Konieczność monitoringu pogody

Uzyskanie wysokich plonów upraw oraz ich jakości wymaga zastosowania doboru właściwych nawozów i pestycydów, określenia odpowiedniej ich dawki dopasowanej do warunków glebowych oraz kondycji roślin, jak również wykonania zabiegów agrotechnicznych w odpowiednim czasie, z uwzględnieniem pory dnia. Takie działania uzależnione są od warunków pogodowych jakie panują nad daną plantacją. Zbyt wysokie temperatury powietrza jak i brak opadów przyczyniają się do strat azotu aplikowanego w ramach nawożenia pogłównego.

Dzięki znajomości aktualnych warunków pogodowych jak i prognozy pogody, rolnik może wybrać właściwy moment do wykonania zabiegu nawożenia azotem. Warunki pogodowe limitują także terminy wykonywania zabiegów ochrony chemicznej roślin. Odpowiednia pogoda jest też niezbędna do wykonywania siewu jak i zbioru roślin. Rolnik wiedząc jaka będzie pogoda w ciągu najbliższych dni, może zaplanować zabiegi agrotechniczne, by dokonać siewu, nawożenia, ochrony chemicznej jak i zbioru.

Parametry atmosferyczne, takie jak temperatura i wilgotność powietrza są czynnikiem sprzyjającym rozwojowi chorób grzybowych roślin. Analiza pogody nad plantacją może dostarczyć informacji na temat potencjalnego zagrożenia upraw przez choroby grzybowe. Takie możliwości zapewniają matematyczne modele chorobowe, opracowane w postaci programów komputerowych. Prawdopodobieństwo wystąpienia chorób grzybowych jest określane na podstawie korelacji pomiędzy temperaturą i wilgotnością powietrza, stanem opadów, nasłonecznienia jak też właściwościami rozwojowymi patogenów. Podstawowym źródłem danych na potrzeby modeli chorobowych są stacje pogodowe.

Monitoring pogody jest ważnym działaniem w gospodarstwach stosujących nawadnianie roślin. Dobór terminu i czasu nawadniania jak i dawki wody jest determinowany warunkami pogodowymi. Dzięki znajomości przebiegu pogody, gospodarstwo stosujące nawadnianie ma duże możliwości w uzyskaniu oszczędności wody i energii niezbędnej do funkcjonowania instalacji irygacyjnej.

Monitoring warunków pogodowych umożliwia określenie prawdopodobieństwa wystąpienia intensywnych opadów deszczu i śniegu, długotrwałej suszy, burz, wichur, gradobicia czy przymrozków. W takich przypadkach oprogramowanie obrabiające dane ze stacji pogodowej może wysyłać alerty w postaci np. SMS-ów. Dzięki temu rolnik może podjąć działania prewencyjne, by uniknąć strat materialnych i finansowych.

Monitorujące pogodę stacje pogodowe, w dobie zmieniających się warunków klimatycznych stają się niezbędnym wyposażeniem w gospodarstwach, rolnych realizujących produkcję towarową. Szczególnie dotyczy to producentów owoców i warzyw.

Dostępne na rynku stacje pogodowe to konstrukcje modułowe wyposażone w różnego rodzaju urządzenia pomiarowe. Wyposażenie konkretnej stacji jest powiązane z potrzebami gospodarstwa jak i ceną urządzenia (2–4 tys. euro.) Aczkolwiek dostępne są i tańsze rozwiązania.

Dobór stacji do gospodarstwa powinien uwzględniać także zasięg jej działania, który zależnie od rodzaju urządzenia może wynosić od kilku do kilkunastu kilometrów.

Warto wiedzieć, że prognozy pogody sporządzane na podstawie monitoringu warunków pogodowych obejmują jedynie obszar działania stacji. Wiąże się to z faktem, że warunki pogodowe są zróżnicowane przestrzenie. Często zdarza się, że opady deszczu, a szczególnie burze, występują nad danym obszarem, podczas gdy w miejscu poza terenem działania stacji pogodowej nie spadnie ani jedna kropla wody.

Automatyczne stacje meteorologiczne

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 liścia, siła i kierunek wiatru, natężenie promieniowania słonecznego, promieniowania UV oraz ciśnienie atmosferyczne.

Urządzenia te można dowolnie konfigurować zależnie od potrzeb. Na stacjach pogodowych montowany może być termometr, wiatromierz, deszczomierz, higrometr (urządzenie do pomiaru wilgotności), barometr oraz pyranometr (pomiar promieniowania słonecznego).

Zestawy meteo są najczęściej zasilane z akumulatora ładowanego przez panel słoneczny. Każda stacja jest wyposażona w moduł umożliwiający bezprzewodową transmisję danych w technologii: GSM, LTE, WiFi, LoRaWAN, SigFox lub Narrowband-IoT (NB-IoT). Te trzy ostatnie wyróżnia nieduży pobór energii, stąd znajdują zastosowanie w przekazywaniu do stacji pogodowych danych z różnego rodzaju czujników pomiarowych.

Zadania dla czujników polowych

Czujniki polowe mogą być zlokalizowane w różnych częściach pola i dokonywać pomiaru temperatury i wilgotności gleby na różnych głębokościach, pH gleby oraz EC (Electric Conductivity) czyli przewodnictwa elektrycznego gleby. Pomiar EC gleby umożliwia określenie stężenia rozpuszczonych soli oraz całkowitą objętość rozpuszczonych składników odżywczych.

Dane z czujników poprzez moduł zainstalowany na stacji pogodowej są wysyłane bezprzewodowo na serwer w gospodarstwie lub do chmury, gdzie znajduje się odpowiednie oprogramowanie umożliwiające analizę pozyskanych informacji.

Austriackie stacje pogodowe

Stacje pogodowe, które mają zastosowanie w rolnictwie oferuje wielu producentów.

Znaczny udział na rynku tych urządzeń w Polsce ma austriacka firma Pessl Instruments, którą w naszym kraju reprezentuje spółka Metos Polska. W swojej ofercie firma dysponuje stacjami iMetos 3.3 dostępnymi w kilku konfiguracjach. Producent oferuje także mniejsze rejestratory pogody, które z innymi sensorami mogą tworzyć sieć monitoringu pola.

Dane z austriackich stacji pogodowych są dostępne za pomocą aplikacji wgrywanych do pamięci urządzeń mobilnych (smartfon, tablet), które łączą się z platformą internetową FieldClimate.com. W serwisie internetowym producent umieścił oprogramowanie do obróbki danych, w tym modele chorobowe roślin. Oprogramowanie oprócz informacji o pogodzie i zagrożeniach chorobowych dostarcza niezbędnej wiedzy dotyczącej terminów wykonania zabiegów agrotechnicznych. Stacje mogą być zintegrowane ze specjalnymi kamerami iMetos CropView pozwalającymi monitorować fazy rozwojowe roślin, a także oceniać efekty nawożenia, bądź ochrony chemicznej. W sadach urządzenia te umożliwiają ocenę średnic owoców oraz ich dojrzałość.

dr inż. Jacek Skudlarski

Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie