Straty w plonach różnych gatunków roślin powodowane niedoborem

Katarzyna Mizak, Anna Nieróbca, Jerzy Kozyra, Andrzej Doroszewski
Zakład Agrometeorologii i Zastosowań Informatyki
IUNG-PIB
STRATY W PLONACH RÓŻNYCH GATUNKÓW ROŚLIN POWODOWANE NIEDOBOREM LUB
NADMIAREM OPADÓW W POLSCE
WSTĘP
Woda jest podstawowym elementem środowiska, wykorzystywanym w każdej działalności człowieka, od
prostych domowych czynności po skomplikowane procesy chemiczne. Współcześnie trudno nam sobie
wyobrazić życie bez dostępu do bieżącej wody oraz możliwości ograniczenie jej zużycia. Należy jednak
pamiętać, że woda jest tym czynnikiem który nie może być zastąpiony przez żaden inny. A to właśnie od ilości,
jak również jakości wody zależy: zdrowie i bezpieczeństwo ludzi, rozwój gospodarczy, w tym poziom produkcji
roślinnej i zwierzęcej, stan środowiska przyrodniczego i jego rozwój.
OPAD ATMOSFERYCZNY
Położenie Polski w centralnej Europie powoduje, że nad naszym terytorium ścierają się masy powietrza
oceanicznego jak i kontynentalnego, co świadczy o przejściowości klimatu Polski. W takich warunkach o
stabilności plonowania roślin uprawnych decydują w znacznym stopniu warunki wodne a jednym z głównych
źródeł ryzyka w produkcji rolniczej jest duża zmienność sum opadu atmosferycznego w poszczególnych latach.
Średnia roczna suma opadu atmosferycznego dla Polski wynosi 550-600 mm (Rys. 1). W porównaniu z innymi
krajami w Europie Polska zaliczana jest do krajów o małej ilości opadów w ciągu roku, za wyjątkiem obszarów
górskich, gdzie średnia roczna suma opadu atmosferycznego przekracza nawet 1000 mm. Obszary północnej i
południowej Polski charakteryzują się średnią roczną sumą opadu powyżej 650 mm. Podobna wielkość
występuje w krajach wschodniej i południowo-wschodniej Europy. Najniższe opady występują w części
środkowej Polski, w pasie nizin, gdzie roczna suma opadu nie przekracza 500 mm, podobnie jak w Hiszpanii.
Różnica w wielkości rocznego opadu na terenie Polski wynosi około 100 mm. Obszary uznawane za potencjalnie
korzystne dla rozwoju rolnictwa, jak Wielkopolska i Kujawy, mają najmniej korzystne warunki opadowe. W
ciągu roku obserwujemy zmianę rozkładu opadu atmosferycznego. Na podstawie wieloletnich obserwacji na
stacjach meteorologicznych miesiącem o największej sumie opadu jest lipiec, dla którego średnia wieloletnia
wynosi od 60 mm w okolicach Szczecina i Suwałk do ponad 100 mm na południu Polski, a w górach wartość ta
może nawet przekraczać 200 mm. Najniższy opad atmosferyczny w miesiącu przypada na okres zimowy. W
lutym w okolicach Włodawy, Terespola i Białej Podlaskiej miesięczna suma opadu nie przekracza 20 mm. Na
zdecydowanym obszarze kraju średnia wieloletnia wynosi od 20 do 30 mm, zaś na krańcach południowych
północno-zachodnich i południowo-zachodnich jest wyższa niż 30 mm i może nawet przekraczać 50 mm.
Dla działalności rolniczej ważny jest także rozkład opadu atmosferycznego w poszczególnych porach roku.
Największe znaczenie dla roślin mają opady występujące w okresie wegetacyjnym. Należy jednak pamiętać, że
opady w okresie zimowym w postaci zwłaszcza śniegu pozwalają na nagromadzenie w glebie wilgoci przed
okresem wiosennym. Pokrywa śnieżna stanowi także warstwę ochronną dla roślin ozimych, przed silnymi
mrozami i wiatrami.
Rysunek 1. Średnia roczna suma opadu atmosferycznego w Polsce (Źródło: Model Agroklimatu Polski: Górski,
Zaliwski 2002; Opracowanie mapy: Jerzy Kozyra)
Analizując wielkość średniej rocznej sumy opadu atmosferycznego w okresie wegetacyjnym, od kwietnia do
września, mamy podobny obraz. Najmniejsze sumy opadu występują w rejonie Wielkopolski i Kujaw,
największe zaś w rejonie południowej Polski. Różnica pomiędzy wielkością opadu w sezonie wegetacyjnym
dochodzi w tych rejonach nawet do 150 mm. Biorąc pod uwagę coraz częściej pojawiające się w ostatnich
latach okresy bezopadowe, czy też z małą ilością opadu w okresie wegetacyjnym, należy spodziewać się strat w
plonach z powodu niedostatecznej wielkości opadu.
