Instytut  Uprawy  Nawożenia  i  Gleboznawstwa

Państwowy Instytut Badawczy

 

 

 

 

 

RAPORT   KOŃCOWY

z tematu badawczego nr 3.08

 

 

pt. Udoskonalenie internetowego systemu wspomagania

decyzji w integrowanej ochronie pszenicy i ziemniaka

 

zrealizowanego w ramach działalności statutowej

w podprogramie badawczym nr 3

 

                                                             

 

 

 

Koordynator podprogramu badawczego

Prof. dr hab. Jan Kuś

 

 

Kierownik tematu

Dr inż. Andrzej Zaliwski

 

 

Zespół badawczy tematu

Dr Andrzej Doroszewski, dr Jerzy Kozyra, dr Anna Nieróbca, mgr Jacek Hołaj, mgr Czesław Pietruch, mgr Stanisław Wilkos, dr Danuta Leszczyńska

 

 

 

Zakłady Naukowe wykonujące temat

Zakład Agrometeorologii i Zastosowań Informatyki

Zakład Uprawy Roślin Zbożowych

 

Okres realizacji tematu 2004-2006

Puławy, listopad 2006

 

 

Zakres wykonanych prac

W temacie badawczym zrealizowano następujące zadania:

1.     Utrzymanie w ruchu serwisu internetowego i systemu gromadzenia i przetwarzania danych pogodowych

1.1.  Administracja serwera stron internetowych i serwera baz danych

1.2.  Aktualizacja baz danych

1.3.  Obsługa systemu gromadzenia danych pogodowych

1.4.  Doskonalenie stron internetowych z informacją pogodową

1.5.  Opracowanie stron internetowych do analizy i oceny ekonomicznej wariantów technologicznych ochrony roślin

2.     Walidacja modelu Plant Protection - diseases

2.1.  Prowadzenie doświadczeń polowych

2.2.  Analiza wyników

3.     Współpraca z LODR w Końskowoli

3.1.  Prowadzenie doświadczeń z wykorzystaniem modelu NegFry

3.2.  Opracowywanie prognoz pogody przeznaczonych dla gospodarstw rolnych wykonujących zabiegi ochronne wg modelu NegFry

Do raportu dołączono, w formie dodatku (strony D-1 do D-21), sześć dokumentów:

·       dwa raporty z dwóch ostatnich spotkań (17.02.2006 i 24.08.2006) przedstawicieli instytucji współpracujących nad rozwojem IPM IDSS [Zaliwski i Wolny 2006a; Zaliwski i Wolny 2006b], raporty zawierają ustalenia i propozycje, dotyczące zalecanych przyszłych zadań rozwojowych (część zadań została zrealizowana w ramach niniejszego tematu),

·       raport z postępów prac nad systemem z czerwca 2006 roku [Zaliwski 2006], z krótką, aktualną dokumentację techniczną obsługi systemu, stanowiącą podstawę do sezonowego administrowania systemem,

·       dwa raporty z częściowych wdrożeń wyników uzyskanych w toku realizacji zadań badawczych w temacie 3.08 [Rysak 2004; Rysak 2005],

·       raport dotyczący walidacji modelu Plant Protection-diseases w latach 2004-2006 [Nieróbca i Leszczyńska 2006].

Podczas realizacji tematu powstały ponadto skrypty, programy i aplikacje pomocnicze systemu IPM IDSS. Dotyczą one transferu, przetwarzania i importu danych pogodowych oraz aktualizacji bazy danych pogodowych. Opisy opracowanych programów znajdują się w cytowanych pozycjach literatury raportu [Zaliwski 2006d; Zaliwski i Hołaj 2004; Zaliwski i Kozieł 2006a; Zaliwski i Kozieł 2006b; Zaliwski i Kozyra 2004; Zaliwski i Kozyra 2005]. Opisy opracowanych skryptów i procedury ich obsługi znajdują się w raportach rocznych [Zaliwski 2005; Zaliwski 2006e].

 

Realizacja zadań i wyniki badań

Narzędzia informatyczne w ochronie roślin

Przedsiębiorstwa rolnicze (produkujące na potrzeby rynku w odróżnieniu od produkcji wyłącznie na potrzeby własne) stanowią w naszym kraju ok. połowę gospodarstw rolniczych [Ziętara 2001]. Ich funkcjonowanie ze względu na presję konkurencyjną różni się zasadniczo od funkcjonowania pozostałych gospodarstw rolnych. Przedsiębiorstwa muszą utrzymać się i przetrwać krytyczne okresy, co jest możliwe tylko przy sprawnym zarządzaniu, korzystnie harmonizującym ich funkcjonowanie z dynamiką otoczenia przyrodniczego i ekonomicznego. Rozwój przedsiębiorstw wymaga działań twórczych i innowacji, a także korzystania z informacji w ilości daleko większej niż przed kilkoma dekadami [Adamowicz 2005].

Zasadniczym narzędziem informatycznym umożliwiającym efektywne korzystanie z informacji jest system informacji [Harsh 1998], który umożliwia gromadzenie danych i ich przetworzenie do postaci łatwo czytelnej. Wyspecjalizowane systemy informacji, generujące informacje przydatne przy podejmowaniu decyzji noszą nazwę systemów wspomagania decyzji. Są one coraz powszechniej używane w praktyce rolniczej, obejmując zakresem tematycznym wzrost, rozwój oraz agrotechnikę głównych gatunków roślin uprawnych [Antonopoulou 2003].

Niewątpliwie do trudnych zagadnień uprawowych należy ochrona roślin [Häni i inni 1998; Norris i inni 2003]. Głównym problemem są agrofagi, powodujące wysokie straty plonu. Jak wynika z danych zamieszczonych na rys. 1 i 2 jest to problem poważny w skali światowej. Przykładowo, w Europie straty ilościowe i jakościowe (łącznie) plonu głównych upraw wyniosły w minionych latach ok. 28% (rys.1). Do upraw szczególnie wrażliwych na atak agrofagów należy ziemniak - strata plonu w skali światowej dochodziła aż do 38% (rys.2). Pszenica jest nieco bardziej odporna, jednak straty plonu były także znaczne (ok. 34%).

Rys. 1. Straty plonu głównych upraw spowodowane agrofagami w skali światowej wg kontynentów. Pod uwagę wzięto kawę, bawełnę, soję, ziemniaki, kukurydzę, jęczmień, pszenicę i ryż. Na podstawie Norrisa i innych 2003, str. 10, za: Oerke E.C. 1994. Crop production and crop protection: Estimated losses in major food and cash crops. Amsterdam; New York. Elsevier, XXII, 808).

Rys. 2. Straty plonu głównych upraw spowodowane agrofagami w skali światowej (na podstawie Norrisa i innych 2003, str. 10, za: Oerke E.C. 1994. Crop production and crop protection: Estimated losses in major food and cash crops. Amsterdam; New York. Elsevier, XXII, 808).

Ponieważ straty plonu są wynikiem uszkadzania różnych części roślin, ich wielkość zależy nie tylko od liczebności populacji (zagęszczenia) agrofagów ale i od tego, jakie części roślin są uszkadzane. Ogólnie przy małym zagęszczeniu poziom uszkodzeń jest niski i nie powoduje zniżki plonu wymagającej interwencji człowieka. Jest to tzw. strata tolerowana, która jest mniejsza niż koszt ewentualnego zabiegu ochronnego (rys.3). Dopiero przy wyższych stratach zabieg ochronny staje się ekonomiczne uzasadniony.

Rys. 3. Progi nasilenia agrofagów: próg statystyczny, ekonomiczny i opłacalności. Krzywe A, B i C pokazują populacje agrofagów o różnym zagęszczeniu, A - dużym, B - średnim, C - małym. Na podstawie Norrisa i innych 2003, str. 199.

W literaturze fachowej wymienia się różne progi nasilenia agrofagów (rys.3), z których największe znaczenie praktyczne ma tzw. próg opłacalności [Boczek 2001; Norris i inni 2003]. Próg opłacalności jest to takie zagęszczenie populacji agrofaga, przy której koszt zabiegu ochronnego jest równy wartości plonu zachowanego. Mimo prostoty definicji dokładne ustalenie wartości progu opłacalności w każdym konkretnym przypadku natrafia na trudności związane ze zgromadzeniem i analizą wszystkich niezbędnych danych. Zebranie danych wymaga często wiedzy eksperckiej, a ich zmienność pozostawia niewiele czasu na działanie. Ponieważ ważny jest łączny wpływ wszystkich kategorii organizmów szkodliwych występujących w środowisku danej uprawy, rośnie liczba danych, a występujące wzajemne powiązania i zachodzące współoddziaływania podnoszą stopień komplikacji. Dopiero zastosowanie narzędzi informatycznych pozwala na precyzyjną i szybką ocenę sytuacji umożliwiając reakcję skuteczną i ekonomicznie wyważoną.

Korzyść ze stosowania narzędzi informatycznych w ochronie roślin wynika z ich trzech zalet:

·     zdolności automatycznego generowania informacji z danych wg procedur zawartych w modelach; producent rolny nie musi śledzić każdorazowo procesu obliczeń, skupiając uwagę na wyniku,

·     ułatwienia automatyzacji pozyskiwania danych; przykładem są automatyczne stacje meteorologiczne, wykonujące pomiary elementów pogodowych i umożliwiające ich przesyłanie w postaci cyfrowej wprost do modeli systemu wspomagania decyzji,

·     usprawnienia logistyki danych i informacji; miejsca gromadzenia i przetwarzania danych oraz wykorzystania informacji mogą być dowolne, przy minimalnych opóźnieniach czasowych wynikających z ich rozproszenia i złożoności obliczeniowej, co pozwala dostarczyć wyniki dokąd trzeba i kiedy trzeba, np. z wykorzystaniem Internetu lub telefonii komórkowej [Jensen i Thysen 2003], itd.

