Na Uniwersytecie Warszawskim opracowano metodę szacowania przestrzennego zróżnicowania wilgotności gleb pól uprawnych oraz stresu wodnego roślin. Metoda łączy dane meteorologiczne z informacjami płynącymi z niekomercyjnych satelitów Sentinel stworzonych przez Europejską Agencję Kosmiczną. Dzięki trwającym obecnie pracom i testom terenowym w przyszłym roku powstanie aplikacja dla rolników pozwalająca optymalizować nawadnianie w gospodarstwach rolnych.
Dzięki finansowemu wsparciu Uniwersyteckiego Ośrodka Transferu Technologii UW do końca tego sezonu prowadzona będzie weryfikacja skuteczności metody w terenie. W tym celu nawiązano współpracę z dużym gospodarstwem warzywnym w województwie lubelskim. Natomiast już w przyszłym sezonie na podstawie doświadczeń i prób w terenie powstanie aplikacja internetowa dla rolników. Projekt jest realizowany przez grupę badawczą działającą w Centrum Nowych Technologii UW (CeNT). Członkowie grupy to jednocześnie założyciele GeoPulse – jednej ze spółek spin-off UW. Plany zakładają, że w pierwszej kolejności z metody mają korzystać rolnicy indywidualni.
Nawadnianie precyzyjne
Nawadnianie jest istotne dla gospodarstw, w których uprawia się warzywa i owoce. Coraz częściej nawadnia się również uprawy wielkoobszarowe, takie jak ziemniaki i cebulę. Dzięki informacjom o wilgotności gleby na danym obszarze pola uprawnego rolnik może na bieżąco otrzymywać wskazówki, jak optymalnie zrealizować nawadnianie na dużej powierzchni. Wiedza ta pozwala osiągać lepsze plony przy znacznej redukcji kosztów. Zawsze chodzi bowiem o znalezienie delikatnej równowagi między oszczędzaniem wody i pieniędzy a poprawą jakości plonu.
– Żyjemy w erze rolnictwa precyzyjnego. Nie traktujemy już pola jak monolitu, ponieważ coraz więcej zabiegów można adaptować do lokalnych warunków na polu uprawnym. We współczesnym rolnictwie nowe podejście dotyczy siewu, nawożenia, wykorzystania pestycydów a także nawadniania. Wodę można odpowiednio dawkować – nie tylko w czasie, ale i przestrzeni. Nasza metoda pozwoli precyzyjnie zróżnicować nawadnianie w skali całego pola z dokładnością do 10 metrów kwadratowych – tłumaczy dr Przemysław Żelazowski, twórca innowacyjnej metody, adiunkt w Centrum Nowych Technologii UW (CeNT) i prezes spółki GeoPulse. Właśnie z taką rozdzielczością (10 m2) dostarczane są dane z niekomercyjnych satelitów. Oznacza to, że na każdy hektar upraw dokonuje się aż 100 pomiarów, co przy wykorzystaniu tradycyjnych dotychczas stosowanych metod jest praktycznie niemożliwe.
Warto podkreślić, że infrastruktura nawadniająca rzadko może zaspokoić w 100% zapotrzebowanie roślin na wodę. Dlatego praktycznie zawsze woda jest czynnikiem limitującym plonowanie. Powstaje zatem pytanie, jak najlepiej zagospodarować posiadane możliwości, wyłamując się z naturalnego cyklu opadów.
– Mamy pole, które ma lepsze i gorsze obszary. Przede wszystkim warto dostarczyć wodę tam, gdzie uzyskamy najszybszy zwrot z tej inwestycji. Czasem może być tak, że na pewnych obszarach nie ma sensu nawadniać, mimo że zwiększyłoby to plon, bo w innym miejscu stres jest już krytycznie duży i to tam koniecznie trzeba nawadniać, żeby uratować uprawę. Nowa aplikacja pomoże podejmować tego typu decyzje – wyjaśnia Przemysław Żelazowski.
Wsparcie i partnerzy
Projekt realizowany przez dr Przemysława Żelazowskiego i jego grupę badawczą otrzymał wsparcie finansowe w ramach III konkursu na grant na prace przedwdrożeniowe organizowanego przez Uniwersytecki Ośrodek Transferu Technologii UW (UOTT).
