Влияние изменения климата на сельское хозяйство российских регионов

В статье исследуется влияние изменения климатических условий на развитие сельского хозяйства российских регионов. В результате построены модели, позволившие оценить влияние изменений климата на урожайность различных сельскохозяйственных культур.

The paper examines the impact of changing climatic conditions on the development of agriculture of Russia’s regions. As a result, models are constructed, which allow to evaluate the influence of climate change on productivity of different crops.

ДРУЖИНИН Павел Васильевич, заведующий отделом моделирования и прогнозирования регионального развития Института экономики Карельского научного центра РАН, доктор экономических наук (г. Петрозаводск).

ШКИПЕРОВА Галина Тимофеевна, старший научный сотрудник отдела моделирования и прогнозирования регионального развития Института экономики Карельского научного центра РАН, кандидат экономических наук, доцент (г. Петрозаводск).

ПРОКОПЬЕВ Егор Александрович, младший научный сотрудник отдела моделирования и прогнозирования регионального развития Института экономики Карельского научного центра РАН, кандидат экономических наук (г. Петрозаводск).

DRUZHININ Pavel Vasilievich, Doctor of Economic Sciences, Head of the Department of Modeling and Prognostication of Regional Development, Institute of Economics of the Karelian Research Center of the RAS (Petrozavodsk, Russian Federation).

SHKIPEROVA Galina Timofeyevna, Candidate of Economic Sciences, Docent, Senior Research Officer at the Department of Modeling and Prognostication of Regional Development, Institute of Economics of the Karelian Research Center of the RAS (Petrozavodsk, Russian Federation).

PROKOFIEV Egor Aleksandrovich, Candidate of Economic Sciences, Research Assistant at the Department of Modeling and Prognostication of Regional Development, Institute of Economics of the Karelian Research Center of the RAS (Petrozavodsk, Russian Federation).

Проблема исследований влияния изменений климата на экономику в течение двух последних десятилетий является одной из самых актуальных тем для ученых разных стран. Этот процесс имеет негативные и позитивные последствия, причем в период 2007—2014 гг. количество научных подтверждений значимости последствий изменения климата удвоилось. Для бедных стран, в которых быстро увеличивается численность населения, основной проблемой станет продовольственная безопасность, поскольку прогнозируется снижение урожайности кукурузы, риса и пшеницы на 25 % к 2050 г., улов рыбы в некоторых регионах может упасть на 50 %. Быстро растет количество стихийных бедствий и ущерб от них. По прогнозам, развивающимся странам на предупреждение возможных рисков потребуется от 70 до 100 млрд долл, в год2. Позитивные последствия изменения климата связаны с возможным ростом урожайности различных сельскохозяйственных культур, развитием новых отраслей сельского хозяйства в северных и горных регионах, с переходом на более урожайные и теплолюбивые культуры. В связи с этим одними из ключевых задач становятся анализ и оценка взаимосвязи и взаимовлияния климатических факторов и производство сельскохозяйственной продукции3. Понимание такого влияния имеет большое значение для построения эффективной государственной экономической политики.

Многочисленные исследования последствий изменения климатических условий основаны на использовании глобальных климатических моделей и моделей урожайности различных сельскохозяйственных культур, причем в последнее время все больше работ посвящено изучению последствий климатических изменений на региональном и местном уровнях4. Изучение северных и горных регионов США и Канады показало, что в них возможен рост урожайности за счет улучшения климатических условий и смены культур на более урожайные и требовательные к теплу, в то же время в большинстве южных регионов США доходность сельского хозяйства снижается5.

Похожая ситуация наблюдается и в Европе, где проводились исследования на региональных данных по климату, почвам и социально-экономическим показателям в разрезе почти 40 тыс. фермерских хозяйств стран ЕС. Было по- казано, что доходность хозяйств в Южной Европе будет снижаться на 8—13 % при повышении температуры на один градус, несмотря на ожидаемые новые технологии и культуры6. В северных странах урожайность может возрасти7. В некоторых горных странах (Швейцария) потепление в отдельных регионах не оказало существенного влияния на урожайность. Значительную роль здесь сыграл менеджмент8.