Nie tylko wielkość opadu atmosferycznego ma znaczenie dla rolnictwa ale także rodzaj opadu. Intensywne
deszcze nawalne pomimo, że dostarczają dużo wody to nie są dobre dla upraw. Mogą powodować także straty
szczególnie w połączeniu z silnym wiatrem, jak chociaż by wyleganie łanów zbóż. Poza tym intensywne opady
przyczyniają się do silnych spływów powierzchniowych, co powoduje z kolei nasilanie się procesów erozyjnych.
Opady gradu powodują natomiast duże straty, szczególnie w uprawach sadowniczych. Najbardziej korzystne z
punktu widzenia gleby i rośliny są mżawki i spokojne deszcze o małej intensywności ale występujące przez długi
okres czasu. Deszcze takie sprzyjają nasiąkaniu gleby i przedostaniu się wody w głąb profilu glebowego.
Niebezpieczne z punktu widzenia rolnictwa, ale nie tylko, są obserwowane w ostatnich latach coraz częściej
występujące okresy bezopadowe w trakcie wegetacji roślin. Zjawisko suszy, atmosferycznej czy też glebowej, w
ostatnim dziesięcioleciu się nasiliło. Praktycznie co roku w Polsce możemy mówić o warunkach suszy na glebach
najsłabszych i to zarówno w okresie wiosny, lata czy też jesieni. Niekorzystne dla upraw są także występujące
częściej niż w latach poprzednich intensywne opady deszczu. Rekordowa suma opadu atmosferycznego w lipcu
2011 roku także przyczyniła się do dużych start w plonach, gdyż uniemożliwiła na czas wykonanie niektórych
1
zabiegów ochronnych. Możemy powiedzieć, że okres ostatnich lat jest bardzo zróżnicowany pod względem
wielkości opadu atmosferycznego, jego rozkładu rocznego jak też ekstremalnych opadów. W obliczu
zmieniających się warunków klimatycznych zmiany te mogą zostać jeszcze spotęgowane, dlatego też ważna jest
racjonalna gospodarka warunkami wodnymi na obszarach rolniczych.
Analizując wielkości opadu atmosferycznego na stacji meteorologicznej w Puławach można zaobserwować lata
z opadami znacznie odbiegającymi od średniej wieloletniej, która dla Puław wynosi 569 mm. Rokiem w którym
odnotowano w Polsce znaczne straty w uprawach z powodu dużych opadów był rok 1980. Roczna wielkość
opadu była wyższa od średniej o ponad 200 mm, znacznie wyższe od średniej były także opady w miesiącach
wiosennych i letnich. W czerwcu wielkość opady była dwukrotnie wyższa niż średnia a we wrześniu prawie
czterokrotnie większa. Dla produkcji rolniczej niekorzystne są także lata w których mamy do czynienia z
niedoborem opadu. W 2003 roku roczna wielkość opadu w Puławach wyniosła tylko 428 mm, czyli znacznie
poniżej średniej. Zdążają się też lata w których roczna suma opadu nie odbiega od normy ale opad w ciągu roku
jest znacznie zróżnicowanym i występują miesiące ze znacznym niedoborem opadu, jak np. miało to miejsce w
2006 roku, obok miesięcy w których wielkość opadu jest znacznie większa od średniej wieloletniej. Należy
zatem pamiętać, że wskaźnik jakim jest roczna suma opadu atmosferycznego nie charakteryzuje dobrze
warunków opadowych jakie miały miejsce w danym roku.
Zmienność wielkości opadu w ciągu roku, jak również zmienność w poszczególnych latach powoduje duże
straty plonów w związku z niedoborem lub nadmiarem opadu. Analizując dane historyczne możemy stwierdzić,
że w Polsce znacznie częściej mamy do czynienia ze stratami powodowanymi niedoborem opadu niż jego
nadmiarem. Duże opady atmosferyczne spowodowały znaczące straty w plonie w 1961 roku (żyto, ziemniak,
burak cukrowy); 1980 (pszenica ozima, żyto, jęczmień jary, owies, ziemniak, burak cukrowy, rzepak ozimy);
1982 (pszenica ozima, owies, ziemniak, burak cukrowy); 1997 (ziemniak). Warunki suszy powodowały
natomiast znaczne straty w plonie w latach: 1959 (jęczmień jary, owies, ziemniak, burak cukrowy, rzepak
ozimy); 1963 (pszenica ozima, żyto jęczmień jary, owies, rzepak ozimy); 1992, 1993 (pszenica ozima, żyto,
jęczmień jary, owies, ziemniak, burak cukrowy, rzepak ozimy); 2000, 2003 (pszenica ozima, żyto jęczmień jary,
owies, ziemniak); 2006 (pszenica ozima, żyto, jęczmień jary, owies, ziemniak, burak cukrowy, rzepak ozimy);
2008 (jęczmień jary, rzepak ozimy).
MODELE IPO
Agrometeorologiczne modele plonów, zwane modelami IPO, zostały opracowane w IUNG-PIB (Górski i in.
