DOI: https://doi.org/10.1017/age.2026.10023
تاريخ النشر: 2026-03-03
المؤلف: Özgür Bor وآخرون
الموضوع الرئيسي: ديناميات السوق والتقلبات
نظرة عامة
تتناول هذه المقالة البحثية تأثير أسعار الطاقة، وبشكل خاص النفط الخام والغاز الطبيعي، على الأسواق الزراعية، مع التركيز على القمح والذرة وفول الصويا. باستخدام بيانات شهرية من يناير 1990 إلى فبراير 2021، مع توقعات تمتد حتى 2024، تحلل الدراسة التأثيرات المباشرة وغير المباشرة لأسعار الطاقة على السلع الزراعية، لا سيما من خلال عدسة تكاليف الأسمدة.
تكشف النتائج أن تقلبات أسعار الطاقة لها تأثير مباشر على أسعار المنتجات الزراعية، بينما تؤثر عليها أيضًا بشكل غير مباشر عبر تغييرات في أسعار الأسمدة. تستخدم التحليل التباينات الشرطية لتسليط الضوء على ارتفاع الأسعار خلال أزمة 2008 والتقلبات اللاحقة، بينما تُستخدم الاتجاهات غير الخطية الحتمية في فورييه لمعالجة مشكلة الجذر الواحد في البيانات. بشكل عام، تؤكد الدراسة على الترابط الكبير بين أسواق الطاقة والزراعة.
مقدمة
تتناول مقدمة الورقة العلاقة المعقدة بين أسواق الطاقة وأسعار السلع الزراعية، مع التأكيد على التقلبات المتزايدة في أسعار الغذاء منذ الأزمة المالية في 2008. تحدد عدة عوامل مساهمة في هذه التقلبات، بما في ذلك عدم الاستقرار الاقتصادي الكلي والأنشطة المضاربة، مع التركيز بشكل خاص على دور مدخلات الطاقة، مثل النفط الخام والغاز الطبيعي، في الإنتاج الزراعي. تبرز الورقة التصنيع الزراعي، حيث تعتبر الطاقة ضرورية للميكنة والنقل وإنتاج الأسمدة، مما يجعل من الضروري فهم كيفية تأثير تقلبات أسعار الطاقة على أسعار السلع الزراعية.
يهدف المؤلفون إلى توضيح التأثيرات المباشرة وغير المباشرة لأسعار الطاقة على السلع الزراعية الرئيسية – القمح والذرة وفول الصويا – من خلال التمييز بين قناتين لنقل التأثير: التأثير المباشر للنفط الخام على تكاليف الإنتاج والنقل، والتأثير غير المباشر من خلال الأسمدة مثل فوسفات ثنائي الأمونيوم (DAP) واليوريا. باستخدام نموذج BEKK-GARCH لالتقاط التقلبات المتغيرة مع الزمن، تتحكم الدراسة في عدم الاستقرار والديناميات الدورية باستخدام نهج الشكل المرن لفورييه. من الجدير بالذكر أن التحليل يقتصر على فترة قبل الحرب الروسية الأوكرانية لتجنب التشوهات الناتجة عن هذا الحدث الجيوسياسي المحدد. تكشف النتائج أن كلا من قنوات أسعار الطاقة المباشرة وغير المباشرة تؤثر بشكل كبير على أسعار المنتجات الزراعية، حيث يكون لأسعار النفط الخام تأثير فوري، بينما تظهر أسعار الأسمدة تأثيرات متأخرة. تؤكد الدراسة على أهمية التحركات المشتركة بين أسواق الطاقة والأسمدة، خاصة خلال فترات الاضطراب في السوق.
