The effect of meteorological and plant parameters and of soil moisture on plant radiation temperature in various meadow sites

W pracy dokonano analizy statystycznej metodą regresji wielokrotnej wpływu czynników meteorologicznych, roślinnych i wilgotności gleby na temperaturę radiacyjną roślin w trzech różnych siedliskach użytków zielonych: okresowo mokrym, posusznym i suchym. Powiązanie wskaźnika pF z parametrami meteorologicznymi i roślinnymi w modelach regresji wielokrotnej umożliwiło wyjaśnienie zmienności temperatury radiacyjnej roślin w ponad 85%. W modelu dla trzech siedlisk łącznie stwierdzono istotny wpływ temperatury powietrza, promieniowania słonecznego, barwy roślin, wysokości roślin, wskaźnika pF i stopnia pokrycia gleby na temperaturę radiacyjną roślin. Wpływ wskaźnika pF na temperaturę roślin w przyjętym modelu regresji oceniono na około 10%.Statistical analysis of the effect of meteorological and plant parameters and of soil moisture on infrared temperature of plant cover was performed using the multiple regression method. The measurements were carried out in three different grassland sites: periodically wet, drying and dry. Combination of the pF index with meteorological and plant parameters in the multiple regression models explained the variability of infrared temperature of plant cover in above 85%. In the model combining the three different sites, significant impact of air temperature, solar radiation, plant colour, plant height, pF index and the degree of soil cover on plant radiation temperature has been demonstrated. The influence of the pF index on plant radiation temperature was estimated at 10% in the adopted regression model

Przewidywany rozwój nawodnień w Polsce w kontekście zmian klimatu

Uncertainties as to how the climate will change and how it will influence the necessities and trends of irrigation development lead to a number of serious questions to be answered in the near future. How irrigation and water systems will have to adapt to climate changes is a challenge that planners, designers and O&M services will have to cope with. It is widely accepted that air temperature in Poland will increase of 2-4°C, however a total yearly precipitation will not vary yet its pattern during the year may change towards higher in winter and lower in summer. Evapotranspiration and crop water demand may rise due to both an increase in temperature and duration of crop growth cycles. Three main factors are expected to exert an accelerating influence on the development of irrigation: increased frequency and intensity of droughts and long-lasting precipitation-free periods with the high insolation and high air temperatures resulting from climate change; the intensification of agricultural production (e.g. in horticulture, orchards, seed crops), being forced by both domestic and European free-market competition; the necessity of reaching high level of quality for the majority of agricultural products. To mitigate negative effects of climate change and extreme events, appropriate adaptation methods and adaptation strategies should be developed and implemented in existing irrigation and water control systems. A number of technological and organisational steps should be taken to improve operation, management, administration and decision making processes.Zmiany klimatu będą wywierać silny wpływ na rolnictwo. Przeważa pogląd, że w skali ogólnej spodziewane zmiany, polegające na globalnym ociepleniu, przyniosą korzystne efekty w gospodarce rolnej, bowiem zwiększy się potencjał produkcyjny rolnictwa. W Polsce należy się spodziewać wzrostu temperatury o ok. 2-4°C. Konsekwencją tego wzrostu będą sezonowe zmiany ilościowe opadów atmosferycznych i natężenie ekstremalnych zjawisk pogodowych. Większość scenariuszy dla Polski nie przewiduje wzrostu sumy opadów w ciągu roku. Można natomiast spodziewać się wzrostu opadów zimowych, a zmniejszenia opadów letnich. Spowoduje to nadmierne uwilgotnienia gleby w okresie wczesnowiosennym i potrzebę odprowadzenia tej wody przez systemy drenarskie oraz przesuszenie gleb w okresie letnim i potrzebę nawodnień. Przewidywany wzrost natężenia i częstotliwości występowania susz może spowodować wzrost deficytów wody w rolnictwie. Susze stają się w ostatnich latach coraz bardziej dokuczliwe, a przesuszenie wielu obszarów jest wyraźne. Jednocześnie dopuszcza się do bardzo głębokiego kryzysu nawodnień w Polsce. Obecnie nawodnienia w Polsce odgrywają znikomą rolę zarówno w produkcji rolnej, jak i gospodarce wodnej. Są stosowane zaledwie na ok. 0,5% powierzchni użytków rolnych (łącznie wszystkie rodzaje nawodnień). Możliwe zwiększenie deficytów wody w rolnictwie w wyniku zmian klimatu może utrwalić obecne trendy rozwoju nawodnień. Znaczenie nawodnień w polskim rolnictwie powinno się zwiększać wraz z intensyfikacją rolnictwa i negatywnymi skutkami zmian klimatu