1996). Są to modele statystyczno-empiryczne umożliwiające otrzymanie bieżącej prognozy plonu głównych
upraw w Polsce na podstawie danych meteorologicznych. Podstawowym materiałem empirycznym do
opracowania modeli IPO były ustalenia Głównego Urzędu Statystycznego odnośnie plonów zebranych w
poszczególnych województwach w latach 1970-1995. W pracach nad modelami wykorzystywano również
wyniki doświadczeń przeprowadzonych w Stacjach Doświadczalnych, kierowanych dawniej przez Wydział
Oceny Roślin Uprawnych a później Centralny Ośrodek Badania Odmian Roślin Uprawnych oraz Instytut Hodowli
i Aklimatyzacji Roślin. Dane meteorologiczne wykorzystywane przy konstrukcji modeli IPO pochodziły z
publikacji Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej oraz kilkunastu stacji Instytutu Uprawy Nawożenia i
Gleboznawstwa. Do opisania związków pomiędzy plonami a przebiegiem elementów meteorologicznych
zastosowano metodę regresji wielokrotnej Ezekiela.
W modelach IPO prognoza plonów odbywa się na podstawie dwóch indeksów. Pierwszym jest tzw. indeks
pogodowy (IP). Indeks IP umożliwia ilościową ocenę wpływu pogody na plony. Drugi tzw. indeks BWO, wyraża
plon przeciętny dla określonego tła warunków pozaklimatycznych, który stanowi bezwarunkową wartość
oczekiwaną.
2
Indeks IP jest wielokrotną funkcją elementów meteorologicznych agregowanych w zależności od modelu
(rośliny) i podokresu w rozwoju rośliny do wartości dekadowych lub miesięcznych. Indeks ten odpowiada
zmiennej zależnej w równaniu regresji wielokrotnej, gdzie zmienna jest plonem wyrażonym w mierze
procentowej. Indeks IP równy „100” oznacza średni plon wieloletni odpowiadający efektom pogody
uśrednionym dla obszaru Polski i lat 1951-1990. Na ostateczny (końcowy) indeks IP składa się w zależności od
złożoności modelu od kilku do kilkunastu indeksów cząstkowych. Indeksy cząstkowe opisują wpływ czynników
meteorologicznym w różnych podokresach wegetacji, przez co uwzględnia wymagania środowiskowe roślin
zmieniające się w cyklu fenologicznym. Przykładowo model IPO dla pszenicy ozimej uwzględnia 30 indeksów
cząstkowych (Równanie 1) .
IPpo (%) = Σ (i1 ...i30)
(1)
gdzie: IPpo – indeks pogodowy pszenicy ozimej
i – indeksy cząstkowe wyrażające wpływ czynników meteorologicznych w podokresach.
W modelach IPO indeksy cząstkowe uwzględniają wpływ nie tylko bieżącego przebiegu pogody ale również
interakcje w czasie. W przypadku pszenicy ozimej interakcje takie są uwzględniane np. przy ocenie wpływu na
plon warunków wilgotnościowych wiosny przez uwzględnienie w jednym równaniu czynników
meteorologicznych z jesieni i wiosny. Danymi wejściowymi do obliczenia indeksów cząstkowych są następujące
charakterystyki meteorologiczne:
•
•
•
•
•
•
średnia temperatura powietrza (oC),
suma opadu atmosferycznego (mm),
liczba dni z pokrywą śnieżną,
wilgotność względna powietrza z godz. 13 (%),
usłonecznienie (godz.),
liczba dni z przymrozkami przygruntowymi.
Średni plon krajowy w modelach IPO określa się w przypadku większości upraw jako średnią arytmetyczną IP z
20 stacji meteorologicznych w Polsce. W przypadku rzepaku liczba stacji uwzględnionych przy prognozie
rzepaku wynosi 12. Do wytypowania potrzebnych w prognozie stacji zastosowano metodę regresji grzbietowej.
Przyjęta metoda jest wystarczająca do minimalizacji błędów, co oznacza że uwzględnienie większej liczby stacji
nie zmniejsza błędów oceny.
Średni plon krajowy określony w modelach IP jest obarczony błędem malejącym w trakcie wegetacji do pewnej
granicznej wartości. Błąd standardowy oceny ostatecznej wynosi 3-4%, z wyjątkiem prognozy dla rzepaku gdzie
błąd ten dochodzi do 7%.
Modele IPO są wykorzystywane do bieżących prognoz plonów w Polsce oraz oceny klimatycznej zmienności
plonów w wieloleciu. Analiza indeksów cząstkowych poszczególnych modeli umożliwia wskazanie przyczyn
wystąpienia wzrostu lub strat plonów w danym roku.
Szacowana według modelu IPO wielkość plonu głównych roślin uprawnych w Polsce jest bardzo zbliżona do
wielkości plonów publikowanych przez GUS. Pozwala to stwierdzić, że opracowane w IUNG-PIB modele
pozwalają na dość dokładne i bieżące w trakcie sezonu wegetacyjnego szacowanie wielkości plonu głównych
upraw w Polsce.