الطرق
تحلل هذه الدراسة تأثيرات أسعار الطاقة على أسعار السلع الزراعية، مع التركيز بشكل خاص على القمح والذرة وفول الصويا، باستخدام بيانات شهرية من فبراير 1991 إلى فبراير 2021، مع تمديد حتى ديسمبر 2024 لإجراء مقارنات محدثة. تتضمن مجموعة البيانات أسعار النفط الخام والغاز الطبيعي كبدائل لمدخلات الطاقة، وفوسفات ثنائي الأمونيوم (DAP) واليوريا كمدخلات للأسمدة. يستخدم التحليل تقنيات اقتصادية متنوعة، بما في ذلك اختبارات الجذر الواحد واختبار الجذر الواحد باستخدام الشكل المرن لفورييه (FFF)، لتقييم استقرار سلسلة الأسعار. تشير النتائج إلى أنه بينما تكون أسعار الأسمدة مستقرة (I(0))، فإن معظم السلاسل الأخرى تظهر جذرًا واحدًا (I(1)). يؤكد اختبار FFF أن جميع السلاسل مستقرة بعد إزالة الاتجاه، مما يسمح بفحص الاتجاهات غير الخطية.
تستخدم الدراسة أيضًا نموذج BEKK-GARCH لتقدير التباينات الشرطية بين أسعار الطاقة والأسمدة، مما يكشف عن تحركات مشتركة متغيرة مع الزمن، خاصة خلال الصدمات النظامية مثل الأزمة المالية في 2008. تشير النتائج إلى أن التباينات المرتفعة بين أسعار الطاقة والأسمدة يمكن أن تخفف من أسعار الحبوب على المدى القصير على الرغم من ارتفاع تكاليف المدخلات، وهو ظاهرة تُسمى “أثر تكثيف المخاطر”. يبرز هذا الأثر أنه خلال فترات التقلب العالي، قد ينخرط المنتجون في سلوكيات احترازية تمارس ضغطًا هبوطيًا على أسعار الحبوب. يتناول التحليل أيضًا مشكلة التداخل في أسعار الأسمدة من خلال اعتبار أسعار الطاقة كمحركات رئيسية، مما يضمن أن تأثير تكاليف الطاقة على أسعار المنتجات الزراعية يتم التقاطه بدقة مع التحكم في الصدمات المعاصرة. بشكل عام، تؤكد الدراسة على الترابط بين أسواق الطاقة والزراعة والآثار المترتبة على التحوط من أسعار المدخلات وإدارة المخاطر الزراعية.
النتائج
تشير نتائج الدراسة إلى أن بيانات السلاسل الزمنية التي تم تحليلها تتميز باتجاهات فورييه غير الخطية المعتمدة على الزمن، والتي، عند أخذها في الاعتبار، تجعل السلاسل مستقرة دون الحاجة إلى التفاضل. تم تقدير التباينات الشرطية بين أسعار النفط الخام-DAP والغاز الطبيعي-اليوريا باستخدام نموذج BEKK GARCH (1,1)، مما أدى إلى صياغة معادلة (المعادلة (7)) التي تم تقديرها عبر المربعات الصغرى العادية (OLS) للقمح والذرة وفول الصويا. تكشف النتائج أن اتجاه فورييه يحل فعليًا مشكلة عدم الخطية، كما يتضح من قبول الفرضية الصفرية في اختبار BDS، مما يشير إلى أن السلسلة الزمنية لا تظهر خصائص غير خطية.
يسلط التحليل الضوء على الدور المهم لأسعار الطاقة، وخاصة النفط الخام، في تحديد أسعار الحبوب المختارة، مع مؤشرات تشير إلى تأثير مباشر على أسعار السلع. تظهر النتائج أن التباينات الشرطية، على الرغم من كونها صغيرة في الحجم، إلا أنها ذات دلالة إحصائية وتقترح أن تقلبات التحركات المشتركة بين أسواق الطاقة والأسمدة تؤثر على أسعار الحبوب. من الجدير بالذكر أن التحرك المشترك السلبي بين أسعار النفط الخام وأسعار DAP يشير إلى أن التوافق الأقرب قد يخفف من زيادات أسعار السلع، مما يعكس سلوكًا متحفظًا بين المنتجين خلال الصدمات العالمية. بالإضافة إلى ذلك، تشير الدراسة إلى أنه بينما تكون مؤشرات أسعار الأسمدة DAP واليوريا عمومًا غير ذات دلالة، إلا أنها تظهر تأثيرًا إيجابيًا متأخرًا على أسعار الحبوب، مما يشير إلى انتقال متأخر لضغوط تكاليف المدخلات. يضع التحليل هذه النتائج في سياق أوسع لأسواق الزراعة العالمية، خاصة في ضوء الأحداث الجيوسياسية الأخيرة وتأثيرها على أسعار الأسمدة وسلاسل التوريد.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في الورقة الضوء على العلاقة المعقدة بين أسعار الطاقة وأسواق السلع الزراعية، خاصة في سياق الزراعة الصناعية الحديثة، التي تتميز بالاستخدام العالي للطاقة. يؤكد المؤلفون أن الطاقة تؤثر على الزراعة من خلال قنوات مباشرة – مثل التكاليف المرتبطة بالميكنة والري والنقل – وقنوات غير مباشرة، وخاصة من خلال إنتاج الأسمدة التي تتطلب طاقة عالية مثل فوسفات ثنائي الأمونيوم (DAP) واليوريا. بينما تقدم الأدبيات الحالية نتائج تجريبية مختلطة بشأن العلاقة بين أسعار الطاقة والزراعة، تؤكد هذه الدراسة أن أسعار الطاقة هي المحركات المباشرة الرئيسية لأسعار الحبوب، مع تأثيرات الأسمدة التي تتجلى مع مرور الوقت وتتفاعل مع تقلبات الطاقة.
