Copyright 2017

Robert Szulc
Instytut Technologiczno-Przyrodniczy w Falentach, Oddział w Poznaniu

 

O sukcesie produkcji rolnej decyduje wiele różnorodnych czynników. Rolnik musi zmagać się z prawidłową uprawą ziemi, dbać o odpowiedni materiał siewny, o zabezpieczenie odpowiedniej ilości nawozów, środków ochrony roślin, sprawne maszyny i urządzenia. Pilnowanie terminów poszczególnych zabiegów polowych i odpowiednie ich wykonywanie to też zależy od rolnika. Zbiór, przechowywanie, karmienie i obsługa zwierząt – to czynności i prace, na które ma wpływ. Niestety, jest jedna kwestia, o której decydować jest trudno lub wręcz jest niemożliwe – mianowicie pogoda i klimat. Rolnik jest w pełni zależny od warunków klimatycznych i pogodowych. Lecz nauka i technika idą z pomocą. Prognozowanie pogody i śledzenie zmian klimatycznych może w znaczny sposób wesprzeć rolnika i pomóc mu z niełatwą pracą pod gołym niebem.

 

 

                Na wstępie niniejszego artykułu wypadłoby przedstawić i przybliżyć podstawowe pojęcia jakie będą w dalszej części poruszane i omawiane. Pogodą przyjęło się nazywać ogół zjawisk atmosferycznych występujących w troposferze nad określonym obszarem i przede wszystkim w określonym czasie. Takimi zjawiskami atmosferycznymi są opady, temperatura i wilgotność, stopień nasłonecznienia oraz ruchu mas powietrza – czyli wiatry. Klimatem z kolei nazywa się ogół zjawisk pogodowych, jakie panują na danym obszarze ale uwzględnianym w wieloletnim okresie. Klimat jest zazwyczaj badany i oceniany na zasadzie długotrwałych pomiarów i badań wybranych składników pogodowych.

                Rolnictwo w bardzo szczególny sposób jest uzależnione od warunków pogodowych, a hodowla roślin uprawnych w szczególności zależy od panujących temperatur powietrza, ilości opadów, w mniejszym stopniu nasłonecznienia oraz innych zjawisk atmosferycznych mogących w bardzo szczególny sposób utrudnić uprawę roślin, zjawisk takich jak m.in.: opady gradu, śniegu czy też silne wichury. Możliwość przewidzenia tego typu zjawisk skutecznie z pewnością pomogłaby dokonać zabiegów profilaktycznych mogących zredukować negatywne skutki działania niektórych zjawisk pogodowych, szczególnie np. w sadownictwie, warzywnictwie czy uprawach specjalnych i wrażliwych na zmienne warunki klimatyczne. Przepowiadaniem pogody i zbliżających się zmian w pogodzie ludzie zajmowali się od niepamiętnych czasów. Potrafili przewidzieć – z różnym oczywiście skutkiem – nadciągające nawałnice, deszcze, susze, na podstawie bardzo skrupulatnych obserwacji zjawisk przyrodniczych oraz ściślejszym niż w obecnych czasach współżyciu z otaczającą ich naturą. Dokładność tego typu prognoz niestety nie należała do wysokich i co ważniejsze – powtarzalnych. Rozwój techniki i urządzeń komputerowych pozwala na wspomożenie rolników (i nie tylko) przy wskazaniach bieżących wybranych czynników pogodowych ale też tworzenia lokalnych prognoz meteorologicznych.

