הערכה כמותית של סיכוני האקלים לייצור החקלאי המקומי באמצעות ניתוח מבוסס מודלים

מבוא

אספקת המזון בישראל מתבססת על שילוב בין ייצור מקומי (כ-44% מהקלוריות) ויבוא ^{[12, 18]}. החקלאות הישראלית מייצרת את מרבית הצריכה המקומית של פירות, ירקות, חלב, עופות וביצים, ותלויה בעיקר ביבוא לאספקת דגנים, קטניות, שמנים צמחיים, סוכר, בשר בקר ודגים. השטח החקלאי בישראל מוערך בכ-4.1 מיליון דונם, ולפחות מחצית ממנו מושקה באופן סדיר. משקי בעלי החיים תלויים גם הם ביבוא מזון מרוכז. בעוד שישראל מדורגת במקום ה-12 מבין 32 מדינות ה-OECD במדד ביטחון המזון, היא מדורגת במקום הלפני אחרון בתחום חוסן ומשאבים טבעיים, שמהווה חלק ממדד זה ^[12]. שמירה על אספקת המזון לעתיד מחייבת התמודדות עם סיכונים מתפרצים, כגון פגיעה בשרשרת האספקה עקב מלחמה או חרם, ועם סיכונים מזדחלים, כגון שינוי האקלים.

הייצור החקלאי רגיש מאוד לשינוי האקלים בהיותו מבוסס על תהליכים פיזיולוגיים וחשוף לתנאי הסביבה. החקלאות הישראלית מצטיינת בהתמודדות עם אתגרי אקלים, וידע וטכנולוגיה ישראליים מגיעים לכל העולם ומסייעים בהתמודדות עם האתגר המשמעותי שבייצור מזון בתנאי אקלים משתנה.

הסיכונים והסיכויים עבור הייצור המקומי קשורים באופן הדוק למיקומה של מדינת ישראל, על הגבול בין שני אזורי אקלים שהיקפם דומה: יובשני למחצה וים תיכוני. השפעות שינוי האקלים על הגידולים צפויות לגרום לירידה ביבול, לעלייה בצריכת המים ואף לקושי בהתמודדות עם גורמים מסכני חקלאות, כדוגמת חרקים, פתוגנים וטפילים ^[4].

במחקר קודם מופו 54 מדדים אקלימיים משמעותיים לחקלאות, והודגש הצורך בהערכת סיכונים סדורה כדי לכמת את הסיכונים והסיכויים לייצור המקומי ^[2]. השירות המטאורולוגי ניתח את מגמות האקלים בעבר והכין תחזיות לעתיד עבור המדדים האלה ^[3], והדבר נתן לחקלאות הישראלית לראשונה כלים להגדרה כמותית של האתגר בהסתגלות לשינוי האקלים. הרזולוציה המרחבית והעיתית הגבוהות של מגמות העבר והתחזיות הפכו אותם לתשתית ידע רלוונטית עבור חקלאים, אגרונומים וחוקרים בחקלאות הצמחית ובענפי בעלי החיים. עם זאת, עדיין חסרה הערכה כמותית של השפעות שינוי האקלים על היבולים ועל צריכת המים, ואילו אמצעי הסתגלות עשויים לעזור לחקלאים למנוע הפסד יבול וירידה ברווחיות.

כדי להבטיח את ביטחון המזון בעתיד ולהיערך בצורה מושכלת נדרשת הערכה כמותית של הסיכונים והסיכויים עבור הייצור החקלאי המקומי והעולמי. הערכה כמותית עשויה לשמש כלי לחקלאים לטובת תכנון רב-שנתי של סל הגידולים, התשומות וההשקעות הנדרשות. היא יכולה גם להיות כלי עזר לתוכניות אזוריות של הרשות המקומית, כמו כן, היא נחוצה למקבלי ההחלטות לתמיכה בהחלטות מדיניות בתחום הייצור החקלאי, משאבי הטבע וביטחון המזון. לצורך כך ניתן להשתמש במודלי אקלים–יבול תהליכיים. גישה חלופית יכולה להיות בניית מודל אמפירי מותאם לחקלאות המקומית, אולם עד היום תוקפו מעט מאוד מודלים להשפעת שינוי האקלים על גידולים חקלאיים עבור ישראל ^{[14, 15]}.