Jak wynika z powyższego, narzędzia informatyczne mogą pełnić bardzo ważną rolę w ochronie roślin, pod warunkiem dostarczania informacji pozwalających skutecznie ograniczyć straty plonu. Kluczowym zagadnieniem w procesie opracowywania takich systemów są bezwzględnie procedury wytwarzania i przesyłania informacji.

Internetowy system wspomagający podejmowanie decyzji w integrowanej ochronie pszenicy i ziemniaka ( IPM IDSS )

Zręby IPM IDSS powstały w latach 2000-2002 we współpracy trzech instytutów badawczych, IHAR, IOR i IUNG w wyniku transferu technologii udostępnionej przez DIAS  -  Duński Instytut Nauk Rolniczych [DIAS-RAPORT1 2003; DIAS-RAPORT2 2003; Zaliwski i Hołaj 2002; Zaliwski i inni 2003]. Dokładny opis systemu (stan w roku 2003) znajduje się w raporcie końcowym z tematu badawczego statutowego 1.11 pt. „System wspomagania decyzji dla integrowanej ochrony zbóż udostępniany przez Internet” [Zaliwski i inni 2003]. Począwszy od 2003 roku warunki dalszego rozwijania i wdrażania IPM IDSS zostały określone w porozumieniu pomiędzy instytucjami uczestniczącymi: IOR, IUNG, IHAR, GIIORiN i LODR [Porozumienie 2003]. Okresowo odbywają się spotkania przedstawicieli instytucji uczestniczących w rozwijaniu i wdrażaniu IPM IDSS, na których podejmowane są decyzje odnośnie dalszych prac.

Obecnie IPM IDSS istnieje fizycznie na dwóch serwerach: w IOR w Poznaniu i w IUNG-PIB w Puławach. Porozumienie [Porozumienie 2003] wymaga, aby był to jednolity system, udostępniany z dwóch źródeł. Ze względu jednak na trudności organizacyjne z utrzymaniem dwóch identycznych kopii, na spotkaniu w IOR w Poznaniu w lutym 2006 roku ustalono, że: „w 2006 roku system będzie prezentowany z serwera w IUNG-PIB ( portal www.ipm.iung.pulawy.pl ). Serwer w IOR będzie służył jako kopia rezerwowa [Zaliwski i Wolny 2006a]. Jest to ważny zapis, ponieważ znacznie zwiększa możliwości aktualizacji systemu i skraca czas prac.

Na spotkaniu w IOR w Poznaniu w sierpniu 2006 roku ustalono ponadto, że: „IOR i IUNG-PIB będą współpracować w zakresie wdrożenia i utrzymania IPM IDSS w celu uniknięcia powielania zadań. Prace będą finansowane m.in. z zadań programów wieloletnich PIB realizowanych przez IOR i IUNG-PIB.” Jest to również istotny zapis odnośnie przyszłego wdrożenia systemu.

W dalszej części raportu przedstawiono wyniki realizacji poszczególnych zadań tematu badawczego, którego celem było utrzymanie systemu w ruchu i udoskonalenie określonych procedur wytwarzania informacji potrzebnych do wspomagania decyzji w integrowanej ochronie pszenicy i ziemniaka.

1.     Utrzymanie w ruchu serwisu internetowego i systemu gromadzenia i przetwarzania danych pogodowych

Celem zadania była obsługa stron internetowych i coroczna aktualizacja baz danych niezbędnych dla prawidłowej pracy systemu. Dane pogodowe używane do walidacji modelu Plant Protection-diseases pochodziły ze stacji automatycznej w Osinach. Dane o środkach ochrony roślin i dane meteorologiczne ze stacji synoptycznych IMGW zostały udostępnione przez IOR. Dane o odmianach pszenicy zostały udostępnione przez IHAR. W ramach tego zadania udoskonalono wcześniej stosowane rozwiązania dotyczące tworzenia baz, importu i kontroli jakości danych pogodowych.

Administracja serwera stron internetowych i serwera baz danych

Jakakolwiek bazodanowa aplikacja internetowa wymaga do pracy serwera stron internetowych i serwera baz danych. IPM IDSS, czyli Internetowy system wspomagający podejmowanie decyzji w integrowanej ochronie roślin (pszenicy i ziemniaka), wykorzystuje jako serwer stron internetowych Internet Information Services IIS 5.0 [Microsoft Corporation 2006b], a jako serwer baz danych - MS SQL Server 2000 [Microsoft Corporation 2006c; Reynolds 2000; Vieira 1999]. Obydwa programy (IIS i SQL Server 2000) są zainstalowane na jednej maszynie (serwerze o nazwie IPM, rys.4). Serwer IPM pracuje pod systemem Windows Serwer 2000 [Microsoft Corporation 2006d] w wewnętrznej sieci komputerowej IUNG-PIB (należy do jednej z domen istniejących w Instytucie).

Internetowy system wspomagający podejmowanie decyzji w integrowanej ochronie roślin posiada architekturę typu klient-serwer. Strona określona jako klient zleca określone usługi (np. dostęp do bazy danych), natomiast zadaniem strony nazywanej serwerem jest realizacja tych usług. W oparciu o model klient-serwer projektowana jest obecnie większość sieci komputerowych. Przykładem klienta jest przeglądarka internetowa, która pobiera informacje (strony WWW) z serwera (rys.5).

 

Rys. 4. Serwer IPM. Jako serwer stron internetowych służy program Internet Information Services (IIS 5.0), a jako serwer baz danych MS SQL Server 2000.  

Serwer systemu IPM IDSS posiada architekturę trójwarstwową (rys.6). Pierwszą warstwę stanowią bazy danych (szczegółowy opis baz danych systemu podano w raporcie końcowym z tematu badawczego statutowego 1.11 [Zaliwski i inni 2003]). Stąd czerpane są wszystkie dane zasilające modele ochrony roślin oraz część tekstów ukazujących się na stronach WWW systemu (pozostała część tekstów czerpana jest z plików ASP). Następna warstwa (zwana często „biznesową”) jest odpowiedzialna za przetworzenie danych na informację - tutaj znajdują się modele ochrony roślin wykonujące obliczenia (niewielka część danych do obliczeń pochodzi z interfejsu użytkownika).

Rys. 5. Architektura klient-serwer Internetowego systemu wspomagającego podejmowanie decyzji w integrowanej ochronie roślin (pszenicy i ziemniaka).

Rys. 6. Trójwarstwowa architektura serwera systemu IPM IDSS (Internetowego systemu wspomagającego podejmowanie decyzji w integrowanej ochronie roślin (pszenicy i ziemniaka).

Trzecia warstwa (tzw. warstwa prezentacji) łączy wyniki obliczeń z kodem HTML i JavaScript. Strumień kodu wraz z wynikami obliczeń trafia przez Internet do przeglądarki, która służy do wyświetlenia wyników obliczeń (rys. 5 i 6). Kod JavaScript (JS) używany jest do dynamicznych zmian na stronach internetowych bez potrzeby powtórnego łączenia się z serwerem, dzięki czemu zmiany następują szybko.

Administracja serwerów polegała na:

·       aktualizacji systemu Windows Server 2000 (aktualizacja automatyczna),

·       aktualizacji serwera baz danych MS SQL Server 2000 (aktualizacja ręczna),

·       wykonywaniu kopii zapasowych baz danych,

·       wykonywaniu kopii zapasowych plików ASP, JS i innych,

·       zapisie kopii zapasowych do pamięci stałej (CD, PenDrive).

Aktualizację systemu Windows Server 2000 i MS SQL Server 2000 wykonywano w miarę pojawiania się aktualizacji w Internecie (są one opracowywane i udostępniane co pewien czas przez Microsoft Corporation). W celu wykonywania kopii zapasowych baz danych utworzono dwa plany w module zarządzania bazami danych (DB Maintenance Plans), jeden plan dla bazy dssIPMDSSPL i drugi dla pozostałych baz danych (szczegółowy opis baz danych i stron internetowych podano w raporcie końcowym z tematu 1.11 badań statutowych  [Zaliwski i inni 2003]). Baza danych dssIPMDSSPL zawiera podstawowe dane dla wielu stron internetowych systemu i jest dość często zmieniana, dlatego kopia jest wykonywana trzykrotnie w ciągu tygodnia (zapis na dysk twardy serwera). Tworzenie kopii zapasowych pozostałych baz danych (włącznie z bazą danych pogodowych stdWeather) odbywa się raz w tygodniu (zapis również na dysk twardy serwera). Z dysku twardego serwera pliki kopii zapasowych są kopiowane na jeden z komputerów w Zakładzie Agrometeorologii i Zastosowań Informatyki (zadanie ustawione w Harmonogramie serwera). Z komputera tego robione były ręcznie kopie na CD (w latach 2004-2005). Od 2006 roku wykorzystywany jest do tego celu PenDrive (starsze wersje plików są usuwane).

