Historia Zakładu - ważniejsze osiagnięcia
W 2009 roku
zakończony został projekty badawczy
własny (grant) 2 PO6R 057 30 (kierownik dr Anna Nieróbca)
„Wykorzystanie pomiarów zdalnych do identyfikacji i oceny stopnia
porażenia roślin przez choroby podstawy źdźbła”. Celem projektu było
sprawdzenie możliwości wykorzystania metod zdalnych (zdjęć
wielospektralnych) do oceny stopnia porażenia roślin zbożowych przez
choroby podstawy źdźbła. W projekcje określono potencjalne związki
pomiędzy indeksami wegetacji roślin a porażeniem roślin przez choroby
podstawy źdźbła. Badania przeprowadzono na wieloletnim doświadczeniu z
płodozmianem z pszenicą ozimą, pszenżytem ozimym i jęczmieniem jarym.
Kilkakrotnie w okresie wegetacji na wybranych obiektach wykonywano
lotnicze zdjęcia: wielospektralne przy użyciu kamery TETRACAM ADC oraz
zdjęcia RGB aparatem cyfrowym SONY. Równocześnie w tych samych
terminach na tych samych obiektach wykonywano badania naziemne.
Przeprowadzone analizy wskazały, że istnieją ścisłe związki pomiędzy indeksami wegetacji otrzymywanymi ze zdjęć naziemnych ADC (NDVI, SAVI, IPVI), a indeksami porażenia korzeni (przez Gaeumannomyces graminis). W okresie trzech badanych lat, tylko w 2006 roku, porażenie roślin w obiektach z pszenicą ozimą i pszenżytem ozimym umożliwiło zdalną identyfikację patogenów, ponieważ długa i mroźna zima miała duży wpływ na zróżnicowanie indeksów wegetacji wiosną. W roku 2007 i 2008 bardzo dobry stan roślin po zimie nie różnicował znacząco indeksów wegetacji na badanych obiektach. Indeks porażenia korzeni G. graminis zastosowany w prowadzonych badaniach jest skutecznym identyfikatorem choroby i wyraźnie koreluje z indeksami wegetacji otrzymywanymi na podstawie zdjęć lotniczych i teledetekcji naziemnej.
Za najbardziej skuteczny w teledetekcji chorób indeks wegetacji można uznać: VARI (z grupy indeksów RGB) i indeks NDVI (z grupy indeksów korzystających z kanału NIR). Indeksy IPVI i SAVI wykazują minimalnie gorszą skuteczność niż NDVI. Najsłabszym identyfikatorem porażenia okazał się indeks NIR/G. Uzyskane wyniki wskazują, że metody niskopułapowej teledetekcji lotniczej są skuteczne w rozpoznawaniu porażenia korzeni w uprawach zbożowych, natomiast są dużo gorszym identyfikatorem porażenia chorobami podstawy źdźbła (P. herpotrichoides).
W 2009 roku został zakończony projekt badawczy zamawiany PBZ-KBN-086/P04/2003, którego kierownikiem był prof. dr hab. Tadeusz Górski: „Ekstremalne zdarzenia meteorologiczne i hydrologiczne w Polsce (ocena zdarzeń oraz prognozowanie ich skutków dla środowiska życia człowieka)”.
Przeprowadzono analizę rozkładów statystycznych plonów podstawowych roślin uprawnych w Polsce. Wykorzystując modele prognoz plonów IPO wyznaczono indeksy pogodowe plonów dla lat 1951-2000 oraz przedstawiono przyczyny ekstremalnie niskich plonów. Na podstawie obliczonych indeksów pogodowych określono rolnicze skutki wystąpienia suszy oraz nadmiernych opadów atmosferycznych w Polsce. Opracowano mapy prawdopodobieństwa wystąpienia niskich wartości klimatycznego bilansu wodnego w Polsce, związanych z określonymi stratami plonów wybranych roślin uprawnych.