                Warto wiedzieć, że od dnia 1 stycznia 2014 r. zostały zatwierdzone wytyczne obowiązku stosowania zasad integrowanej ochrony roślin przez wszystkich profesjonalnych użytkowników środków ochrony roślin i wynika z postanowień art. 14 dyrektywy 2009/128/WE oraz art. 55 rozporządzenia nr 1107/2009/WE. Ogólne zasady integrowanej ochrony roślin zostały określone w załączniku III do ww. dyrektywy. Na tej podstawie wiadomo, że niezbędnym okaże się m.in. racjonalne postępowanie ze środkami ochrony roślin. Podobnie się ma z innymi wymaganiami stawianymi w pierwszym rzędzie w uprawie roślin rolniczych. Dla przykładu potrzeby wodne roślin określa się zazwyczaj w postaci opadów i ich rozkładu w ciągu okresu ich rozwoju. I tak podać można, że wymagania wodne dla żyta ocenia się w Polsce na poziome ok. 260 mm, dla pszenicy 254 mm, jęczmienia 267 mm, z kolei ziemniak wymaga opadów na poziomie od 260 mm do 390 mm, a burak cukrowy – aż ok 450 mm. Następny przykład może dotyczyć odorów podczas rozprowadzania nawozu naturalnego w postaci gnojowicy, obornika lub gnojówki po polu. Tego typu zabieg polowy powinno się wykonywać przy pochmurnej pogodzie, co skutkuje tym, że ogranicza się w ten sposób emisję substancji odorowych i innych gazów szkodliwych do atmosfery. Stacja pogodowa pozwala też zwrócić uwagę na kierunek wiatru w stosunku do znajdujących się blisko domostw i tym samym ograniczyć „zatruwanie” blisko zamieszkujących sąsiadów.

                Naprzeciw zmaganiom rolników z niekorzystnymi przeciwnościami ich zawodu wystąpił Wielkopolski Ośrodek Doradztwa Rolniczego w Poznaniu prowadząc pod kierunkiem Zarządu Województwa Wielkopolskiego zamierzenia założenia sieci polowych stacji meteorologicznych. Na początek sieć ta powstała w oparciu o gospodarstwa demonstracyjne WODRu. Innowacyjny program wdrożenia 34 polowych stacji pogodowych jest działaniem prekursorskim w Polsce i ma za zadanie spełnić kilka następujących celów praktycznych:

  1. Przede wszystkim, tworzenie lokalnych prognoz agrometeorologicznych w wybranych miejscach na obszarze Wielkopolski z lokalnej sieci stacji agrometeorologicznych utworzonej przez WODR w obrębie rolnych gospodarstw demonstracyjnych i włączenie ich w istniejący już system monitoringu agrofagów (dotyczy to zarazy ziemniaka, zarazy pomidora, parchu jabłoni, i innych).
  2. Zastosowanie w praktyce sytemu dystrybucji systemów wspomagania decyzji  do gospodarstw rolnych z jednoczesną weryfikacją ich jakości.
  3. Szacowanie wymiernych skutków (efektów)  stosowania systemów wspomagania decyzji  przez gospodarstwa rolne różnego typu.
  4. Stworzenie standardu prognozowania agrometeorologicznego w lokalnej skali, który we współpracy z innymi (Instytut Ochrony Roślin – PIB w Poznaniu) pozwoli w niedalekiej  przyszłości na szersze zastosowanie i wykorzystanie systemów wspomagania decyzji w praktyce rolniczej [źródło: TVNmeteo, WODR Poznań].

                Każda tego typu zainstalowana stacja pogodowa ma za zadanie na bieżąco monitorować wybrane podstawowe dane meteorologiczne takie jak: temperatura powietrza, wilgotność względna powietrza, suma i intensywność opadów deszczu, ciśnienie atmosferyczne, prędkość i kierunek wiatru oraz zjawisko punktu rosy.

                W tym miejscu może warto też przybliżyć zagadnienie zjawiska punktu rosy, zwane też temperaturą rosy. Jest to temperatura wilgotnego powietrza, w którym dalsze nasycanie powietrza parą wodną powoduje wystęowanie pierwszych kropelek cieczy (mgła, rosa, deszcz). Tego typu stacje pogodowe (meteorologiczne) funkcjonują w sposób samodzielny i niezależny. Ponadto mają bardzo

przydatną cechę – mianowicie, zebrane dane przesyłane są do komputera z wykorzystaniem sieci komórkowej. Zasilanie takiego stanowiska pomiarowo-kontrolnego zapewnione jest poprzez specjalny akumulator, mogący pobierać energię z paneli fotowoltaicznych. Dane będą archiwizowane na specjalnym komputerze ale też istnieje możliwość korzystania z nich przez rolników dzięki stronie internetowej WODR i z wykorzystaniem tzw. Elektronicznej Platformy Świadczenia Usług.

