Autoreferat w języku polskim - Wydział Przyrodniczy UPH w Siedlcach

Dr inż. Elżbieta Radzka
Siedlce, 23. 04. 2015r.
Zakład Agrometeorologii i Inżynierii Rolniczej
Wydział Przyrodniczy
Uniwersytet Przyrodniczo-Humanistyczny
ul. B. Prusa 14
08-110 Siedlce
Autoreferat
1. Imię i nazwisko: Elżbieta Radzka
2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe/artystyczne – z podaniem nazwy, miejsca
i roku ich uzyskania oraz tytułu rozprawy doktorskiej:
 stopień magistra inżyniera rolnictwa uzyskałam w 1993 roku na Wydziale Rolniczym Wyższej Szkoły Rolniczo-Pedagogicznej w Siedlcach
 w 1993 roku ukończyłam 3-semestralne Studium Pedagogiczne
 stopień doktora nauk rolniczych w zakresie Agronomii uzyskałam w 2003 roku.
Pracę doktorską na temat „Wpływ posuch na plonowanie wybranych roślin uprawnych w środkowo-wschodniej Polsce” obroniłam w czerwcu 2003 roku przed Radą
Wydziału Rolniczego Akademii Podlaskiej w Siedlcach (obecnie Wydział Przyrodniczy Uniwersytetu Przyrodniczo-Humanistycznego w Siedlcach).
3. Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych/ artystycznych:
Z dniem 1 czerwca 1994 roku zostałam zatrudniona w Katedrze Agrometeorologii
i Podstaw Melioracji WSR-P w Siedlcach w charakterze pracownika naukowodydaktycznego na stanowisku asystenta. Od 1 października 2003 roku do chwili obecnej
jestem zatrudniona na stanowisku adiunkta w Pracowni Agrometeorologii i Podstaw Melioracji Akademii Podlaskiej w Siedlcach (obecnie Zakład Agrometeorologii i Inżynierii
Rolniczej Uniwersytetu Przyrodniczo-Humanistycznego w Siedlcach).
1
4. Wskazanie osiągnięcia* wynikającego z art. 16 ust. 2 z ustawy z dnia 14 marca
2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. nr 65, poz. 595 ze zm.) w przypadku, gdy osiągnięciem tym jest
praca/prace wspólne, należy przedstawić oświadczenia wszystkich jej współautorów,
określające indywidualny wkład każdego z nich w jej powstanie:
a) tytuł osiągnięcia naukowego: Cykl publikacji naukowych pt.:
Wpływ czasowej i przestrzennej zmienności warunków hydrotermicznych
na kształtowanie rolniczej przestrzeni produkcyjnej środkowo-wschodniej
Polski.
b) autor/ autorzy, tytuł/ tytuły publikacji, rok wydania, nazwa wydawnictwa
1. Radzka E. 2013. Okresy termiczne w środkowo-wschodniej Polsce (1971-2005).
[Thermal periods in central-eastern Poland (1971-2005)]. Acta Agrophysica, 20(4),
676-691.
2. Radzka E. 2014a. Tendencje zmian temperatury powietrza okresu wegetacyjnego
w środkowo-wschodniej Polsce (1971-2005). [Tendencies of air temperature changes of vegetation period in central-eastern Poland (in years 1971-2005)]. Acta
Agrophysica, 21(1), 87-96.
3. Radzka E. 2014b. Tendency of changes in precipitation amounts during growth
period in central-eastern Poland (1971-2005). Acta Scientiarum Polonorum. Agricultura, 13(3), 57-66.
4. Radzka E. 2014c. Classification of precipitation intensity during vegetation season in central-eastern Poland (1971–2005). Journal of Ecological Engineering,
15(3), 51–55.
5. Radzka E. 2014d. Ciągi dni bezopadowych w środkowo-wschodniej Polsce (19712005). [Periods of days without precipitation during the growing season in centraleastern Poland (1971-2005)]. Acta Agrophysica, 21(4), 483-491.
6. Radzka E. 2014e. Hydrothermal characteristics of vegetation period in centraleastern Poland in years 1971–2005. Folia Pomeranae Universitatis Technologiae
Stetinensis. Argicultura, Alimentaria, Piscaria et Zootechnica, 312(31), 133-142.
7. Radzka E. 2014f. Klimatyczny bilans wodny okresu wegetacyjnego (według
wzoru Iwanowa) w środkowo-wschodniej Polsce. [Climatic water balance for the
vegetation season (according to Iwanow’s equation) in central-eastern Poland].
Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 14, 1(45), 67–76.
2
8. Radzka E. 2015a. The assessment of atmospheric drought during vegetation season (according to Standardized Precipitation Index SPI) in central-eastern Poland.
Journal of Ecological Engineering, 16(1), 87-91.
9. Radzka E., Rymuza K. 2015b. Multi-trait analysis of the growing season agroclimate variation in central-eastern Poland (1971-2005). International Agrophysics,
29, 213-219. IF=1,142.
Mój wkład w powstanie tej pracy polegał na sprecyzowaniu problemu naukowego,
zestawieniu danych, opracowywaniu wyników, udziale w opisie i dyskusji uzyskanych wyników. Swój udział oceniam na 70%.
c) omówienie celu naukowego/artystycznego ww. pracy/prac i osiągniętych wyników wraz z omówieniem ich ewentualnego wykorzystania
Czynniki naturalne, obok antropogenicznych, różnicują rolniczą przestrzeń produkcyjną i decydują o przydatności obszaru do określonego sposobu użytkowania. Agroklimat oraz gleba i rzeźba terenu są czynnikami determinującymi rodzaj i efektywność
produkcji roślinnej [Tosheva i Alexandrova 2004, Shahbazi i in. 2009]. Podstawowymi
czynnikami meteorologicznymi, kompleksowo kształtującymi środowisko bytowania organizmów, są opady atmosferyczne i warunki termiczne [Bochenek 2012]. Z rolniczego
punktu widzenia, ważna jest również charakterystyka susz atmosferycznych, gdyż są one
często przyczyną deficytu wody powodującego niedorozwój roślin. Obserwacje i pomiary
elementów klimatu prowadzone w różnych regionach świata potwierdzają, że zmienia się
on w skali globalnej [Lionello i Sanna 2005, Shahbazi i in. 2008, Paltineanu i in. 2012].
Od połowy XIX wieku notuje się tendencję wzrostu temperatury powietrza przy powierzchni ziemi. Brak jest jednak wystarczających dowodów na to, że istnieją trendy
zmian w odniesieniu do skali lokalnej. Prawdopodobne zmiany temperatury i opadów mogą różnić się w poszczególnych regionach. Wraz z postępującym globalnym ociepleniem
należy oczekiwać dalszego wzrostu zmienności plonowania i stopniowego zmniejszania
się plonów roślin uprawnych w Polsce, choć nie przewiduje się znaczącego obniżenia potencjału plonowania do połowy XXI wieku [Sadowski i in., 2009]. Analiza głównych elementów agroklimatu, modyfikujących produkcję rolniczą, może posłużyć do planowania
produkcji rolnej w zmienionych warunkach klimatycznych. Głównym czynnikiem decydującym o efektywności adaptacji rolnictwa do zmian klimatu jest świadomość, że one rzeczywiście zachodzą i istotnie wpłyną na proces produkcyjny [Howden i Nelson 2006].
3
Konieczne może okazać się przystosowanie dotychczas uprawianych roślin do nowych
warunków, przez hodowlę nowych odmian. Obecnie wysoko produktywne odmiany roślin
uprawnych mogą źle adaptować się do nowych warunków klimatycznych między innymi
poprzez obniżenie plonowania [Tyree i Alexander 1993, Woodward 2002]. Zwiększeniu
może ulec również areał różnych roślin, których uprawa w Polsce była do tej pory albo
niemożliwa albo utrudniona. O efektach produkcyjnych w rolnictwie zdecyduje odpowiednie dostosowanie roślin do nowych warunków klimatycznych.
W ostatnich latach istotnym problemem stało się zagadnienie zmian klimatycznych,
rozpatrywanych zarówno w skali globalnej, jak i regionalnej, lokalnej oraz punktowej
[Starkel i Kundzewicz 2008, Kundzewicz 2011]. Powstają scenariusze zmian klimatu wykorzystujące najnowocześniejsze modele systemu klimatycznego. Modele te niestety obarczone są również wieloma niepewnościami. Znacznie mniej badań prowadzonych jest nad
scenariuszami przyszłych zmian klimatu na poziomie regionalnym. Ze względu na dużą
zmienność przestrzenną klimatu oraz duże, regionalne zróżnicowanie upraw zachodzi potrzeba analizy jego zmienności dla coraz mniejszych obszarów [Kuś i Krasowicz 2001,
Ufnowska i in. 2000, Stuczyński i in. 2003].
