Czujniki optyczne a prognozowanie plonów
Gorąco doradzam, aby gospodarstwa, które mają czujniki optyczne, wykorzystywały je nie tylko przy stosowaniu zmiennej dawki azotu. Najlepiej byłoby ich używać do kontroli łanu przy okazji każdego wykonywanego zabiegu.
Dzięki temu będzie można stworzyć mapy zieloności łanu (wartości wskaźników roślinnych), które przy znajomości przebiegu pogody i uzyskanych plonów pozwolą na wyciągnięcie bardzo ciekawych wniosków na kolejne lata.
Czujniki optyczne stosowane w rolnictwie precyzyjnym zostały zaprojektowane do oceny odżywienia roślin azotem. Warto jednak postawić pytanie, czy wskaźniki wegetacyjne obliczone na podstawie wyników pomiarów wykonanych przez te czujniki zależą tylko od odżywienia roślin tym składnikiem? Czy takie czujniki mogą mieć też inne, dodatkowe zastosowania?
Czujniki optyczne w nawożeniu zbóż
Sprawa jest dość skomplikowana, ponieważ wskaźniki wegetacyjne tak naprawdę pokazują ogólny stan roślin, który zależy od odżywienia azotem tylko wtedy, gdy na polu nie zaistniały inne czynniki, które mogą ograniczać wzrost i plony roślin.
Zatem, rośliny mogą być rzadkie, ale intensywnie zielone w sytuacji niedoboru fosforu. I ten niedobór niekoniecznie musi wynikać z braku tego składnika w nawożeniu, ale na przykład z toksyczności glinu spowodowanej silnym zakwaszeniem gleby. Rzadkie i jasnozielone rośliny mogą też cierpieć niedobór siarki, szczególnie na glebach piaszczystych. Występuje wiele innych czynników, które mogą spowodować chlorozę roślin, takie jak niektóre choroby fizjologiczne czy porażenie przez niektóre patogeny i szkodniki oraz uszkodzenia herbicydowe.
Występowanie niedoborów wody na pewno nie sprzyja odpowiedniej obsadzie roślin. W tych wszystkich sytuacjach, zwiększenie nawożenia azotem może nie dać zakładanych efektów. Jednocześnie oznacza to, że takie czujniki optyczne mogą dostarczyć wielu innych interesujących informacji.
Gęste i intensywnie zielone rośliny plonują przeważnie lepiej, niż rzadsze i bladozielone. Pod warunkiem jednak, że rośliny nie wylegną lub nie dojdzie do innego zdarzenia, takiego jak gradobicie, silne porażenie przez choroby i szkodniki itd. Innymi słowy – wartości wskaźników roślinnych, takich jak NDVI informują o potencjale plonowania roślin w danym miejscu pola i w danym czasie.
Zadrzewienia – korzystne czy nie?
Wyniki badań prowadzonych w ostatnich latach w Katedrze Agronomii SGGW w Warszawie wskazują na silny związek między wartościami NDVI a plonami pszenicy ozimej. Jednak w najbliższym sąsiedztwie zadrzewień (do odległości równej w przybliżeniu połowie wysokości drzew), wartości NDVI mogą być równie wysokie jak w pozostałych fragmentach pola, ale plony będą niższe, gdyż potencjał plonowania nie zostanie zrealizowany ze względu na konkurencję między roślinami uprawnymi a drzewami o światło i wodę, co nie znaczy, że trzeba zadrzewienia wycinać.
Związek między wartościami wskaźników roślinnych a plonami jest tym silniejszy, im późniejsze jest stadium rozwojowe, a zatem mapa plonów rzeczywistych będzie bardziej zbliżona do mapy plonów prognozowanych wykonanych na podstawie NDVI zmierzonego pod koniec strzelania źdźbło, niż na początku tego stadium. Warto więc używać czujników optycznych do prognozowania plonów.
Skoro wartości NDVI wykazują związek z plonami roślin, a te zależą od właściwości gleby, to od razu narzuca się pytanie, czy nie można wykorzystać czujników optycznych do mapowania właściwości gleby? W warunkach dobrej agrotechniki, ale bez nawadniania, głównym czynnikiem ograniczającym plony roślin jest zaopatrzenie w wodę. Ono zaś zależy od pogody oraz od pojemności wodnej gleby, która z kolei zależy przede wszystkim od jej uziarnienia.
Uziarnienie gleby decyduje o plonowaniu
Uziarnienie gleby, szczególnie dla całej warstwy 0-90 (czy 100) cm, wykazuje silny związek zarówno ze stanem roślin (który można wyrazić nap wartością wartością NDVI), jak i plonami. Jednak ocena tego związku jest bardziej skomplikowana, niż samo prognozowanie plonów. W tym samym miejscu pola plony roślin mogą być wysokie w jednym roku, a bardzo niskie w innym.
Na przykład, w miejscach nisko położonych z glebą trudno przepuszczalną często dochodzi do całkowitego wymakania roślin. Jeśli jednak rośliny przezimowały, a rok jest bardzo suchy, tak jak 2015, to plony mogą być wysokie. I odwrotnie, w miejscach wyżej położonych i piaszczystych, lub podścielonych piaskiem na małej głębokości, plony są przeważnie niskie w lata suche, ale w lata mokre mogą być bardzo dobre.
Oprócz zaopatrzenia w wodę na stan roślin wpływa temperatura. Dlatego jeśli wiosna jest chłodna i wilgotna, to gleba w miejscach piaszczystych nagrzewa się szybciej niż na gliniastych, a rośliny będą rozwijać się lepiej właśnie na kawałkach piaszczystych. W takiej sytuacji, wartości NDVI będą tym większe, im mniejsza jest zawartość części spławialnych w glebie, które decydują o pojemności wodnej i kategorii agronomicznej gleby.
Jednak w sytuacji wiosny ciepłej i suchej będzie odwrotnie – wzrost roślin i tym samym wartości wskaźników roślinnych będą wyższe na glebach gliniastych, o większej pojemności wodnej, niż na piaszczystych. Tym samym – wskaźniki optyczne mogą być bardzo przydatne jako narzędzie pomocnicze do wykonywania map glebowych i planowaniu pobierania próbek.
Konieczna jest jednak szczegółowa znajomość przebiegu pogody, aby można było właściwie powiązać wiedzę o wartości NDVI z zawartością części spławialnych w glebie. Sama mapa NDVI nie zastąpi badania gleby! Może jednak pomóc w dokładniejszym wyróżnieniu na polu miejsc o różnych glebach i przyczynić się do zmniejszenia ilości pobieranych próbek glebowych.
Dodajmy, że stan łanu roślin można ocenić nie tylko przy pomocy pomiarów naziemnych z wykorzystaniem czujników optycznych. Można do tego wykorzystać również zdjęcia z powietrza wykonane przez drony lub samoloty oraz zdjęcia z kosmosu wykonane przez satelity.
***
Dr inż. Michał Stępień jest absolwentem SGGW w Warszawie