Corocznie przed sezonem należy wykonać obsługę baz danych i uruchomić Harmonogram Zadań na serwerze. Szczegóły obsługi podano w dodatku do niniejszego raportu na str. D-8 i D-9.

Administracja serwera związana z pracą w sieci i bezpieczeństwem danych była prowadzona przy współpracy ze specjalistami z Miejskiej Sieci Komputerowej PULMAN.

Aktualizacja baz danych

Aktualizowano bazy danych z danymi o pogodzie, środkach ochrony roślin i odmianach pszenicy ozimej i jarej. Aktualizacja bazy danych pogodowych jest opisana szczegółowo w rozdziale „Obsługa systemu gromadzenia danych pogodowych” (następny rozdział).

Do aktualizacji środków ochrony roślin przeznaczona jest aplikacja napisana w programie Access. Aplikacja ta została przekazana IUNG-PIB w 2002 roku w ramach realizacji wspólnego projektu przez Duński Instytut Nauk Rolniczych [DIAS-RAPORT1 2003; DIAS-RAPORT2 2003]. Obecnie program ten wymaga gruntownego przetestowania i prawdopodobnie aktualizacji, ponieważ nie funkcjonuje prawidłowo w obecnym środowisku Access - SQL server 2000.

W związku z tym przeprowadzono ręczną aktualizację danych o środkach ochrony roślin. Stwierdzono, że ze względu na dużą liczbę powiązań relacyjnych między tabelami jest to zadanie pracochłonne. Wymagane jest opracowanie procedury aktualizacji danych o środkach ochrony roślin, bądź przez poprawienie programu do wprowadzania danych, przez opracowanie strony internetowej lub w inny sposób.

Dane o odmianach zaktualizowano w pełnym zakresie, wykorzystując wszystkie posiadane dane aktualne w roku 2006.

Obsługa systemu gromadzenia danych pogodowych

W latach 2004-2006 dane pogodowe ze stacji synoptycznych pochodziły z serwera IMGW w Poznaniu i zostały udostępnione dla IUNG i IOR nieodpłatnie pod warunkiem prezentacji na stronach systemu tylko w formie przetworzonej (jako wyniki pracy modeli ochrony roślin). W związku z powyższym łącze do stron z informacją pogodową generowaną ze stacji synoptycznych (znajdujące się na stronie głównej systemu) zmieniono w 2004 roku tak, aby wskazywało na portal Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej (www.imgw.pl).

W latach 2004-2006 format przesyłania danych ze stacji synoptycznych był zmieniany kilkakrotnie [Zaliwski i Kozyra 2004; Zaliwski i Kozyra 2005]. Początkowo (2003 rok) źródłowe pliki danych były pobierane z serwera w IOR i automatycznie przetwarzane przy pomocy programu SynopSQL, umożliwiającego rozkodowywanie depesz SYNOP[1] [Zaliwski i Kozyra 2004; Zaliwski i Kozyra 2005] na serwerze IPM w IUNG. Później zmieniła się organizacja przesyłania danych: od 2004 roku dane były przetwarzane przez program SynopSQL pracujący na serwerze IMGW w Poznaniu i w postaci przetworzonej przesyłane do serwerów w IOR i IUNG. Program SynopSQL został w tym celu uzupełniony o nowe opcje obliczeniowe [Zaliwski i Kozyra 2004] i udostępniony IMGW. W latach 2005 i 2006 zmieniał się nieznacznie format plików SYNOP, co każdorazowo wymagało także dokonywania odpowiednich zmian w programie SynopSQL i w instrukcji obsługi. Opis ostatniej wersji programu: Instrukcja obsługi programu SynopSQL [Zaliwski i Kozyra 2005]).

Ze względu na wykorzystanie przez system danych pogodowych w czasie quasi-rzeczywistym, baza danych wymaga aktualizacji w cyklu godzinowym. Aktualizację taką mogą zapewnić tylko procedury automatyczne. Do końca sezonu w 2003 roku dane pogodowe były przesyłane z serwera w Danii, z wykorzystaniem udostępnionych przez stronę duńską skryptów WSH (Windows Script Host) i VBScript do automatycznego transferu i aktualizacji bazy danych. Ponieważ od 2004 roku dane pogodowe były pobierane z serwera w IOR, wymagało to opracowania własnych procedur. Procedury te zostały napisane w językach skryptowych WSH i VBScript i były testowane w warunkach „produkcyjnych” i modernizowane w następnych latach ze szczególnym zwróceniem uwagi na niezawodność pracy. Ostatnia wersja procedur jest bardziej szczegółowo opisana w raporcie z postępów prac w zadaniu 3.08 z lutego 2006 [Zaliwski 2006b]. W 2006 roku opracowano nową wersję oprogramowania do transferu danych w języku Java. Nowa wersja (program FtpSync.jar) ma udoskonaloną część odpowiedzialną za transfer zdalny plików w kierunku dalszego zwiększenia niezawodności i dodaną funkcję zawiadamiania administratora baz danych o występujących błędach transferu [Zaliwski i Kozieł 2006b].

Wszystkie procedury transferu danych i importu do bazy danych są uruchamiane przez odpowiednie zadania harmonogramu na serwerze. Zadania te dostosowywano do potrzeb skryptów transferu i importu danych.

Należy stwierdzić, iż po kilku latach testowania opracowano wersję systemu gromadzenia danych pogodowych, którą można uznać za wystarczająco niezawodną. Miarą niezawodności jest kilkumiesięczna, bezbłędna praca automatyczna w cyklu godzinowym, nie wymagająca interwencji administratora. System gromadzenia danych pogodowych jest odporny obecnie na wszystkie zakłócenia, które wystąpiły w latach 2004-2006, tzn. potrafi automatycznie skorygować efekt zakłóceń, takich jak chwilowy brak plików do pobrania z serwera zdalnego, nieprawidłowy transfer plików, przerwy w pracy serwera systemu IPM IDSS itd.

System gromadzenia danych pogodowych umożliwia obecnie pobieranie danych ze stacji synoptycznych IMGW i ze stacji agrometeorologicznych IUNG-PIB i może być zaczątkiem sytemu danych agrometeorologicznych w Instytucie.

Wykorzystanie danych pogodowych

Na podstawie danych ze stacji meteorologicznej w Radawcu k/Lublina w latach 2004-2006 generowano zalecenia ochrony ziemniaka przed zarazą ziemniaka przy pomocy programu PC-NegFry [Hansen 1999; Zaliwski 2006c]. Zalecenia były wykorzystywane przez  LODR w Końskowoli do prac wdrożeniowych [Rysak 2004; Rysak 2005] (patrz Dodatek str. D-13 i D-17). Dane pogodowe ze stacji w Radawcu k/Lublina były eksportowane automatycznie z bazy danych pogodowych do pliku tekstowego na komputerze osoby obsługującej program NegFry przy użyciu skryptów napisanych w językach skryptowych VBScript i WSH. W celu ułatwienia opracowywania zaleceń dla LODR w Końskowoli na podstawie danych ze stacji meteorologicznej w Radawcu k/Lublina napisano w 2004 roku program MetData, którego zadaniem jest przetworzenie danych z bazy danych SQL server 2000 z tabeli wth_HourObs na format wymagany przez program PC-NegFry. Dane są eksportowane z bazy do pliku tekstowego na serwerze IPM przez skrypt dbExportHourObs.vbs, przetwarzane przez program MetData i kopiowane na komputer osoby obsługującej program NegFry przez skrypt WHS. W ten sposób cały proces pozyskiwania danych z bazy danych SQL server 2000 jest w pełni automatyczny, co znacznie podnosi komfort pracy z programem PC-NegFry.

Na stronie internetowej „Prognoza negatywna wystąpienia zarazy ziemniaka” wprowadzono zmiany. W tabeli z kumulowanymi wartościami ryzyka wiersz, w którym po-dawana jest data pierwszego zabiegu, zaznaczany jest obecnie czerwonym kolorem. Ułatwia to szybkie zlokalizowanie wiersza w tabeli w celu ustalenia, czy pierwszy zabieg jest potrzebny. Od 2004 w systemie nie prezentowano krótkoterminowych prognoz pogody ze względu na wysokie koszty ich opracowania (usługa zewnętrzna).

Doskonalenie stron internetowych z informacją pogodową

W okresie 2004-2006 dane pogodowe ze stacji synoptycznych zostały udostępnione dla IUNG-PIB i IOR przez IMGW w Poznaniu nieodpłatnie pod warunkiem usunięcia ze stron IPM IDSS łącza do stron z informacją pogodową generowaną ze stacji synoptycznych (porównaj rys.7 i 8). W związku z powyższym zadanie to może być realizowane w PIB 2.9 w 2007 roku, o ile dane zostaną zakupione w IMGW.

Rys. 7. Wygląd głównej strony systemu IPM IDSS, wersja z roku 2003.

Rys. 8. Wygląd głównej strony systemu IPM IDSS, wersja z roku 2006.

 

Opracowanie stron internetowych do analizy i oceny ekonomicznej wariantów technologicznych ochrony roślin

Uprawa zbóż, a zwłaszcza pszenicy ozimej, od lat stanowi w Polsce jedno z głównych źródeł utrzymania rolników. Jakość ziarna zależy od wielu czynników, z których do najważniejszych należy prawidłowa ochrona roślin. Ze względu na wysokie ceny środków ochrony roślin zabiegi ochronne należą do najbardziej kosztownych elementów technologii produkcji zbóż [Podolska i Szypuła 2002]. Z drugiej strony jednak zwalczanie agrofagów zwiększa nie tylko jakość, ale również ilość plonu.

W celu umożliwienia śledzenia zależności między intensywnością ochrony a jej kosztami oraz przedstawienia składników kosztów ochrony opracowano internetową aplikację kalkulacji kosztów ochrony zbóż [Zaliwski i Hołaj 2004]. Aplikacja rozszerza IPM IDSS o moduł kalkulacji kosztów ochrony [Zaliwski i Hołaj 2002].

Aplikacja posiada architekturę trójwarstwową (patrz rys.6) z rozbudowaną częścią pracującą w przeglądarce, wykorzystującą DHTML - Dynamic HTML [Microsoft Corporation 2006a]). Umożliwia ona kalkulację bezpośrednich kosztów produkcji i kosztów ochrony pszenicy ozimej i przeprowadzenie symulacji ekonomicznych określonych technologii uprawy. Technologie obejmują cztery areały (1 ha, 3 ha, 10 ha i 50 ha). Procedury obliczeniowe kosztów uwzględniają podane przez użytkownika parametry: liczba zabiegów ochronnych przeciw chorobom, szkodnikom i chwastom, środki ochrony roślin (rys.9), dawki, ceny, plon itd.

Rys.9 Fragment strony internetowej aplikacji umożliwiający wybór środków chemicznych w ochronie pszenicy ozimej przeciw chorobom.

Rys.10. Wartość produkcji, koszty bezpośrednie i nadwyżka bezpośrednia dla pszenicy ozimej [zł/ha].

Rys.11. Koszty ochrony pszenicy ozimej na tle pozostałych kosztów bezpośrednich produkcji [%].

W celu pozyskania danych o kosztach bezpośrednich produkcji pszenicy ozimej, niezbędnych do obliczeń kosztów ochrony na w/w areałach, wykorzystano metodę modelowania technologii i analizy ekonomicznej [Hołaj i Zaliwski 2001]. Modelowanie i analizę przeprowadzono przy pomocy programu „Agroefekt” [Zaliwski 1995], którego algorytmy obliczeniowe oparte są w dużej mierze na metodzie podanej przez Witney’a [Witney 1996], a także Manteuffla [Manteuffel 1984] i Lorencowicza [Lorencowicz 2001]. Dla każdego z areałów opracowano modele technologii produkcji na podstawie szczegółowej kalkulacji kosztów (wg cen 2004 r.), uwzględniającej zabiegi, dane eksploatacyjne, koszty pracy ciągników i maszyn, itd. Wyniki obliczeń wprowadzono do bazy danych aplikacji internetowej, zawierającej uogólnione informacje o technologiach. W celu zachowania spójności z systemem IPM IDSS przyjęto, że dane dotyczące ochrony (chemiczne środki ochrony, ceny i dawki) pobierane będą z baz danych systemu IPM IDSS, wobec czego nie wymagają osobnej aktualizacji. Wyniki generowane przez aplikację (dla pszenicy ozimej) dotyczą wartości produkcji, kosztów bezpośrednich i nadwyżki bezpośredniej oraz kosztów ochrony z wydzieleniem składników kosztów (materiałów, ciągników, maszyn i pracy ludzi). Wyniki przedstawione są w formie graficznej (rys. 10 i 11) a także tabelarycznej.

Użytkownik korzystający z aplikacji ma możliwość wyboru technologii (wg areału) i plonu ziarna (30-100 dt/ha). Następnie dla każdego z trzech celów ochrony (przeciw chorobom zbóż, szkodnikom i chwastom) wybiera środki chemiczne i ustala ich cenę i dawkę, podaje także wykorzystanie roczne ciągnika i opryskiwacza oraz cenę ziarna pszenicy. Określenie tych parametrów odbywa się w panelu wprowadzania danych.

Przeglądarka przesyła wprowadzone dane do aplikacji znajdującej się na serwerze. Warstwa kalkulacyjna aplikacji pobiera z warstwy bazodanowej niezbędne dane i wykonuje obliczenia kosztów środków chemicznych i kosztów jednostkowych ciągnika i opryskiwacza dla wybranej technologii. Liczba zabiegów ochronnych ustalana jest przez aplikację na podstawie liczby wybranych środków. Na podstawie wydajności agregatu obliczane są koszty pracy ciągnika, opryskiwacza i robocizny w zabiegach ochrony. Wartość kosztów bezpośrednich produkcji jest interpolowana dla podanego plonu z wartości kosztów dla plonu 30 dt/ha i 100 dt/ha zawartych w bazie danych aplikacji.

Przy pełnej ochronie (przeciw chorobom, szkodnikom i chwastom) koszty ochrony mogą stanowić znaczącą część bezpośrednich kosztów produkcji, co powoduje (szczególnie na małych areałach), że wartość produkcji nie pokrywa bezpośrednich kosztów produkcji (ujemna nadwyżka bezpośrednia). Związane jest to z wysokimi kosztami jednostkowymi pracy ciągnika i maszyn, ale przede wszystkim z wysokimi kosztami ochrony. Należy zaznaczyć, że nadwyżka bezpośrednia na większych areałach będzie kształtować się korzystniej ze względu na wyższe wykorzystanie roczne sprzętu [Witney 1996].

2.     Walidacja modelu Plant Protection-diseases

Celem zadania była walidacja modeli[2] Septoriozy na pszenicy ozimej i jarej. Strategia ochrony roślin była realizowana w oparciu o duński model Plant Protection-diseases [Hagelskjær 2003]. Prowadzono doświadczenia poletkowe poświęcone walidacji modelu w warunkach polskich, porównując skuteczność schematów ochrony. Doświadczenia wg tej samej metodyki prowadzona w IOR.

Metodyka

Badania prowadzono w Zakładzie Doświadczalnym w Osinach. Przeprowadzono dwa ścisłe doświadczenia polowe z pszenicą ozimą i z pszenicą jarą.

Badano:

·       dwie odmiany pszenicy ozimej: Kobra i Zyta,

·       dwie odmiany pszenicy jarej: Ismena i Torka,

·       siedem wariantów ochrony( tab. 1-4, Dodatek str. D-23 i D-24).

 

Wyniki badań

Doświadczenie walidacyjne z pszenicą ozimą, rok 2004

W roku 2004 różnice w nasileniu chorób między odmianami pszenicy ozimej były niewielkie. Wg modelu PP-diseases wykonano po 3 zabiegi ochronne dla każdej odmiany. Testowany system (PP-diseases) zalecił pierwszy zabieg przeciwko mącznikowi w fazie strzelania w źdźbło, drugi zabieg przeciwko mączniakowi i septoriozie w początkowej fazie kłoszenia oraz trzeci zabieg na początku dojrzałości mlecznej przeciwko septoriozie.

Wykonana analiza statystyczna dla doświadczenia z pszenicą ozimą nie wykazała istotnych różnic w plonie ziarna między badanymi obiektami, pomimo, że zaznaczyły się duże różnice w reakcji odmian na ochronę. Generalnie odmiana Kobra nie reagowała na zastosowaną ochronę zwyżką plonu. Uzyskany plon na obiekcie bez oprysku (w kontroli) wyniósł 10,06 t/ha i był wyższy niż w większości badanych obiektów z zastosowaniem ochrony. Inaczej reagowała odmiana Zyta. Najniższy plon, 9,04 t/ha, uzyskano na obiekcie kontrolnym, natomiast w obiektach z zastosowaną ochroną plon ziarna był wyższy nawet o 1 t/ha. Uzyskane wyniki wskazują, że reakcja odmian na porażenie chorobami jest ważnym elementem, który należy szczególnie uwzględniać w systemie ochrony roślin. Stopień porażenia liści w okresie dojrzałości woskowej nie miał znaczenia w ograniczeniu plonu. Pomimo, iż Kobra miała większy procent powierzchni porażonych liści niż Zyta, reakcja odmian była całkowicie odmienna. Odmiana Zyta reagowała wyraźnym zmniejszeniem plonu ziarna, gdy nie zastosowano ochrony.

Doświadczenie walidacyjne z pszenicą ozimą, rok 2005

Susza w kwietniu ograniczała rozwój chorób grzybowych. Różnice w nasileniu chorób między odmianami pszenicy ozimej były niewielkie. Wg zaleceń modelu Plant Protection-Diseases wykonano po 2 zabiegi ochronne dla każdej odmiany. Testowany system zalecił pierwszy zabieg przeciwko mącznikowi w fazie strzelania w źdźbło (33-34 BBCH), a drugi zabieg wykonano pod koniec kwitnienia przeciwko septoriozie.

Wykonana analiza statystyczna wskazała, że istotnie wyższy plon wystąpił w strategiach ochrony standardowej i PP-diseases. Odmiana Kobra nie zareagowała istotną zwyżką plonu na zastosowane strategie ochrony, co potwierdziło dużą stabilność (wierność) odmiany w plonowaniu. Inaczej reagowała odmiana Zyta, dla której najniższy plon uzyskano w obiekcie kontrolnym bez ochrony 7,35 t/ha, natomiast w obiektach z zastosowaną ochroną plon ziarna był wyższy nawet o ok. 0,9 t/ha. Uzyskane wyniki wskazują, że stopień porażenia nie przekłada się bezpośrednio na ograniczenie plonu. Pomimo, że procent roślin porażonych chorobami był generalnie większy w przypadku Kobry, to odmiana Zyta reagowała wyraźnym zmniejszeniem plonu ziarna w kontroli bez ochrony.