Sformułowano następującą hipotezę badawczą:
Zmiany warunków hydrotermicznych środkowo-wschodniej Polski powodują, że temperatura powietrza staje się bardziej sprzyjająca dla wegetacji roślin uprawnych. Jednocześnie
wskazują na pogłębiające się niedobory wodne oraz powiększanie się obszarów suchych
co nie sprzyja produkcji roślinnej.
Celem badań przedstawionych w prezentowanym cyklu publikacji było określenie
wpływu zmienności czasowej i przestrzennej warunków hydrotermicznych na kształtowanie rolniczej przestrzeni produkcyjnej środkowo-wschodniej Polski.
Celami szczegółowymi była waloryzacja i ocena tendencji zmian:
 średniej miesięcznej temperatury powietrza w okresie wegetacyjnym (IV-X),
 dat początku i końca rolniczych okresów termicznych: gospodarczego (t≥2,5oC),
wegetacyjnego (t≥5,0oC) i aktywnego wzrostu roślin (t≥10,0oC) oraz długości ich
trwania,
 opadów atmosferycznych, liczby dni z opadem: bardzo słabym (0,1-1,0 mm), słabym (1,1-5,0 mm), umiarkowanym (5,1-10,0 mm), umiarkowanie silnym (10,1-20
mm), silnym (20,1-30,0 mm) i bardzo silnym (>30 mm) oraz ciągów dni bezopadowych: od 11 do 15 dni, od 16 do 20 dni, ponad 20 dni,
4
 występowania posuch atmosferycznych określonych na podstawie współczynnika
hydrotermicznego Sielianinowa, wskaźnika standaryzowanego opadu (SPI),
wskaźnika względnego opadu (RPI) i klimatycznego bilansu wodnego (KBW).
Celem praktycznym tego opracowania było dostarczenie informacji o przestrzennym
zróżnicowaniu warunków hydrotermicznych i tendencji ich zmian w środkowo-wschodniej
Polsce pozwalających symulować różne warianty adaptacji rolnictwa do zmieniających się
warunków klimatycznych.
Analizę przeprowadzono na podstawie 35-letniego (1971-2005) ciągu obserwacji
temperatury powietrza, opadów atmosferycznych i wilgotności względnej powietrza, zarejestrowanych w dziewięciu stacjach Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej środkowo-wschodniej Polski. Rejon ten według Kondrackiego [2002] obejmuje swym zasięgiem
Nizinę Południowopodlaską i południową część Niziny Północnopodlaskiej oraz mezoregiony: Dolinę Dolnej Narwi, Kotlinę Warszawską i Garb Włodawski. W podziale Gumińskiego [1948] na dzielnice rolniczo-klimatyczne niziny te wraz z Polesiem Lubelskim znalazły się w Dzielnicy IX - Wschodniej.
Ocena zmienności warunków termicznych
Zmienność temperatury powietrza wpływa na kształtowanie wzrostu, rozwoju
i plonowanie roślin oraz stanowi wskaźnik klimatycznego ryzyka ich uprawy [Żarski i in.
2010, Bochenek 2012]. Tendencje zmian temperatury powietrza, na podstawie trendu liniowego, są na ogół rosnące [Terepińska 2001, Żmudzka 2004, Boryczka i StopaBoryczka 2007, Michalska 2009, Marosz i in. 2011]. Zróżnicowanie przestrzenne sezonów
termicznych w różnych rejonach Polski scharakteryzowali między innymi: KossowskaCezak [2005], Olechnowicz-Bobrowska i Wojkowski [2006], Skowera i Kopeć [2008],
Szyga-Pluta [2011]. Brak opracowań w tym zakresie dla obszaru środkowo-wschodniej
Polski oraz wzrost temperatury powietrza przyczyniły się do podjęcia prac nad nową waloryzacją termiczną tego regionu dla celów rolniczych.
Wyniki badań dotyczących warunków termicznych środkowo-wschodniej Polski
opublikowano w pracach 1 i 2 [Radzka 2013 i 2014a]. Z przeprowadzonych badań wynika, że najzimniejszym obszarem w sezonie wegetacyjnym była południowa część Niziny
Północnopodlaskiej. Warunki termiczne, bardziej sprzyjające wegetacji roślin uprawnych,
zanotowano w zachodniej części badanego obszaru. Na Nizinie Północnopodlaskiej
wszystkie analizowane okresy termiczne trwały najkrócej, a czas ich trwania wydłużał się
5
w kierunku zachodnim. Okres gospodarczy w środkowo-wschodniej Polsce rozpoczynał
się średnio 13 marca i trwał do 12 listopada. Z kolei okres wegetacyjny trwał od 25 marca
do 1 listopada, a okres aktywnego wzrostu roślin od 11 kwietnia do 19 października. Okres
wegetacyjny w środkowo-wschodniej Polsce w badanym wieloleciu trwał średnio od 210
do 222 dni. Stwierdzono, że najwcześniej okres wegetacyjny rozpoczynał się w zachodniej
części badanego obszaru (24 marca), a najpóźniej we wschodniej części Niziny Północnopodlaskiej (04 kwietnia). Data końca tego periodu między poszczególnymi mezoregionami
różniła się również o około 10 dni. Długość okresu wegetacyjnego określona w badaniach
własnych zasadniczo różniła się od podanej przez Gumińskiego [1948] dla IX dzielnicy
rolniczo-klimatycznej o ponad 10 dni.
Największą zmiennością warunków termicznych charakteryzowały się kwiecień
i październik, natomiast w okresie letnim warunki te były w małym stopniu zróżnicowane.
Badania własne wykazały, że w środkowo-wschodniej Polsce we wszystkich miesiącach
okresu wegetacyjnego tendencje zmian temperatury powietrza, na podstawie trendu liniowego, były dodatnie. Istotne statystycznie rosnące trendy zmian temperatury powietrza
w okresach wegetacyjnych notowano w kwietniu, lipcu, sierpniu i październiku. Najwyższy wzrost tego parametru (od 0,6oC do 0,8oC na 10 lat) zarejestrowano w kwietniu. We
wschodniej części badanego regionu istotny (od 0,3oC do 0,5oC na 10 lat) wzrost temperatury wystąpił również w październiku. Zanotowany wzrost temperatury wpłynie na zmianę
terminu siewu, szczególnie zbóż jarych, a tym samym przyczyni się do ich wcześniejszego
zbioru. Postępujące ocieplenie może przyczynić się też do zniesienia ograniczeń uprawy
roślin ciepłolubnych, takich jak: soja, słonecznik, proso, sorgo czy winorośl. Należy spodziewać się również poszerzenia areału upraw kukurydzy na ziarno i jęczmienia ozimego.
Zanotowany wzrost temperatury może też mieć skutki negatywne ze względu na wzmożony rozwój dotychczasowych agrofagów lub pojawianie się nowych gatunków.
Dodatnie trendy liniowe temperatury powietrza wpływają na zmianę długości trwania okresów termicznych, zwłaszcza na daty ich początku i końca. Opóźnienie lub przyspieszenie okresów termicznych prowadzi często do strat w uprawach rolniczych, gdyż
warunki termiczne w dużej mierze modyfikują jakość i ilość plonów. Dodatni trend liniowy liczby dni okresu gospodarczego w środkowo-wschodniej Polsce wskazuje na istotne
wydłużanie się jego czasu trwania od 0,3 do 1,4 dnia na rok, natomiast okresu wegetacyjnego od 0,6 do 1,0 dnia na rok, a okresu aktywnego wzrostu roślin od 0,4 do 0,8 dnia na
rok. Analiza danych wykazała, że zmienność dat początków okresu wegetacyjnego była
większa niż dat jego końca. Współczynniki kierunkowe trendu liniowego dat początku
6
okresu gospodarczego i wegetacyjnego wskazują na jego wcześniejsze rozpoczynanie się
i późniejsze zakończenie, a okresu aktywnego wzrostu roślin jedynie na późniejsze zakończenie. Wraz z wydłużeniem okresów termicznych nastąpi przesunięcie terminów zabiegów agrotechnicznych oraz wydłużenie sezonu pastwiskowego. Wydłużenie czasu trwania
okresu wegetacyjnego korzystnie wpłynie na możliwość uprawy międzyplonów ścierniskowych, których uprawa na wschodzie Polski jest często ograniczona.
W 30-leciu (1971-2000), według Ziernickiej-Wojtaszek [2009], największy obszar
powierzchni kraju zajmował region umiarkowanie ciepły o optymalnym uwilgotnieniu
obejmujący Nizinę Mazowiecką z wyjątkiem jej części środkowej i wschodniej. Otrzymane w prezentowanym cyklu publikacji wyniki korespondują z rezultatami badań Michalskiej [2011], która stwierdziła, że w Polsce w ostatnich latach wzrost temperatury powietrza występował szczególnie na przedwiośniu i wiosną. Natomiast Nieróbca i in. [2011]
oraz Bielec-Bąkowska i Piotrowicz [2013] największy wzrost temperatury powietrza
w Polsce zanotowali w miesiącach jesiennych. Żarski i in. [2010] wykazali, że w okresie
15 lat (1996-2010) w rejonie Bydgoszczy, w porównaniu z poprzednim 15-leciem (19811995), nastąpiło poszerzenie zmienności czasowej dat końca okresów gospodarczego, wegetacyjnego i aktywnego wzrostu roślin. Żmudzka [2012] stwierdziła, że czas trwania
okresu wegetacyjnego i intensywnej wegetacji (w nizinnej części Polski) w latach 1951–
2006 zwiększał się w tempie około 0,3 dnia na rok. Natomiast Skowera i Kopeć [2008]
dowiodły, że w południowo-wschodniej Polsce okres wegetacyjny, podobnie jak i gospodarczy, w latach 1971-2000 był dłuższy od 0 do 9 dni w stosunku do okresu wieloletniego
1951-1980.