לצד יתרונותיהם של מודלים חקלאיים, הם נכונים רק עבור הגידולים שכוילו, בתנאי הגידולים והתרחישים שהוגדרו. היות שתיקוף מודלים בהתאמה לשיטות הגידול, לזנים ולאזורי הגידול בישראל דורש השקעה ניכרת, בחרנו להתמקד בשני גידולי שדה חורפיים, ובתרחיש שכולל השקיית עזר בגידול החורפי כצעד של הסתגלות לשינוי האקלים. גידולי שדה, המגודלים בדרך כלל במחזור גידולים במטרה לשמור על פוריות הקרקע, פרוסים על כ-1.7 מיליון דונם, שהם כ-40% מהשטח החקלאי בישראל. גידולי השדה שנבחרו, חיטה וחִמצָה (חומוס), מייצגים גידולי דגנים וקטניות בישראל. גידול חיטה, המוערך בכ-1.1 מיליון דונם בשנה, מהווה כרבע מהשטח המיועד לחקלאות צמחית בישראל. לפי ארגון עובדי הפלחה (מידע אישי, סתיו 2024) כחצי משטח החיטה נקצר לגרעינים לטחנות הקמח ומייצר כ-110,000 טונות גרעינים, והשאר עבור בעלי חיים, בכמות המוערכת בכ-450,000 טונות של שחת ותחמיץ ^[1]. חִמצָה גודלה בעבר על כ-70,000 דונם ^[1], אך הגידול נמצא בירידה מתמשכת בגלל שחיקת הרווחיות. מוערך כי כשני שלישים מהשטח מושקים, והשאר הם גידול בעל ללא השקיה. חִמצָה, שכמו שאר הקטניות מקבעת חנקן ומשפרת את פוריות הקרקע, נבחרה כמודל לגידול קטנית במחקר זה. לגידולי קטניות יש חשיבות בגלל תרומתן האגרונומית למחזור גידולי השדה וזאת למרות שטח הגידול הקטן יחסית והתפוקה המצומצמת שלהן. הגדלת ייצור קטניות היא גם אחד מיעדי ביטחון המזון, היות שהמלצות התזונה הנוכחיות קוראות להגדלת צריכת קטניות ב-351% בתמהיל התזונה הישראלי ^[6]. הכנסת ההשלכות האקלימיות על גידולי שדה למודל היא שלב ראשון ביצירת תשתית לאומדן ההשפעות האקלימיות הנחוץ להסתגלות לשינוי האקלים ולביסוס ביטחון המזון.

שיטות המחקר

נתונים אקלימיים מדודים בפריסה ארצית נאספו מתחנות מטאורולוגיות של משרד החקלאות והשירות המטאורולוגי מתקופת הביקורת (2000–2022). כמו כן, התבססנו על תחזיות מאנסמבל של מודלים אקלימיים מפרויקט  CMIP6 (Coupled Model Inter-comparison Project Phase 6) עבור התקופות 2030, 2050, 2070. התחזיות האקלימיות שהשתמשנו בהן התבססו על תרחישי הפליטות SSP-4.5 ו-SSP-8.5.

לצורך הכנסת תפוקות היבולים למודל השתמשנו במחקר זה בשני סוגי מודלים:

1. מודל AquaCrop (גרסה 7.1), שפיתח ארגון המזון והחקלאות של האו"ם (FAO) ^[7]. משתני הקלט כללו: נתונים אקלימיים, נתונים על אודות ממשק ההשקיה, נתוני קרקע ומים ונתונים על אודות ניהול הגידול. עבור כל צימוד של גידול ואזור גאו-אקלימי נבחרו פרמטרים מתאימים לכל אחד מהמדדים על סמך התייעצות עם מדריכי הגידול.
2. מודל רגסיה מרובה שפותח עבור המחקר הנוכחי. נתוני יבול חִמצָה שנתיים בממשק ללא השקיה מהשנים 2011–2021 התקבלו מארגונים חקלאיים בנגב המזרחי, בשפלת יהודה ובגליל המערבי. לכל אזור הוצמדה תחנה מטאורולוגית תואמת. טמפרטורות מינימום ומקסימום וכן כמות המשקעים השנתית שימשו לשיוך רגרסיה לתחזית יבול על בסיס פרמטרי אקלים. חמישה מודלים אקלימיים נבחרו לבניית אנסמבל מודלים לניבוי פרמטרים אקלימיים לתקופה 2040–2060 על פי תרחישי אקלים כמוזכר למעלה, ולניבוי יבול על סמך הרגרסיה.