Doświadczenie walidacyjne z pszenicą ozimą, rok 2006

Długa śnieżna zima przyczyniła do osłabienia roślin, ponadto późne ruszenie wegetacji również nie sprzyjało wzrostowi roślin. Pierwsze objawy mączniaka wystąpiły na początku maja, natomiast jego epifitoza w połowie maja. Wg zaleceń modelu PP-diseases wykonano 2 zabiegi. Pierwszy zabieg wykonano przeciw mączniakowi w fazie strzelania w źdźbło (30-31 BBCH), natomiast drugi przeciw septoriozie w fazie początku kłoszenia. Wysokie temperatury i brak opadów w dalszym okresie zahamował rozwój wszystkich chorób. Porażenie roślin w fazie dojrzałości mlecznej było niewielkie, zwłaszcza w przypadku Zyty.


Rys.12. Wysokość dawek fungicydów wg zaleceń producenta (standard) i systemu IPM IDSS (model Plant Protection-Diseases, PC-PP) w dwóch latach doświadczeń.

 

Wysokość dawek fungicydów wg zaleceń producentów i zalecanych przez model PP-diseases (wyniki z dwóch lat) przedstawiono na rys.12. Zastosowanie modelu umożliwia ograniczenie stosowania środków ochrony roślin w stosunku do zaleceń producentów. Średnio w sezonie wegetacyjnym zużycie środków ochrony roślin można zmniejszyć o około 60% (rys. 12), przy jednoczesnym zachowaniu skuteczności ochrony.

Doświadczenie walidacyjne z pszenicą jarą, rok 2004

Sucha wiosna oraz suchy, upalny maj ograniczał rozwój chorób grzybowych. Susza wiosenna ograniczyła jednak również krzewienie produkcyjne, co spowodowało słabą obsadę roślin. Korzystne warunki w późniejszym okresie umożliwiły poprawę stanu roślin, co w efekcie końcowym dało średnie plony ziarna (Ismena 4,04-5,01 t ha, Torka 4,06-5,03 t ha).

Testowany system PP-diseases zalecił wykonanie dwóch zabiegów ochronnych przeciwko septoriozie. Pierwszy z nich wykonano w okresie kłoszenia, drugi pod koniec kwitnienia pszenicy. Uzyskane wyniki wskazują, że chociaż warunki pogodowe w początkowym okresie wegetacji nie były korzystne ani dla rozwoju chorób, ani dla wzrostu roślin, to jednak zastosowana ochrona przyczyniła się znacznie do ograniczenia strat plonu (nawet o 1 t/ha). Stwierdzono istotny wpływ zastosowanych strategii ochrony na plon 3,4,5,6 i 7. Uzyskane wyniki dla pszenicy jarej potwierdziły precyzyjność i skuteczność weryfikowanego systemu.

 

Doświadczenie walidacyjne z pszenicą jarą, rok 2005

Warunki meteorologiczne w 2005 roku były wyjątkowo niekorzystne dla wzrostu i plonowania zbóż jarych. Susza w kwietniu wydłużyła okres wschodów oraz ograniczyła krzewienie produkcyjne, co było przyczyną słabej obsady roślin. Niedostateczne uwilgotnienie gleby notowane już w II i III dekadzie czerwca oraz niedobór opadów w pierwszej połowie lipca, przy utrzymującej się okresami bardzo wysokiej temperaturze powietrza i gleby, niskiej wilgotności względnej powietrza oraz dużym usłonecznieniu przyczynił się do dalszego pogłębienia deficytu wilgoci w glebie. Warunki panujące w lipcu skróciły okres wypełniana ziarna (przyspieszone dojrzewanie). Efektem tych warunków była gorsza struktura łanu, a uzyskane plony ziarna były wyjątkowo niskie (ok. 2,5 t/ha) i o słabej jakości ziarna (słabo wy-kształcone nasiona, o niskiej zawartości glutenu). Uzyskane plony pszenicy jarej były niemal dwukrotnie mniejsze w porównaniu z rokiem ubiegłym (Ismena 4,04-5,01 t ha, Torka 4,06-5,03 t ha). Nie stwierdzono istotnych różnic między obiektami pszenicy jarej.

Doświadczenie walidacyjne z pszenicą jarą, rok 2006

W latach 2005-2006 wystąpiły niekorzystne warunki dla wzrostu i rozwoju zbóż jarych. Panująca susza ograniczała plonowanie pszenicy jarej, co znalazło odzwierciedlenie w niskich plonach ziarna, niezależnie od strategii ochrony. Przedwczesne zasychanie roślin uniemożliwiało dokonanie dokładnej oceny porażenia roślin przez patogeny.

 

3.     Współpraca z LODR w Końskowoli

Celem zadania była kontynuacja współpracy ze służbami doradczymi z LODR w Końskowoli w zakresie prowadzenia ochrony ziemniaka przeciw zarazie ziemniaka w doświadczeniach produkcyjnych z wykorzystaniem systemu NegFry. Rola IUNG-PIB polegała na opracowywaniu zaleceń przeznaczonych dla wybranych przez LODR w Końskowoli gospodarstw rolnych oraz wspomaganiu wiedzą merytoryczną w sprawach dotyczących agrometeorologii.

Wynikiem współpracy były prowadzone przez LODR w Końskowoli wdrożenia w zakresie ochrony ziemniaków przed zarazą ziemniaka pt. Doskonalenie elementów technologii uprawy ziemniaków jadalnych z uwzględnieniem zasad dobrej praktyki rolniczej [Rysak 2004; Rysak 2005]. Kierownikiem wdrożenia był mgr inż. Wojciech Rysak, główny specjalista ds. produkcji roślinnej w LODR w Końskowoli. Wdrożenie odbywało się na terenie gminy Konopnica, Niedrzwica i Strzyżowice położonych w województwie Lubelskim. Wdrożeniem objęto gospodarstwa towarowe zaopatrujące w ziemniaki aglomerację lubelską lub kierujące  produkcję do sprzedaży w ramach kontraktacji na rzecz Zakładów Przemysłu Ziemniaczanego w Lublinie. Wdrożenia zlokalizowano w trzech gospodarstwach towarowych, na pięciu plantacjach. Właściciele plantacji objętych wdrożeniem mają duże doświadczenie w uprawie ziemniaków i posiadają ponad 10 ha ziemniaków w zmianowaniu rocznie. Plantacje wdrożeniowe były podzielone na 2 części - na jednej wykonywano zabiegi chemiczne wg wskazań programu odnośnie przekroczenia progu ryzyka wystąpienia zarazy, natomiast na pozostałej części rolnicy wykonywali zabiegi ochronne kierując się własnym doświadczeniem. W 2004 roku wdrożeniem objęto 21 plantacji w 6 gospodarstwach, a w 2005 i 2006 roku 16 plantacji w 5 gospodarstwach.

Na potrzeby wdrożenia opracowano system przekazywania informacji do rolników w którym integralną internetowy systemu wspomagania decyzji w integrowanej ochronie pszenicy i ziemniaka (rys.13).

 

Rys.13. System przepływu informacji między IMGW, IUNG-PIB, LODR w Końskowoli i gospodarstwami w ramach współpracy dotyczącej wdrażania internetowego systemu wspomagania decyzji w integrowanej ochronie ziemniaka.

Zadaniem IUNG-PIB we wdrożeniach był nadzór nad przepływem danych w systemie i utrzymanie pracy serwera, wykonywanie symulacji w programie NegFry oraz przekazywanie informacji do doradcy rolniczego wraz z prognozą pogody na dzień, w którym miał być wykonany zabieg. We współpracy tej IUNG-PIB spełniał rolę służby agrometeorologicznej (której dotychczas nie udało się w Polsce formalnie zorganizować).

Zadaniem doradcy w LODR było przekazanie rolnikom informacji uzyskanych z IUNG-PIB. Kontakt doradcy z rolnikiem odbywał się telefonicznie oraz osobiście podczas okresowych przeglądów plantacji.

Uczestniczący we wdrożeniu rolnicy czerpali informacje bezpośrednio ze stron serwisu internetowego (patrz rys.12), oraz od doradcy, który przekazywał telefoniczne ostrzeżenia od agrometeorologa wraz z prognozą pogody. Rolnicy byli zobowiązani do prowadzenia obserwacji skuteczności wykonywanych zabiegów oraz do przekazywania informacji o terminie wykonania zabiegów ochronnych.

Na potrzeby prowadzonych wdrożeń opracowano program komputerowy MetData (patrz rozdział: Obsługa systemu gromadzenia danych pogodowych, Wykorzystanie danych pogodowych), który automatycznie pobierał z głównej bazy danych SQL dane meteorologiczne potrzebne do obliczeń w programie NegFry dla stacji w Radawcu k/Lublina. Następnie dane te były automatycznie przesyłane do komputera, na którym zainstalowano program NegFry. Docelowo rozwiązanie to można zastosować do przesyłania danych bezpośrednio do rolnika lub ośrodka doradztwa rolniczego.

Wyniki szczegółowe i analiza przebiegu warunków meteorologicznych w 2004 i 2005 roku prowadzenia wdrożeń w gospodarstwach w gminie Niedrzwica zamieszczono w raportach opracowanych przez LODR w Końskowoli (Dodatek str. D-13 i następne). Zestawienie zbiorcze dat pierwszego zabiegu i liczby zabiegów przeprowadzonych w dwóch gospodarstwach w latach 2004-2006 przedstawiono w tab. 1 i 2.

