DOI: https://doi.org/10.18805/ijare.a-6449
تاريخ النشر: 2026-01-16
المؤلف: Md. shahnawaz وآخرون
الموضوع الرئيسي: آثار تغير المناخ على الزراعة
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة آثار تغير المناخ على إنتاجية الأرز في جاركhand، الهند، مع التركيز على تقلبات درجات الحرارة وأنماط الأمطار من 2000 إلى 2020. باستخدام بيانات ثانوية على مستوى المقاطعات ونهج نظام GMM للتحليل التجريبي، تكشف الأبحاث أن درجات الحرارة القصوى المرتفعة تؤثر سلبًا على غلات الأرز، بينما يمكن أن تعزز درجات الحرارة الدنيا النمو. بالإضافة إلى ذلك، تؤكد العلاقة الإيجابية بين الأمطار الشهرية وإنتاجية الأرز على الحاجة الملحة لتوفير المياه الكافية خلال موسم النمو. تسلط النتائج الضوء على التحديات المتزايدة التي تطرحها انخفاض الأمطار وارتفاع ظروف الجفاف، مما أدى إلى زيادة الأراضي البور.
لمعالجة هذه التحديات، تدعو الدراسة إلى تعزيز بنية الري وكفاءتها، حيث أن جاركhand حاليًا أقل من المتوسط الوطني في الأراضي المروية. تقترح أن تحسين أنظمة الري الحالية، وتعزيز الري الدقيق، وتشجيع زراعة المحاصيل المقاومة للجفاف يمكن أن يخفف بشكل كبير من المخاطر المرتبطة بالمناخ. علاوة على ذلك، يتم الإشارة إلى إمكانية الزراعة البستانية في جاركhand، حيث تتجاوز المساحة المزروعة بالمحاصيل البستانية المتوسط الوطني. إن تنفيذ هذه الاستراتيجيات أمر ضروري لتحسين دخل المزارع، وتقليل الضعف بين المزارعين الصغار والهامشيين، ومعالجة انعدام الأمن الغذائي الموسمي في المنطقة.
مقدمة
تتناول مقدمة ورقة البحث القضية الملحة لتغير المناخ وتأثيره العميق على مختلف القطاعات، وخاصة الزراعة، التي تعتبر حيوية للأمن الغذائي وتخفيف الفقر. تسلط الورقة الضوء على أن تغير المناخ يزيد من تكرار وشدة الأحداث الجوية المتطرفة، مثل الجفاف والفيضانات، مما يؤثر بشكل كبير على إنتاج المحاصيل. في الهند، يعتبر الأرز غذاءً أساسيًا، حيث يعتمد جزء كبير من زراعته على أنظمة الري المعتمدة على الأمطار، مما يجعله عرضة بشكل خاص لتقلبات المناخ. تؤكد المقدمة على الفجوات الإقليمية في آثار المناخ عبر الهند، مشيرة إلى أنه بينما تشهد بعض المناطق زيادة في الأمطار، تواجه مناطق أخرى انخفاضًا، مما يؤثر بشكل مباشر على إنتاجية الزراعة.
تركز الدراسة على جاركhand، وهي ولاية تتميز بالاعتماد الكبير على الزراعة، حيث يشارك جزء كبير من السكان في الزراعة. على الرغم من هذا الاعتماد، أظهر القطاع الزراعي في جاركhand إنتاجية منخفضة ويواجه تحديات كبيرة، بما في ذلك انعدام الأمن الغذائي. يهدف المؤلفون إلى التحقيق في تأثير المناخ على إنتاجية الأرز في جاركhand باستخدام بيانات على مستوى المقاطعات. يقترحون استخدام طريقة نظام اللحظات العامة (GMM) لتحليلهم، حيث تعالج هذه الطريقة بشكل فعال القضايا المحتملة المتعلقة بالداخلية وتأخذ في الاعتبار التباين غير المرصود، مما يوفر تقديرًا أكثر قوة للعلاقة الديناميكية بين العوامل المناخية وإنتاجية الزراعة. يتم توضيح هيكل الورقة، مع تفاصيل الأقسام التالية حول البيانات والمنهجية، والنتائج والنقاش، والملاحظات الختامية.
