Plánování optimální zemědělské produkce při různých klimatických scénářích

Tereza Jägerová

Doctoral thesis

Optimal agricultural production planning under different climate scenarios

Abstract:

Zemědělské podniky každoročně hledají optimální strukturu rostlinné anebo živočišné výroby při maximalizaci zisku. Disertační práce navrhuje model na podporu rozhodování zemědělských podniků při plánování jejich produkce za různých klimatických scénářů. Model integruje makroekonomický (vliv trhu zemědělských komodit) a mikroekonomický pohled (podnikové procesy) na zemědělství. Výstupem modelu je zejména optimální struktura rostlinné produkce, struktura stáda skotu a následnost osetých ploch. Optimalizační model plánování produkce je propojen s ekonometrickými modely, které predikují dopady předpokládaného klimatického scénáře na výnosnost plodin, vývoj cen formovaných na trhu zemědělských komodit a vývoj nákladovostí plodin. Modely výnosů plodin předpokládají jistou setrvačnost dopadů klimatických proměnných na výnos – přesněji efekt dlouhých období sucha s případnými nárazovými dešti v minulém i aktuálním vegetativním období. Model dále zohledňuje geografickou polohu podniku, koloběh vytěžování zemědělské půdy, pravidla zachování obratu stáda skotu a další omezení podniku, která vyplývají z jeho dispozic a provázaností jednotlivých činností. Predikční modely výnosů jsou konstruovány pomocí metod krátkých panelových dat. Modely krátkodobých predikcí cen vycházejí z principu zpožděného lineárního regresního modelu, zatímco modely krátkodobých predikcí nákladovosti plodin představují autoregresní modely časových řad. Všechny predikční modely vykazují vysokou přesnost předpovědi. Do optimalizačního modelu plánování produkce vstupují ekonometrické prognózy výnosů, cen a nákladovostí jednotlivých plodin jako parametry účelové funkce a dále dílčí optimalizační model osevních postupů, který je integrován pomocí metod cílového programování. Model je testován na datech reálného podniku. Heterogenita krajů je analyzována na optimalizačních výstupech modelu typového podniku pro Plzeňský, Liberecký a Olomoucký kraj. Model umožňuje analýzu dopadů různých klimatických scénářů na optimální produkci. Práce obsahuje simulace dopadů čtyř pravděpodobných klimatických scénářů na strukturu produkce a ziskovost typové farmy ve všech krajích České republiky.

Abstract:

Every year, farms seek the optimum structure of plant and animal production while maximizing profits. The dissertation proposes a model to support the decision-making of farms in planning their production under different climate scenarios. The model integrates macroeconomic (the impact of the agricultural commodity market) and the microeconomic view (business processes) on agriculture. The output of the model is mainly the optimal structure of plant production, the structure of the herd of cattle and the sequence of the sown areas. The production planning optimization model is linked to econometric models that predict the evolution of agricultural commodity market prices, crop cost developments and the impacts of the selected climate scenarios on crop yields. Crop yield prediction models assume persistence effect of climate variables on yield – more precisely the effect of long droughts eventually with gusty rain in the past and current vegetative period. The model also takes into account the geographical location of the farm, the crop rotation cycles, the rules of keeping the turnover of the herd of cattle and other restrictions of the farm resulting from its disposition and interconnection of realized activities. Crop yield prediction models are constructed using short panel data methods. Models of short-term price predictions are based on the delayed linear regression model, while short-term crop cost prediction models are autoregressive time series models. All prediction models show high prediction accuracy. Econometric forecasts of yields, prices and costs of considered crops represent the parameters of the profit function in the production planning optimization model. A sub-optimization model of crop rotation is integrated in the main model using goal programming methods. The model is tested on real farm data. The heterogeneity of the regions is analyzed on the optimization model outputs of the same farm type for the Pilsen, Liberec and Olomouc regions. The model allows analysis of the impacts of different climate scenarios on optimal production. The thesis contains simulations of impacts of four probable climate scenarios on production structure and profitability of a sample farm in all regions of the Czech Republic.

Keywords

plánování zemědělské produkce, ekonometrické prognózy, klimatické scénáře, predikční model výnosu plodin, ceny zemědělských komodit, autoregresní modely, optimalizace

Keywords

econometric forecasts, agricultural production planning, climate scenarios, crop yield prediction model, agricultural commodity market prices, autoregressive models, optimization

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 1. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 30. 1. 2020
• Supervisor: Jan Pelikán
• Reader: Tomáš Šubrt, Luboš Střelec

Vysoká škola ekonomická v Praze

Doctoral programme / field:
Kvantitativní metody v ekonomice / Ekonometrie a operační výzkum