Jak działa System Monitoringu Suszy Rolniczej, jak się zmienia oraz jak będzie się w najbliższych latach zmieniał, sprawdziliśmy na miejscu w Puławach. O szczegółach podczas spotkania z dziennikarzami 21 września mówił m.in. dr hab. Andrzej Doroszewski z Zakładu Agrometeorologii i Zastosowań Informatyki IUNG–PIB w Puławach.
Od 14 lat
Na początek kilka faktów. Ministerstwo
Rolnictwa i Rozwoju Wsi
zdecydowało o utworzeniu Systemu
Monitoringu Suszy Rolniczej
w 2006 r. Susza jest monitorowana
dla czternastu grup i gatunków
roślin. Zgodnie z ustawą o ubezpieczeniach
upraw rolnych i zwierząt
gospodarskich suszę rolniczą
oznaczają szkody powstające
w wyniku obniżenia klimatycznego
bilansu wodnego (KBW) poniżej
krytycznej wartości wyznaczanych
dla poszczególnych grup i gatunków
roślin. Szkody są wyznaczane
w okresie wegetacyjnym począwszy
od 21 marca do 30 września.
– Kluczowe jest tu słowo „szkody” – podkreślił dr hab. Andrzej Doroszewski. – Oznacza ono obniżenie plonów na poziomie gminy przynajmniej o 20% względem plonów przy średnich wieloletnich warunkach pogodowych.
Czym jest wspomniany wcześniej klimatyczny bilans wodny? Otóż jest to różnica między opadem atmosferycznym (przychód wody) a ewapotranspiracją potencjalną (ETP), czyli parowaniem wody z gleby i roślin. O poziomie opadów komputery IUNG są informowane przez 708 stacji hydrologicznych na terenie Polski. – W 2007 r. działało 227 stacji, obecnie jest ich ponad 700. W tym roku prawdopodobnie przybędzie kolejnych dwadzieścia pięć nowych stacji meteorologicznych – poinformował prof. Doroszewski.
Na podstawie informacji dotyczących poziomu opadów powstają cyfrowe mapy opadów dla kraju. To, jak gleba i rośliny tracą wodę, wymaga obliczeń. W tym celu przestrzenne dane z pomiarów punktowych są interpretowane przez aplikacje Geographic Information System (GIS) i specjalistyczny program komputerowy ArcGIS. Uwzględniają one średnią temperaturę i wilgotność 2 m nad powierzchnią gruntu, usłonecznienie (w godz.), wilgotność względną 12 GMT (%), średnią prędkość wiatru (m/s) oraz długość dnia (w godz.).
– Na każdą wyinterpolowaną wartość program wykorzystuje informacje z dwunastu najbliższych stacji meteorologicznych, a nie tylko z najbliższej miejscu zamieszkania danego rolnika, jak niektórzy sądzą – mówi prof. Doroszewski.
Uzyskane w ten sposób dane są korelowane z danymi dotyczącymi jakości gleb. Ich pojemność wodna znacząco różni się w zależności od kategorii. Np. iły zapewniają ok. 3,5 raza większą dostępność wody niż piaski. – Dla potrzeb systemu monitoringu opracowano mapę kategorii podatności gleb na suszę – wyjaśnia dr inż. Jan Jadczyszyn z Zakładu Gleboznawstwa Erozji i Ochrony Gruntów IUNG–PIB. Cyfrowa mapa uwzględnia cztery takie kategorie. – Została opracowana na podstawie informacji o uziarnieniu zawartej na mapie glebowo–rolniczej w skali 1:25 000. Aktualnie prowadzimy proces uszczegółowienia mapy kategorii podatności.
System na podstawie danych dotyczących klimatu obliczył już KBW. Co dzieje się dalej? W zależności od kategorii gleby i monitorowanej uprawy aktualna wartość KBW jest porównywana z wartościami krytycznymi progów KBW zgodnie z wytycznymi zamieszczonymi w rozporządzeniu Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi. Gminy, w których KBW przekroczył wartość krytyczną dla uprawy, są wskazywane jako potencjalnie zagrożone stratami plonów na poziomie minimum 20%.
Także w terenie
W ramach systemu monitoringu
suszy rolniczej IUNG prowadzi
dodatkowe badania i obserwacje
w dwudziestu gospodarstwach
i ponad sześćdziesięciu polach referencyjnych
na terenie całego kraju.
– W gospodarstwach jest prowadzony
stały pomiar wilgotności
gleby na sześciu poziomach profilu
glebowego do głębokości 1 m
– mówi dr inż. Jan Jadczyszyn. Na
polach referencyjnych z różnymi
uprawami i z różnymi kategoriami
podatności gleb na suszę zbierane
są bieżące informacje o stanie
rozwoju roślin ze szczególnym
uwzględnianiem stresu wodnego
na ich rozwój. Dane te, uwzględniające
także informacje o wykonanych
zabiegach agrotechnicznych,
zasobności gleby oraz plonach, służą
do bieżącej oceny dostępności
wody dla roślin, stresu wodnego
i weryfikacji zagrożenia suszą.