Ocena zmienności warunków pluwiometrycznych
Zmienność warunków opadowych obserwowana szczególnie w ostatnich latach,
powoduje ciągłe zainteresowanie tym elementem meteorologicznym. Uscka-Kowalkowska
i Kejna [2009] stwierdzili, że w przypadku opadów atmosferycznych ważna jest nie tylko
ich suma, ale także rozkład w czasie. Wiele opracowań dotyczy całego kraju [Kożuchowski 2004, Ziernicka-Wojtaszek 2006], a niektóre określonych regionów [Szwejkowski i in.
2002, Ścigalska i Łabuz 2009]. Charakterystyka warunków pluwiometrycznych całego
kraju nie obrazuje jednak dokładnie ich przebiegu na mniejszych obszarach.
Analizę warunków pluwiometrycznych środkowo-wschodniej Polski zawarto w publikacjach 3, 4, 5 [Radzka 2014b, c i d ]. Średnia wieloletnia suma opadów atmosferycznych
7
(z dziewięciu stacji) okresu wegetacyjnego (IV-IX) wynosiła 349 mm. Najmniejsze sumy
opadów notowano w południowo-zachodniej części badanego obszaru (335 mm), a największe w północno-wschodniej (Nizina Północnopodlaska) (367 mm). O zmienności
opadów w znacznym stopniu decyduje oddziaływanie cyrkulacji atmosferycznej. Przewaga
wpływów kontynentalnych zaznacza się szczególnie na wschodzie badanego obszaru.
Na podstawie przestrzennego rozkładu dni z opadem stwierdzono, że na Nizinie Północnopodlaskiej najczęściej występowały dni z opadem bardzo słabym, przy jednocześnie
najrzadziej występujących tu dwudziestodniowych ciągach bezopadowych. Z kolei Nizina
Południowopodlaska była najbardziej zagrożona występowaniem ciągów bezopadowych
trwających od 16 do 20 dni.
Analiza częstości występowania liczby dni z opadem wykazała, że najczęściej
w środkowo-wschodniej Polsce notowano dni z opadem bardzo słabym i słabym. Natomiast dni z opadem bardzo silnym (>30 mm) było prawie dwukrotnie więcej niż z opadem
silnym (20,1-30,0 mm). Dni z zanotowanym opadem atmosferycznym (>0,1mm) stanowiły około 40% wszystkich dni okresu wegetacyjnego (IV-IX). Z przeprowadzonych badań
wynika, że liczba ciągów bezopadowych w okresie wegetacyjnym charakteryzowała się
bardzo dużym zróżnicowaniem. Najczęściej występowały ciągi 11-15 dniowe, a rzadziej
16-20 dniowe. W powiązaniu z małą ilością opadów w okresie wegetacyjnym, ciągi bezopadowe, bardzo często powodują ograniczenie plonowania roślin uprawnych. Są one jednym z głównych źródeł ryzyka w produkcji rolniczej.
Zanotowano dużą zmienność miesięcznych sum opadów w okresie wegetacyjnym.
W badanym okresie wieloletnim (1971-2005) największymi sumami opadów charakteryzowały się lipiec i czerwiec, a najmniejszymi kwiecień. Również w kwietniu najczęściej
występowały bardzo słabe (od 0,1 do 1,0 mm) opady atmosferyczne, przy jednocześnie
największej częstości występowania ciągów bezopadowych. Nieodpowiednie uwilgotnienie wierzchniej warstwy gleby w kwietniu i na początku maja decydowało o złych warunkach kiełkowania i wschodów zbóż jarych. Susza wiosenna jest szczególnie dotkliwa dla
rzepaku uprawianego na glebach lżejszych i średnich, słabo zatrzymujących wodę. Warunki pogodowe, głównie wilgotność gleby, mają również decydujący wpływ na stopień zachwaszczenia oraz skuteczność działania herbicydów. Także intensywne opady stanowią
zagrożenie dla produkcji roślinnej. W lipcu na badanym obszarze najczęściej występowały
silne i bardzo silne opady. Duża intensywność opadów w fazie dojrzewania roślin, może
powodować bezpośrednie zniszczenie upraw oraz erozję gleb. Nadmiar opadów powoduje
8
zbytnie uwilgotnienie gleby, pojawianie się niektórych chorób i szkodników oraz wyleganie zbóż.
Tendencje zmian opadów atmosferycznych w okresie ocieplania klimatu nie zostały dotychczas jednoznacznie ocenione. Zmiany tego najbardziej niestabilnego elementu
klimatu mają charakter nieregularnych wahań, które trudno jest przewidzieć. Przeprowadzona analiza wskazała na nieznaczne zmiany warunków pluwiometrycznych w środkowo-wschodniej Polsce. Miesięczne sumy opadów w okresie wegetacyjnym w większości
przypadków nie wykazywały statystycznie istotnego trendu liniowego. Miesięczna suma
opadów zmniejszała się istotnie jedynie w czerwcu (w Białowieży o 17,4 mm/10 lat) oraz
w sierpniu (w Legionowie o 13,5 mm/10 lat). Z badań własnych wynika również, że liczba
dni z opadem bardzo słabym i bardzo silnym w okresie wegetacyjnym zmniejszała się
w kolejnych latach badań, przy jednoczesnym, nieznacznym zwiększaniu się liczby ciągów
dni bezopadowych.
Górniak [2000] we wschodniej części Polski wskazuje na przewagę cech klimatu
kontynentalnego, która uwidacznia się w przebiegu rocznych sum opadów atmosferycznych. Baryła i in. [2012] stwierdzili, że dni z opadem silnym (>50 mm), mogące wywoływać straty materialne w rolnictwie, stanowiły zaledwie 2,0% wszystkich przypadków.
Wyniki te znalazły potwierdzenie w badaniach własnych, gdyż w środkowo-wschodniej
Polsce najczęściej notowano dni z opadem bardzo słabym i słabym. Zanotowane w badaniach duże zróżnicowanie liczby ciągów bezopadowych potwierdzają efekty dociekań
Tredera i in. [2011]. Większość autorów uważa, że ciągi dni bezopadowych obrazują charakter posuch atmosferycznych [Hurtowicz 1996, Kossowska-Cezak 2000, Grabowska i in.
2004]. Należy jednak podkreślić, że jest to tylko meteorologiczny obraz niedoboru opadów, a nie ich ocena niekorzystnego wpływu na plonowanie roślin.
Badania własne korespondują z rezultatami badań Kożuchowskiego [2004] i Ziernickiej-Wojtaszek [2006], którzy stwierdzili brak tendencji zmian miesięcznych sum opadów. Również Czarnecka i Nidzgorska-Lancewicz [2012] stwierdziły nieliczne przypadki
statystycznie udowodnionych zmian sezonowych sum opadów. Obserwowane są zaś różne
tendencje zmian opadów atmosferycznych w poszczególnych miesiącach w różnych regionach kraju [Banaszkiewicz i in. 2007, Musiał i Rojek 2007]. Grajewski [2011] stwierdził,
że częstość występowania dni z opadami umiarkowanymi wykazuje względną stałość. Natomiast w badaniach własnych dotyczących liczebności opadów słabych i silnych zaobserwowano tendencję spadkową.
9
Ocena zmienności występowania posuch atmosferycznych
W Polsce występują znaczne i pogłębiające się niedobory wodne. Ważnym zagadnieniem jest więc badanie warunków hydrotermicznych pod kątem potrzeb gospodarki
rolnej. Posucha to zjawisko zarówno atmosferyczne, glebowe jak również hydrologiczne.