תוצאות

המחקר התמקד בשני אזורי אקלים: אזור האקלים הים תיכוני, שנמצאים בו כ-50% משטחי גידולי השדה בישראל, ואזור האקלים היובשני למחצה, שפרוסים בו כ-46% משטחי גידולי השדה. כ-70% משטח החיטה לגרעינים וכ-36% משטחי החִמצָה נמצאים באזורים יובשניים למחצה, ואילו 28.5% משטחי החיטה וכמעט 60% משטח גידול החִמצָה נמצא באזורי האקלים הים תיכוני ^[1]. עבור החיטה נבחר מודל התהליכי AquaCrop, ואילו עבור החִמצָה אמדנו את ההשפעה על היבול בעזרת רגרסיה מרובת משתנים.

יבולי ביומסה וגרעיני חיטה

בעזרת מודל AquaCrop בחנו את גידול החיטה, מידלנו שני תרחישי אקלים – חמור ומתון, והשווינו בין שני תרחישי הסתגלות – אי-הסתגלות והשקיית עזר כתוספת למשקעים הטבעיים.

איור 1 וכן טבלה נ1 בנספח מראים כי בהשוואה לתקופת הבסיס של השנים 2010–2021, כמות המשקעים השנתית לתקופה 2040–2060 צפויה לִפְחות ב-9% (בין 8% ל-11%) באזור הים תיכוני וב-7% (בין 3% ל-11%) באזור היובשני למחצה. ללא השקיה יבול הגרעינים לתקופה 2040–2060 באזור הים תיכוני צפוי לפחות ב-20% (בין 4% ל-34%) בתרחיש ללא הסתגלות של גידול החיטה לשינוי האקלים. באזורים יובשניים למחצה היבול צפוי לפחות ב-49% (בין 25% ל-55%) בתקופה 2040–2060. יבול חיטה למספוא צפוי לִפחות באזורים הים תיכוניים ב-22% (בין 10% ל-34%) בתקופה 2040–2060. באזורים יובשניים למחצה הוא צפוי לִפחות ב-41% (בין 8% ל-42%) בתקופה 2040–2060, בהנחה שאין הסתגלות כלל של גידול החיטה לשינוי האקלים.

השקיית עזר היא ממשק נפוץ לגידול חיטה בישראל, ובייחוד בשנים שחונות, ושימשה במחקר זה תרחיש להסתגלות אקלימית. לפי הערכת המודל, גידול חיטה בהשקיית עזר דורש 242 מ"מ (בין 190 מ"מ ל-280 מ"מ) באזור הים תיכוני ו-347 מ"מ (בין 311 מ"מ ל-396 מ"מ) באזור היובשני למחצה. על פי אומדני המודל, מעבר מגידול חיטה בעל (לא מושקה) לגידול מושקה באקלים ים תיכוני מעלה את יבול הגרעינים ב-46% ואת יבול המספוא ב-33%. באזורים יובשניים למחצה חזויה תוספת של 370% ביבול הגרעינים ו-210% ביבול המספוא ביחס ליבולים ללא השקיית עזר.