Проблемы обеспечения продовольствием важны для Китая, поэтому в разных регионах активно проводились исследования влияния изменений климата на урожайность, которые показали, что на большей части пахотных земель урожайность хотя бы одной из четырех основных культур (рис, пшеница, кукуруза и соя) снижается9. Наибольшие потери наблюдались в производстве пшеницы и кукурузы: в период 1951—2002 гг. его объемы снижались на 120 и 212 тыс. т соответственно каждые десять лет. В то же время объемы производства риса и сои в Китае увеличивались в среднем на 320 и 70 тыс. т за десятилетие10. Урожайность кукурузы и пшеницы наиболее сильно снижалась в южных провинциях, а рост урожайности риса и сои наблюдался в северо-восточных и северных провинциях. Ожидается, что эти тенденции сохранятся и под влиянием потепления, урожайность риса в северо-восточных провинциях будет возрастать на 0,8 % за десятилетие11.

Влияние климатических изменений на сельскохозяйственное производство в России исследовалось в различных работах12. Основное внимание было уделено зерновым культурам и было показано, что для регионов и культур существуют значительные различия. В отличие от других стран, заметный положительный эффект для зерновых наблюдается в части южных регионов, отрицательный — в большинстве центральных. Надо отметить, что для озимой пшеницы положительный эффект был отмечен во всех регионах13. Решение проблемы адаптации к меняющимся климатическим условиям потребует технических и институциональных инноваций, которые будут способствовать увеличению производства продовольствия14.

Для оценки влияния климатических изменений на сельское хозяйство были определено климатические зоны, в которых отмечаются близкие значения температуры и осадков. Всего нами было определено шесть зон со среднегодовой температурой от -5 до О °C, от 0 до +5 °C (две зоны — восточная и западная в зависимости от суммарных осадков и других характеристик), от +5 до +10 °C и свыше +10 °C (две зоны — юго-восточная и северо-западная в зависимости от суммарных осадков и других характеристик). Регионы с низкой температурой и незначительной долей сельского хозяйства не рассматривались. Если регион оказывался по температуре и осадкам в разных интервалах, то чаще выбор зоны осуществлялся по температуре. Детально рассматривалась зона, ограниченная среднегодовой температурой от 0 до +5 °C и осадками от 550 до 700 мм в год, к которой были отнесены 23 региона.

В ходе исследований построен ряд моделей урожайности в зависимости от климатических, агротехнических и социально-экономических характеристик. Проанализированы: средняя температура, сумма активных температур и суммарные осадки за разные периоды (за год, сезон, отдельные месяцы), внесение минеральных и органических удобрений на гектар посевов, объем и динамика инвестиций в сельское хозяйство, динамика валового регионального продукта (ВРП) в сопоставимых ценах и некоторые другие показатели.

Расчеты по линейной функции проводились с включением квадратичной зависимости от температуры и осадков. Предполагалось, что есть оптимальные значения температуры и осадков, при отклонении от которых урожайность снижается15:

УЦ) = АЦ) + а X T^!(t.) + Ъ X ТЦ) + с X RS(t) + d х R(t) + е х МЦ) + / х ХЦ) , (1) где Y — урожайность, А — нейтральный технический прогресс, Т — температура, R — осадки, М — объем внесенных удобрений относительно 1990 г., X — социально-экономические и прочие характеристики, t — год, a, b, с, d, е, / — определяемые в ходе расчетов параметры.

Если оптимальное значение не удавалось высчитать, это означало, что оно находится за пределами рассматриваемого интервала, тогда расчеты проводились по линейной зависимости при а = 0 и с = 0. Расчеты также осуществлялись по линейной приростной функции:

ЛУЦ) = ВЦ) + а х ДТЦ) + b х ДКЦ) + с х ДХЦ) , (2) где AY — прирост урожайности относительно предыдущего года, АТ — прирост температуры относительно предыду- щего года, AR — прирост количества осадков относительно предыдущего года, АХ — прирост социально-экономических и прочих характеристик.

В расчетах использовалась информация, полученная из статистических справочников ФСГС, а также институтами РАН, ВНИИГМИ-МЦД и другими организациями и ведомствами16.

Исследование проводилось на данных по урожайности зерновых, картофеля и овощей по динамическим рядам, пространственным и панельным данным за 1990—2013 гг. По трем основным культурам были построены уравнения с использованием стандартных статистических пакетов.

Урожайность зерновых снижалась до начала 2000-х гг., затем стала расти, что близко к динамике ВРП Карелии, Марий Эл, Мордовии, Чувашии. Зерновые выращивают сельскохозяйственные предприятия, значит, для этих регионов должны быть значимы происходившие изменения в уровне менеджмента и технологий (они в значительной степени определяются ВРП на душу населения), также на наблюдаемую динамику урожайности зерновых повлияло изменение посевных площадей. Расчеты по панельным данным для западной части исследуемой зоны показали, что если рассматривать регионы отдельно, то у каждого из них урожайность с повышением температуры падает, а урожайность у региона с более высокой средней температурой выше. Расчеты по функции (2) показали отрицательное влияние и значимость температуры для урожайности (t-статистика превышает 2). В 2010 г. во всех регионах было резкое падение урожайности. Видимо, с ростом температуры нужно переходить на другие сорта и культуры, более урожайные и теплолюбивые.

Урожайность картофеля в 1990-х гг. в Карелии, Марий Эл, Мордовии, Чувашии изменялась достаточно хаотично, колебалась, не имея какой-либо тенденции. Положительные изменения в экономике в начале 2000-х гг. привели к небольшому и непродолжительному росту урожайности. Возможно, отсутствие стабильного роста связано с высокой долей в производстве картофеля личных подсобных хозяйств, в которых отсутствуют технологические изменения. Также надо отметить сильное падение урожайности в 2010 г. в восточной части исследуемой зоны.

Анализ зависимости (1) от климатических условий показал, что урожайность картофеля заметно увеличивается с ростом активной температуры и снижением суммарных осадков. Использование в уравнении в качестве фактора активных температур (вместо средних) дает более ясную картину и более высокие статистические характеристики. Расчеты по формуле (2) подтвердили значимость снижения осадков для роста урожайности.

Динамика урожайности овощей отличается от других культур: после непродолжительного спада в начале 1990-х гг. она стала расти во всех указанных регионах, за исключением Мордовии. Увеличение урожайности в значительной степени связано с вложением инвестиций в освоение современных технологий сельскохозяйственными предприятиями. Анализ зависимости урожайности от климатических условий (1) показал, что с увеличением средней и активной температуры у овощей она растет. Расчеты по формуле (2) подтверждают это: потепление ведет к росту урожайности овощей, но статистические характеристики не позволяют говорить о значимости последнего фактора.

Таким образом, проверка гипотезы о положительном влиянии климатических изменений на урожайность сельскохозяйственных культур нашла лишь частичное подтверждение для исследуемой зоны. Рост урожайности за счет потепления климата для зерновых будет незначителен. Для картофеля и овощей изменение климата ведет к некоторому росту урожайности в пределах 5—10 % в разных сценариях. Больший эффект дадут: повышение уровня менеджмента и переход к более современным технологиям, изменение структуры посевных площадей, постепенный сдвиг на север выращиваемых культур, переход к позднеспелым и более урожайным сортам и к новым, более теплолюбивым культурам, что требует уже сейчас увеличения вложений в сельскохозяйственную науку.