Analiza częstości występowania, intensywności i czasu trwania posuchy w okresie wegetacyjnym jest bardzo ważna z punktu widzenia rolnictwa, gdyż jest ona istotnym czynnikiem ograniczającym plonowanie roślin uprawnych. Aby móc skutecznie zwalczać negatywne skutki susz należy dysponować sprawdzonymi i wiarygodnymi wskaźnikami jej
określania. Do oceny stosunków wodnych w środowisku przydatny jest współczynnik hydrotermiczny Sielianinowa [Kapuściński i Nowak 2003, Bartoszek i Banasiewicz 2007,
Hutorowicz i in 2008] oraz SPI - wskaźnik standaryzowanego opadu (Standarized Precipitation Index) [McKee i in. 1993, Bąk i Łabędzki 2004, Łabędzki 2006]. Inną miarą wykorzystywaną do oceny kształtowania się warunków wilgotnościowych badanego obszaru
jest klimatyczny bilans wodny. Jak stwierdzili Zawadzki i Kędzior [2014] oraz Usowicz
i in. [2014] zmiany klimatu powodują istotne zmiany w strukturze bilansu wodnego, które
mogą być niekorzystne dla rolnictwa. Zaopatrzenie w wodę staje się więc coraz ważniejszym elementem rozwoju regionów i państw. Dlatego też niezbędne są opracowania dotyczące możliwości zaspokajania potrzeb wodnych i racjonalnego gospodarowania zasobami
wodnymi w poszczególnych regionach [Iglesias i in. 2007]. Porównanie strat wody zużytej
na parowanie i sum opadów atmosferycznych pozwala diagnozować warunki siedliskowe
roślin uprawnych oraz ocenić potrzeby nawadniania [Łabędzki i Bąk 2004, Łabędzki i in.
2012]. Ważne jest, aby związki rozwoju i plonowania roślin uprawnych z warunkami hydrotermicznymi okresu wegetacji opierały się na aktualnej lub przewidywanej temperaturze i opadach atmosferycznych [Ziernicka-Wojtaszek 2009].
Analizę posuch atmosferycznych w środkowo-wschodniej Polsce opublikowano
w pracach 3, 6, 7 i 8 [Radzka 2014b, e, f, 2015a]. Na podstawie analizy średnich wartości
współczynników Sielianinowa, klimatycznego bilansu wodnego i wskaźnika standaryzowanego opadu w okresie wegetacyjnym (IV-IX) określono przestrzenny rozkład niedoborów wodnych w środkowo-wschodniej Polsce. Stwierdzono, że północno-wschodnia część
badanego obszaru charakteryzowała się najkorzystniejszymi warunkami hydrotermicznymi
w porównaniu do całego terenu badań. Natomiast w części zachodniej i południowozachodniej we wszystkich miesiącach okresu wegetacyjnego wartości współczynnika Sielianinowa były najmniejsze. W zachodniej części badanego obszaru parowanie w okresie
10
wegetacyjnym przewyższało o ponad 100 mm sumę opadów atmosferycznych. Analiza
częstości występowania poszczególnych klas wilgotności wykazała, że w środkowowschodniej Polsce miesiące normalne występowały częściej niż ekstremalnie suche i częściej niż skrajnie wilgotne. Na podstawie średnich miesięcznych wartości współczynnika
Sielianinowa w kwietniu północno-wschodnią część badanego obszaru zakwalifikowano
jako bardzo wilgotną, a środkowo-zachodnią jako dość wilgotną. Z kolei w maju i w sierpniu w południowo-zachodniej części badanego obszaru było dość sucho. Natomiast optymalnymi warunkami hydrotermicznymi w środkowo-wschodniej Polsce charakteryzowały
się czerwiec, lipiec i wrzesień. Średnie wartości współczynnika Sielianinowa (IV-IX)
kształtowały się w granicach od 1,38 do 1,46. Średnio w okresach wegetacyjnych dwa
razy częściej występowały ujemne klimatyczne bilanse wodne niż dodatnie. Badania własne wykazały zróżnicowanie częstości występowania posuch w okresie wegetacyjnym
w zależności od zastosowanej metody ich określania. Według wskaźnika względnego opadu (RPI) ekstremalne susze najczęściej notowano w sierpniu i czerwcu, a miesiące bardzo
suche w kwietniu. Natomiast ujemne wartości klimatycznego bilansu wodnego najczęściej
obserwowano w miesiącach wiosennych, a dodatnie we wrześniu. Według Wskaźnika
Standaryzowanego Opadu (SPI) w okresie wegetacyjnym analizowanego wielolecia ekstremalne susze pojawiały się z 4-krotnie mniejszą częstością niż miesiące normalne.
Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzono, że wskaźniki opadu RPI i SPI
są przydatne do monitorowania suszy atmosferycznej, gdyż uwzględniają jedynie zmienność opadów atmosferycznych. Do oceny suszy rolniczej bardziej wiarygodne wyniki daje
współczynnik Sielianinowa i klimatyczny bilans wodny, gdyż uwzględniają zmiany temperatury powietrza i parowania.
Badania własne wykazały zwiększanie się intensywności posuch atmosferycznych.
Średnie wartości wskaźnika Sielianinowa w okresie wegetacyjnym (IV-IX) istotnie się
zmniejszały (o 0,1 na 10 lat w lipcu i o 0,2 na 10 lat w czerwcu, sierpniu i wrześniu).
Stwierdzono również, że wartości klimatycznego bilansu wodnego zmniejszały się istotnie
z roku na rok (średnio o 50 mm na 10 lat). Podobną tendencję zmian zanotowano dla wartości wskaźnika SPI, jednak zmiany statystycznie istotne zanotowano jedynie w dwóch
stacjach (o 0,14 na 10 lat). Postępujący wzrost temperatury powietrza przyczynia się do
zwiększenia intensywności parowania terenowego, co łącznie z wydłużaniem się ciągów
bezopadowych decyduje o wartości klimatycznego bilansu wodnego. Wzrost częstotliwości i intensywności susz w badanym regionie powinien wpłynąć na zwiększenie powierzchni upraw nawadnianych, a tym samym większe zapotrzebowanie na wodę do na11
wodnień. Rozwiązanie to jest rzadko stosowane w Polsce ze względu na wysoki koszt założenia sieci nawadniającej na polach uprawnych. Natomiast skutki suszy można złagodzić
między innymi: poprzez zwiększenie lokalnych zasobów wodnych i ich dostępność, hodowlę nowych odmian roślin odpornych na suszę, zwiększenie nawożenia powodującego
wzrost systemu korzeniowego, dostosowanie upraw do okresu wegetacyjnego (przyśpieszenie daty siewu). Również dbałość o zasobność gleby w materię organiczną przez odpowiedni płodozmian zwiększa retencję.
Kołodziej [2008] na podstawie analizy klimatycznego bilansu wodnego w okresie
wegetacyjnym na terenie Polski stwierdził, że największy niedobór opadów występuje na
Pojezierzu Wielkopolskim i w zachodniej części Niziny Mazowieckiej. Również Rojek
i Wiercioch [1995] oraz Jokiel [2004] podają, że występowaniem susz szczególnie zagrożone są rejony środkowej Polski. Potwierdzają to przeprowadzone badania własne, które
wskazały, że zachodnia cześć badanego obszaru charakteryzowała się największymi niedoborami wodnymi. Według Ziernickiej-Wojtaszek i Zawory [2008] środkowa nizinna
część kraju, w tym Nizina Mazowiecka należała do regionu umiarkowanie ciepłego
i umiarkowanie suchego. Ziernicka-Wojtaszek [2009] stwierdziła także, że Nizina Podlaska leży na terenie regionu umiarkowanie chłodnego o optymalnym uwilgotnieniu. Podobne, do uzyskanych w badaniach własnych, średnie wartości współczynnika Sielianinowa
dla terenu całej Polski uzyskali Durło [2007] i Kołodziej [2008]. Jak wynika z badań Kalbarczyka [2003] średnia krajowa wartość wskaźnika hydrotermicznego w okresie wegetacyjnym od kwietnia do września waha się od 1,29 do 1,67, natomiast badania własne wykazały nieco węższy przedział wartości (od 1,38 do 1,46). Według Skowery i Puły [2004]
w maju na obszarze Polski występowały warunki dość suche, a warunki optymalne obserwowano najczęściej w czerwcu, co potwierdziły również badania prowadzone dla obszaru
środkowo-wschodniej Polski. Badania własne korespondują również z rezultatami dociekań Usckiej-Kowalkowskiej i Kejny [2009], którzy według wskaźnika względnego opadu
(RPI) ekstremalne susze najczęściej notowali w czerwcu.
Według Kozyry i Górskiego [2008] w ostatnich latach wskaźnik klimatycznego bilansu wodnego w Polsce wiosną i wczesnym latem wykazuje wyraźną tendencję spadkową. Skutkuje to częstszym niż wcześniej notowanym niedoborem wodnym, który powoduje występowanie susz i straty w plonach [Doroszewski i in. 2008, Górski i in. 2008, Ziernicka-Wojtaszek 2009]. Badania własne wykazały także spadek wartości klimatycznego
bilansu wodnego potwierdzony trendem liniowym.
12
Zróżnicowanie warunków hydrotermicznych środkowo-wschodniej Polski
Wielowymiarowy charakter
zagadnień stanowiący ocenę elementów agroklimatu
w poszczególnych miejscowościach wymaga stosowania metod wielocechowych, gdyż
badanie porównawcze tych elementów rozpatrywanych oddzielnie nie wyjaśnia dostatecznie złożoności zjawiska [Królczyk i Tukiendorf 2008].