ביחס לשינוי האקלים, המודל צופה עלייה של 20% ביבול הגרעינים ושל 10% ביבול המספוא באזורי האקלים הים תיכוני לתקופה 2040–2060 עם השקיית עזר, בהשוואה ליבול בתקופת הבסיס ללא השקיית עזר. באזורים יובשניים למחצה צפויה עלייה של 288% ביבול הגרעינים ושל 150% ביבול המספוא ביחס לתקופת הבסיס ללא השקיית עזר. גם במקרה של גידול חיטה עם השקיית עזר המודל צופה ירידה בשיעור של 17.3% עד 18.1% ביבול לקראת אמצע המאה ביחס לתקופת הבסיס עם השקיית עזר. פירוש הדבר, ששינוי אקלים מפחית יבול בכל מקרה, אולם בעזרת השקיית עזר ניתן לא רק לשמור על היבולים אלא אף להגדילם. חשוב להדגיש כי הרצת המודל אינה מניחה כל שינוי בשיטת הגידול, מלבד השקיית העזר בתרחיש הנזכר. בפועל, המציאות שונה, והחקלאים נוקטים מגוון פעולות שעשויות להשפיע על היבול. התחזית שהצגנו אינה רגישה לשינויים האלה.

איור 1

תחזית יבול חיטה לשטחי גידול הנמצאים באזורי אקלים שונים – ים תיכוני ויובשני למחצה

האיור מציג את תוצאות מודל AquaCrop עבור יבול גרעיני חיטה, באזורים הים תיכוניים והיובשניים למחצה בישראל, בתקופות 2050 ו-2080 לעומת תקופת הבסיס (2010–2021). עבור כל אזור מופיעות שמות התחנות המטאורולוגיות המייצגות: באזורים הים תיכוניים – עין השופט, כפר תבור וכפר בלום, ואילו באזור הנגב – נירים, גילת ועמק בית שאן. בצד ימין (בגווני כחול) מוצגות תחזיות משקעים, באמצע תחזיות ההתאדות (בגווני צהוב), ומצד שמאל תחזיות יבול גרעינים (בגווני כתום). עד שנת 2080 כמויות המשקעים ירדו בהדרגה בכל אזורי האקלים, וההתאדות תגבר (למעט במקרה של עין השופט). בהתאם לכך, יבולי החיטה ללא השקיה צפויים לקטון, בהנחה של חוסר הסתגלות אקלימית וללא תוספת השקיה.

חִמצָה

השפעת שינוי האקלים על גידולי חִמצָה נאמדה באמצעות מודל הרגרסיה המרובה עקב היעדר פלטפורמה מתאימה במודל AquaCrop. איור 2 מציג את תחזית יבולי החִמצָה בתרחיש שינוי האקלים בשני אזורי אקלים, השפלה והגליל המערבי. עבור התקופה 2040–2060 צפויה פחיתה של 11% (14%–10) ביבול בגליל המערבי, בנגב (בית קמה) ובשפלה (בית ניר). עבור התקופה 2070–2090 צפויה פחיתה של 18% (20%–15) באותם אזורים. גם במקרה זה, אין לראות במודל תחזית אמינה של יבולים עתידיים, מכיוון שהמודל מתייחס לתרחיש של חוסר הסתגלות אקלימית. בפועל ניתן לשמור על יבול גבוה בעזרת פיתוח זנים סבילים לחום וליובש ואימוץ ממשקים כמו השקיה, הקדמת מועד הזריעה ועוד.

איור 2

תחזית יבול חִמצָה (חומוס) לתקופות 2040–2060 ו-2070–2090 ביחס לתקופת הבסיס 2011–2021, בתרחיש של היעדר הסתגלות לשינוי האקלים

התחזית מבוססת על מודל רגרסיה מרובה על בסיס נתוני יבולים שהתקבלו ממגדלים ונתוני טמפרטורה משלוש תחנות מטאורולוגיות: עכו, בית קמה ובית ניר. לפי המודל, יבולי החִמצָה צפויים לרדת בכל אזורי הגידול שנבחנו.

דיון

המודלים האקלימיים ששימשו אותנו במחקר זה שִחזרו היטב את המגמות האקלימיות המדודות, את תפוקת הגידולים ואת השונות הבין-שנתית של הגידולים. שני המודלים, התהליכי ('מודל חיטה') והסטטיסטי ('מודל חִמצָה'), מצביעים על קשרים חזקים בין משתני האקלים לבין תפוקת היבולים באזורי האקלים שבחנו. הגידולים נבחרו כמייצגים את קטגוריית גידולי השדה, ותוספת ההשקיה במודל היא דוגמה לאמצעי הסתגלות לשינוי האקלים. בעתיד נרצה להכניס למודל יבולים של גידולים נוספים ובייחוד פירות וירקות, שמהווים חלק ניכר מהייצור המקומי. נוסף על כך, נרצה בעתיד להוסיף למודלים שיטות הסתגלות נוספות.