Do części danych można dotrzeć samodzielnie. Np. powiększając mapę kategorii glebowych na stronie internetowej IUNG można dla dowolnego obszaru działki odczytać kategorie podatności gleby na suszę rolniczą na tle mapy ewidencji gruntów. Docelowo będzie można to zrobić dla danej działki po podaniu pełnego identyfikatora danej działki ewidencyjnej stosowanego w systemie dopłat bezpośrednich. Można m.in. sprawdzić wartości krytyczne dla KBW dla czternastu grup roślin i porównać je z aktualnymi danymi.
Obecnie w instytucie są prowadzone prace zmierzające do wdrożenia teledetekcji do monitoringu suszy rolniczej – mówi dr inż. Rafał Pudełko z Zakładu Biogospodarki i Analiz Systemowych IUNG–PIB. Teledetekcja to metoda badań, w której informacje o właściwościach obiektu, np. o glebie czy roślinie, są pozyskiwane bez jakiegokolwiek kontaktu z nimi. Metody te przeważnie wykorzystują zdjęcia, które poddawane są analizie w celu opisania, jak badane zjawisko działa na obiekt. – W monitoringu suszy takimi obiektami są pola uprawne, a zjawiskiem stres, jakiemu podlegają rośliny w związku z niedoborem wody – przekłada język teorii na praktykę dr inż. Rafał Pudełko. Pełne wdrożenie planowane jest na 2022 r.
Satelita zobaczy wszystko
Teledetekcja pozwala na więcej
niż jedynie stwierdzenie szkód
i wstępne ich oszacowanie. Dzięki
zdjęciom wykonywanym systematycznie
przez cały okres wegetacyjny
można śledzić wpływ różnych
czynników na oczekiwany plon.
Metody teledetekcji dzięki obrazowaniom
w różnych zakresach
światła, najczęściej niewidocznych
dla oka człowieka, pokazują,
jak te czynniki wpływają na uprawę.
Wśród tych zakresów dwa są
niezwykle istotne dla zastosowań
teledetekcji w rolnictwie.
I tak w zakresie bliskiej podczerwieni zdrowe rośliny intensywnie odbijają padające na nie światło. Z kolei zakres koloru czerwonego jest intensywnie pochłaniany przez rośliny. Te właściwości roślin umożliwiają monitorowanie ich kondycji za pomocą tzw. indeksów wegetacji (zwanych też indeksami zieloności lub indeksami roślinnymi). W przypadku tak monitorowanych pól jest możliwość wykreślenia map indeksów wegetacji, które pokazują jak czynniki inne niż meteorologiczne wpływają na uprawy.
Co to oznacza w praktyce? System „dowie się”, że przyczyną słabych plonów w danym przypadku nie jest susza, bądź nie tylko ona, ale także, np. zmienność glebowa w ramach jednego pola, czy agrotechnika niedostosowana do warunków panujących w regionach, gdzie zagrożenie wystąpieniem suszy rolniczej jest duże. M.in. o tego typu detekcje ma zostać rozszerzony system monitoringu suszy rolniczej prowadzony przez IUNG.
Z kolei bezpośredni monitoring upraw będzie w najbliższych latach prowadzony metodami teledetekcji satelitarnej. Pozwoli ona na dokładne szacunki strat w plonach, a także na wskazanie przyczyn tych strat. Będzie to możliwe, ponieważ Polska może obecnie wykorzystywać dokładne zdjęcia satelitarne dzięki udziałowi w programie „Copernicus”.
To zdjęcia w zakresie widzialnym i w podczerwieni o rozdzielczości przestrzennej 10 m wykonywane kilka razy w tygodniu. Ale także zdjęcia radarowe, dla których chmury nie są przeszkodą w obrazowaniu. – Wyniki tych prac prowadzonych nad włączeniem przez IUNG teledetekcji satelitarnej do systemu monitoringu suszy rolniczej pozwolą w najbliższych latach na pełny monitoring upraw w całej rolniczej przestrzeni produkcyjnej kraju – stwierdza dr inż. Rafał Pudełko.
To przyszłość. Ale niektóre teledetekcje są wykorzystywane już teraz. Np. mapy opadów interpolowane na podstawie informacji spływających ze stacji meteo wzbogacono o dane z teledetekcji rejestrowane przez radary meteorologiczne sieci Polrad, której operatorem jest Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Daje to możliwość znacznego uszczegółowienia opadu dla monitorowanych pół.
Krzysztof Janisławski