Wyniki badań dotyczących wielocechowej analizy zmienności warunków hydrotermicznych okresu wegetacyjnego środkowo-wschodniej Polski opublikowano w pracy 9
[Radzka 2015b]. Określono średnie wartości wybranych wskaźników agroklimatu w okresie wegetacyjnym, a w celu wskazania elementów, które w największym stopniu go różnicują zastosowano analizę składowych głównych (PCA). Takie cechy uznaje się za najważniejsze w ogólnej zmienności [Lionello i Sanna 2005, Pineda-Martinez i in. 2007].
Przeprowadzono również analizę skupień przy pomocy, której wyodrębniono stacje o zbliżonych warunkach hydrotermicznych. Grupowania dokonano metodą Warda, stosując odległość euklidesową. Na podstawie analizy składowych głównych stwierdzono, że agroklimat środkowo-wschodniej Polski w 40% różnicowany był przez klimatyczny bilans
wodny, liczbę dni aktywnego wzrostu roślin i okresu gospodarczego oraz średnią temperaturę powietrza okresu wegetacyjnego (IV-IX). W wyniku analizy teren środkowowschodniej Polski został podzielony na dwa obszary różniące się warunkami hydrotermicznymi. Do pierwszego zostały zaliczone: Szepietowo i Białowieża, które leżą na Nizinie Północnopodlaskiej oraz Biała Podlaska (północno-wschodni kraniec Niziny Południwopodlaskiej). Rejon ten charakteryzował się krótszymi okresami termicznymi oraz niższą średnią temperaturą powietrza okresu wegetacyjnego. Drugi obszar reprezentowały
pozostałe miejscowości. Był on cieplejszy i wyróżniał się większymi niedoborami wodnymi.
Podsumowanie
Wpływ zmian klimatu na rolnictwo określa zmianę warunków atmosferycznych dla
produktywności upraw. Dla polskiego rolnictwa głównymi zagrożeniami będą zmiany warunków termicznych oraz niedobór wody. Czynniki związane ze zmianami klimatu wywierają wpływ na rozwój technologii i organizację produkcji rolniczej. W ramach adaptacji
należy rozwinąć między innymi działania związane z gospodarowaniem zasobami wodnymi.
13
Przeprowadzone badania są uaktualnioną hydrotermiczną waloryzacją rolniczej
przestrzeni produkcyjnej środkowo-wschodniej Polski. Przybliżają one problem adaptacji
rolnictwa do zmian klimatu badanego obszaru, a także powinny być bodźcem do podjęcia
dalszych badań ograniczających skalę niepewności towarzyszącej temu procesowi.
Na podstawie przedstawionych badań można sformułować następujące stwierdzenia
i wnioski:
1. Zmiany temperatury powietrza w środkowo-wschodniej Polsce, określone na podstawie trendu liniowego, wykazywały tendencję rosnącą. Największy wzrost tego
parametru (średnio o 0,6oC na 10 lat) zarejestrowano w kwietniu. Rosnący liniowo
trend termiczny wpływał na wcześniejsze rozpoczynanie się i późniejsze zakończenie okresu gospodarczego i wegetacyjnego, a okresu aktywnego wzrostu roślin jedynie na późniejsze zakończenie. Czas trwania okresu gospodarczego wydłużał się
w tempie około 0,9 dnia na rok, wegetacyjnego o 0,5 dnia na rok, a aktywnego
wzrostu roślin o 0,4 dnia na rok.
2. Miesięczne sumy opadów w okresie wegetacyjnym nie wykazywały statystycznie
istotnych zmian. Stwierdzono, że liczba dni z opadem bardzo słabym i bardzo silnym w okresie wegetacyjnym zmniejszała się w kolejnych latach badań, przy jednoczesnym nieznacznym zwiększaniu się liczby ciągów dni bezopadowych. Największymi średnimi wieloletnimi sumami opadów okresu wegetacyjnego charakteryzowały się lipiec i czerwiec, a najmniejszymi kwiecień. Lipiec charakteryzował
się największą częstością występowania opadów silnych i bardzo silnych oraz
najmniejszym zagrożeniem pojawiania się ciągów dni bezopadowych.
3. Badania wykazały, że w środkowo-wschodniej Polsce pogłębiają się niedobory
wodne.
Wartości
analizowanych
wskaźników
miały
tendencję
malejącą,
czyli zwiększała się intensywność posuch atmosferycznych. W okresach wegetacyjnych średnio dwa razy częściej występowały ujemne klimatyczne bilanse wodne
niż dodatnie. Stwierdzono, że północno-wschodnia część badanego obszaru charakteryzowała się najkorzystniejszymi warunkami hydrotermicznymi.
14
4. Na podstawie przeprowadzonej hydrotermicznej waloryzacji rolniczej przestrzeni
produkcyjnej środkowo-wschodnią Polskę podzielono na dwa obszary. Pierwszy
z nich obejmował północno-wschodnią część badanego obszaru (południową część
Niziny Północnopodlaskiej i północno-wschodni kraniec Niziny Południowopodlaskiej). Charakteryzował się on najmniejszą średnią temperaturą powietrza i największymi sumami opadów atmosferycznych. Odznaczał się również najkrótszymi
okresami termicznymi i w najmniejszym stopniu zagrożony był występowaniem
długotrwałych ciągów bezopadowych. Drugi obszar to pozostała część badanego
terenu, był on cieplejszy i charakteryzował się dłuższymi okresami termicznymi.
W okresie wegetacji notowano tu jednak najmniejsze sumy opadów atmosferycznych a parowanie o ponad 100 mm przewyższało sumę opadów atmosferycznych.
5. Racjonalne rozmieszczenie upraw w tych regionach, w których ryzyko wystąpienia
niekorzystnych warunków agroklimatycznych jest mniejsze, może być sposobem
zmniejszenia ich wpływu na plonowanie. Ryzyko takie wymaga uaktualniania
ze względu na udowodnione w pracy zmiany czasowe i przestrzenne warunków
hydrotermicznych. Ich odmienność na badanym obszarze wskazuje na konieczność
uszczegółowienia badań dla potrzeb produkcji roślinnej. Przyjęcie średnich wartości elementów agroklimatu dla całego regionu środkowo-wschodniej Polski nie jest
zawsze adekwatne do rzeczywistych warunków istniejących w podregionach.
6. Upowszechnienie wyników badań w regionie może przyczynić się do podnoszenia
świadomości zachodzących zmian klimatu oraz ich konsekwencji dla uprawy roślin
i hodowli zwierząt. Postępujący wzrost temperatury powietrza oddziałuje na agrotechnikę roślin uprawy polowej. Ważnym zagadnieniem jest monitoring tych zmian
i waloryzacja termiczna rolniczej przestrzeni produkcyjnej dla podjęcia odpowiednich działań w regionie. Pogarszanie się warunków wodnych środowiska przyrodniczego może stanowić przyczynek do określania sposobów lepszego gospodarowania wodą w produkcji rolniczej. Działania podejmowane w regionie powinny
mieć na celu uregulowanie kwestii związanej z utrzymaniem odpowiedniej produktywności gruntów rolnych .
15
Literatura
1. Banaszkiewicz B., Grabowska K., Suchecki S. 2007. Charakterystyka warunków opadowych Pojezierza Suwalskiego w latach 1971–2000. Przegląd Naukowy. Inżynieria i Kształtowanie Środowiska, 3(37), 23-32.
2. Bartoszek K., Banasiewicz I. 2007. Agrometeorologiczna charakterystyka okresu wegetacyjnego 2005 w rejonie Lublina na tle wielolecia 1951-2005. Acta Agrophysica, 9(2), 275283.
3. Baryła A., Karczmarczyk A., Frąk M. 2012. Charakterystyka warunków opadowych na
stacji meteorologicznej Puczniew w latach 1972-2002. Infrastruktura i Ekologia Terenów
Wiejskich, 3(3), 17-26.
4. Bąk B., Łabędzki L. 2004. Standaryzowany klimatyczny bilans wodny jako wskaźnik suszy. Acta Agrophysica 3(1), 275-283.
5. Bielec-Bąkowska Z, Piotrowicz K. 2013. Temperatury ekstremalne w Polsce w latach
1951-2006. Prace Geograficzne, 132, 59- 98.
6. Bochenek W. 2012. Ocena zmian warunków opadowych na stacji naukowo-badawczej
IGiPZ PAN w Szymbarku w okresie 40 lat obserwacji (1971-2010) i ich wpływ na zmienność odpływu wody ze zlewni Bystrzanki. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 12, 2(38),
29-44.
7. Boryczka J., Stopa-Boryczka M. 2007. Okresowe wahania temperatury powietrza w Europie w IX-XXI wieku i ich przyczyny. [W:] K. Piotrowicz, R. Twardosz (red.). Wahania
klimatu w różnych skalach przestrzennych i czasowych. IGiGP UJ, Kraków, 163-173.