Działania i środki łagodzące skutki niedoboru wody w rolnictwie

The paper characterizes the phenomena of droughts and water scarcity in Polish agriculture and their impacts on crop yield. Various preventive measures should be undertaken to mitigate the harmful effects of droughts and water scarcity. The most important is the development of water resources. To accomplish this aim, small scale water retention projects and irrigation development programs should be further implemented in many provinces of Poland. Effective use of irrigation water, optimization of water distribution, crop rotation, rehabilitation and modernization of the existing irrigation systems, soil reclamation are the examples of other measures. The pressure for increased water supplies is intensifying in Poland. That is why there is an urgent need to improve the uniform national plans of drought and water scarcity mitigation including guidelines on how to prevent and counteract the effects of water scarcity in agriculture and to release recommendations stating the most adequate measures to be undertaken.Scharakteryzowano zjawiska suszy i niedoboru wody w polskim rolnictwie i ich wpływ na plonowanie. Powinny być podjęte różne środki zapobiegawcze w celu ograniczenia szkodliwych skutków suszy i niedoboru wody. Najważniejsze jest zwiększanie zasobów wodnych na terenach rolniczych. Aby osiągnąć ten cel, powinny być nadal realizowane w wielu województwach Polski programy małej retencji wodnej i rozwoju nawodnień. Efektywne wykorzystanie wody do nawodnień, optymalizacja dystrybucji wody, odpowiedni płodozmian, odbudowa i modernizacja istniejących systemów nawadniania, poprawa zdolności retencyjnych gleb to przykłady innych działań. Zapotrzebowanie na wodę nasila się w Polsce. Dlatego istnieje pilna potrzeba opracowania i wdrożenia jednolitych krajowych planów łagodzenia skutków niedoboru wody i susz, w tym wytycznych w celu zapobiegania i przeciwdziałania skutkom niedoboru wody w rolnictwie i wydania zaleceń odnośnie do najbardziej odpowiednich środków, które mogę być podjęte

Parameterization of drought vulnerability assessment in agriculture

The aim of the present study has been an attempt at the assessment of agricultural drought vulnerability. The paper presents the proposal of the methodology and the preliminary results. The assessment is performed for the voivodships and the regions in Poland and takes into account two factors: the crop water deficit in the growing season and the share of light and very light soil area in the overall arable soil area. The vulnerability is evaluated for five crops with the largest area of cultivation in Poland. A differentiation of vulnerability to drought between crops and a spatial differentiation for each crop are determined. A spatial differentiation is similar for all crops. The most vulnerable region is the central and central-western part of Poland. The results indicate that late potato is the most vulnerable crop to be damaged by drought among all studied crops, whereas winter rape is the least vulnerable crop

Drought problems in Poland

W artykule poświęconym zagadnieniu występowania susz w Polsce przedstawiono problemy związane z definicją suszy i oceną jej intensywności. Omówiono charakter susz w Polsce, ich częstotliwość i zasięg terytorialny oraz skutki, zwłaszcza w rolnictwie. Poddano też analizie tendencje zmian warunków pluwiotermicznych w Polsce w ostatnim 50-leciu, potwierdzające obserwowane ocieplenie i przesuszenie klimatu. Określono najważniejsze potrzeby w zakresie opracowania i wdrożenia programów działań walki z ujemnymi skutkami susz, zwracając szczególną uwagę na obszary wiejskie i działalność rolniczą.This paper devoted to droughts in Poland deals with the problems of drought definition and of drought severity estimates. The character of droughts in Poland , their frequency, territorial range and effects especially in agriculture are described. The trends of changes in precipitation and temperature in the last 50 years are analysed, confirming observed warming and overdrying of climate. The most important needs for development and implementation of drought mitigation actions are given with special emphasis on rural areas and agriculture