KLIMATYCZNY BILANS WODNY (KBW)
Klimatyczny Bilans Wodny jest wskaźnikiem za pomocą którego możemy charakteryzować warunki
wilgotnościowe i jest różnicą pomiędzy sumą opadu atmosferycznego i sumą parowania potencjalnego za dany
3
okres. Wielkość parowania z powierzchni gleby i rośliny nie jest wskaźnikiem mierzonym bezpośrednio na stacji
meteorologicznej czy też na polu ale jest on obliczany na podstawie innych elementów meteorologicznych. W
prowadzonym, w Instytucie Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowym Instytucie Badawczym w
Puławach, Monitoringu Suszy Rolniczej w Polsce wielkość współczynnika ewapotranspiracji potencjalnej
obliczany jest na podstawie zmodyfikowanego, przez Doroszewskiego i Górskiego (1995), wzoru Penmana.
Wzór ten wykorzystuje między innymi następujące elementy meteorologiczne: usłonecznienie, temperaturę
powietrza a także długość dnia. Wartość wskaźnika klimatycznego bilansu wodnego pozwala nam określić czy
mamy do czynienia z nadwyżką czy też niedoborem opadów w danych rejonie i w danym czasie. Wielkość KBW
może być liczona dla dowolnych okresów, może to być okres miesięczny, dwumiesięczny czy też kilku
miesięczny jak, np. okres wegetacyjny. Ponieważ wskaźnik ten jest związany z wielkością opadu
atmosferycznego, jego rozkład przestrzenny jest zbliżony do rozkładu sumy rocznej opadu atmosferycznego.
Należy także pamiętać, że wzrost temperatury a także coraz większe usłonecznienie, zwłaszcza w maju, będą
wpływać na zmianę wskaźnika ewapotranspiracji (Górski, 2006).
Wzrost ewapotranspiracji przy zmniejszonej liczbie opadów powoduje zmniejszanie się klimatycznego bilansu
wodnego, czyli że jest mniej wody dostępnej dla roślin w danym okresie. W związku z coraz częściej
występującymi suszami na obszarze Polski i prognozowanym przez klimatologów wzrostem temperatury należy
spodziewać się jeszcze bardziej niekorzystnego wskaźnika klimatycznego bilansu wodnego dla roślin.
Różne gatunki roślin mają różne zapotrzebowanie na wodę w kolejnych fazach rozwojowych. Wskaźnik
klimatycznego bilansu wodnego na danym poziomie może oznaczać warunki suszy dla jednych gatunków, a dla
drugich z kolei, na przykład z silniej rozbudowanym systemem korzeniowym i innymi fazami krytycznymi
warunki suszy nie będą odczuwalne. Rośliny ozime, już w okresie jesieni narażone są na wystąpienie warunków
suszy, która coraz częściej pojawia się we wrześniu, czyli w czasie siewu ozimin. Jeżeli natomiast siew zostanie
wykonany w warunkach optymalnych, susza pojawiająca się w miesiącach wiosennych nie będzie już tak
niebezpieczna dla tych roślin. Rozbudowany system korzeniowy umożliwia pobranie wody z głębszych zasobów
gleby. W okresie wiosny niekorzystny (bardzo niski) klimatyczny bilans wodny jest zagrożeniem dla roślin
jarych, gdyż albo nie ma warunków korzystnych do wykonania siewu albo też posiane rośliny nie mają wody
potrzebnej do wschodu.
Klimatyczny bilans wodny w okresie kwiecień - wrzesień przyjmuje wartości dodatnie tylko w rejonach górskich
i podgórskich (Rysunek 2). Na pozostałym obszarze kraju wartości KBW w okresie wegetacyjnym są ujemne.
Uznaje się, że korzystne dla roślin są warunki, kiedy KBW przyjmuje niewielkie wartości ujemne. Taka sytuacja
ma miejsce w wąskim pasie południowej Polski, gdzie wartości KBW wynoszą od 0 do -100 mm. Przesuwając się
w kierunku Polski centralnej wskaźniki KBW przyjmują coraz większe wartości ujemne.
W rejonach Wielkopolski i Kujaw w okresie od kwietnia do września KBW spada do wartości poniżej -250 mm.
Oznacza to duże niedobory wody dla roślin. Jest to szczególnie niekorzystne w połączeniu z bardzo słabymi,
lekkimi glebami, posiadającymi małą pojemność wodną, przez co są bardziej narażone na występowanie suszy.
Gleby ciężkie ze względu na swoją strukturę potrafią dłużej zatrzymać wilgoć w glebie, dlatego też rośliny
uprawiane na tych glebach nawet przy bardzo niskich wartościach KBW nie odczuwają aż tak silnie niedoborów
wody.
Zjawisko suszy glebowej (okres z niedostateczną ilością wody w glebie, w którym następuje więdnięcie roślin),
czy też rolniczej na tych glebach nie będzie występować tak często jak na glebach lekkich. W pasie Polski
centralnej (głównie obszary nizinne), gdzie są niekorzystne warunki wilgotnościowe, przeważają gleby lekkie, a
więc podatniejsze na warunki suszy.