8. Czarnecka M., Nidzgorska-Lencewicz J. 2012. Wieloletnia zmienność sezonowych opadów w Polsce. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 12, 2(38), 45-60.
9. Doroszewski A., Kozyra J., Pudełko R., Stuczyński T., Jadczyszyn J., Koza P., Łopatka A. 2008. Monitoring suszy rolniczej w Polsce. Wiadomości Melioracyjne i Łąkarskie,
51, 1(416), 35-38.
10. Durło G. 2007. Klimatyczny bilans wodny sezonów wegetacyjnych 1971–2005 w Leśnym
Zakładzie Doświadczalnym w Krynicy Zdrój. Annales UMCS Sectio B, 57(11), 243–252.
11. Grabowska K., Banaszkiewicz B., Szwejkowski Z. 2004. Niedobory i nadmiary opadów
na terenie województwa warmińsko-mazurskiego w latach 2000-2002. Acta Agrophysica,
3(1), 57-64.
12. Grajewski S. 2011. Warunki pluwialne w Puszczy Zielonka w latach 1987-2008. Nauka
Przyroda Technologie, 5(6), 1-12.
13. Górniak A. 2000. Climate of Podlasie Province, IMGW Białystok, 117.
14. Górski T., Kozyra J., Doroszewski A. 2008. Field crop losses in Poland due to extreme
weather conditions: case studies. [W:] S. Liszewski (red.). The influence of extreme phenomena on the natural environment and human living conditions. ŁTN, Łódź, 35-49.
15. Gumiński R. 1948. Próba wydzielenia dzielnic rolniczo-klimatycznych w Polsce. Przegląd
Meteorologiczny i Hydrologiczny, 1, 7-20.
16. Howden S.M., Nelson R. 2006. Climate change and Australian agriculture: establishinga
framework for effective adaptation. [In:] Proceedings of the Climate Changeand Governance Conference. Wellington, NZ. March 2006, 86–92.
17. Hutorowicz H., Grabowska K., Nowicka A. 1996. Charakterystyka warunków klimatycznych Pojezierza Mazurskiego. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 431, 2129.
18. Hutorowicz H., Grabowski J., Olba-Zięty E. 2008. Częstotliwość występowania okresów
posusznych i suchych w dwóch mezoregionach Pojezierza Mazurskiego. Acta Agrophysica,
12(3), 663-673.
19. Iglesias A., Avis K., Benzie M., Fisher P., Harley M., Hodgson N., Horrocks L., Moneo
M. , Webb J. 2007. Adaptation to climate change in the agricultural sector [online]. European Commission DG AGRI AEA/ED05334/Iss.
20. Jokiel P. 2004. Zasoby wodne środkowej Polski na progu XXI wieku. Wydawnictwo UŁ.
Łódź. ss. 114.
16
21. Kalbarczyk R. 2003. Warunki opadowo-termiczne a plonowanie ziemniaka w Polsce. Annales UMCS. Sectio E, 58, 35-44.
22. Kapuściński J., Nowak R. 2003. The frequency of the occurrence of droughts and postdroughts periodsin mid-west Poland on the example of Poznań, Wałcz and Wieluń.
[W:] Miler A. (red.). Kształtowanie i ochrona środowiska leśnego. Klimat a las. AR w Poznaniu, 76-88.
23. Kołodziej J. 2008. Kształtowanie się klimatycznego bilansu wodnego na terenie Polski
w latach1981–2000. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 5, 85-97.
24. Kondracki J. 2002. Geografia regionalna Polski. PWN, Warszawa.
25. Kossowska-Cezak U. 2000. Meteorologia i Klimatologia. PWN, Warszawa–Łódź.
26. Kossowska-Cezak U. 2005. Zmiany termicznych por roku w Warszawie w okresie 19332004. Przegląd Geofizyczny, 50( 3), 265-277.
27. Kozyra J., Górski T. 2008. Wpływ zmian klimatycznych na rolnictwo w Polsce. [W:]
Zmiany klimatu, a rolnictwo i obszary wiejskie. Warszawa. Fundacja na Rzecz Rozwoju
Polskiego Rolnictwa, 35–40.
28. Kożuchowski K. 2004. Zmienność opadów atmosferycznych w Polsce w XX i XXI wieku.
[W:] K. Kożuchowski (red.). Skala, uwarunkowania i perspektywy współczesnych zmian
klimatycznych w Polsce. Wydawnictwo Biblioteka, Łódź, 47-58.
29. Królczyk J. Tukiendorf M. 2008. Research on the impact of mass fractions of multielement granular structure on the mixing process. International Agrophysics, 22, 45-52.
30. Kundzewicz Z. 2011. Zmiany klimatu, ich przyczyny i skutki – obserwacje i projekcje.
Landform Analysis, 15, 39-49.
31. Kuś J., Krasowicz S. 2001. Natural and organisational conditions of sustainable development of agricultural holdings. Pamiętnik Puławski, 124, 273- 295.
32. Lionello P., Sanna A. 2005. Mediterranean wave climate variability and its links with
NAO and Indian Monsoon. Climate Dynamics, 25, 611-623.
33. Łabędzki L. 2006. Susze rolnicze - zarys problematyki oraz metody monitorowania i klasyfikacji. Woda-Środowisko Obszary Wiejskie. Rozprawy Naukowe. Monografie, 17, ss.107.
34. Łabędzki L., Bąk B. 2004. Standaryzowany klimatyczny bilans wodny jako wskaźnik suszy. Acta Agrophysica, 3(1), 117-124.
35. Łabędzki L., Bąk B., Kanecka-Geszke E. 2012. Wielkość i zmienność ewapotranspiracji
wskaźnikowej według Penmana-Monteitha w okresie wegetacyjnym w latach 1970–2004 w
wybranych rejonach Polski. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 12, 2(38), 159-170.
36. Marosz M., Wójcik R., Biernacik D., Jakusik E., Pilarski M., Owczarek M., Miętus M.
2011. Zmienność klimatu Polski od połowy XX wieku. Prace i Studia Geograficzne 47, 5166.
37. McKee T.B., Doesken N.J., Kleist J. 1993. The relationship of drought frequency and duration to time scales. Proc. of the 8th Conference of Applied Climatology, 17-22 January
1993, Anaheim, California, 179-184.
38. Michalska B. 2009. Variability of air temperature in north western Poland. [W:] Z. Szwejkowski (red.). Environmental aspects of climate change, UW-M, Olsztyn, 89-107.
39. Michalska B. 2011. Tendencje zmian temperatury powietrza w Polsce. Prace i Studia Geograficzne, 47, 67-75.
40. Musiał E., Rojek M. 2007. Ewapotranspiracja potencjalna i opady atmosferyczne we Wrocławiu-Swojcu w wieloleciu 1965–2000. Acta Agrophysica, 9(3), 685-698.
41. Nieróbca A., Kozyra J., Mizak K., Pudełko R. 2011. Zmiany długości okresu wegetacyjnego w Polsce i prognozy na lata 2011-2030. [W:] Streszczenia prac. XXXV Ogólnopolski
Zjazd Agro-klimatologów i Klimatologów z udziałem gości zagranicznych. 7-10 września
2011. Wrocław-Pokrzywna k/Głuchołaz. UP Wrocław. s. 38.
42. Olechnowicz-Bobrowska B., Wojkowski J., 2006. Okresy termiczne w południowej części Wyżyny Krakowsko-Częstochowskiej (1992–2000). [W:] J. Trepińska, Z. Olecki (red.).
Klimatyczne aspekty środowiska geograficznego. Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, Kraków, 51-61.
43. Paltineanu C., Chitu E., Mateescu E. 2012. New trends for reference evapotranspiration
and climatic water deficit. International Agrophysic, 26, 159-165.
17
44. Pineda-Martínez L.F., Carbajal N., Medina-Roldán E. 2007. Regionalization and classification of bioclimatic zones in the central–northeastern region of México using principal
component analysis (PCA). Atmosfera, 20(2), 133-145.
45. Rojek M., Wiercioch T. 1995. Zmienność czasowa i przestrzenna parowania wskaźnikowego, ewapotranspiracji aktualnej i niedoborów opadowych w Polsce nizinnej w okresie
1951–1990. Zeszyty Naukowe AR we Wrocławiu. Monografie, 6(268), ss. 51.
46. Sadowski M., Wyszyński Z., Górski T., Liszewska M., Olecka A., Łoboda T., Pietkiewicz S. 2009. Adaptacja produkcji rolnej w województwie podlaskim do oczekiwanych
zmian klimatu. IOŚ, Warszawa.
47. Shahbazi F., Jafarzadeh A., Sarmadian F., Neyshaboury M.R., Oustan S, AnayaRomero M. Lojo and D. de la Rosa 2009. Climate change impact on land capability using
MicroLEIS DSS. International Agrophysics, 23, 277-286.
48. Skowera B., Kopeć B. 2008. Okresy termiczne w Polsce południowo-wschodniej (19712000). Acta Agrophysica, 12 (2), 517-526.