الطرق
تستخدم الدراسة بيانات ثانوية على مستوى المقاطعات من جاركhand، الهند، مع التركيز على الأرز كمحصول رئيسي في موسم الخريف. تشمل العوامل المناخية، بما في ذلك درجات الحرارة الدنيا والقصوى والأمطار، بالإضافة إلى العوامل غير المناخية مثل المساحة المزروعة بالأرز، والمساحة المروية، واستهلاك الأسمدة. تشمل مصادر البيانات ICRISAT، ومديرية الاقتصاد والإحصاءات، وIndia-WRIS للأمطار، بينما يتم الحصول على بيانات درجات الحرارة من NASA Power، التي تُفضل لدقتها على محطات الطقس التقليدية. يقوم التحليل بتحويل بيانات درجات الحرارة والأمطار الشهرية إلى متوسطات وإجماليات تراكمية لموسم الخريف.
لمعالجة القضايا المحتملة المتعلقة بالداخلية في العلاقة بين المدخلات الزراعية والمخرجات، تستخدم الدراسة نموذج بيانات بانل ديناميكي، وبالتحديد نهج الطريقة العامة للحظات (GMM). تتضمن هذه الطريقة القيم المتأخرة للمتغير التابع كأدوات، مما يقلل من المشكلات المتعلقة بالداخلية. يتم تحديد النموذج النهائي كما يلي:
\[
\text{In\_Rice\_yield}_{it} = \alpha_0 + \alpha_1 \text{MaxT}_{it} + \alpha_2 \text{MinT}_{it} + \alpha_3 RF + \alpha_4 \text{Area}_{it} + \alpha_5 \text{Fertiliser}_{it} + \alpha_6 \text{Irrigation} + \alpha_7 \text{In\_Rice\_yield}_{i,t-1} + \mu_i + \epsilon_{it}
\]
حيث يتم قياس غلة الأرز بالكيلوغرام لكل هكتار، ويأخذ النموذج في الاعتبار تأثيرات المقاطعات الثابتة وأخطاء التقدير. تلتزم الدراسة أيضًا بالاختبارات الإحصائية اللازمة، بما في ذلك اختبار هانسن لتحديد القيود الزائدة، للتحقق من قابلية تطبيق نهج GMM.
النتائج
تكشف نتائج الدراسة عن تقلبات كبيرة في غلة الأرز والأمطار خلال فترة زراعة الأرز في جاركhand، حيث تتراوح الأمطار من 392.82 مم إلى 2385.56 مم. تشير تحليلات الارتباط إلى أنه بينما لا تظهر المتغيرات تداخلًا قويًا، يؤكد اختبار جذر الوحدة Im وPesaran وShin (IPS) أن معظم المتغيرات مستقرة، مما يثبت استخدام نظام GMM للتحليل. تشير النتائج من نماذج GMM إلى أن زيادة في متوسط درجة الحرارة القصوى تؤثر سلبًا على غلات الأرز، حيث يؤدي ارتفاع درجة مئوية واحدة إلى انخفاض بنسبة 9% في الغلة، بينما تؤثر درجة الحرارة الدنيا بشكل إيجابي على الإنتاجية. كما تظهر الأمطار والري تأثيرات إيجابية كبيرة على غلة الأرز، على الرغم من أن تأثيرها محدود بسبب انخفاض قدرة الاحتفاظ بالمياه وبنية الري في المنطقة.
تؤكد التحليلات الإضافية باستخدام طريقة المربعات العادية الديناميكية (DOLS) هذه النتائج، مما يبرز الآثار الضارة لدرجات الحرارة القصوى المرتفعة والأدوار المفيدة لدرجات الحرارة الدنيا والأمطار على إنتاجية الأرز. تسلط الدراسة الضوء على الدور الحاسم للري كإجراء تكيفي للتخفيف من ضغط المناخ، على الرغم من أن القيود الهيكلية تحد من فعاليته، خاصة بالنسبة للمزارعين الصغار. تؤكد النتائج على الحاجة الملحة لتعزيز بنية الري واستراتيجيات التكيف للحفاظ على زراعة الأرز في مواجهة انخفاض الأمطار وارتفاع درجات الحرارة، مما يشكل مخاطر كبيرة على الأمن الغذائي في المنطقة.