Wartości klimatycznego bilansu wodnego w okresie od kwietnia do września wynoszą od -200 do -250 mm. W
kierunku północnym i południowym od pasa nizin, gdzie wskaźnik KBW jest najbardziej niekorzystny, wskaźniki
KBW wzrastają i osiągają wartości od -100 do -200 mm w okresie wegetacyjnym. Patrząc na rozkład
4
przestrzenny wskaźnika klimatycznego bilansu wodnego można powiedzieć, że duża część gospodarstw w
Polsce znajduje się w obszarach o niekorzystnych warunkach wilgotnościowych.
Niekorzystne warunki wilgotnościowe, które charakteryzuje duża ujemna wartość wskaźnika klimatycznego
bilansu wodnego wpływa niekorzystnie nie tylko na rośliny ale i na glebę. Niesprzyjające warunki wodne
prowadzą do degradacji gleb najsłabszych (lekkich, piaszczystych), a co się z tym wiąże ograniczają
wykorzystanie rolnicze tych gleb.
Rysunek 2. Klimatyczny bilans wodny w Polsce w okresie od kwietnia do września (Źródło: Model Agroklimatu
Polski: Górski, Zaliwski 2002; Opracowanie mapy: Jerzy Kozyra)
Wraz ze zmianami klimatycznymi należy oczekiwać, że coraz częściej będziemy mieli do czynienia z
niekorzystnymi warunkami wodnymi, pogłębianiem się ujemnego klimatycznego bilansu wodnego na większym
obszarze kraju niż dotychczas.
Analizując warunki wilgotnościowe, przy wykorzystaniu wskaźnika KBW dla wzrostu i rozwoju pszenicy ozimej
zarówno w okresie jesiennym jak i wiosennym możemy zauważyć, że bardzo wysokie i niskie wartości KBW
mogą powodować straty w plonach. Optymalne warunki wilgotnościowe we wrześniu przy niekorzystnych
warunkach w październiku mogą powodować straty w plonie dochodzące do 10%. Podobna lub większe starty
mogą wystąpić kiedy we wrześniu będzie niekorzystny bilans KBW przy optymalnych wartościach w kolejnym
miesiącu. Podobna sytuacja powodująca nawet jeszcze większe straty występuje przy analizie miesięcy
wiosennych, kwiecień i maj.
5
STRATY PLONÓW POWODOWANE NIEDOBOREM LUB NADMIAREM OPADÓW
Niemal w każdym roku stwierdzane są na jakimś obszarze straty w plonie z powodu niekorzystnego przebiegu
warunków pogodowych. Zdarzały się też lata w których starty te wystąpiły na bardzo rozległych obszarach i
miały wyraźny wpływ na średnie plony w kraju. Analiza taka została przeprowadzona przez Górskiego i in.
(2008) , gdzie wykazali następujące niekorzystne lata:
Rok 1959. Początek lata był umiarkowanie suchy i pewne straty powstały w zbożach jarych zwłaszcza w owsie.
Po stosunkowo ciepłym i wilgotnym lipcu oraz umiarkowanych opadach w sierpniu, we wrześniu i w
październiku, kiedy w wielu regionach suma opadów była niższa od 20 mm, rozwinęła się ostra susza glebowa.
Stało się to przyczyną znacznych strat na plantacjach buraka cukrowego; średnie krajowe straty można ocenić
na 80 dt/ha co oznacza około 35% spadek oczekiwanych plonów. W województwach centralnych i zachodnich
(bydgoskie i poznańskie) plony nie osiągnęły nawet połowy oczekiwanej wartości.
Rok 1962. Po długo zalęgającej pokrywie śnieżnej wiosna była ekstremalnie mokra. Wielkie straty wystąpiły w
uprawach żyta, zwłaszcza we wschodnich regionach. Niedobór usłonecznienia w czasie całego sezonu
wegetacyjnego zmniejszył plony wielu innych upraw.
Rok 1964. Po długiej zimie, wiosna i wczesne lato były ciepłe i suche, zwłaszcza w regionach wschodnich i
centralnych. Zboża, rzepak, pastwiska i łąki ucierpiały na wskutek suszy. Deszcze pod koniec lipca i w sierpniu
zwiększyły wilgotność gleby – ziemniak i burak cukrowy plonował dobrze.
Rok 1970. Prawie bezdeszczowa pogoda w jesieni roku 1969 spowodowała znaczne opóźnienie i trudności w
siewach zbóż ozimych; wschody były nierówne. Straty zostały spotęgowane przez ostrą i długa zimę. W
województwach centralnych (warszawskie, skierniewickie, płockie, włocławskie) żyto plony żyta osiągnęły
około połowy wartości oczekiwanej.
Rok 1979. Ostra zima i pokrywa śnieżna trwająca w regionach północnych i wschodnich do kwietnia, przy
temperaturze już wyższej od zera spowodowała bardzo duże straty zbóż ozimych zwłaszcza żyta, niszczonego
przez pleśń śniegową. Suchy maj czerwiec spowodował duże straty także w zbożach jarych.