 

Tab.1. Daty zabiegów i liczba zabiegów zgodnie z zaleceniami wg programu NegFry wykonane na plantacjach ziemniaka w gospodarstwie Dariusza Wierzchowskiego w miejscowości Czółna, gmina Niedrzwica, woj. Lubelskie (szczegóły w raportach LODR - patrz Dodatek)

Odmiana

2004

2005

2006

Data pierwszego zabiegu

Liczba zabiegów

Data pierwszego zabiegu

Liczba zabiegów

Data pierwszego zabiegu

Liczba zabiegów

Aksamitka

23 VI

4

6 VII

2

14 VI

5

Danusia

26 VI

3

 

 

 

 

Gracja

 

 

6 VII

2

14 VI

5

Ibis

26 VI

3

6 VII

4

 

 

Ibis

9 VII

3

6 VII

4

 

 

Tokaj

7 VII

4

 

 

 

 

Triada

26 VI

3

7 VII

3

2 VII

4

 

Tab. 2. Daty zabiegów i liczba zabiegów zgodnie z zaleceniami wg programu NegFry wykonane na plantacjach ziemniaka w gospodarstwie Stanisława Kliczki w miejscowości Strzeszkowice, gmina Niedrzwica, woj. Lubelskie (szczegóły w raportach LODR - patrz Dodatek)                 

Odmiana

2004

2005

2006

Data pierwszego zabiegu

Liczba zabiegów

Data pierwszego zabiegu

Liczba zabiegów

Data pierwszego zabiegu

Liczba zabiegów

Ibis

27 VI

4

29 VI

4

2 VII

4

Sante

27 VI

2

24 VI

4

2 VII

4

Bard

5 VII

4

24 VI

4

 

 

Danusia

5 VII

4

 

 

 

 

 

Zgodnie z zaleceniami programu NegFry na plantacjach objętych wdrożeniem zastosowano od 3 do 4 zabiegów. Pierwszy zabieg wykonywano w ostatnich dniach czerwca lub pierwszych dniach lipca, co pozwoliło opóźnić o około 30 dni rozpoczęcie ochrony przeciw zarazie ziemniaka. Opóźnienie pierwszego zabiegu w stosunku do standardowego schematu ochrony pozwoliło ograniczyć koszty ochrony plantacji o równowartość wykonania 2 zabiegów ochronnych. W 2004 i 2005 roku w lipcu wystąpiły warunki suszy, co zmniejszyło zagrożenie plantacji zarazą ziemniaka. W podobnych warunkach rolnicy standardowo ograniczają wykonywanie zabiegów przeciwko zarazie ziemniaka. System potwierdził zasadność takiego postępowania (nie zalecał w tym okresie wykonywania zabiegów ochronnych). W warunkach klimatu Polski susza występująca w lipcu jest naturalnym czynnikiem ograniczającym liczbę potrzebnych zabiegów. Wykorzystanie proponowanego systemu do oceny zagrożenia plantacji i w tej sytuacji powinno stać się istotnym źródłem informacji do podjęcia decyzji o zaniechaniu zabiegów ochronnych. Odmienna sytuacja wystąpiła w sierpniu 2005 i 2006 roku - zanotowano bardzo sprzyjające warunki do rozwoju zarazy ziemniaka. Program NegFry zalecił w tym miesiącu w 2006 roku 2 zabiegi ochronne na wszystkich plantacjach. Z informacji uzyskanych w listopadzie 2006 roku ziemniaki z tych plantacji odznaczają się lepszą zdolnością przechowywania niż ziemniaki bez takiej ochrony.

       W końcu sierpnia i na początku września ogólny stan plantacji objętych wdrożeniem (według obserwacji przeprowadzonych przez doradców LODR i opinii rolników) był lepszy niż na plantacjach sąsiadujących. Na plantacjach wdrożeniowych łęty roślin zamierały (żółkły) w sposób naturalny, natomiast na plantacjach uprawianych w sąsiedztwie łęty zamierały o 2-3 tygodnie wcześniej (przyrost plonu został zahamowany wskutek utraty ulistnienia spowodowanej chorobami). O pozytywnym przyjęciu programu przez rolników świadczy fakt, że rolnicy stopniowo rozszerzają stosowanie zaleceń systemu na pozostałe plantacje. Dostrzegają oni również, że stosowanie systemu IPM IDSS sprzyja ochronie środowiska ze względu na ograniczenie liczby zabiegów potrzebnych do uzyskania plonu o dobrej jakości, a zarazem  żywności bezpiecznej dla konsumentów.

Wdrożenia prowadzone przez LODR są bardziej szczegółowo opisane w Dodatku na str. D-13 do D-21. Dokument dotyczący prac wdrożeniowych prowadzonych w 2006 roku zostanie opracowany w terminie późniejszym.

Podsumowanie i wnioski

Poniżej przedstawiono najważniejsze, zdaniem zespołu realizującego temat, wnioski, uwagi i propozycje wynikłe podczas realizacji tematu badawczego.

1.   W okresie realizacji tematu prowadzono współpracę z IOR w Poznaniu i z oddziałami IHAR w Radzikowie i Boninie w zakresie utrzymania i rozwoju systemu IPM IDSS. Prowadzono także współpracę z LODR w Końskowoli w zakresie wdrożenia systemu i propagowania zasad dobrej praktyki rolniczej, w ramach której prowadzono wdrożenia uzyskanych wyników na polach produkcyjnych ziemniaka u wybranych rolników.

2.   Nawiązano współpracę z Instytutem Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Poznaniu. Efektem współpracy jest możliwość korzystania z baz danych IMGW na potrzeby promocji systemu. Innym efektem możliwym dzięki podjętej współpracy jest wspólny udział IMGW w Poznaniu i IUNG-PIB w Puławach w akcji COST 734 („Impacts of Climate Change and Variability on European Agriculture: CLIVAGRI”).

3.   Opracowano system gromadzenia danych pogodowych składający się z serwera baz danych SQL Server 2000 oraz szeregu współpracujących ze sobą skryptów, programów i aplikacji, z których najważniejszymi w ostatniej wersji systemu są SynopSQL.exe, CAMimport.jar, FtpSync.jar i MetData.exe. System był testowany w warunkach eksploatacyjnych i udoskonalany, a także dostosowywany do zmieniających się warunków.   System umożliwia automatyczną aktualizację danych pogodowych ze stacji synoptycznych IMGW oraz ze stacji automatycznych Campbell, wykorzystywanych przez IUNG-PIB. Wersję systemu z 2006 roku można uznać za wystarczająco niezawodną. Miarą niezawodności jest kilkumiesięczna, bezbłędna praca automatyczna w cyklu godzinowym, nie wymagająca interwencji administratora. Mimo wystąpienia wielu zakłóceń, system potrafił właściwie zareagować i skorygować wszystkie błędy, które wystąpiły w tym okresie.

4.   Do stron internetowych systemu IPM IDSS dodano aplikację do analizy i oceny ekonomicznej wariantów technologicznych ochrony roślin, konstruowanych przez użytkownika. Aplikacja jest zintegrowana z główną bazą danych systemu (dane o środkach ochrony roślin są pobierane z bazy danych systemu).

5.   Niektóre istniejące strony internetowe systemu zmodernizowano w kierunku bardziej intuitywnej obsługi. Podjęto także zadanie uzupełnienia systemu IPM IDSS o strony z instrukcją obsługi. Prace te powinny być kontynuowane w zadaniu PIB-2.9 w roku 2007 i w następnych latach.

6.   W okresie 2004-2006 dane pogodowe, pochodzące z 46 meteorologicznych stacji synoptycznych, były udostępniane IUNG-PIB przez IMGW nieodpłatnie. W tym czasie format danych zmienił się kilkakrotnie, co powodowało zakłócenia w ich imporcie i było źródłem błędów. Można się spodziewać, że zaczęte w niniejszym temacie prace rozwojowe będą kontynuowane w formie wdrożenia w ramach zadania PIB-2.9 programu wieloletniego IUNG-PIB. Zakup danych pogodowych z kilku stacji synoptycznych IMGW na podstawie umowy specyfikującej formę przekazu danych pozwoliłby uniknąć podobnych sytuacji. Proponuje się więc usankcjonować współpracę z IMGW dotyczącą przekazywania danych meteorologicznych, przez podpisanie odpowiedniej umowy na zakup niezbędnych danych. Należy nadmienić, że modele systemu IPM IDSS wymagają dostępu do danych operacyjnych i wykorzystują dane o rozdzielczości godzinowej, co wymaga automatycznej bieżącej transmisji. Konieczne jest także zwiększenie liczby punktów pomiarowych z automatycznymi stacjami meteorologicznymi lokalizowanymi w bliskim sąsiedztwie gospodarstw korzystających z systemu. Proponuje się, ze względu na duży koszt pozyskania danych meteorologicznych, aby prace dotyczące systemu gromadzenia danych pogodowych i opracowywania stron internetowych z informacją pogodową koordynować z pracami o podobnym charakterze w ramach opracowania systemu zaleceń rolniczych związanych z cyklem klimatycznym, które są zaplanowane na 2007 rok w zadaniu PIB-2.9 programu wieloletniego IUNG-PIB. Ponadto celowa wydaje się współpraca w tym względzie z IOR. Umożliwi to poszerzenie zestawu danych i zmniejszenie kosztów jednostkowych.

