalehetőséget - nyilatkozta az MTI-nek Varga Mihály.

Kína tárt karokkal várja a magyar mezőgazdasági termékeket

Magyarország számára rendkívül fontos a Kínával való gazdasági-kereskedelmi együttműködés fejlesztése és bővítése. A magas szintű tárgyalások olyan új piacokat nyithatnak meg, amelyek mindkét országnak előnyére válhatnak – jelentette ki Farkas Sándor, az Agrárminisztérium miniszterhelyettese a Kínai Állami Gabona Hivatal vezetőivel folytatott egyeztetésen.