Rok 1980. Był to rok klęskowy dla wszystkich upraw. Późna i zimna wiosna opóźniła ruszenie wegetacji a także
prace polowe o około dwa tygodnie. Lato było wyjątkowo chłodne, pochmurne i deszczowe. Średnia
temperatura w okresie od maja do sierpnia była o około 2 C niższa od normalnej. Suma opadów w czerwcu i
lipcu w wielu regionach przekroczyła 400 mm (Bydgoszcz 499 mm), podczas gdy usłonecznienie padło do około
60% normalnego (w Puławach 262 godziny wobec 460). Wśród zbóż pszenica ozima ucierpiała bardziej niż żyta,
jęczmień jary bardziej niż owies. Straty ziemniaka i buraka cukrowego były najniższe w całym okresie 52 lat.
Rok 1982. Niedobór opadów od lipca do września obniżył wyraźnie plony ziemniaka i innych roślin okopowych.
Rok 1992. Poczynając od kwietnia w ciągu lata i jesieni opady były wyjątkowo skąpe. W regionach zachodnich
ich suma od kwietnia do września nie przekroczyła 200 mm (Poznań 160 mm). Temperatura i usłonecznienie
były znacznie wyższe od normalnych, wskutek czego w zachodnich i centralnych regionach rozwinęła się ostra
susza. Ucierpiały wszystkie uprawy.
Rok 1994. Warunki wilgotnościowe były nieci podobne do tych z 1992, choć były mniej ostre i bardziej
zróżnicowane między regionami. We wrześniu i w październiku na wschodzie północy kraju wystąpiły
nadmierne opady utrudniające zbiór okopowych.
6
Rok 1997. Niezwykle wysokie opady w lipcu (Jelenia Góra 410 mm), spowodowały ogromne powodzie
(„tysiącletnie”) na południu i południowym zachodzie. Na nadmiernie uwilgotnionych glebach wystąpiły
znacznie straty w plonach ziemniaka.
Rok 2000. Po bardzo wczesnej wiośnie przy niedoborze opadów i usłonecznieniu znacznie większym (około
50%) od normalnego rozwinęła się susza powodująca straty w zbożach prawie w całym kraju. Ucierpiało
zwłaszcza żyto. Susza skończyła się w lipcu po obfitych opadach.
Rok 2003. Pewne straty zimowe w rzepaku i pszenicy powstały po mrozach w grudniu i styczniu. W czerwcu
centralna część kraju odczuła ostrą suszę.
Rok 2006. W tym roku wystąpiły duże straty we wszystkich uprawach polowych wskutek ekstremalnej suszy,
która może być zilustrowana wartościami klimatycznego bilansu wodnego (różnica między opadem a
ewapotranspiracją potencjalną (określoną wg Doroszewskiego Górskiego 1995). W okresie od maja do lipca, w
centralnej części kraju wartość ta osiągnęła -350 mm. Największe straty wystąpiły w pszenicy ozimej, która
ucierpiała również w skutek niskiej temperatury zimy 2005/2006.
SYSTEM MONITORINGU SUSZY ROLNICZEJ W POLSCE
Bezpośrednim impulsem do opracowania przez IUNG-PIB Systemu Monitoringu Suszy Rolniczej (SMSR) były
straty plonów, które wystąpiły między innymi w wyniku suszy w 2006 r. w Polsce, i trudności z oszacowaniem
obszaru wystąpienia tych strat (Doroszewski i in. 2008). Do opracowania założeń SMSR wykorzystano metody
opracowane w IUNG-PIB w pracach nad wpływem niedoboru opadów na plony roślin uprawnych w Polsce
(Demidowicz i in. 1996; 1997; Doroszewski i in. 1997), sformułowane w statystycznych modelach prognoz
plonów (Górski i in. 1994; 1997).
Jako kryterium wystąpienia suszy w SMSR przyjęto wykorzystywany w modelach prognoz plonów wskaźnik
klimatycznego bilansu wodnego KBW. Przydatność wskaźnika klimatycznego bilansu wodnego w
monitorowaniu warunków suszy w Polsce wykazali m.in.: Farat i in. (1995), Kanecka-Geszke, Smarzyńska
(2007), Łabędzki i Bąk (2004), Rojek (2001). Wartości KBW wyznaczające kryterium suszy uzyskano,
wykorzystując statystyczne modele prognoz zmniejszenia plonu na poziomie 15 i 20%. Wykorzystane modele
statystyczne plonów umożliwiają szacowanie plonów dla teoretycznie „średnich” warunków glebowych, w
związku z czym do zróżnicowania kryterium suszy, uwzględniającego warunki glebowe, użyto modelu
symulacyjnego bilansu wodnego pod uprawami. Analizy wykonywane w SMSR wykorzystują mapę gleboworolniczą w skali 1:25 000, która została przeklasyfikowana do 4 kategorii glebowych, na podstawie właściwości
retencyjne gleb w Polsce.
Od 2008 r. IUNG-PIB otrzymał na mocy Ustawy… (2008) delegację do prowadzenia SMSR oraz udostępniania
wyników monitoringu w serwisie internetowym www.susza.iung.pulawy.pl. System ma za zadanie wskazać
obszary, na których wystąpiły straty spowodowane suszą w uprawach uwzględnionych w „Ustawie o dopłatach
do ubezpieczeń upraw rolnych i zwierząt gospodarskich w Polsce” (2005). Zgodnie z definicją zawartą w ww.
ustawie, suszę oznaczają szkody spowodowane wystąpieniem warunków meteorologicznych, opisanych
wartościami klimatycznego bilansu wodnego. Progi KBW, oznaczające wystąpienie suszy, zostały wyznaczone
dla poszczególnych gatunków lub grup roślin uprawnych oraz kategorii glebowych. System zawiera aplikacje
komputerowe, integrujące dane meteorologiczne, potrzebne do obliczenia KBW, oraz dane z cyfrowej mapy
glebowo-rolniczej, obrazującej przestrzenne zróżnicowanie retencji wodnej różnych kategorii agronomicznych
gleb. Informacje dotyczące wystąpienia suszy – w postaci dekadowych raportów – są przekazywane
Ministerstwu Rolnictwa i Rozwoju Wsi oraz publikowane w serwisie internetowym.
7
„NOWY KLIMAT W POLSCE”
Znając obecne trendy w przebiegu temperatury, opadów i innych elementów meteorologicznych naukowcy
starają się odpowiedzieć na pytanie co nas czeka za 20 czy nawet 50 lat. Czy klimat w którym żyjemy będzie taki
sam czy ulegnie zmianie. A jeśli się zmieni to czy będzie cieplej czy zimniej? Żeby móc to określić wykorzystuje
się różne scenariusze klimatyczne, zakładające różny rozwój gospodarczy i demograficzny a co za tym idzie ilość
emisji gazów cieplarnianych. Na tej podstawie, przy wykorzystaniu modeli cyrkulacji określane są warunki
meteorologiczne na koleje lata.
Analizując dane scenariuszowe dla Grabowa stwierdzono, że w warunkach kolejnych latach nastąpi wzrost
średniej rocznej temperatury powietrza o około 1 oC w 2030 roku i 1,7 oC w 2050 w porównaniu do okresu
1971-2000. Największe zmiany prognozowane są na miesiące zimowe, grudzień, styczeń i luty. Wcześniej
będzie następować przejście temperatury przez próg 5 oC, a więc wcześniej będzie się zaczynał okres
wegetacyjny i będzie trwał dłużej niż obecnie.
Scenariusze klimatyczne zakładają także zmiany w wielkości opadu atmosferycznego ale nie są tak
jednoznaczne jak te dotyczące temperatury powietrza. Rozbieżności związane z opadem atmosferycznym są
jednym ze źródeł niepewności w prognozowaniu przyszłych warunków dla rolnictwa. Scenariusze zmian klimatu
wskazują na wzrost opadu atmosferycznego w miesiącach zimowych, co pozwoliłoby na nagromadzenie
większej ilości wody w glebie w okresie zimowym i wiosennym. Niekorzystny może być fakt że wraz ze
wzrostem temperatury częściej będą opady deszczu niż śniegu i zwiększy się parowanie z powierzchni gleby i
roślin. Trudno zatem jednoznacznie stwierdzić czy przyszłe warunki klimatyczne będą bardziej lub mniej
korzystne dla rolnictwa.
PODSUMOWANIE
W kolejnych latach problemy zaspokajania potrzeb wodnych rolnictwa mogą się pogłębić a obserwowane
zmiany klimatu mogą powodować większe straty w plonach niż te obserwowane dotychczas. Należy rozważyć
wprowadzenie do praktyki rolniczej systemów nawodnieniowych oraz stosowanie zabiegów ukierunkowanych
na lepsze gospodarowanie wodą i pozwalające wydłużenie czasu przebywania wody w krajobrazie między
innymi przez:
•
•
•
•
•
wzrost małej retencji (małe zbiorniki wodne, poprawa struktury gleby);
wzrost zawartości materii organicznej w glebach (większa zdolność retencyjna);
zwiększenie infiltracji (odpowiedni dobór upraw);
zmniejszenie spływu powierzchniowego i parowania potencjalnego;
wyhodowanie wodooszczędnych i odpornych na suszę odmian roślin.
W kontekście prognozowanych zmian klimatu można oczekiwać, że zapewnienie stabilnego plonu będzie silnie
uzależnione od dostarczenia dodatkowej ilości wody, poza opadem atmosferycznym, na tereny rolnicze.
Nawadnianie pól, zwłaszcza na słabszych glebach, może okazać się w perspektywie kilku lub też kilkunastu
następnych lat jedyną możliwością wykorzystania tych terenów do uprawy roślin. Zwiększenie zatem
zapotrzebowania na wodę w rolnictwie może doprowadzić do dużej konkurencji pomiędzy poszczególnymi
dziedzinami gospodarki. Ważne zatem jest prowadzenie zrównoważonej gospodarki wodnej na terenach
rolniczych, między innymi poprzez gromadzenie wody w krajobrazie w postaci oczek wodnych i stawów.