Nawodnienia w Polsce - obecny stan po reformach w rolnictwie i przyszły rozwój

The paper characterizes the status, trends and perspectives of irrigation in Poland after the reforms in agriculture and technology. Irrigation in Poland has supplemental character. It is used in short periods during the growing season and plays an important role in mitigating the effects of drought on crop production. Sub-irrigation from ditches is applied on permanent grasslands, sprinkling - in field cultivation of arable crops, sprinkling and drip irrigation - in vegetable growing in open areas, micro-jets and drip irrigation systems - in orchards. Drip irrigation and micro-jets systems are also applied in plant cultivation in greenhouses. Under the economic conditions of Polish agriculture irrigation is often an unprofitable measure. The existing irrigation systems and facilities are only used to a small extent. After changes in the forms of ownership in agriculture, the large-area sprinkling systems were degraded. Small irrigation systems, mainly drip irrigation and micro-sprinkler irrigation, have recently become more common in private farms. Sub-irrigation systems are largely degraded and used only to a small extent if at all. In order to use these systems more effectively, it is necessary to reconstruct and modernize them. In many cases the factor preventing the use of irrigation systems is the deficit of water of required quality and its availability. Besides unfavourable economic conditions, it is one of the main limitations in the development of irrigation in Poland.W pracy przedstawiono obecny stan nawodnień w Polsce, jak również trendy i perspektywy nawodnień. Nawodnienia w Polsce mają charakter interwencyjny, likwidujący okresowy niedobór opadów. W dolinowych trwałych użytkach zielonych stosuje się nawodnienia podsiąkowe z systemem rowów, w uprawach polowych - deszczowanie, w warzywnictwie na otwartych polach - deszczowanie i nawodnienia kroplowe, w sadownictwie i w uprawach szklarniowych - mikrodeszczowanie i nawodnienia kroplowe. Po zmianach własnościowych w rolnictwie wielkoobszarowe deszczownie uległy znacznej lub całkowitej dewastacji. Systemy nawodnień podsiąkowych są również w znacznym stopniu zdewastowane i wykorzystywane w niewielkim stopniu. W celu zwiększenia efektywności tych systemów, należy je odbudować i zmodernizować. W ostatnich latach obserwuje się rosnącą rolę mikronawodnień w sadownictwie i w polowych uprawach warzywniczych, w prywatnych gospodarstwach rolnych nastawionych na taką produkcję, w których nawodnienia gwarantują stabilizację plonu dobrej jakości na poziomie przynoszącym zysk. Taki trend będzie się nasilał w najbliższych latach. W aktualnych warunkach ekonomicznych rolnictwa w Polsce nieopłacalne jest nawadnianie prawie wszystkich upraw polowych, z wyjątkiem ziemniaków. Opłacalne jest natomiast nawadnianie upraw warzywniczych i sadowniczych. Urządzenia i systemy nawodnień ciśnieniowych są zarządzane przez ich właścicieli, tj. rolników, grupy rolników (producenckie) lub prywatne firmy. Systemy nawodnień grawitacyjnych w zakresie melioracji szczegółowych są zarządzane przez rolników - właścicieli gruntów i urządzeń na nich się znajdujących bądź przez spółki wodne, jeśli ci rolnicy są członkami spółki. Realizują oni zadania z zakresu prowadzenia nawodnień i utrzymania urządzeń. W zarządzaniu nawodnieniami grawitacyjnymi uczestniczą jeszcze wojewódzkie zarządy melioracji i urządzeń wodnych, które są odpowiedzialne za dostarczenie wody do systemów nawodnień, jak również eksploatację i utrzymanie urządzeń melioracji podstawowych temu służącym (budowli piętrzących, budowli ujęciowych, kanałów, będących źródłem wody do nawodnień). Dalszy rozwój nawodnień w Polsce może być w znacznym stopniu ograniczony, poza niekorzystnymi uwarunkowaniami ekonomicznymi, zasobnością źródeł wody do nawodnień, a w przypadku mikronawodnień - również jakością wody. Już obecnie w regionach (np. na Kujawach), wyposażonych w urządzenia nawadniające, w suchych latach nie można prowadzić nawodnień z powodu zbyt niskich stanów wody w ciekach, jeziorach i małych zbiornikach sztucznych, będących źródłem wody do nawodnień

Water management problems in selected catchments of the regions of intensive agriculture