Stwierdzono, że zbiory wyrażone w fizycznych lub ekonomicznych jednostkach stały się w ostatnich latach bardziej zmienne, czego konsekwencją jest większe ryzyko w produkcji rolniczej. Wskazano, że ostre susze atmosferyczne były przyczyną strat plonów w latach 1959, 1992, 1994, 2000, 2006, natomiast straty plonów z powodu nadmiernych opadów wystąpiły latach 1980, 1997.
W okresie zimowym mrozy przy niedostatecznej grubości pokrywy były przyczyną strat w plonach w 1982, 1996, 2003 oraz 2006 roku a długotrwałej pokrywy śnieżnej w 1970, 1979, 1996, 2006 roku. Stwierdzono, że największe straty w plonach roślin uprawnych występują w przypadku nałożenia się kilku niekorzystnych dla upraw czynników meteorologicznych w różnych okresach wegetacji. Długo zalęgająca pokrywa śnieżna, nadmierne opady i niedobór ciepła i usłonecznienia spowodowały straty w 1962 roku. Straty w plonach w 1970 spowodowane były suszą, która wystąpiła w jesieni 1969 r. i spowodowała znaczne opóźnienie i trudności w siewach zbóż ozimych. Efekt suszy jesiennej spotęgowany został ostrą i długa zimą 1969/70. Straty plonów zbóż ozimych i rzepaku w 1982 nastąpiły na wskutek mrozów w styczniu, kiedy wystąpiły spadki temperatury dochodzące do -25oC przy braku pokrywy śnieżnej. W tym samym roku niedobór opadów od lipca do września obniżył wyraźnie plony ziemniaka i innych roślin okopowych. Innym przykładem roku, kiedy straty plonów pszenicy ozimej spowodowane były mroźna zimą i suszą w okresie letnim jest rok 2006.
W Zakładzie prowadzone są trzy zadania w ramach programu wieloletniego „Kształtowanie środowiska rolniczego zgodnie z koncepcją rozwoju zrównoważonego”
Zadaniem 1.2 „Opracowanie wskaźników oceny zrównoważonego gospodarowania zasobami środowiska rolniczego” kieruje prof. dr hab. Antoni Faber.
W ramach tego zadania wydzielono dwie grupy województw jednorodnych pod względem stężenia azotanów w płytkich wodach gruntowych. W pięciu województwach: kujawsko-pomorskie, lubuskie, łódzkie, wielkopolskie i zachodnio-pomorskie wody gruntowe są narażone na podwyższone zanieczyszczenie azotanami. Jednakże w żadnym z tych województw zawartość azotanu w wodach drenarskich nie przekraczała stężenia krytycznego przyjętego w Dyrektywie Azotanowej.
Opracowano bilanse N, P i K w gospodarstwach położonych na obszarach wrażliwych na odpływ biogenów z rolnictwa. Zidentyfikowano gospodarstwa położone na obszarach działania poszczególnych RZGW, w których odnotowano wysokie dodatnie salda w bilansach.
Na podstawie 40 000 próbek glebowych określono wskaźnikowo stopień zakwaszenia gleb we wszystkich gminach w Polsce. Istnieją powody aby sądzić, że w licznych gminach odczyn nie tylko ogranicza plony, ale przyczynia się również do obniżenia ich jakości.
Wyznaczono progi krytyczne Klimatycznego Bilansu Wodnego, które będą przydatne do oceny występowania suszy w kraju oraz szacowania strat plonów jakie one powodują.
W ramach realizacji zadania wykonywano analizy stopnia zrównoważenia produkcji rolnej w różnych skalach przestrzennych. W tym celu założono bazę danych dla 2171 gmin wiejskich, która obejmowała 17 wskaźników charakteryzujących stan zrównoważenia rolnictwa w aspektach: społeczny, ekonomiczny i środowiskowy. Produktem analiz jest uniwersalny wskaźnik stopnia zrównoważenia rolnictwa w przekroju gmin.