בניגוד למודל החיטה התהליכי, המאפשר לבחון פרמטרים שונים כמו השקיית עזר שנבחנה כאן, המודל האמפירי של החִמצָה מבוסס על מודל סטטיסטי ועל נתוני יבול בתנאי גידול ללא השקיה. בשלב זה אין ביכולתו לחזות את יבול החִמצָה בתרחיש של הסתגלות אקלימית. בעתיד יהיה צריך לבנות תשתית למידע רחב ומגוון של יבולי חִמצָה שכולל תנאי גידול ואמצעי הסתגלות, כגון השקיה, שינוי תאריכי זריעה וכדומה. תשתית כזו תשמש לביסוס מודל רגיש יותר להשלכות האקלימיות וליעילות פעולות הסתגלות אקלימית לשמירה על ייצור גבוה של קטניות, גם בעת שינוי האקלים. יודגש שעד לקיום תשתית ידע כזו אין לייחס לתחזיות החִמצָה תוקף שווה ערך לאלה של החיטה.

שיעור הירידה הצפוי ביבול החיטה עקב שינוי האקלים בתרחיש היעדר השקיה היה גדול יותר מזה של החִמצָה. ניתן ליחס זאת למאפיינים מורפולוגיים של החִמצָה, כמו מערכת שורשים שיפודית, או לעובדה שכקטנית, החִמצָה מקבעת חנקן שעשוי לעזור לצמח במצבי עקה. לחלופין, ייתכן שההשוואה אינה נכונה בגלל ההבדל המתודולוגי בין חיזוי יבול החיטה והחִמצָה.

בעתיד יהיה צריך לבחון את השפעות שינוי האקלים גם על מגוון פירות וירקות, חלב וביצים, בגלל חשיבותם כענפי ייצור מקומי מרכזיים.

השוואה בין הערכת סיכוני ייצור מקומי וסיכוני יבוא

לצד הערכת הסיכונים בייצור המקומי, משרד החקלאות וביטחון המזון בוחן את הסיכונים לעצם האפשרות לייבא מוצרי מזון עיקריים עקב שינוי האקלים. אומנם איננו סוקרים כאן את הסיכונים ליבוא, אך אפשר לומר שעבור חלק מהגידולים הסיכונים ליבוא גדולים לא פחות ואף יותר מאלה של הייצור המקומי. מחקר מטה-אנליזה עדכני הסתמך על 202 מחקרים מ-91 מדינות, ונותחו בו 8,703 הדמיות של מודלים להשפעה של שינוי האקלים על ארבעת גידולי המפתח (חיטה, אורז, תירס וסויה). נמצא כי היבול של ארבעת הגידולים צפוי לִפְחות בממוצע ב-11% (6.2% בחציון) עד 2050 בתרחיש של אי-הסתגלות לשינוי האקלים ^[11], וכי צפויה הפחתת יבול בשיעור של 11.2% בממוצע (7.4% בחציון). לצד התחזיות הללו, יש לציין שבעבר היו מקרים שירידה ביבול לא נצפתה כלל במודלים, למשל הבצורת הממושכת שגרמה לאובדן כ-55% מיבול זיתים לשמן בספרד ובמדינות אחרות שמייצאות שמן זית לכל העולם. אובדן היבול של זיתים לשמן נבע ישירות משינוי האקלים, אם כי ייתכן שהושפע, בין השאר, מניהול משאבי מים לא מיטבי. האובדן הביא למחסור ממושך ולעליית מחירים של שמן זית ברחבי העולם. גם כיום כאשר נראה ששיא המשבר במחירי שמן הזית מאחורינו, צריך לדעת שהמודלים עלולים לפספס אירוע אובדן יבול קיצוני.

