Wilgotność, wiatr, nasłonecznienie

Monitoring warunków mikroklimatycznych nad plantacją oraz możliwość przewidywania pogody dla obszaru gospodarstwa ogrywają coraz większe znaczenie w produkcji rolniczej. Stąd rosnąca popularność stacji pogodowych instalowanych w gospodarstwach rolnych.

Wspomagają one rolników w organizacji prac polowych, jak również precyzyjnie wskazują, kiedy należy zwalczać choroby i szkodniki roślin. Urządzenia te stają się niezbędnym wyposażeniem prowadzących towarową produkcję gospodarstw, nastawionych na optymalizację kosztów i wysoką jakość płodów rolnych.

Konieczność monitorowania

Warunki pogodowe mają istotny wpływ nie tylko na rozwój roślin, ale też na efektywność zabiegów agrotechnicznych. Temperatura powietrza, nasłonecznienie i siła wiatru wpływają na wielkość ewapotranspiracji czyli parowania wody z komórek roślinnych oraz z gruntu. Informacja o tym jest niezbędna zarówno na potrzeby nawadniania, jak i nawożenia, pozwala bowiem optymalizować dawki nawodnieniowe, co sprzyja oszczędności wody i redukcji kosztów nawadniania. Natomiast ilość wody pozostałej w glebie oddziałuje na wykorzystanie składników pokarmowych dostarczanych z nawozami mineralnymi.

Siła wiatru, temperatura i wilgotność powietrza mają też istotny wpływ na jakość oprysków pestycydami i nawozami dolistnymi. Dzięki monitoringowi pogody możliwe jest wyznaczenie „okien pogodowych”, w których warunki będą sprzyjały aplikacji. Pogoda ma istotny wpływ na rozwój chorób i szkodników. Możliwość prognozowania pozwala minimalizować ryzyko porażenia plantacji. Dlatego niezmiernie ważne jest monitorowanie tego, co dzieje się w mikroklimacie na obszarze danej plantacji.

Podstawowym narzędziem do monitoringu warunków pogodowych są stacje meteorologiczne połączone z czujnikami polowymi. Dane pozyskane z tych urządzeń obrabiane są przez specjalne programy, których algorytmy generują prognozy zmian pogody oraz rozwoju zagrożeń na obszarze działania stacji, a także wysyłają do rolników alerty o przekroczeniu wartości progowych mierzonych parametrów. Dzięki temu rolnicy mogą podjąć odpowiednie działania interwencyjne, minimalizujące skutki niekorzystnych warunków pogodowych. Rolnik, wiedząc jaka będzie pogoda w ciągu najbliższych dni, może dokładnie zaplanować zabiegi agrotechniczne: siew, nawożenie, ochronę chemiczną czy zbiór.

Od dobrego monitoringu pogody zależy także skuteczność doradztwa w zakresie doboru nawozów oraz pestycydów, pozwalających uzyskać odpowiednią jakość produktów. Stąd coraz częściej wymogiem firm doradczych oferujących usługi dla rolników jest instalacja gospodarstwie stacji meteo.

Automatyczne stacje pogodowe

Automatyczne stacje pogodowe AWS (automatic weather station) mierzą takie parametry jak: temperatura i wilgotność powietrza, punkt rosy (temperatura, przy której para wodna przy określonym ciśnieniu atmosferycznym ulega skropleniu), ilość opadów, wilgotność liści, siła i kierunek wiatru, natężenie promieniowania słonecznego, promieniowania UV oraz ciśnienie atmosferyczne. Urządzenia te łączą funkcje termometru, wiatromierza, deszczomierza, higrometru (urządzenie do pomiaru wilgotności), barometru czy pyranometru (pomiar promieniowania słonecznego). Zestawy meteo można dowolnie konfigurować, zależnie od potrzeb. Źródłem energii dla tych urządzeń jest akumulator ładowany przez panel słoneczny.