Zadaniem 2.8 „Ocena możliwości produkcji, opracowanie i wdrożenie technologii uprawy roślin na cele energetyczne” kieruje prof. dr hab. Antoni Faber.
Zorganizowano (4-5.06.2008 r.) konferencję naukową na temat uprawy roślin energetycznych i wykorzystania rolniczej przestrzeni produkcyjnej. Uczestnicy konferencji reprezentowali naukę, doradztwo rolnicze oraz energetykę. Po raz pierwszy w kraju tak liczne grono specjalistów z rożnych dziedzin zapoznało się z wynikami aktualnych badań nad produkcją i energetycznym wykorzystaniem biomasy.
Przeprowadzone czteroletnie doświadczenia z 5 roślinami energetycznymi, wykazały potrzebę wnikliwej weryfikacji plonów referencyjnych stanowionych co roku przez MRiRW.
Wykorzystanie biomasy w energetyce rozproszonej, zwłaszcza do ogrzewania gospodarstw rolnych, wymaga doskonalenia kotłów i procesów spalania. Tylko wówczas rolnicy odniosą wymierne korzyści (wyeliminują lub ograniczą nakłady na zakup opału) i zdyskontują przy okazji korzyści ekologiczne, które są istotne dla ochrony klimatu przed zmianami.
W ramach realizacji zadania wykonano następujące analizy:
1) ocenę produkcyjności roślin energetycznych w różnych siedliskach za lata 2004-2009,
2) ocenę efektywności ekonomicznej produkcji biomasy na cele energetyczne,
3) ocenę efektywności energetycznej podstawowych rodzajów biomasy rolniczej dla energetyki systemowej i rozproszonej,
4) charakterystykę potencjalnych skutków środowiskowych uprawy roślin na cele energetyczne.
Zadaniem 2.9 „Doskonalenie systemów doradztwa w zakresie zrównoważonej produkcji roślinnej” kieruje dr Andrzej Zaliwski.
W roku 2007 skoncentrowano się na pracach dotyczących opracowania założeń doradztwa w nawożeniu siarką i wskaźników do bilansowania azotu i fosforu na poziomie pola oraz doskonalenia wybranych programów doradczych i systemów wspomagania decyzji: NawSald, Macrobil, Plano RS, IPM IDSS, ZeaSoft oraz "Systemu zaleceń rolniczych związanych z przebiegiem pogody". Przygotowano zestawienie pobrania siarki przez wybrane rośliny uprawne i opracowano algorytm określania potrzeb nawożenia siarką.
W 2008 roku prace koncentrowały się na rozbudowie systemów wspomagania decyzji udostępnionych w Internecie. Opracowano algorytmy niezbędne do wspomagania decyzji w nawożeniu siarką. Opracowano strony do administracji "Internetowego systemu wspomagającego podejmowanie decyzji w integrowanej ochronie roślin" (IPM IDSS) i "Systemu zaleceń rolniczych związanych z przebiegiem pogody" (IPO) przez Internet oraz moduł danych pogodowych do cyklicznego transferu i agregacji danych. 30.09.2008 zorganizowano warsztaty robocze dotyczące tematyki zadania.
W 2009 roku w opracowano algorytm obliczania dawek siarki dla programu NawSald. Opracowano projekt aplikacji internetowej do prezentacji zawartości azotu mineralnego w profilu glebowym i wykonano moduły do prezentacji danych dla 10 województw. Opracowano algorytm obrotu stada zwierząt hodowlanych w gospodarstwie i algorytm obliczania ilości składników pokarmowych NPK w nawozach naturalnych wytwarzanych przez stado w roku gospodarczym, które zaimplementowano w programach NawSald i MacroBil. Opracowano program ZeaSoftValidation do automatyzacji procesu walidacji systemu ZeaSoft.exe i użyto go do wstępnej walidacji systemu. Uruchomiono centralny moduł danych meteorologicznych zasilający „System doradztwa w zakresie zrównoważonej produkcji roślinnej”.