7.   Postuluje się weryfikację procedur technicznych i organizacyjnych przewidzianych przy aktualizacji pozostałych baz danych. Problemy aktualizacji baz danych należy włączyć do planu zadania PIB 2.9 programu wieloletniego IUNG-PIB.

8.   Potwierdzono przydatność sytemu PC-Plant Protection w ochronie pszenicy ozimej oraz jarej. System prawidłowo wyznacza terminy aplikacji zabiegów oraz dawki fungicydu. Przyjęte progi szkodliwości w duńskich modelach chorób zbóż, na podstawie których podejmowane są decyzje o wykonaniu zabiegu, mogą być stosowane bez zmian w warunkach Polski.

9.   Wyniki dotyczące skuteczności zwalczaniu patogenów grzybowych za pomocą różnych fungicydów można w przyszłości wykorzystać do udoskonalenia systemu.

10.    Doświadczenie uzyskane podczas realizacji niniejszego tematu upoważnia do wysunięcia propozycji poszerzenie zespołu realizującego prace nad systemem o administratora baz danych i programistę stron internetowych.

11.    Można się spodziewać, iż pracami o znaczeniu priorytetowym w PIB-2.9 będzie m.in. upowszechnienie wiedzy o systemie IPM IDSS, opracowanie instrukcji obsługi systemu,  modernizacja lub opracowanie nowych procedur aktualizacji baz danych środków ochrony roślin wraz z dokumentacją techniczną.

 

Podsumowanie

Prototyp duńskiego systemu wspomagania decyzji w integrowanej ochronie pszenicy i ziemniaka zainstalowano w 2002 roku. Od tego czasu system był testowany w warunkach doświadczalnych i produkcyjnych z dobrymi wynikami na wycinkowych obszarach kraju (określone miejsca w województwach lubelskim i wielkopolskim). Potencjalnie dalsze prace nad systemem mogą pójść w kierunku:

·       rozszerzenia walidacji posiadanych modeli na inne obszary,

·       zwiększenia precyzji pracy modeli,

·       konstrukcji modeli dla innych roślin,

·       rozszerzenia zakresu informacji i zaleceń,

·       wprowadzenia nowych form udostępniania informacji i zaleceń zgodnie z postępem w technologiach komunikacyjnych (np. przez telefonię komórkową).

Wobec złożoności i pracochłonności udoskonalania istniejących modeli ochrony roślin (pomijając już opracowywanie nowych modeli, które wymaga jeszcze większych nakładów pracy) oraz szybkiego rozwoju technologii informatycznych i komunikacyjnych, warunkiem dalszego rozwoju systemu będzie zaangażowanie większego kapitału, przede wszystkim ludzkiego. Wydaje się, że w obecnej sytuacji można zaproponować zintensyfikowanie współpracy naukowej w istniejącym układzie organizacyjnym instytucji współpracujących oraz poszukiwanie współpracy z nowymi zespołami.

Wdrożenie systemu będzie miało zupełnie inny charakter niż obecne prace badawcze, ponieważ nie polega ono tylko na zastosowaniu posiadanej wiedzy, ale przede wszystkim na zorganizowaniu, wyposażeniu i przeszkoleniu zespołu fachowców, którzy posiadają już niezbędną wiedzę ogólną. Dotychczasowe doświadczenie wykazuje, że prowadzenie systemu wymaga uwzględnienia obok prac o charakterze badawczo-rozwojowym także zadań o charakterze technicznym (administracja systemu). Prace administracyjne (obsługa, utrzymanie systemu w ruchu, modernizacja procedur przetwarzania i transferu danych, itd.) w okresie sprawozdawczym (2004-2006) powodowały duże zaangażowanie zespołu, konieczne było ograniczenie się do wykonania zadań najbardziej niezbędnych. Należy liczyć się ze wzrostem pracochłonności obsługi systemu w okresie wdrażania i później, ze względu na prace usługowe nasilające się w miarę przybywania użytkowników.

Wdrożenie systemu będzie uzależnione od właściwie przeprowadzonej kampanii edukacyjno-upowszechnieniowej wśród doradców rolnych i rolników. Wymaga to nie tylko przygotowania odpowiednich materiałów, ale przede wszystkim wzięcia odpowiedzialności za poprawność zaleceń generowanych przez system. Ze względu na niewielkie fundusze dotychczasowa walidacja modeli była prowadzona w zbyt małym zakresie. Dlatego sprawą nadrzędną jest dalsze testowanie modeli, a podczas eksploatacji systemu weryfikacja napływających danych, aktualizacja baz danych i zapewnienie gotowości technicznej systemu.

 

Wykaz ważniejszych skrótów

ASP

-

ang. Active Server Pages, technologia pozwalająca na tworzenie bazodanowych aplikacji internetowych

GIIORiN

-

Główny Inspektorat Inspekcji Ochrony Roślin i Nasiennictwa

IHAR

-

Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin

IMGW

-

Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej

IOR

-

Instytut Ochrony Roślin

IPM

-

ang. Integrated Pest Management, integrowana ochrona roślin

IPM

-

nazwa serwera, na którym w IUNG-PIB zainstalowano system IPM IDSS

IPM IDSS

-

Internetowy system wspomagający podejmowanie decyzji w integrowanej ochronie roślin (pszenicy i ziemniaka), www.ipm.iung.pulawy.pl/start.asp

JS

-

tutaj: skrót od JavaScript

PC-NegFry

-

duński model ochrony ziemniaka przeciw zarazie ziemniaka w wersji na komputery serii PC

PP-diseases

-

duński model ochrony zbóż Plant Protection (w niniejszym temacie wykorzystywano tylko część dotyczącą chorób Plant Protection-diseases)

 

Cytowana literatura

1.      Adamowicz M. 2005. Zjawiska i procesy globalne a rozwój wsi i rolnictwa w Polsce. W: Wilkin J. [red] Polska wieś 2025. Wizja rozwoju. Fundusz Współpracy, Warszawa. Dokument elektroniczny PDF.

2.      Antonopoulou E. 2003. DSSs in Major Field Crops: Classification and Performance. Proc. EFITA 2003 Conference, pp. 103-113. 5-9. July 2003, Debrecen, Hungary. Electronic PDF version.

3.      Bajwa, W. I., Kogan, M., 2002. Compendium of IPM Definitions (CID) - What is IPM and how is it defined in the Worldwide Literature? IPPC Publication No. 998, Integrated Plant Protection Center (IPPC), Oregon State University, Corvallis, OR 97331, USA, pp. 15. Electronic PDF version.

4.      Boczek J. 2001. Nauka o szkodnikach roślin uprawnych. Wydawnictwo SGGW, Warszawa.

5.      California PestCast. 2005. Disease Model Database. Statewide IPM Program, Agriculture and Natural Resources, University of California. Dokument elektroniczny HTML.

6.      DIAS-RAPORT1, 2003. Development of an Internet based Decision Support System for Cereal Diseases and Potato Late Blight in Poland, 2001-2002. Final Report. Danish Institute of Agricultural Sciences. Maszynopis, 220 str.

7.      DIAS-RAPORT2, 2003. Development and Implementation of an Internet based Decision Support System for Integrated Pest Management in Poland, 2000-2002. Final Report. Danish Institute of Agricultural Sciences. Maszynopis, 137 str.

8.      Easdown W., Starasts A. 2004. Constructing useful information for farmers - the role of IT. New directions for a diverse planet: Proceedings of the 4th International Crop Science Congress. Electronic PDF version.

9.      Hagelskjær L. 2003. Crop Protection Online. The disease and pest models. The Polish Version. Danish Institute of Agriculture Science, Flakkebjerg.

10.   Hansen J. G. 1999. NegFry 99. A decision support system for scheduling the chemical control of potato late blight. User Manual. Danish Institute of Agricultural Sciences, Dept. of Agricultural Systems, Research Centre Foulum, 8830 Tjele, Denmark. Electronic PDF version.

11.   Harsh S.B. 1998. Agricultural Information Systems: Current Applications and Future Prospects. Proc. First Asian Conference for Information Technology in Agriculture. Agricultural Information Technology in Asia and Oceania 1998. Electronic PDF version.

12.   Häni F., Popow G., Reinhard H., Schwarz A., Tanner K., Vorlet M. 1998. Ochrona roślin rolniczych w uprawie integrowanej. PWRiL, Warszawa.

13.   Hołaj J., Zaliwski A. 2001. Modelling and Economic Analysis of Hop Production Technologies in Poland, Proc. 1st International Conference for Young Researchers, Szent István University, Gödöllő, 4-5 Sep. 2001: 130-133.

14.   Jensen A.L., Thysen I. 2003. Agricultural Information and Decision Support by SMS. Proc. EFITA 2003 Conference, pp. 286-292. 5-9. July 2003, Debrecen, Hungary. Electronic PDF version.

15.   Lorencowicz E. 1987. Określanie kosztów użytkowania maszyn rolniczych w zależności od powierzchni gospodarstwa. Roczniki Nauk Rolniczych, 77-C-2.

16.   Manteuffel R. 1984. Ekonomika i organizacja gospodarstwa rolniczego. PWRiL, Warszawa.

17.   Microsoft Corporation. 2006a. HTML and DHTML Reference. Dokument elektroniczny, msdn.microsoft.com/workshop/author/dhtml/reference/dhtml_reference_entry.asp.