W pracy przedstawiono przyrodnicze i techniczne warunki gospodarowania wodą, analizę stanu gospodarki wodnej oraz dostępności zasobów wodnych w wybranych zlewniach w rejonach intensywnego rolnictwa w województwie kujawsko-pomorskim. Określono najważniejsze problemy gospodarki wodnej oraz podjęto próbę wskazania kierunków działań zmierzających do jej racjonalizacji. Za najważniejsze uznano działania w kierunku dalszej poprawy jakości wód powierzchniowych, zwiększanie naturalnej i sztucznej retencji zlewni, realizację planów rozwoju małej retencji, opracowanie i wdrożenie lokalnych systemów monitoringu jakości i ilości wody, utworzenie systemu informatycznego gospodarki wodnej w zlewni, opracowanie i wdrożenie systemu integrowanej gospodarki wodnej w obrębie zlewni.Natural and technical determinants of water management are presented in this paper together with the analysis of water management and availability of water resources in selected catchments of intensive agriculture in the kujawsko-pomorskie province. Most important problems of water management were estimated and attempts were undertaken to determine actions which would rationalize water management. Further improvement of surface water quality, increase of natural and artificial water retention, accomplishment of the small retention projects, elaboration and implementation of the local systems of monitoring water quality and quantity, creation of the information system for water management in a catchment and elaboration and implementation of the system of integrated water management in catchments were considered most important problems

Differentiation of the atmospheric drought index SPI in the vegetation period in Poland

W artykule analizowano występowanie zjawiska suszy w Polsce według zmodyfikowanego wskaźnika standaryzowanego opadu SPI w sezonie wegetacyjnym (IV-IX) wielolecia 1954-1998. Wskaźnik SPI obliczono na podstawie ciągów pomiarowych opadów z 31 stacji leżących na obszarach poniżej 400 m n.p.m. Charakterystyki rozkładu opadów i wartości wskaźnika SPI umożliwiły analizę przestrzenno-czasową występowania suszy w trzech klasach: umiarkowanej, silnej i ekstremalnej w okresach miesięcznych i sześciomiesięcznych (długość sezonu wegetacyjnego). Otrzymane wyniki dały podstawę do wskazania regionów o zwiększonej częstości wystąpienia suszy w całym sezonie wegetacyjnym i w poszczególnych jego miesiącach. Uzyskano procentowy rozkład zasięgu suszy w poszczególnych miesiącach wielolecia. Wykorzystując średnie sumy opadów i definicję wskaźnika SPI, obliczono wartości progowe sum opadów, których przekroczenie powoduje włączenie badanego okresu do klasy suszy łagodniejszej lub przerywa suszę. Prezentowane materiały i metody badań mogą być wykorzystane do konstrukcji map obszarów szczególnie wrażliwych na susze.The paper gives a brief review on droughts in Poland classified by the standardized precipitation index SPI. Frequency of drought occurrence was calculated using monthly precipitation records in the vegetation periods of 1954-1998 from 31 meteorological stations. According to Polish meteorological conditions the threshold value of the first class of drought is fixed at SPI = -0.5. Smaller values of SPI indicate different intensity of drought. The paper contains maps showing the frequency isolines of moderate, severe and extreme droughts

Spatial distribution of potential water deficits in red clover and alfalfa culivation comparted with the soil cover af arable lands in Poland

Warunki opadowe w Polsce są czynnikiem ograniczającym systematyczne uzyskiwanie w uprawach polowych dużych plonów koniczyny łąkowej (Trifolium pratense L.) i lucerny mieszańcowej (Medicago sativa L. x varia T. Martyn) (ok. 10 t s.m.·ha-¹). Oszacowano intensywność występujących niedoborów wodnych dla tych roślin w różnych regionach kraju. Stwierdzono ich dużą zmienność czasową i przestrzenną. Potencjalne niedobory wodne dla koniczyny łąkowej i lucerny mieszańcowej w centralnej Polsce na glebach brunatnych lub płowych lekkich, wytworzonych z glin, raz na pięć lat mogą osiągnąć 160-200 mm. Plonowanie lucerny w Wielkopolsce na tych samych glebach mogą ograniczać niedobory, sięgające nawet 200-240 mm. Przedstawione wyniki uzyskano, stosując do przetwarzania danych meteorologicznych i glebowych model CROPDEF.Precipitation in Poland is a factor limiting stable high yields of red clover and alfalfa (about 10 t of dry matter per ha). In the paper the estimated water deficits for those plants are presented in different regions of the country. The spatial distribution of water deficits is determined. The potential water deficits for red clover and alfalfa in central Poland on haplic luvisols developed from loams can reach 160-200 mm once a five years. In Wielkopolska region the water deficits for alfalfa can even reach 200-240 mm on the same soils. The results shown in the paper were obtained with the computer software CROPDEF for calculating water deficits and with available computer technique for cartographic presentation