– Pieniądze z grantu przeznaczyliśmy na zakup sprzętu pomiarowego potrzebnego do zweryfikowania metody. Tylko wykonując pomiary terenowe można będzie skalibrować opracowane modele semi-empiryczne, oparte na teorii a częściowo na pomiarach wykonywanych na miejscu. Walidacja metody pozwoli na jej licencjonowanie i wykorzystanie przez podmioty komercyjne m.in. serwis SatAgro oraz producentów instalacji nawadniających – mówi Robert Dwiliński, Dyrektor UOTT.
– Dane satelitarne dobrze oddają różne aspekty rzeczywistości. Pokazują względną zmienność wilgotności, natomiast trudno wnioskować w oparciu o nie o wartościach bezwzględnych. Właśnie dlatego konieczne są badania terenowe prowadzone w gospodarstwach rolnych. Mają one na celu sprawdzenie, z jaką glebą mamy do czynienia i ile w niej wody rzeczywiście jest – dodaje Przemysław Żelazowski.
Prowadzone prace mają także na celu stworzenie prototypu precyzyjnego systemu nawadniania.
Obecnie poszukiwani są partnerzy, którzy byliby zainteresowani wykorzystaniem opracowywanej metody. System nawadniania mógłby autonomicznie w oparciu o dane satelitarne generować instrukcje, gdzie i ile wody w danym momencie powinno się dostarczyć.
Ważne dane makroekonomiczne
Jeśli metoda zostanie pozytywnie zweryfikowana, system pozwalający na ocenę wilgotności gleby przy wykorzystaniu danych dostarczanych przez satelity radarowe będzie mógł zostać w przyszłości wykorzystany także przez firmy i ekspertów rynku rolnego.
– Dzięki dofinansowaniu UOTT budujemy narzędzie dla rolników indywidualnych. Na kolejnych etapach projekt może posłużyć jako baza do stworzenia narzędzia regionalnego monitoringu wilgotności gleb. W ten sposób dostarczyłby uogólnionej informacji o deficycie wodnym i stresie wodnym roślin. Te dane pozwalają precyzować prognozy dotyczące plonów z upraw. To niezwykle ważne informacje z punktu widzenia administracji państwowej, ubezpieczycieli, dużych podmiotów kontraktujących zakupy z setek gospodarstw rolnych, a nawet dla firm zajmujących się spekulacją na rynku płodów rolnych – tłumaczy dr Przemysław Żelazowski.
Przykładowo: w tym roku żniwa odbyły się miesiąc wcześniej niż zwykle. Ich termin ma ogromne znaczenie, jeśli chodzi o plonowanie. Brak deszczu i wysokie temperatury sprawiły, że rośliny straciły miesiąc, przez który mogłyby wytwarzać plon, a to oznacza mniejsze zbiory nawet o kilkadziesiąt procent w stosunku do średniej z ubiegłych lat.
Większości upraw wielkopowierzchniowych, w szczególności zbóż, nie nawadnia się. Niemniej w oparciu o dane regionalne dotyczące wilgotności gleby różne podmioty (np. młyny) mogłyby dostać stosunkowo wcześnie informacje, że w danym roku mogą spodziewać się mniejszych plonów. To może być dla nich sygnał, by zakontraktować dodatkowe hektary odpowiednio wcześniej, na bardziej korzystnych warunkach.
Radarowe dane satelitarne
Satelity radarowe wykorzystują inny rodzaj promieniowania niż satelity optyczne i dzięki temu pozwalają na bardziej precyzyjne badanie takich aspektów środowiska jak np. wilgotność gleby. Anteny zainstalowane w satelitach radarowych emitują mikrofale, które po odbiciu od ziemi trafiają do nich z powrotem do analizy. Jako sensory aktywnie emitujące promieniowanie, pozwalają na wykonywanie pomiarów nie tylko w dzień, ale także w nocy oraz nawet w przypadku występowania złej pogody, bowiem fale radarowe przenikają przez chmury. W przestrzeni kosmicznej wokół Ziemi krąży o wiele mniej satelitów radarowych niż optycznych. Niemniej od niespełna dwóch lat satelity Sentinel-1A (umieszczony na orbicie w kwietniu 2014 r.) oraz Sentinel-1B (działający od kwietnia 2016 r.), tworzą tandem, dzięki któremu ilość danych udostępnianych niekomercyjnie przekroczyła próg przydatności w codziennej praktyce agrarnej. Oba satelity, a także równie rewolucyjny optyczny tandem Sentinel-2A i 2B, zostały stworzone przez Europejską Agencję Kosmiczną i działają w ramach Programu Copernicus.
Redakcja AgroNews, na podst. UOTT, CeNT, Optimum, fot. pixabay.com, GeoPulse