Stacje meteo wyposażone są w moduły umożliwiające bezprzewodową transmisję danych, które wykorzystują takie systemy łączności jak: GSM, LTE, WiFi, LoRaWAN, SigFox czy Narrowband-IoT (NB-IoT). Te trzy ostatnie wyróżnia nieduży pobór energii, znajdują więc zastosowanie do przekazywania danych z czujników pomiarowych. Systemy łączności są wykorzystywane do transmisji danych ze stacji do urządzeń odbiorczych lub do chmury obliczeniowej, w których znajdują się modele decyzyjne (DSS) wspierające podejmowanie decyzji w zakresie zabiegów agrotechnicznych. Oprogramowanie DSS na podstawie prognozy pogody wskazuje „okna czasowe” (daty i godziny), w których można efektywnie wykonywać zabiegi agrotechniczne. Dostępne dla polskich rolników oprogramowania wykorzystujące dane ze stacji pogodowych oferuje austriacka firma Pessl Instruments (platforma FieldClimate.com) oraz koncern BASF (internetowy serwis Xarvio Field Manager). Natomiast austriacki wytwórca, którego w naszym kraju reprezentuje firma Metos Polska oprócz stacji pogodowych o różnych konfiguracjach oferuje także bogatą gamę czujników instalowanych na polach i montowanych na drzewach.

Ostatnio do gry włączyła się polska firma Agridata, która wzbogaciła swoją ofertę o mobilne stacje meteo (z GPS) zasilane panelami słonecznymi. Są one tańsze od amerykańskich czy austriackich. Jedna stacja pogodowa obejmuje 40 ha (na płaskim terenie), a współpracujące z nią czujniki wilgotności należy rozmieścić w liczbie jeden na 4 ha.

Stacje meteo różnią się zasięgiem działania (od kilku do kilkunastu kilometrów), a prognozy pogody sporządzane na podstawie monitoringu warunków pogodowych obejmują jedynie obszar działania stacji. Wynika to z faktu, że warunki pogodowe są zróżnicowane przestrzennie i często zdarza się, że opady deszczu, szczególnie burze, występują nad danym obszarem, podczas gdy poza nim nie spada ani jedna kropla wody.

Inteligentne czujniki

Stacje metorologiczne pełnią także rolę bramki pośredniczącej w odbiorze sygnałów z czujników polowych i przekazywaniu danych do ośrodka zajmującego się obróbką informacji polowych. Inteligentne czujniki są elementem systemu monitoringu pól i zdobywają coraz większą popularność. Oferuje je m.in. koncern CNH. Producentem tych czujników jest amerykańska firma AgXtend, która oferuje m.in. czujniki deszczu (RainXactPlus) wyposażone w odbiorniki GPS i sygnałów NB – IoT i LTE CAT-M, które umożliwiają transfer danych do aplikacji FarmXtend dostępnej na smartfonach i tabletach. Innym urządzeniem jest czujnik SoilXactPlus, który mierzy wilgotność i temperaturę gleby na głębokości 30 i 60 cm. AgXtend produkuje także czujnik WeatherXact Plus dokonujący okresowego pomiaru temperatury i wilgotności powietrza, punktu rosy, temperatury gleby na głębokości 5 i 20 cm oraz kierunku i siły wiatru.

Austriacka firma Pessl Instruments oferuje rolnikom urządzenie iMetos CropView. Głównym elementem roboczym tego zestawu jest wykonująca zdjęcia o wysokiej rozdzielczości kamera 3D, która na odległość za pośrednictwem platformy FieldClimate pozwala monitorować fazy rozwojowe roślin, oceniać efekty nawożenia bądź ochrony chemicznej, a w winnicach lub sadach mierzyć średnice owoców oraz oceniać ich dojrzałość.

Cały tekst można przeczytać w wydaniu 12/2019 miesięcznika „Przedsiębiorca Rolny”

dr inż. Jacek Skudlarski
Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
Fot. firmowa