تشير النتائج إلى أن تقلبات أسعار الطاقة تؤثر بشكل كبير على الإنتاجية الزراعية والأسعار، خاصة في البلدان المعتمدة على الطاقة المستوردة ومدخلات الزراعة. يدعو المؤلفون إلى تدابير سياسية تهدف إلى التخفيف من الآثار السلبية لتقلبات أسعار الطاقة على الزراعة، بما في ذلك تعزيز استخدام الأسمدة العضوية لتقليل الاعتماد على الأسمدة الاصطناعية التي تتطلب طاقة عالية. كما يدعون إلى إجراء أبحاث مستقبلية تشمل الاتجاهات غير الخطية والتباينات الشرطية لفهم ديناميات أسعار السلع بشكل أفضل، خاصة خلال فترات تقلب السوق. بشكل عام، تؤكد الدراسة على الحاجة إلى تحولات هيكلية في الزراعة لتعزيز المرونة ضد تقلبات سوق الطاقة وضمان الاستقرار على المدى الطويل في أسعار السلع الزراعية.
DOI: https://doi.org/10.1017/age.2026.10023
Publication Date: 2026-03-03
Author(s): Özgür Bor et al.
Primary Topic: Market Dynamics and Volatility
Overview
This research article examines the influence of energy prices, specifically crude oil and natural gas, on agricultural markets, focusing on wheat, maize, and soybeans. Utilizing monthly data from January 1990 to February 2021, with projections extending to 2024, the study analyzes both direct and indirect effects of energy prices on agricultural commodities, particularly through the lens of fertilizer costs.
The findings reveal that fluctuations in energy prices have a direct impact on agricultural prices, while also affecting them indirectly via changes in fertilizer prices. The analysis employs conditional covariances to highlight price spikes during the 2008 crisis and subsequent volatility, while deterministic nonlinear Fourier trends are used to address the unit root problem in the data. Overall, the study underscores the significant interconnectedness between energy and agricultural markets.
Introduction
The introduction of the paper addresses the intricate relationship between energy markets and agricultural commodity prices, emphasizing the heightened volatility in food prices since the 2008 financial crisis. It identifies several contributing factors to this volatility, including macroeconomic instability and speculative activities, with a particular focus on the role of energy inputs, such as crude oil and natural gas, in agricultural production. The paper highlights the industrialization of agriculture, where energy is essential for mechanization, transportation, and the production of fertilizers, thus making it crucial to understand how energy price fluctuations influence agricultural commodity prices.
The authors aim to clarify the direct and indirect effects of energy prices on key agricultural commodities—wheat, maize, and soybeans—by distinguishing between two transmission channels: the direct impact of crude oil on production and transportation costs, and the indirect effect through fertilizers like Di-Ammonium Phosphate (DAP) and Urea. Utilizing a BEKK-GARCH model to capture time-varying volatility, the study controls for non-stationarity and cyclical dynamics using the Flexible Fourier Form approach. Notably, the analysis is confined to a period prior to the Russian-Ukrainian war to avoid distortions from that specific geopolitical event. The findings reveal that both direct and indirect energy price channels significantly affect agricultural prices, with crude oil prices having an immediate impact, while fertilizer prices exhibit lagged effects. The study underscores the importance of co-movements between energy and fertilizer markets, particularly during periods of market turbulence.
