Potrzeby, efekty i perspektywy nawadniania roślin na obszarach szczególnie deficytowych w wodę Czesław Rzekanowski, Jacek Żarski, Stanisław Rolbiecki
Katedra Melioracji i Agrometeorologii Wydział Rolniczy Uniwersytet Technologiczno- Przyrodniczy w Bydgoszczy Wiodący kierunek badań: Określanie potrzeb i efektów deszczowania oraz mikronawadniania roślin rolniczych i ogrodniczych
Nawadnianie roślin w Polsce charakter interwencyjny (uzupełnienie okresowych niedoborów opadów atmosferycznych) Czynniki wpływające na obserwowany regres nawodnień: Zmiany systemowe w krajowej gospodarce i rolnictwie Niekorzystne uwarunkowania ekonomiczne Ograniczona wielkość źródeł wody Czynniki przyspieszające rozwój nawodnień: Podnoszenie wydajności produkcji rolniczej Zapewnienie stabilnych plonów o dobrej jakości Potrzeba wzrostu nowoczesności i konkurencyjności rolnictwa Przewidywane zmiany klimatyczne
mln ton Współczesne wyzwania kształtowania środowiska i gospodarowania wodą Zbiory zbóż w Polsce w latach 1999-2008 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Współczesne XVIII wyzwania Krajowe kształtowania Sympozjum środowiska Nawadniania i gospodarowania Roślin 2009 wodą Zależność wysokości plonu od ilości opadów atmosferycznych w okresie wzmożonego zapotrzebowania na wodę (na przykładzie jęczmienia jarego) 4,5 4 y = -0,0002x 2 + 0,0674x - 2,7953 3,5 R 2 = 0,8445 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 40 80 120 160 mm
stopnie C Współczesne wyzwania kształtowania środowiska i gospodarowania wodą Zmiany klimatyczne: Wzrost temperatury powietrza Wzrost ewapotranspiracji Pogorszenie klimatycznych bilansów wodnych Zwiększenie częstotliwości posuch atmosferycznych i glebowych 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0-0,2-0,4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Miesiące 40 20 0-20 -40-60 -80-100 -120-140 -160-180 y = -5,4104x - 28,512 R 2 = 0,1307 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Różnice miesięcznych temperatur powietrza 1994-2008 i 1949-2008 (rejon Bydgoszczy) Klimatyczny bilans wodny w okresie V-VI 1996-2008 (rejon Bydgoszczy)
Potrzeby nawadniania kryterium klimatyczne Opady atmosferyczne w okresie IV-IX 1891-1980 (Grabarczyk i in., 1990) Opady atmosferyczne w okresie IV-IX 1961-1995 (Koźmiński i Michalska, 2001)
Koszalin Elbląg Biebrza Chojnice Szczecin Bydgoszcz Poznań Warszawa Zielona G. Łódź Sosnowica Wrocław Opole Częstochowa Zamość Kraków Rzeszów mm Współczesne wyzwania kształtowania środowiska i gospodarowania wodą Potrzeby nawadniania kryterium klimatyczne Opad i klimatyczny bilans wodny w okresie IV-IX (według L. Łabędzkiego) 500 400 P P-ETo 300 200 100 0-100 Klimatyczny bilans wodny w okresie IV-IX 1961-1995 (Rojek, 2003) -200
Potrzeby nawadniania kryterium klimatyczne Częstotliwość występowania lat z okresami bezopadowymi, trwającymi co najmniej 15 dni w okresie IV-IX (Koźmiński, 1986) Częstotliwość susz rolniczych w uprawie buraków cukrowych na glebie o ZWU=120 mm (według L. Łabędzkiego)
Atlas niedoborów wodnych roślin uprawnych i użytków zielonych w Polsce Red. naukowa: J. Ostrowski, L. Łabędzki Wydawnictwo IMUZ
Niedobory wody (mm) dla ziemniaków (według L. Łabędzkiego) Rok suchy (p=20%) Rok średni (p=50%) Gleba ZWU=40 mm 0-40 40-80 80-120 120-160 160-200 200-240 >240 ZWU=130 mm