49. Skowera B., Puła J. 2004. Skrajne warunki pluwiotermiczne w okresie wiosennym na obszarze Polski w latach 1971-2000. Acta Agrophysica, 3(1), 171-177.
50. Starkel L., Kundzewicz Z. 2008. Konsekwencje zmian klimatu dla zagospodarowania
przestrzennego kraju. Nauka 1, 85-101.
51. Stuczyński T., Jadczyszyn J., Gawrysiak L., Budzyńska K., Kukla H. 2003. Charakterystyka dostępnych baz danych przydatnych w analizie krajobrazu rolniczego. Człowiek i
Środowisko, 27 (1-2), 131-144.
52. Szwejkowski Z., Nowicka A., Dragańska E. 2002. Klimat Pojezierza Mazurskiego, Cz. I,
Temperatury i opady atmosferyczne w okresie 45-lecia 1951-1995. Fragmenta Agronomica, 2(74), 285-295.
53. Szyga-Pluta K., 2011. Termiczne pory roku w Poznaniu w latach 2001–2008. Przegląd
Geograficzny, 83(1), 109-119.
54. Ścigalska B., Łabuz B. 2009. Analiza zmienności warunków pluwiotermicznych od kwietnia do lipca w okolicach Krakowa (1961-1990). Acta Agrophysica, 13(2), 505-521.
55. Terepińska J. 2001. Fluktuacje termiczne w Europie od małej epoki lodowej do końca XX
wieku. Prace i Studia Geograficzne, 29, 73-76.
56. Tosheva E., Alexandrova P. 2004. Influence of some meteorological factors on fertilizer
use efficiency in winter wheat growing. International Agrophysic 18, 285-288.
57. Treder W., Wójcik K., Klamkowski K., Tryngiel-Gać A. 2011. Ocena przestrzennej
zmienności występowania opadów w Polsce centralnej w sezonie wegetacyjnym w roku
2010. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 5, 49-60.
58. Tyree M., Alexander J. 1993. Plant water relations and the effects of elevated CO2: a review and suggestion for future research. Vegetation, 104/105, 47-62.
59. Ufnowska J., Kopiński J., Madej A. 2001. Regional diversification of animal production
in Poland. Pamiętnik Puławski, 124, 395-402.
60. Uscka-Kowalkowska J., Kejna M. 2009. Zmienność warunków termiczno-opadowych
w Koniczynce (Pojezierze Chełmińskie) w okresie 1994-2007. Acta Agrophysica, 14(1),
203-219.
61. Usowicz B., Marczewski W, Usowicz J., Łukowski M., Lipiec J. 2014. Comparison of
surface soil moisture from SMOS satellite and ground measurements. International Agrophysics, 28, 359-369.
62. Woodward F.I. 2002. Potential impacts of global elevated CO2 concentration on plants.
Current Opinion in Plant Biology, 5, 207-211.
63. Zawadzki J., Kȩdzior M. 2014. Statistical analysis of soil moisture content changes in
Central Europe using GLDAS database over three past decades. Central European Journal
of Geosciences, 6, 344-353.
64. Ziernicka-Wojtaszek A., 2006. Zmienność opadów atmosferycznych na obszarze Polski w
latach1971-2000. [W:] J. Trepińska, Z. Olecki (red.). Klimatyczne aspekty środowiska geograficznego. Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ Kraków, 139-148.
65. Ziernicka-Wojtaszek A. 2009. Weryfikacja rolniczo-klimatycznych regionalizacji Polski
w świetle współczesnych zmian klimatu. Acta Agrophysica, 13(3), 803-812.
18
66. Ziernicka-Wojtaszek A., Zawora T. 2008. Pluviometric diversification of Poland in the
light of present-day climate change. Acta Agrophysica, 12(1), 289-297.
67. Żarski J., Dudek S., Kuśmierek-Tomaszewska R. 2010. Tendencje zmian temperatury
powietrza w okolicy Bydgoszczy. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 2, 131-141.
68. Żmudzka E. 2004. The climatic backgorund of agriculture production in Poland (19512000). Miscellanea Geographica, 11, 127-137.
69. Żmudzka E. 2012. Wieloletnie zmiany zasobów termicznych w okresie wegetacyjnym
i aktywnego wzrostu roślin w Polsce. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 12, 2(38), 377389.
5. Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo – badawczych (artystycznych)
W dotychczasowej działalności naukowo-badawczej jestem zaangażowana w prowadzenie badań dotyczących warunków agroklimatycznych środkowo-wschodniej Polski
oraz określenie ich wpływu na plonowanie wybranych roślin uprawnych. Zajmuję się również analizą warunków bioklimatycznych i ich wpływem na rozwój turystyki
i rekreacji. Badania prowadziłam na podstawie obserwacji z automatycznej stacji meteorologicznej w Rolniczej Stacji Doświadczalnej w Zawadach (2002-2013), na podstawie danych meteorologicznych z dziewięciu stacji IMGW (1971-2005) oraz z siedmiu stacji
COBORU (2000-2013) z obszaru środkowo-wschodniej Polski.
Moje zainteresowania badawcze dotyczą również oceny jakości wody pitnej i stanu
czystości wód powierzchniowych w środkowo-wschodniej Polsce.
I.
Niedobór i nadmiar opadów atmosferycznych w okresie wegetacji roślin upraw-
nych w środkowo-wschodniej Polsce
Opracowania dotyczące analizy nadmiaru i niedoboru opadów w okresie wegetacji
ziemniaka, pomagają oszacować potrzeby nawadniania, gdyż roślina ta silnie reaguje na
poprawę warunków wilgotnościowych. Analizę niedoboru i nadmiaru opadów atmosferycznych
w
okresie
wegetacyjnym
wczesnych
i
późnych
odmian
ziemniaka
w środkowo-wschodniej Polsce (1971-2005) wykonano na podstawie danych z dziewięciu
stacji IMGW. W analizowanych latach uprawa wczesnych i późnych odmian ziemniaka
zarówno na glebie średniozwięzłej, jak i lekkiej, częściej zagrożona była niedoborem opadów niż ich nadmiarem. Największy średni miesięczny niedobór opadów w okresie wegetacji wczesnych odmian ziemniaka zanotowano w czerwcu. Różnił się on istotnie od niedoboru w pozostałych miesiącach wegetacji, a między poszczególnymi miesiącami
wzrastał kolejno od kwietnia do lipca. Największe ryzyko uprawy wczesnych odmian
19
ziemniaka, spowodowane niedoborem opadów na glebie średniozwięzłej, występowało
w północno-wschodniej i północno-zachodniej części badanego obszaru. Największe niedobory opadów dla późnych odmian ziemniaka notowano w lipcu i sierpniu. Z największą
częstością występowały ekstremalne (wyższe od średnich wieloletnich) niedobory opadów
na glebie lekkiej. Stwierdzono niewielką tendencję zmian, zarówno niedoboru, jak i nadmiaru opadów. Pojawiające się z dużą częstością niedobory opadów, szczególnie na glebie
lekkiej, mogą stanowić poważną barierę intensyfikacji produkcji wczesnych i późnych
odmian ziemniaka. W celu utrzymania produkcji na wysokim poziomie niezbędne jest nawadnianie.
Charakterystykę zaspokojenia potrzeb wodnych zbóż jarych w rejonie Siedlec (19681997 i 1971-2005) i w RSD Zawady (2002-2008) dokonano na podstawie różnic między
wysokością miesięcznych sum opadów występujących w latach badań i wielkościami
uznanymi
za
optymalne.
Określono
również
częstość
występowania
dni
z opadem o różnej intensywności, klimatyczny bilans wodny w poszczególnych miesiącach okresu wegetacyjnego. W miesiącach kwiecień, maj i czerwiec, w uprawie analizowanych zbóż, częstość występowania niedoborów opadów była wyższa od występowania
ich nadmiarów. Natomiast w lipcu częściej notowano nadmiary niż niedobory opadów.
Największe wartości średnich niedoborów opadów w analizowanym wieloleciu dla
wszystkich zbóż jarych zanotowano w maju, a nadmiaru opadów w lipcu.
Wyniki badań dotyczące tego zagadnienia zostały opublikowane w pracach: [IIDa 7,
IIDa 10, IIDa 17, IIDa 26, IIDa 30, IIDa 31, IIDa 32].
II. Wpływ posuch na plonowanie roślin uprawnych w środkowo-wschodniej
Polsce
Analiza posuch w sensie jakościowym i ilościowym ma istotne znaczenie w zagadnieniach prognozowania plonów. Pojawiają się one okresowo, w różnych porach roku
i mogą powodować znaczne straty gospodarcze. Posuchy atmosferyczne określono trzema
metodami: według liczby dni bezopadowych, według współczynnika hydrotermicznego
Sielianinowa i według wskaźnika uwilgotnienia atmosfery. Określono wpływ posuch na
plonowanie: owsa, jęczmienia jarego, pszenicy jarej, pszenżyta ozimego i ziemniaka. Zależność plonowania roślin uprawnych od posuch atmosferycznych zbadano, korzystając
z modelu regresji wielokrotnej liniowej, z zastosowaniem procedury krokowej doboru
20
zmiennych. W porównaniu z ciągami dni bezopadowych i współczynnikami hydrotermicznymi Sielianinowa, wykazano najwięcej istotnych zależności między plonem roślin
uprawnych a wskaźnikiem uwilgotnienia atmosfery.