النقاش
يسلط النقاش الضوء على التأثير الكبير لتغير المناخ على إنتاجية الزراعة في جاركhand، مع التركيز بشكل خاص على غلات الأرز. استخدمت الدراسة نهج نظام GMM لتحليل بيانات على مستوى المقاطعات من 2000 إلى 2020، كاشفة أن درجات الحرارة القصوى المرتفعة تؤثر سلبًا على إنتاجية الأرز، بينما لدرجات الحرارة الدنيا تأثير مفيد. علاوة على ذلك، تؤكد العلاقة الإيجابية بين الأمطار الشهرية وغلات الأرز على الحاجة الملحة لتوفير المياه الكافية خلال موسم النمو. تشير النتائج إلى اتجاه مقلق يتمثل في انخفاض الأمطار على مدى العقدين الماضيين، مما أدى إلى زيادة ظروف الجفاف والأراضي البور.
تؤكد الدراسة على أهمية استراتيجيات التكيف للمزارعين للتخفيف من الخسائر الناتجة عن تغير المناخ، خاصة من خلال تحسين ممارسات الري. على الرغم من الأهمية المعترف بها للري كإجراء تكيفي، لا يزال تغطية الري في جاركhand أقل من المتوسط الوطني. تشمل التوصيات تعزيز بنية الري، وتعزيز الري الدقيق، والدعوة إلى زراعة أصناف المحاصيل المقاومة للجفاف لتعزيز القدرة على التكيف بين المزارعين الصغار والهامشيين. نظرًا لإمكانية الولاية في الزراعة البستانية، يمكن أن تساعد هذه الاستراتيجيات في التخفيف من مخاطر تقلب المناخ وتحسين دخل المزارع ومعالجة انعدام الأمن الغذائي الموسمي. يجب أن تستكشف الأبحاث المستقبلية فعالية تقنيات التكيف المختلفة لتقديم توصيات سياسة شاملة.
DOI: https://doi.org/10.18805/ijare.a-6449
Publication Date: 2026-01-16
Author(s): Md. shahnawaz et al.
Primary Topic: Climate change impacts on agriculture
Overview
This study examines the effects of climate change on rice productivity in Jharkhand, India, focusing on temperature variations and rainfall patterns from 2000 to 2020. Utilizing secondary district-level data and the System GMM approach for empirical analysis, the research reveals that high average maximum temperatures negatively impact rice yields, while minimum temperatures can enhance growth. Additionally, a positive correlation between monthly rainfall and rice productivity emphasizes the critical need for adequate water supply during the growing season. The findings highlight the increasing challenges posed by decreasing rainfall and rising drought conditions, which have led to a rise in fallow land.
To address these challenges, the study advocates for the enhancement of irrigation infrastructure and efficiency, as Jharkhand currently falls short of the national average in irrigated land. It suggests that improving existing irrigation systems, promoting micro-irrigation, and encouraging the cultivation of drought-resistant crops could significantly mitigate climate-related risks. Furthermore, the potential for horticulture in Jharkhand is noted, as the area under horticultural crops exceeds the national average. Implementing these strategies is essential for improving farm income, reducing vulnerability among small and marginal farmers, and addressing seasonal food insecurity in the region.
Introduction
The introduction of the research paper addresses the pressing issue of climate change and its profound impact on various sectors, particularly agriculture, which is critical for food security and poverty alleviation. The paper highlights that climate change exacerbates the frequency and intensity of extreme weather events, such as droughts and floods, significantly affecting crop production. In India, rice is a staple food, with a substantial portion of its cultivation reliant on rainfed systems, making it particularly vulnerable to climatic fluctuations. The introduction emphasizes the regional disparities in climate effects across India, noting that while some areas experience increased rainfall, others face declines, which directly influences agricultural productivity.
The study focuses on Jharkhand, a state characterized by a high dependence on agriculture, where a significant portion of the population engages in farming. Despite this reliance, the agricultural sector in Jharkhand has shown low productivity and faces considerable challenges, including food insecurity. The authors aim to investigate the impact of climate on rice productivity in Jharkhand using district-level data. They propose employing the System Generalized Method of Moments (GMM) for their analysis, as it effectively addresses potential endogeneity issues and accounts for unobserved heterogeneity, thereby providing a more robust estimation of the dynamic relationship between climatic factors and agricultural yield. The structure of the paper is outlined, detailing subsequent sections on data and methodology, results and discussion, and concluding remarks.