                Do pakietu standardowych czynników pogodowych zaliczono przede wszystkim temperaturę powietrza oraz jego względną wilgotność. Następnie aparatura prowadzi pomiary sumy opadów deszczu i jego intensywność na danym obszarze i w danym czasie. Ponadto kontrolowane jest ciśnienie atmosferyczne oraz prędkość i kierunek występujących wiatrów. Jako ostatnią pozycję rolnik będzie miał do zapoznania się z temperaturą punktu rosy. Zdaniem głównych liderów projektu [Jaworski 2014] stacje te mają wspierać rolników w decyzjach dotyczących ochrony roślin.

Stacje pogodowe indywidualne

                Wszędzie tam gdzie czynniki pogodowe odgrywają istotną rolę – a w rolnictwie jest to kwestia bardzo ważna – pomocne mogą się okazać i jak pokazuje praktyka już okazują się przydatne, indywidualnie, nowoczesne urządzenia elektroniczne. Przede wszystkim musimy wybrać odpowiednie miejsce do zainstalowania specjalnych czujników i urządzeń pomiarowych. Znawcy przedmiotu zalecają [Lisowski A. SGGW] żeby stacje meteorologiczne umieszczać względnie daleko od budynków, drzew i innych obiektów. Głównie zwraca się na to uwagę w przypadku stacji posiadających deszczomierz i/lub czujnik prędkości i kierunku wiatru oraz deszczomierzy autonomicznych. Dlatego też podaje się aby w przypadku deszczomierzy odległość od najbliższego obiektu była dwu- lub nawet trzykrotnie większa od wysokości obiektu (Rys. 1a), natomiast w przypadku czujników pomiaru kierunku i prędkości wiatru – nawet pięciokrotnie większa. Ten sam autor podaje, że warto pomyśleć o zamontowaniu odpowiedniej instalacji alarmowej oraz zabezpieczeniu przed ewentualnymi wandalami. Istotną kwestią wartą zaznaczenia jest fakt aby wszelkie czujniki do temperatury i wilgotności powietrza zostały w odpowiedni sposób ochronione przed bezpośrednim działaniem promieniowania słonecznego oraz opadami, ponieważ może się tak zdarzyć, iż promienie słoneczne wpłynąć mogą na ostateczne wyniki pomiarów lub je wręcz zafałszować.

                Większość oferowanych przez współczesny rynek stacji pogodowych charakteryzuje się radiową transmisją danych jak np. model WMR 928NX – rysunek 1. Wielozadaniowy system umożliwia monitorowanie wymienionych wcześniej składników pogody. Poza tym wyposażony jest także w zegarowy kalendarz z alarmem dziennym, alarm pogodowy, pamięć minimalnego i maksymalnego odczytu i możliwość prognozowania pogody w promieniu 32-48 km. Standardowy zestaw zawiera przede wszystkim tzw. jednostkę główną, anemometr, termo-higrometr, miernik opadu, baro-termo-higrometr oraz zasilacz elektryczny. Tego typu system działa przy częstotliwości 433MHz w odległości do ok 100 m otwartej przestrzeni. Anemometr ma za zadanie dokonywać pomiarów prędkości i kierunku wiatru. Z kolei termo-higrometr mierzy zarówno temperaturę jak i wilgotność. Miernik opadów służy do szacowania ilości opadów dając całkowitą wartość i wskaźnik opadów. Ciekawym rozwiązaniem jest kalendarz zegarowy, który jest kontrolowany radiowo i synchronizuje się automatycznie, kiedy jest w zakresie sygnału radiowego generowanego z Frankfurtu (DCF77). Ilość opadów stacja pokazuje na wyświetlaczu w zależności od wyboru opcji – w mm/h lub calach/h. Bardzo przydatną funkcją jest tzw. alarm pogodowy. Otóż jest to możliwość zaprogramowania wybranego parametru pogodowego i jego wartości celem powiadomienia właściciela o zaistniałych właśnie takich warunkach. Może to dotyczyć niskiej i wysokiej temperatury powietrza, zbliżania się do temperatury punktu rosy, wysokiej i małej wilgotności, wysokiego wskaźnika opadu, dużej porwistości wiatru czy też słabych podmuchów wiatru.