Wartości współczynników hydrotermicznych Sielianinowa i wskaźników uwilgotnienia atmosfery dla kwietnia, w większości stacji były wysoce istotnie lub istotnie, ujemnie
skorelowane z plonem owsa. Natomiast plon pszenicy jarej był wysoce istotnie i istotnie
ujemnie skorelowany z wartościami wskaźnika uwilgotnienia atmosfery w kwietniu,
a zwiększająca się intensywność posuch w maju i czerwcu wpływała, istotnie na obniżenie
plonowania tej rośliny. W końcowym okresie wegetacji zależności te były różnokierunkowe, w niektórych stacjach dodatnie, a w pozostałych ujemne.
Zwiększająca się intensywność posuch w czerwcu istotnie wpływała na obniżenie plonowania ziemniaka. Plony analizowanej rośliny nie były wysoce istotnie skorelowane
z warunkami wilgotnościowymi. Istotne, ujemne zależności zanotowano w kwietniu.
Zmienność plonowania ziemniaka była od 11 do 60% powodowana przez wartości wskaźnika uwilgotnienia atmosfery. Przeprowadzona analiza równań regresji wykazała, że
w każdej stacji plonowanie ziemniaka uzależnione było od wartości analizowanego
wskaźnika w kwietniu.
W badaniach własnych określono również wpływ warunków hydrotermicznych
na plonowanie wczesnych odmian ziemniaka. Zależność pomiędzy plonowaniem ziemniaka a współczynnikiem hydrotermicznym Sielianinowa okresu wegetacji zbadano przy pomocy równań regresji wielokrotnej w oparciu o procedurę regresji krokowej
a następnie wielomianowej. Stwierdzono, że wartość współczynnika Sielianinowa
w drugiej fazie wegetacji (VI-VII) w sposób istotny wpływa na plonowanie ziemniaka
wczesnego. Maksymalny plon bulw wynoszący 45,0 t˖ha-1 można osiągnąć przy wartości
współczynnika Sielianinowa wynoszącej 2,3.
Wyniki badań dotyczące tego zagadnienia zostały opublikowane w pracach: [IIDa 5,
IIDa 9, IIDa 13, IIDa 15, IIDa 19, IIDa 29, IIDa 34, IIDa 36, IIDa 37, IIDa 38, IIDa 39,
IIDa 41].
III.
Ocena elementów agroklimatu i bioklimatu środkowo-wschodniej Polski
Zmienność temperatury powietrza wpływa na kształtowanie wzrostu, rozwoju i plonowanie roślin oraz stanowi wskaźnik klimatycznego ryzyka ich uprawy. Oceniono warunki termiczne Rolniczej Stacji Doświadczalnej w Zawadach w latach 2002-2006. Śred21
nia roczna temperatura powietrza wynosiła 9,0oC, a okres wegetacyjny trwał średnio 196
dni. Do zjawisk szkodliwych dla rolnictwa, leśnictwa, a zwłaszcza ogrodnictwa, które mogą spowodować największe szkody zaliczono przymrozki. Określono intensywność i częstość występowania przymrozków przygruntowych i wysokich w latach 2002-2013. Wyznaczono daty występowania przymrozków ostatnich wiosennych i pierwszych jesiennych.
Określono również liczbę dni z przymrozkiem w poszczególnych klasach intensywności
w zależności od pory roku (wiosna, jesień). Roczna liczba dni z przymrozkiem przygruntowym w RSD Zawady w latach badań przewyższała lub była równa liczbie dni z przymrozkiem wysokim. Częstość występowania przymrozków łagodnych była znacznie większa niż silnych. Przymrozki silne częściej występowały wiosną niż jesienią. W obu analizowanych porach roku przymrozki łagodne najczęściej notowano na wysokości 200 cm
nad gruntem, a średnie i silne 5 cm nad gruntem. Daty występowania przymrozków przygruntowych łagodnych, ostatnich wiosennych i pierwszych jesiennych, były zbliżone
do dat występowania przymrozków wysokich o tej samej intensywności. Natomiast przymrozki przygruntowe średnie i silne kończyły się później wiosną i zaczynały wcześniej
jesienią niż przymrozki wysokie.
Znajomość bioklimatu może przyczynić się do promocji różnych form
turystyki
w danym regionie. Dokonano oceny warunków bioklimatycznych środkowo-wschodniej
Polski z uwzględnieniem korzystnych i niekorzystnych dla człowieka warunków termicznych i wilgotnościowych. Wyznaczono daty początku i końca oraz liczbę dni termicznej
zimy (1971-2005). Daty jej początku i końca charakteryzowały się dużą zmiennością. Najdłużej period ten trwał w północno-wschodniej części badanego obszaru, a najkrócej
w północno-zachodniej. Liczba dni czasu trwania termicznej zimy nie wykazywała istotnych tendencji zmian. Przeprowadzono również analizę odczuć termicznych w okresie
letnim (1971-2005). Stwierdzono, że w środkowo-wschodniej Polsce najczęściej występowały dni ciepłe, a najrzadziej dni gorące. W czerwcu zaobserwowano dodatni, istotny statystycznie trend liczby dni gorących, bardzo ciepłych i ciepłych oraz ujemny łagodnie
zimnych. Stwierdzono, że warunki klimatyczne i bioklimatyczne w badanym regionie
sprzyjają wypoczynkowi, a tym samym rozwojowi turystyki i rekreacji.
Wyniki badań dotyczące tego zagadnienia zostały opublikowane w pracach: [IIA 5,
IIDa 2, IIDa 8, IIDa 11, IIDa 27, IIDa 28, IIDa 35, IIDb 44, IIDb 46, IIDb 48, IIDb 52].
22
IV. Ocena jakości wody pitnej i stanu czystości wód powierzchniowych
w środkowo-wschodniej Polsce.
Ocenę jakości wody wodociągowej przeprowadzono w czterech powiatach środkowowschodniego Mazowsza. Analizę wykonano w każdym powiecie w trzech kolejnych latach. W pobranych próbach wody badano następujące parametry fizyczne i chemiczne:
mętność, barwa, przewodnictwo elektryczne, zapach, smak, odczyn, zawartość azotanów
(III), azotanów (V), żelaza, manganu. Stwierdzono, że mętność, barwa, zawartość żelaza
oraz manganu przekroczyły dopuszczalne normy we wszystkich analizowanych powiatach.
W dalszej analizie uwzględniono tylko te wskaźniki, które uległy przekroczeniu. Odsetki
przekroczeń wskaźników oraz średnie wartości ich przekroczeń stanowiły podstawę budowy rankingu powiatów pod względem jakości wody. Ranking ten ustalono z wykorzystaniem wielowymiarowej analizy porównawczej. Wyniki analizy wykazały, że najlepsza
woda dostarczana jest przez wodociągi powiatu węgrowskiego, na drugim miejscu uplasował się powiat miński, na trzecim łosicki, a na czwartym siedlecki. Określono również
możliwość zastosowania metod wielowymiarowych do analizy jakości wody pitnej. Analiza skupień pozwoliła na wyodrębnienie czterech grup wodociągów różniących się jakością
dostarczanej wody. Grupę I stanowiły wodociągi, w których woda była twarda, ale jednocześnie zawierała mało żelaza i manganu. Wodociągi z grupy II dostarczały wodę o małej
zawartości związków azotowych. Woda z wodociągów grupy III zawierała relatywnie dużo żelaza i manganu, ale jednocześnie była najmniej twarda i charakteryzowała się najniższym wskaźnikiem przewodności elektrycznej. Do grupy IV zaliczono wodociągi, które
doprowadzały wodę o dużej mętności i wysokiej zawartości żelaza, ale o bardzo niskim
pH.
Przeprowadzono także analizę stanu czystości wód następujących rzek: Świder, Liwiec i Mienia. Wskaźnikami decydującymi o pozaklasowym charakterze wód były najczęściej: BZT5, ChZT-Mn, ChZT-Cr oraz fosforany. W latach 1992-2009 w wodach Liwca
zarejestrowano obniżanie się średnich stężeń fosforu ogólnego, a w latach 2006-2009 na
podstawie średniego rocznego stężenia tego pierwiastka, zakwalifikowano je do II klasy
jakości.
23
Wyniki badań dotyczące tego zagadnienia zostały opublikowane w pracach: [IIA 1,
IIA 3, IIDa 3, IIDa 4, IIDa 12, IIDa 14, IIDa 16, IIDa 22, IIDa 23, IIDa 24, IIDa 25].
24