Methods
The study employs secondary district-wise data from Jharkhand, India, focusing on rice as the primary Kharif crop. It incorporates climatic factors, including minimum and maximum temperatures and rainfall, alongside non-climatic factors such as the area under rice cultivation, irrigated area, and fertilizer consumption. Data sources include ICRISAT, the Directorate of Economics and Statistics, and the India-WRIS for rainfall, while temperature data is sourced from NASA Power, which is preferred for its accuracy over traditional weather stations. The analysis converts monthly temperature and rainfall data into averages and cumulative totals for the Kharif season.
To address potential endogeneity in the relationship between agricultural inputs and outputs, the study utilizes a dynamic panel data model, specifically the Generalised Method of Moments (GMM) approach. This method incorporates lagged values of the dependent variable as instruments, thereby mitigating issues related to endogeneity. The final model is specified as:
\[
\text{In\_Rice\_yield}_{it} = \alpha_0 + \alpha_1 \text{MaxT}_{it} + \alpha_2 \text{MinT}_{it} + \alpha_3 RF + \alpha_4 \text{Area}_{it} + \alpha_5 \text{Fertiliser}_{it} + \alpha_6 \text{Irrigation} + \alpha_7 \text{In\_Rice\_yield}_{i,t-1} + \mu_i + \epsilon_{it}
\]
where rice yield is measured in kg per hectare, and the model accounts for district fixed effects and error terms. The study also adheres to the necessary statistical tests, including the Hansen test for over-identifying restrictions, to validate the applicability of the GMM approach.
Results
The results of the study reveal significant fluctuations in rice yield and rainfall during the rice-growing period in Jharkhand, with rainfall varying from 392.82 mm to 2385.56 mm. Correlation analyses indicate that while variables do not exhibit strong collinearity, the Im, Pesaran and Shin (IPS) unit root test confirms that most variables are stationary, validating the use of System GMM for analysis. The findings from the GMM models indicate that an increase in average maximum temperature negatively impacts rice yields, with a one-degree Celsius rise leading to a 9% decrease in yield, while average minimum temperature positively affects productivity. Rainfall and irrigation also show significant positive effects on rice yield, although their impact is limited by the region’s low water retention capacity and irrigation infrastructure.
Further analysis using the Dynamic Ordinary Least Squares (DOLS) method corroborates these findings, emphasizing the detrimental effects of high maximum temperatures and the beneficial roles of minimum temperatures and rainfall on rice productivity. The study highlights the critical role of irrigation as an adaptive measure to mitigate climate stress, although structural constraints limit its effectiveness, particularly for small-scale farmers. The results underscore the urgent need for enhanced irrigation infrastructure and adaptive strategies to sustain rice cultivation in the face of declining rainfall and increasing temperatures, which pose significant risks to food security in the region.
Discussion
The discussion highlights the significant impact of climate change on agricultural productivity in Jharkhand, particularly focusing on rice yields. The study utilized a System GMM approach to analyze district-level data from 2000 to 2020, revealing that high average maximum temperatures negatively affect rice productivity, while minimum temperatures have a beneficial effect. Moreover, a positive correlation between monthly rainfall and rice yields emphasizes the critical need for adequate water supply during the growing season. The findings indicate a concerning trend of decreased rainfall over the past two decades, leading to increased drought conditions and fallow land.
The study underscores the importance of adaptive strategies for farmers to mitigate climate-induced losses, particularly through improved irrigation practices. Despite the recognized significance of irrigation as an adaptive measure, Jharkhand’s irrigation coverage remains below the national average. Recommendations include enhancing irrigation infrastructure, promoting micro-irrigation, and advocating for drought-resistant crop varieties to bolster resilience among small and marginal farmers. Given the state’s potential for horticulture, these strategies could not only mitigate climate variability risks but also improve farm income and address seasonal food insecurity. Future research should explore the effectiveness of various adaptation techniques to provide comprehensive policy recommendations.