מקורות מים מתחדשים, כמו מי ים מותפלים וקולחים מטופלים, מגדילים את החוסן האקלימי. ישראל נהנית מחוסן גבוה יחסית באספקת המים, ביעילות השימוש במים ובגמישות מערכות ההשקיה והפוטנציאל לפרוס אותן במקרה הצורך ^[17]. לצד השקיה, חקלאות ישראל משתמשת בסל כלים לחקלאות חכמה להתמודדות עם שינוי האקלים (Climate-Smart Agriculture – CSA). למשל בישראל הצטבר ידע מעשי רב בנושא גידולים חקלאיים תחת רשתות. נמצא שרשתות מתאימות מפחיתות את צריכת המים בכ-20% עד 30% בבננות, ועד 50% בפלפל, לצד הגדלת היבול והפחתת אובדן ^{[16, 19, 20]}. ממשקי גידול ייעודיים נוספים בישראל כוללים מניפולציה של טמפרטורת הגידול בעזרת צינון הצמח או האוויר ^{[8, 13]} או בית השורשים ^[9]. זנים עמידים לחום וליובש הם גישה נוספת לחקלאות חכמה מכוונת אקלים בישראל.

ממצאי המחקר עשויים להוביל למסקנה שירידת היבול הצפויה בישראל גבוהה יותר מהממוצע העולמי, אולם אנחנו סבורים שלא כך הדבר. החקלאות הישראלית נהנית מיתרון מובהק ביחס למדינות אחרות בפוטנציאל לתוספת השקיה יעילה, ואנו מצאנו שגם בתרחיש שינוי האקלים השקיית עזר צפויה להגדיל את היבול. יש לציין שכמויות ההשקיה לפי המודלים גבוהות יותר מאלה שנוהגות אצל החקלאים כיום, ויהיה מעניין לחזור על הרצת המודל עם מדרג של כמות השקיה. יישום פתרון של השקיית גידולים ברמה הלאומית ידרוש פתרונות במישור של אספקה והולכה של המים, וכן בקביעת מחיר בעל היתכנות כלכלית. ראוי לציין, שעודפי קולחים המצטברים בחורף, בין השאר בגלל גירעון מים נמוך בחקלאות במהלך החורף, מהווים נטל כלכלי וסביבתי משמעותי ^[5]. הוזלה דיפרנציאלית של קולחים עבור גידולי חורף עשויה להיות פתרון מבטיח ומקיים.

בשנים האחרונות חקלאים במדינות רבות חוו בצורות שגרמו לצמצום משמעותי של מקורות מים זמינים לייצור מזון ^[10]. דווקא חקלאות ישראל ידעה להתמודד היטב ולשמור על הייצור החקלאי למרות האתגרים. משרד החקלאות וביטחון המזון פרסם לאחרונה תוכנית להיערכות החקלאות לשינוי האקלים, המפרטת את צעדי ההיערכות המקיפים הנדרשים ^[4]. לצעדים האלה חשוב להוסיף את הרחבת ההטמעה של השקיה בקולחים, בייחוד בגידולי חורף, תקופה המבליטה את היתרון מבחינת הצורך החקלאי בהשקיה לאור היצע עודפי הקולחים בתקופה זו, והיעדר פתרון חלופי בר-קיימא. לאור זאת, יש לשמור על היתרון היחסי של החקלאות הישראלית שעשוי לעזור לה להתמודד עם משבר האקלים ולהגיע לתוצאות טובות יותר מאשר הממוצע העולמי. בבואנו לתכנן את משק המזון חשוב לזכור שהערכה זהירה של סיכוני הייצור המקומי והיבוא חיונית להבטת ביטחון המזון. המחקר שתואר פה הוא חלק ראשון מתוך תוכנית להערכת סיכונים וסיכויים בעקבות שינוי האקלים, ובשלב הבא מתוכננת הערכת סיכונים לגידולי ירקות ולמטעים. כלי ההערכה הכמותיים שנבנו במחקר זה וכלים כלכליים נוספים שבפיתוח יאפשרו למקבלי ההחלטות לבצע ניתוחי עלות–תועלת, ולתת עדיפות להשקעות מבוססות מדע בתחומי השקיה והשבחת זנים ולתמריצים כלכליים לאימוץ כלים וממשקי גידול שמקטינים את ההשפעות של שינוי האקלים.