18.   Microsoft Corporation. 2006b. Internet Information Services 5.0 Resource Kit. Dokument elektroniczny, www.microsoft.com/poland/windows2000/win2000serv/IIS/default.mspx.

19.   Microsoft Corporation. 2006c. Microsoft SQL Server 2000. Dokument elektroniczny, msdn2.microsoft.com/en-us/sql/aa336272.aspx.

20.   Microsoft Corporation. 2006d. Windows 2000 Server. Dokument elektroniczny, www.microsoft.com/poland/windows2000/guide/server/Windows_2000_Server.mspx.

21.   Nieróbca A., Leszczyńska D. 2006. Walidacja modelu Plant Protection-diseases. Raport cząstkowy z tematu badawczego nr 3.08 pt. Udoskonalenie internetowego systemu wspomagania decyzji w integrowanej ochronie pszenicy i ziemniaka. IUNG-PIB, Puławy, listopad 2006. Maszynopis.

22.   Norris R.F., Caswell-Chen E.P., Kogan M. 2003. Concepts in Integrated Pest Management. Prentice Hall. Pearson Education, Upper Saddle River, New Jersey.

23.   Podolska G. 2000. Zalecenia Agrotechniczne. Technologie uprawy roślin, pszenica ozima. IUNG, Puławy.

24.   Podolska G., Stypuła G. 2002. Plonowanie i wartość technologiczna ziarna pszenicy ozimej w zależności od sposobu ochrony przed chorobami i chwastami. Pam. Puł., 130:587-596.

25.   Porozumienie, 2003. Porozumienie w sprawie opracowania, rozwijania, wdrażania i utrzymywania polskiego internetowego systemu wspomagania decyzji w ochronie roślin z uwzględnieniem zasad integrowanej produkcji (2003/2004). IOR, Poznań. Maszynopis, 8 str.

26.   Reynolds M. 2000. Beginning E-Commerce with Visual Basic, ASP, SQL Server and MTS. Wrox Press, Ltd, UK.

27.   Rysak W. 2004. Doskonalenie elementów technologii uprawy ziemniaków jadalnych z uwzględnieniem zasad dobrej praktyki rolniczej. Wdrożenie, LODR w Końskowoli. Maszynopis, 3 str.

28.   Rysak W. 2005. Doskonalenie elementów technologii uprawy ziemniaków jadalnych z uwzględnieniem zasad dobrej praktyki rolniczej. Wdrożenie, LODR w Końskowoli. Maszynopis, 4 str.

29.   Vieira R. 1999. Professional SQL server 7.0 programming. Wrox Press Ltd. Birmingham, UK.

30.   Witney B. 1996. Choosing and Using Farm Machines. Longman Scientific & Technical. Harlow, Essex.

31.   Zaliwski A. 1995. Instrukcja obsługi programu Agroefekt. IUNG, Puławy. Wersja elektroniczna.

32.   Zaliwski A.S., Demidowicz G., Doroszewski A., Górski T., Nieróbca A., Hołaj J., Pietruch C., Wilkos S., Wróblewska E., Kozyra J., Domaradzki K., Leszczyńska D. 2003. System wspomagania decyzji dla integrowanej ochrony zbóż udostępniany przez Internet. Raport końcowy z tematu badawczego statutowego 1.11. IUNG Puławy. Maszynopis, 42 str.

33.   Zaliwski A., Doroszewski A., Kozyra J., Nieróbca A., Hołaj J., Pietruch C., Wilkos S., Leszczyńska D. 2004. Raport Roczny z tematu badawczego nr 3.08 pt. Udoskonalenie internetowego systemu wspomagania decyzji w integrowanej ochronie pszenicy i ziemniaka. IUNG, Puławy, grudzień 2004. Maszynopis, 8 str.

34.   Zaliwski A.S. 2005. Raport z realizacji zadań w temacie 3.08 w 2005 roku. IUNG-PIB, Puławy. Maszynopis, 7 str.

35.   Zaliwski A.S. 2006a. Integrowana ochrona roślin. Dokument elektroniczny HTML.

36.   Zaliwski A.S. 2006b. Modele w ochronie roślin. Dokument elektroniczny HTML.

37.   Zaliwski A.S. 2006c. NegFry - system wspomagania decyzji w zwalczaniu zarazy ziemniaka. Dokument elektroniczny HTML.

38.   Zaliwski A.S. 2006d. Instrukcja obsługi programu CAMimport. IUNG-PIB, Puławy, marzec 2006. Maszynopis, 3 str.

39.   Zaliwski A.S. 2006e. Raport z realizacji zadań w temacie statutowym 3.08 “Udoskonalenie internetowego systemu wspomagania decyzji w integrowanej ochronie pszenicy i ziemniaka” w 2006 roku. IUNG-PIB, Puławy. Maszynopis, 6 str.

40.   Zaliwski A., Hołaj J. 2001. Wybrane aspekty wspomagania decyzji technologicznych w gospodarstwie rolnym. Pam. Puł. 124:421-428.

41.   Zaliwski A., Hołaj J. 2002. System wspomagania decyzji w ochronie roślin udostępniony w Internecie. Inżynieria Rolnicza, 2(35):341-350.

42.   Zaliwski A.S., Hołaj J. 2004. Internetowy moduł analizy kosztów ochrony zbóż. Aplikacja internetowa, eCereals.asp.

43.   Zaliwski A.S., Kozieł M. 2006a. Instrukcja obsługi programu ZipIt.jar. IUNG-PIB, Puławy. Maszynopis, 1 str.

44.   Zaliwski A.S., Kozieł M. 2006b. Instrukcja obsługi aplikacji FtpSync.jar. IUNG-PIB, Puławy. Maszynopis, 2 str.

45.   Zaliwski A., Kozyra J. 2004. Instrukcja obsługi programu SynopSQL.exe. IUNG, Puławy, Maszynopis, 5 str.

46.   Zaliwski A., Kozyra J. 2005. Instrukcja obsługi programu SynopSQL.exe. IUNG, Puławy, Maszynopis, 7 str.

47.   Zaliwski A., Wolny S. 2006a. Podsumowanie wyników prac nad opracowaniem, wdrożeniem i utrzymaniem polskiego internetowego systemu wspomagania decyzji w ochronie roślin z uwzględnieniem zasad integrowanej produkcji - sezon 2005. Raport ze spotkania w IOR w Poznaniu 17 lutego 2006 roku. IUNG-PIB Puławy, IOR Poznań, luty 2006. Maszynopis, 3 str.

48.   Zaliwski A., Wolny S. 2006b. Koordynacja prac nad wdrożeniem i utrzymaniem polskiego internetowego systemu wspomagania decyzji w ochronie roślin z uwzględnieniem zasad integrowanej produkcji w 2006 i 2007 roku. Raport ze spotkania w IOR w Poznaniu 24 sierpnia 2006 roku. IUNG-PIB Puławy, IOR Poznań, sierpień 2006. Maszynopis, 3 str.

49.   Ziętara W. 2001. Zasób informacji niezbędnych do podejmowania decyzji w gospodarstwach i przedsiębiorstwach rolniczych. Pam. Puł. 124:465-477.

 

Wykaz publikacji opracowanych w ramach tematu badawczego

1.       Horoszkiewicz-Janka J., Nieróbca A., Czembor J. H.: The assumptions and verification of Danish Decision Support system in plant protection. Resistance of cereals to biotic stresses. IHAR Radzików, Poland, Nov. 28-Dec. 1, 2004. Materiały konferencyjne, p. 110-114.

2.       Horoszkiewicz-Janka J., Nieróbca A., Czembor J.H., Sikora H.: Porażenie pszenicy ozimej przez grzyby chorobotwórcze w zależności od zastosowanej strategii ochrony. Prog. Plant Protection / Post. Ochr. Roślin 2005. 45(2):708-711.

3.       Nieróbca A. , Horoszkiewicz-Janka J.: System wspierania decyzji jako nowoczesny instrument rozpoznawania zagrożenia w ochronie roślin. Seminarium Krajowe: Stosowanie agrchemikaliów IUNG-PIB. 12-13.10.2005. Materiały Szkoleniowe, s. 145-151.

4.       Nieróbca A., Horoszkiewicz-Janka J.: System wspomagania decyzji w ochronie zbóż. Raport Rolny, 2005, nr 1(42):34-35.

5.       Nieróbca A., Horoszkiewicz-Janka J.: Wpływ warunków pogodowych na występowanie grzybów patogenicznych w uprawie pszenicy ozimej Prog. Plant Protection / Post. Ochr. Roślin 2006 (w druku).

6.       Sikora H., Horoszkiewicz-Janka J., Nieróbca A. Wpływ sterowanej strategii ochrony pszenicy jarej na jej zdrowotność i plonowanie w latach 2001-2003. Prog. Plant Protection / Post. Ochr. Roślin, 2005, 45(2):435-440.

7.       Zaliwski A., Hołaj J.: Internetowy moduł analizy kosztów ochrony pszenicy ozimej. Inżynieria Rolnicza, 2005, 8(68):409-415.

8.       Zaliwski A., Nieróbca A.: Internetowy system wspomagania decyzji w zakresie integracji ochrony zbóż. Wieś Jutra, nr 10/2004.

 

 

 

 

 

Kierownik tematu 3.08

 

 

dr inż. Andrzej Zaliwski



[1] Więcej szczegółów patrz np.: pl.wikipedia.org/wiki/SYNOP.

[2] [California PestCast 2005; Zaliwski 2006b]