8
LITERATURA
1.
Atlas klimatu Polski, 2005, red. Halina Lorenc, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Warszawa
2.
Demidowicz G., Doroszewski A., Górski T. 1996. Wpływ niedoboru opadów na straty w produkcji
ziemniaka i buraka cukrowego. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych. Z. 438 s. 43–52.
3.
Demidowicz G., Doroszewski A., Górski T. 1997. Metodyka szacunku strat w produkcji roślin powodowanych deficytem opadów. Roczniki AR Poznań. Vol. CCXCI. Melioracje i Inżynieria Środowiska. Nr 17 s.
233–243.
4.
Doroszewski A., Demidowicz G., Górski T. 1997. Wpływ niedoboru opadów na straty w produkcji zbóż
jarych w Polsce. Roczniki AR Poznań. Vol. CCXCI. Melioracje i Inżynieria Środowiska. Nr 17 s. 223–231.
5.
Doroszewski A., Górski T., 1995:Prosty wskaźnik ewapotranspiracji potencjalnej. Roczniki Akademii
Rolniczej w Poznaniu, CCLXXI, Melioracja Inżynieria Środowisko, 16, 3-8
6.
Doroszewski A., Kozyra J., Pudełko R., Stuczyński T., Jadczyszyn J., Koza P., Łopatka A. 2008. Monitoring
suszy rolniczej w Polsce. Wiadomości Melioracyjne i Łąkarskie. Nr 1 s. 35–38.
7.
Farat R., Kępińska-Kasprzak M., Magier P. 1995. Susze na obszarze Polski w latach 1951–1990.
Materiały Badawcze IMGW Gospodarka Wodna i Ochrona Wód. Nr 16. Warszawa. IMGW ss. 141.
8.
Górski T., 2006: Zmiany warunków agroklimatycznych i długości okresu wegetacyjnego w ostatnim
stuleciu, [w:] Długotrwałe przemiany krajobrazu Polski w wyniku zmian klimatu i użytkowania ziemi, IGBP Global Change, Poznań, 65 – 77
9.
Górski T., Demidowicz G., Deputat T., Górska K., Krakowiak A., Marcinkowska I., Spoz-Pać W. 1994.
Empiryczny model plonowania ziemniaka w funkcji czynników meteorologicznych. Materiały XXV Zjazdu
Agrometeorologów. Olsztyn–Mierki 27–29 IX 1994 r. Olsztyn. AR s. 43–46.
10.
Górski T., Demidowicz G., Deputat T., Doroszewski A., Górska K., Marcinkowska I., Spoz-Pać W., 1996.
Metoda bieżącej oceny plonów pszenicy ozimej, żyta, ziemniaka, buraka cukrowego i rzepaku na podstawie
indeksów pogodowych. Maszynopis. Puławy
11.
Górski T., Demidowicz G., Deputat T., Górska K., Marcinkowska I., Spoz-Pać W. 1997. Empiryczny
model plonowania pszenicy ozimej w funkcji czynników meteorologicznych. Zeszyty Naukowe AR Wrocław. Nr
313 s. 99–109.
12.
Górski T., Kozyra J., Doroszewski A. 2008. Field crop losses in Poland due to extreme weather
conditions: case studies. In: The influence of extreme phenomena on the natural environment and human
living conditions. Ed. Stanisław Liszewski, Łodź, 35-49
13.
Górski T., Zaliwski A., 2002. Model Agroklimatu Polski (Agroclimate Model of Poland). Pamiętnik
Puławski, 130/I:251-260.
14.
Kanecka-Geszke E, Smarzyńska K. 2007. Ocena suszy meteorologicznej w wybranych regionach
agroklimatycznych Polski przy użyciu różnych wskaźników. Acta Scientarium Polonorum. Formatio
Circumiectus. Nr 6 (2) s. 41–50.
15.
Łabędzki L., Bąk B. 2004. Standaryzowany klimatyczny bilans wodny jako wskaźnik suszy. Acta
Agrophysica. Vol. 3 nr 7 s. 117−124.
16.
Rojek M. 2001. Klimatyczny bilans wodny. W: Atlas klimatycznego ryzyka uprawy roślin w Polsce. Mapa
27. Szczecin. Wydaw. AR.
17.
Ustawa z dnia 25 lipca 2008 r. o zmianie ustawy o ubezpieczeniach upraw rolnych i zwierząt
gospodarskich oraz ustawy o krajowym systemie ewidencji producentów, ewidencji gospodarstw rolnych oraz
ewidencji wniosków o przyznanie płatności. Dz. U. 2008 nr 145 poz. 918.
18.
Ustawa z dnia 7 lipca 2005 r. o dopłatach do ubezpieczeń upraw rolnych i zwierząt gospodarskich w
Polsce. Dz. U. 2005 nr 150 poz. 1249 z późn. zm.
9