p = 20% p = 50% Wskaźnikowe niedobory wodne (mm) dla buraka cukrowego (według L. Łabędzkiego)
3 2 t/ha Efekty produkcyjne deszczowania roślin w zależności od rodzaju gleby 1 0 25 20 15 10 5 glina średnia kg/mm/ha piasek gliniasty mocny piasek piasek słabogliniasty słabogliniasty na glinie na piasku luźnym 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 % glina średnia piasek gliniasty piasek mocny słabogliniasty na glinie piasek słabogliniasty na piasku luźnym 0 glina średnia piasek gliniasty mocny piasek słabogliniasty na glinie piasek słabogliniasty na piasku luźnym
Wysokość plonów roślin w zależności od deszczowania i rodzaju gleby (na przykładzie pszenicy jarej)
Zależność efektów produkcyjnych deszczowania od ilości opadów atmosferycznych (mm) w okresie wzmożonego zapotrzebowania na wodę (na przykładzie jęczmienia jarego) 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 y = -0,0251x + 5,0229 R 2 = 0,8033 40 80 120 160 mm
Zależność efektów produkcyjnych nawadniania od opadów atmosferycznych w okresie wzmożonego zapotrzebowania na wodę Q = k (P OPT P RZ ) Q spodziewany przyrost plonu pod wpływem nawadniania w t/ha, k przyrost plonu na 1 mm deficytu opadów atmosferycznych, P opady optymalne i rzeczywiste w okresie wzmożonego zapotrzebowania na wodę danego gatunku. Zboża jare Q = 0,019 (212 P V-VI) Ziemniak Q = 0,170 (205 P VI-VII) Możliwość wyznaczenia spodziewanej (prognozowanej) przeciętnej zwyżki plonów pod wypływem nawadniania w różnych rejonach opadowych
Ekonomiczne efekty nawadniania według cen z 2005 r. (Jankowiak i Rzekanowski, 2006) Gatunek rośliny Wskaźnik opłacalności Pszenica ozima 35-81 Ziemniak 121-217 Burak cukrowy 153-170 Kapusta głowiasta 241 Cebula 364-394 Marchew jadalna 419-529 Truskawka 447
Podsumowanie Biorąc pod uwagę klimatyczne, glebowe i ekonomiczne kryteria potrzeb i efektów nawadniania roślin, należy oczekiwać, że mogą one znaleźć zastosowania w następujących obszarach związanych z rolnictwem: 1. Polowe towarowe warzywnictwo i sadownictwo Zastosowanie mikronawodnień Możliwość fertygacji Wysokie efekty produkcyjne i ekonomiczne Poprawa jakości plonu Przewidywany rozwój
Efekty produkcyjne mikronawadniania wybranych upraw ogrodniczych (badania ośrodka bydgoskiego) Gatunek Przyrost plonu w t/ha Przyrost plonu w kg/mm Burak ćwikłowy 17,4 108 Marchew jadalna 22,6 140 Rzodkiewka 6,5 100 Cukinia 26,2 104 Dynia zwyczajna 39,4 323 Dynia olbrzymia 32,9 143 Aronia czarnoowocowa 6,2 35 Porzeczka czarna 8,4 46 Truskawka 7,2 48
Podsumowanie 2. Szklarnie i uprawy pod osłonami 3. Szkółkarstwo i produkcja leśnego materiału nasadzeniowego 4. Tereny poddawane rekultywacji 5. Przydomowe trawniki, ogrody i tereny rekreacyjne
Podsumowanie 6. Nawodnienia podsiąkowe użytków zielonych na obszarach dolinowych 7. Nawadnianie upraw polowych
Kraina Wielkich Dolin 8,7 mln ha 1,2 mln ha kompleks żytni bardzo słaby 1,9 mln ha kompleks żytni słaby 0,8 mln ha kompleks żytni dobry (1/2) Udział gleb słabych: 44,8 % 75,8% ostrołęckie 60,8% zielonogórskie 58,3% łódzkie
Efekty produkcyjne deszczowania wybranych upraw rolniczych (badania ośrodka bydgoskiego) Gatunek Przyrost plonu w t/ha Przyrost plonu w kg/mm Pszenica jara 2,27 19,2 Jęczmień jary 2,37 19,5 Owies 2,09 16,3 Burak cukrowy 19,8 114,7 Ziemniak wczesny 13,1 135,0 Ziemniak późny 19,8 138,0 Łubin żółty 1,04 9,5 Bobik 3,07 35,0 Kukurydza na ziarno 4,12 28,0
Dziękuję