                Stacje pogodowe są też wyposażane w tzw. rejestratory pozwalające do długoterminowej rejestracji parametrów klimatu z różną liczbą kanałów wejściowych. Najczęściej zdarza się, że standardowe rejestratory posiadają od 10 do 15 tego typu wejść dla czujników i urządzeń pomiarowych zewnętrznych. Tego typu pogodowe stacje automatyczne mają zwartą i kompaktową konstrukcję, zazwyczaj niewielkie rozmiary i ciężar co ułatwia ich transport oraz montaż i obsługę. Warto też zwrócić uwagę na to, aby główny panel był odporny na wstrząsy mechaniczne, warunki klimatyczne, drgania, wibracje.

                Na rysunku 2 zaprezentowano bardzo proste urządzenie wyposażone w sondę o długości 1,3 m do wskazań podstawowych parametrów pogodowych jakimi są temperatura zewnętrzna i wewnętrzna, co jednak na pewno trudno nazwać profesjonalną stacją pogodową lub dającą pełny obraz warunków na zewnątrz. Jednak jako amatorskie urządzenie posiadające też wbudowany zegar z budzikiem może stanowić ciekawe dopełnienie innych urządzeń domowych.

                Natomiast przedstawiona na rysunku 3 bezprzewodowa stacja pogodowa WS 9040 IT jest już urządzeniem bardziej profesjonalnym, posiadającym m.in. tzw. wskaźnik poziomu komfortu, wskaźnik fazy księżyca (szczególnie przydatne dla osób prowadzących uprawy tzw. biodynamiczne czyli uwzględniające fazy księżyca. Poza tym posiada możliwość wskazań względnego/bezwzględnego ciśnienia atmosferycznego. Główny moduł jest bogato wyposażony w zegar radiowy, pokazujący datę i dzień tygodnia, posiada opcję włączenia/wyłączenia odbioru sygnału czasu, uwzględniając strefy czasowe od – 12 do + 12 godzin. Do tego ma kalendarz, wskaźnik temperatury °C/°F. Poza tym wskazuje i zapisuje wartości temperatury i wilgotności powietrza z zapisem minimalnych i maksymalnych. Co jest ciekawe, system posiada możliwość ustawienia trzech czułości przełączania symboli pogodowych, wybieranych indywidualnie przez użytkownika. Zakres pomiarowy temperatury na zewnątrz obejmuje przedział -39,9 do +59,9°C a wewnętrznej -9,9 do +59,9°C. Sygnał przesyłany jest na częstotliwości radiowej wynoszącej 868 MHz. Zakres pomiarowy wilgotności powietrza na zewnątrz obejmuje od 1 do 99% z interwałem pomiarowym wynoszącym 4, 15, 20 s.

                O wiele prostszą i amatorską z bardzo skromną ilością funkcji jest zaprezentowana na rysunku 4 stacja pogody TFA Spectro 35.1089. IT mierząca temperaturę wewnętrzną i zewnętrzną, pokazująca też wartości minimum i maksimum oraz na ekranie zaprezentowane graficzne symbole pogody. Stacja pogodowa dosyć dokładnie mierzy wilgotność oraz temperaturę wewnątrz pomieszczenia w zakresie od -10°C do +38°C i na zewnątrz, od -40°C do 60°C. Jej zaletami są funkcje wskazywania prognozy pogody i tendencji ciśnienia. Dzięki dołączonemu do zestawu nadajnikowi posiada maksymalny zasięg do 100 m.

Zakończenie

                Praca rolnika jest trudna i bardzo często niedoceniana i nawet nieopłacalna. Od plantatora i hodowcy wymagana jest wiedza z wielu dziedzin. Na szczęście z pomocą przychodzi nauka i technika. Nowoczesne systemy zarządzania i monitorowania oraz kontrolowania procesów są bardzo na tym polu przydatne. Stacje pogodowe są jednymi z nich. Pytanie tylko czy rolnik chce z nich korzystać i czy wiedza pobierana ze stacji pogodowej na temat m.in. temperatury, opadów i kierunku wiatru będzie wykorzystana czy też zostanie zagłuszona i zastąpiona wieloletnimi przyzwyczajeniami, mentalnością i uporem jakże charakterystycznym dla wszystkich tych, którzy „na wszystkim się znają i zawsze mają rację”?

Bibliografia dostępna u autora