Methods
This study analyzes the effects of energy prices on agricultural commodity prices, specifically focusing on wheat, maize, and soybeans, using monthly data from February 1991 to February 2021, with an extension to December 2024 for updated comparisons. The dataset includes crude oil and natural gas prices as proxies for energy inputs, and Di-Ammonium Phosphate (DAP) and Urea for fertilizer inputs. The analysis employs various econometric techniques, including unit root tests and the Flexible Fourier Form (FFF) unit root test, to assess the stationarity of the price series. The results indicate that while fertilizer prices are stationary (I(0)), most other series exhibit a unit root (I(1)). The FFF test confirms that all series are stationary after detrending, allowing for the examination of nonlinear trends.
The study further employs a BEKK-GARCH model to estimate conditional covariances between energy and fertilizer prices, revealing significant time-varying co-movements, particularly during systemic shocks like the 2008 financial crisis. The findings suggest that elevated covariances between energy and fertilizer prices can dampen short-run grain prices despite rising input costs, a phenomenon termed the “risk-intensification effect.” This effect highlights that during periods of high volatility, producers may engage in precautionary behaviors that exert downward pressure on grain prices. The analysis also addresses the endogeneity of fertilizer prices by treating energy prices as primary drivers, ensuring that the impact of energy costs on agricultural prices is accurately captured while controlling for contemporaneous shocks. Overall, the study underscores the interconnectedness of energy and agricultural markets and the implications for input price hedging and agricultural risk management.
Results
The results of the study indicate that the time series data analyzed is characterized by time-dependent non-linear Fourier trends, which, when accounted for, render the series stationary without the need for differencing. The conditional covariances between crude oil-DAP and natural gas-Urea were estimated using a BEKK GARCH (1,1) model, leading to the formulation of an equation (Equation (7)) that was estimated via ordinary least squares (OLS) for wheat, maize, and soybean. The findings reveal that the Fourier trend effectively resolves nonlinearity, as evidenced by the acceptance of the null hypothesis in the BDS test, indicating that the time series does not exhibit nonlinear characteristics.
The analysis highlights the significant role of energy prices, particularly crude oil, in the price determination of the selected grains, with coefficients indicating a direct impact on commodity prices. The results show that the conditional covariances, although small in magnitude, are statistically significant and suggest that fluctuations in the co-movements between energy and fertilizer markets influence grain prices. Notably, the negative co-movement between crude oil and DAP prices suggests that closer alignment may dampen commodity price increases, reflecting risk-averse behavior among producers during global shocks. Additionally, the study notes that while the coefficients for DAP and Urea fertilizers are generally insignificant, they exhibit a lagged positive effect on grain prices, indicating a delayed transmission of input-cost pressures. The analysis further contextualizes these findings within the broader landscape of global agricultural markets, particularly in light of recent geopolitical events and their impact on fertilizer prices and supply chains.
Discussion
The discussion section of the paper highlights the intricate relationship between energy prices and agricultural commodity markets, particularly in the context of modern industrial agriculture, which is characterized by high energy utilization. The authors emphasize that energy influences agriculture through both direct channels—such as costs associated with mechanization, irrigation, and transportation—and indirect channels, notably through the production of energy-intensive fertilizers like Di-Ammonium Phosphate (DAP) and urea. While existing literature presents mixed empirical results regarding the correlation between energy and agricultural prices, this study asserts that energy prices are the primary direct drivers of grain prices, with fertilizer effects manifesting over time and interacting with energy volatility.
The findings indicate that fluctuations in energy prices significantly impact agricultural productivity and prices, particularly in countries reliant on imported energy and agricultural inputs. The authors advocate for policy measures aimed at mitigating the adverse effects of energy price volatility on agriculture, including promoting the use of organic fertilizers to reduce dependency on energy-intensive synthetic fertilizers. They also call for future research to incorporate non-linear trends and conditional covariances to better understand the dynamics of commodity prices, especially during periods of market volatility. Overall, the study underscores the need for structural transformations in agriculture to enhance resilience against energy market fluctuations and ensure long-term stability in agricultural commodity prices.