Pracownicy Zakładu wzięli udział w wielu sympozjach i konferencjach naukowych krajowych i zagranicznych zorganizowanych w ramach projektu „Proficiency”. M. in. w 2010 roku w konferencji dotyczącej biomasy w Lyon, Francja wzięli udział: A. Doroszewski, R. Pudełko, M. Borzęcka-Walker, K. Mizak a w Jönköping, Szwecja uczestniczyli: R. Pudełko, M. Borzęcka-Walker, K. Mizak, J. Kozyra. Poza tym w ramach tego projektu na trzy miesięcznym stażu w Szwajcarii przebywała M. Borzęcka-Walker.
Opr. Andrzej Doroszewski
Przeprowadzone analizy wskazały, że istnieją ścisłe związki pomiędzy indeksami wegetacji otrzymywanymi ze zdjęć naziemnych ADC (NDVI, SAVI, IPVI), a indeksami porażenia korzeni (przez Gaeumannomyces graminis). W okresie trzech badanych lat, tylko w 2006 roku, porażenie roślin w obiektach z pszenicą ozimą i pszenżytem ozimym umożliwiło zdalną identyfikację patogenów, ponieważ długa i mroźna zima miała duży wpływ na zróżnicowanie indeksów wegetacji wiosną. W roku 2007 i 2008 bardzo dobry stan roślin po zimie nie różnicował znacząco indeksów wegetacji na badanych obiektach. Indeks porażenia korzeni G. graminis zastosowany w prowadzonych badaniach jest skutecznym identyfikatorem choroby i wyraźnie koreluje z indeksami wegetacji otrzymywanymi na podstawie zdjęć lotniczych i teledetekcji naziemnej.
Za najbardziej skuteczny w teledetekcji chorób indeks wegetacji można uznać: VARI (z grupy indeksów RGB) i indeks NDVI (z grupy indeksów korzystających z kanału NIR). Indeksy IPVI i SAVI wykazują minimalnie gorszą skuteczność niż NDVI. Najsłabszym identyfikatorem porażenia okazał się indeks NIR/G. Uzyskane wyniki wskazują, że metody niskopułapowej teledetekcji lotniczej są skuteczne w rozpoznawaniu porażenia korzeni w uprawach zbożowych, natomiast są dużo gorszym identyfikatorem porażenia chorobami podstawy źdźbła (P. herpotrichoides).
W 2009 roku został zakończony projekt badawczy zamawiany PBZ-KBN-086/P04/2003, którego kierownikiem był prof. dr hab. Tadeusz Górski: „Ekstremalne zdarzenia meteorologiczne i hydrologiczne w Polsce (ocena zdarzeń oraz prognozowanie ich skutków dla środowiska życia człowieka)”.
Przeprowadzono analizę rozkładów statystycznych plonów podstawowych roślin uprawnych w Polsce. Wykorzystując modele prognoz plonów IPO wyznaczono indeksy pogodowe plonów dla lat 1951-2000 oraz przedstawiono przyczyny ekstremalnie niskich plonów. Na podstawie obliczonych indeksów pogodowych określono rolnicze skutki wystąpienia suszy oraz nadmiernych opadów atmosferycznych w Polsce. Opracowano mapy prawdopodobieństwa wystąpienia niskich wartości klimatycznego bilansu wodnego w Polsce, związanych z określonymi stratami plonów wybranych roślin uprawnych.
Stwierdzono, że zbiory wyrażone w fizycznych lub ekonomicznych jednostkach stały się w ostatnich latach bardziej zmienne, czego konsekwencją jest większe ryzyko w produkcji rolniczej. Wskazano, że ostre susze atmosferyczne były przyczyną strat plonów w latach 1959, 1992, 1994, 2000, 2006, natomiast straty plonów z powodu nadmiernych opadów wystąpiły latach 1980, 1997.
W okresie zimowym mrozy przy niedostatecznej grubości pokrywy były przyczyną strat w plonach w 1982, 1996, 2003 oraz 2006 roku a długotrwałej pokrywy śnieżnej w 1970, 1979, 1996, 2006 roku. Stwierdzono, że największe straty w plonach roślin uprawnych występują w przypadku nałożenia się kilku niekorzystnych dla upraw czynników meteorologicznych w różnych okresach wegetacji. Długo zalęgająca pokrywa śnieżna, nadmierne opady i niedobór ciepła i usłonecznienia spowodowały straty w 1962 roku. Straty w plonach w 1970 spowodowane były suszą, która wystąpiła w jesieni 1969 r. i spowodowała znaczne opóźnienie i trudności w siewach zbóż ozimych. Efekt suszy jesiennej spotęgowany został ostrą i długa zimą 1969/70. Straty plonów zbóż ozimych i rzepaku w 1982 nastąpiły na wskutek mrozów w styczniu, kiedy wystąpiły spadki temperatury dochodzące do -25oC przy braku pokrywy śnieżnej. W tym samym roku niedobór opadów od lipca do września obniżył wyraźnie plony ziemniaka i innych roślin okopowych. Innym przykładem roku, kiedy straty plonów pszenicy ozimej spowodowane były mroźna zimą i suszą w okresie letnim jest rok 2006.
W Zakładzie prowadzone są trzy zadania w ramach programu wieloletniego „Kształtowanie środowiska rolniczego zgodnie z koncepcją rozwoju zrównoważonego”
Zadaniem 1.2 „Opracowanie wskaźników oceny zrównoważonego gospodarowania zasobami środowiska rolniczego” kieruje prof. dr hab. Antoni Faber.
W ramach tego zadania wydzielono dwie grupy województw jednorodnych pod względem stężenia azotanów w płytkich wodach gruntowych. W pięciu województwach: kujawsko-pomorskie, lubuskie, łódzkie, wielkopolskie i zachodnio-pomorskie wody gruntowe są narażone na podwyższone zanieczyszczenie azotanami. Jednakże w żadnym z tych województw zawartość azotanu w wodach drenarskich nie przekraczała stężenia krytycznego przyjętego w Dyrektywie Azotanowej.
Opracowano bilanse N, P i K w gospodarstwach położonych na obszarach wrażliwych na odpływ biogenów z rolnictwa. Zidentyfikowano gospodarstwa położone na obszarach działania poszczególnych RZGW, w których odnotowano wysokie dodatnie salda w bilansach.
Na podstawie 40 000 próbek glebowych określono wskaźnikowo stopień zakwaszenia gleb we wszystkich gminach w Polsce. Istnieją powody aby sądzić, że w licznych gminach odczyn nie tylko ogranicza plony, ale przyczynia się również do obniżenia ich jakości.
Wyznaczono progi krytyczne Klimatycznego Bilansu Wodnego, które będą przydatne do oceny występowania suszy w kraju oraz szacowania strat plonów jakie one powodują.
W ramach realizacji zadania wykonywano analizy stopnia zrównoważenia produkcji rolnej w różnych skalach przestrzennych. W tym celu założono bazę danych dla 2171 gmin wiejskich, która obejmowała 17 wskaźników charakteryzujących stan zrównoważenia rolnictwa w aspektach: społeczny, ekonomiczny i środowiskowy. Produktem analiz jest uniwersalny wskaźnik stopnia zrównoważenia rolnictwa w przekroju gmin.
Zadaniem 2.8 „Ocena możliwości produkcji, opracowanie i wdrożenie technologii uprawy roślin na cele energetyczne” kieruje prof. dr hab. Antoni Faber.
Zorganizowano (4-5.06.2008 r.) konferencję naukową na temat uprawy roślin energetycznych i wykorzystania rolniczej przestrzeni produkcyjnej. Uczestnicy konferencji reprezentowali naukę, doradztwo rolnicze oraz energetykę. Po raz pierwszy w kraju tak liczne grono specjalistów z rożnych dziedzin zapoznało się z wynikami aktualnych badań nad produkcją i energetycznym wykorzystaniem biomasy.
Przeprowadzone czteroletnie doświadczenia z 5 roślinami energetycznymi, wykazały potrzebę wnikliwej weryfikacji plonów referencyjnych stanowionych co roku przez MRiRW.
Wykorzystanie biomasy w energetyce rozproszonej, zwłaszcza do ogrzewania gospodarstw rolnych, wymaga doskonalenia kotłów i procesów spalania. Tylko wówczas rolnicy odniosą wymierne korzyści (wyeliminują lub ograniczą nakłady na zakup opału) i zdyskontują przy okazji korzyści ekologiczne, które są istotne dla ochrony klimatu przed zmianami.
W ramach realizacji zadania wykonano następujące analizy:
1) ocenę produkcyjności roślin energetycznych w różnych siedliskach za lata 2004-2009,
2) ocenę efektywności ekonomicznej produkcji biomasy na cele energetyczne,
3) ocenę efektywności energetycznej podstawowych rodzajów biomasy rolniczej dla energetyki systemowej i rozproszonej,
4) charakterystykę potencjalnych skutków środowiskowych uprawy roślin na cele energetyczne.
Zadaniem 2.9 „Doskonalenie systemów doradztwa w zakresie zrównoważonej produkcji roślinnej” kieruje dr Andrzej Zaliwski.
W roku 2007 skoncentrowano się na pracach dotyczących opracowania założeń doradztwa w nawożeniu siarką i wskaźników do bilansowania azotu i fosforu na poziomie pola oraz doskonalenia wybranych programów doradczych i systemów wspomagania decyzji: NawSald, Macrobil, Plano RS, IPM IDSS, ZeaSoft oraz "Systemu zaleceń rolniczych związanych z przebiegiem pogody". Przygotowano zestawienie pobrania siarki przez wybrane rośliny uprawne i opracowano algorytm określania potrzeb nawożenia siarką.
W 2008 roku prace koncentrowały się na rozbudowie systemów wspomagania decyzji udostępnionych w Internecie. Opracowano algorytmy niezbędne do wspomagania decyzji w nawożeniu siarką. Opracowano strony do administracji "Internetowego systemu wspomagającego podejmowanie decyzji w integrowanej ochronie roślin" (IPM IDSS) i "Systemu zaleceń rolniczych związanych z przebiegiem pogody" (IPO) przez Internet oraz moduł danych pogodowych do cyklicznego transferu i agregacji danych. 30.09.2008 zorganizowano warsztaty robocze dotyczące tematyki zadania.
W 2009 roku w opracowano algorytm obliczania dawek siarki dla programu NawSald. Opracowano projekt aplikacji internetowej do prezentacji zawartości azotu mineralnego w profilu glebowym i wykonano moduły do prezentacji danych dla 10 województw. Opracowano algorytm obrotu stada zwierząt hodowlanych w gospodarstwie i algorytm obliczania ilości składników pokarmowych NPK w nawozach naturalnych wytwarzanych przez stado w roku gospodarczym, które zaimplementowano w programach NawSald i MacroBil. Opracowano program ZeaSoftValidation do automatyzacji procesu walidacji systemu ZeaSoft.exe i użyto go do wstępnej walidacji systemu. Uruchomiono centralny moduł danych meteorologicznych zasilający „System doradztwa w zakresie zrównoważonej produkcji roślinnej”.
Pracownicy Zakładu wzięli udział w wielu sympozjach i konferencjach naukowych krajowych i zagranicznych zorganizowanych w ramach projektu „Proficiency”. M. in. w 2010 roku w konferencji dotyczącej biomasy w Lyon, Francja wzięli udział: A. Doroszewski, R. Pudełko, M. Borzęcka-Walker, K. Mizak a w Jönköping, Szwecja uczestniczyli: R. Pudełko, M. Borzęcka-Walker, K. Mizak, J. Kozyra. Poza tym w ramach tego projektu na trzy miesięcznym stażu w Szwajcarii przebywała M. Borzęcka-Walker.
Opr. Andrzej Doroszewski