Projekt II konkursu „Środowisko naturalne, rolnictwo i leśnictwo” – BIOSTRATEG
Wniosek nr.: 298782
Status projektu: realizowany
Okres realizacji: 01.08.2016 – 31.07.2019
Źródło finansowania: Narodowe Centrum Badań i Rozwoju
Koordynator:
Instytut Agrofizyki Polskiej Akademii Nauk w Lublinie
Kierownik projektu: Dr hab. Andrzej Bieganowski
Cele projektu
Zasadniczym celem projektu jest opracowanie teledetekcyjnej, kompleksowej metody (DSS – Decision Support System) określania potrzeb zabiegów nawadniania, nawożenia oraz chemicznego zwalczania w kontekście wymagań i celów rolnictwa precyzyjnego.
Równolegle metoda teledetekcyjna będzie zastosowana do:
- oceny stanu zdegradowania łąk (miarą degradacji będzie stopień bioróżnorodności roślinności występującej na badanej łące),
- oceny intensywności wymiany dwutlenku węgla i metanu pomiędzy powierzchnią czynną a atmosferą.
Opis projektu
Cele niniejszego projektu są uzupełnieniem zadań realizowanych w ramach projektu Advances Sustainable Agriculture Production (ASAP), którego liderem jest IGiK (partner w projekcie), finansowanego z funduszy Europejskiej Agencji Kosmicznej. Pola uprawne pszenicy i kukurydzy zlokalizowane będą na Lubelszczyźnie i w województwie Opolskim, natomiast łąki w środkowym odcinku rzeki Wieprz. Ponieważ systemy pozyskiwania danych oparte będą o analizę widma hiperspektralnego pokrywy roślinnej i gleby oraz analizę dwutlenku węgla i metanu w domenie spektroskopii optycznej CRDS z pokładu ultralekkiego statku powietrznego – wiatrakowca, to niezaprzeczalnymi atutami projektu są:
- znaczne ograniczenie kosztów pozyskiwania danych o stanie pola/łąki – eksploatacja wiatrakowca jest znacznie tańsza niż samolotów, a jednocześnie unika się ograniczeń i niedogodności związanych z wykorzystaniem bezzałogowych statków powietrznych (dronów),
- dane pozyskane z powietrza są znacznie bardziej reprezentatywne (ponieważ uzyskuje się obraz całej powierzchni, a nie wybranych punktów – jak w badaniach naziemnych); jednocześnie eliminowane są kosztowne i czasochłonne badania gleby i roślin,
- skalibrowany i zwalidowany system pozwoli na uzyskanie wszystkich zalet precyzyjnego rolnictwa (tj. dostosowanie dawek środków chemicznych do realnych potrzeb konkretnych lokalizacji na polu, a poprzez to zmniejszenie ilości stosowanej „chemii”. To z kolei skutkuje znaczną redukcją kosztów oraz wymierną korzyścią dla środowiska naturalnego),
- szybka i tania ocena stanu zdegradowania łąk pozwoli na podejmowanie racjonalnych decyzji dotyczących mi.in. melioracji i przeznaczenia tych ważnych gospodarczo i przyrodniczo obszarów,
- opracowanie teledetekcyjnej metody oceny wymiany dwutlenku węgla i metanu (badania podstawowe) pozwoli na szybsze, tańsze i łatwiejsze pozyskiwanie danych do bilansu gazów cieplarnianych.
Projekt będzie realizowany w trzech zasadniczych etapach stanowiących badania rozwojowe:
- opracowanie teledetekcyjnego systemu monitoringu ekosystemów rolniczych z wykorzystaniem specjalnie wyprodukowanego do tego celu wiatrakowca,
- badania naziemne i lotnicze (w tym ocena warunków glebowych oraz kondycji upraw, ocena stanu fitosanitarnego upraw i ocena stanu degradacji łąk) stanowiące dane wejściowe do kalibracji i walidacji całego systemu,
- opracowania udoskonalonego systemu wsparcia decyzyjnego dla rolnictwa precyzyjnego.
Po fazie badań rozwojowych planowany jest etap badań przemysłowych związany z transferem wiedzy, konsultacjami rynkowymi i standaryzacją technologii. Równolegle do drugiego etapu badań rozwojowych planowane są także badania podstawowe związane określeniem wymiany gazowej (CO2 i CH4) w oparciu o pomiary prowadzone z pokładu nisko lecącego wiatrakowca.
Konsorcjum realizujące projekt składa się zarówno z placówek naukowych (posiadających liczący się dorobek w podejmowanym w projekcie zakresie badań) jak i partnerów przemysłowych. Każdy z partnerów przemysłowych jest zainteresowany wynikami projektu (chociaż każdy w innym zakresie) i jednocześnie każdy z nich wnosi do konsorcjum swoje ugruntowane doświadczenie oraz wiedzę.
Zdania
WP1: Opracowanie teledetekcyjnego systemu monitoringu ekosystemów rolniczych z wykorzystaniem ultralekkiego statku powietrznego – wiatrakowca.
Celem zadania jest specyfikacja komponentów teledetekcyjnego systemu monitoringu rolnictwa precyzyjnego, zainstalowanego na pokładzie wiatrakowca.
WP2: Ocena warunków glebowych oraz stanu upraw. Badania naziemne i lotnicze.
Celem zadania jest otrzymanie informacji dotyczących stanu gleby i upraw na podstawie badań naziemnych i lotniczych.
WP3: Badanie emisji dwutlenku węgla. Badania naziemne i lotnicze.
Celem zadania jest opracowanie metod teledetekcyjnych oceny stężenia GHG w różnych warunkach uprawy.
WP4: Ocena stanu fitosanitarnego upraw. Badania naziemne i lotnicze.
Celem zadania jest wykrywanie i stopień zainfekowania upraw (kukurydzy i pszenicy) przez agrofagi (chwasty, choroby i/lub szkodniki). Badania są niezbędne do kalibracji i walidacji odpowiedzi spektralnych pod kątem oceny stanu fitosanitarnego roślin, zarejestrowanych przez skaner hiperspektraly umieszczony na pokładzie wiatrakowca.
WP5: Ocena stanu degradacji łąk. Badania naziemne i lotnicze.
Celem zadania jest ocena degradacji łąk na podstawie inwentaryzacji zbiorowisk roślinnych w warunkach użytkowania ekstensywnego i zaniechania użytkowania. Dane naziemne zostaną porównane z danymi hiperspektralnymi zarejestrowanymi z pokładu wiatrakowca, jak również z danymi satelitarnymi.
WP6: Modelowanie warunków wzrostu, rozwoju i plonowania roślin na podstawie danych agro–meteorologicznych i teledetekcyjnych.
Celem zadania jest modelowanie wzrostu upraw (pszenicy ozimej, kukurydzy) i roślinności łąkowej i szacowanie plonów na podstawie danych agrometeorologicznych i danych hiperspektralnych zarejestrowanych z pokładu wiatrakowca.
WP7: Opracowanie udoskonalonego systemu wsparcia decyzyjnego (DSS) dla rolnictwa precyzyjnego.
Celem zadania jest zastosowanie zaawansowanego systemu DSS (Decision Support System), ulepszonego na podstawie danych z wiatrakowca do oceny nawożenia, nawadniania, ochrony roślin i rozpoznawania bioróżnorodności łąk.
WP8: Standaryzacja technologii, konsultacje rynkowe, transfer wiedzy.
Celem zadania jest zapewnienie standaryzacji oraz udoskonalenie powstałego rozwiązania w oparciu o konsultacje przeprowadzone z grupą odbiorców docelowych (rolników) oraz producentów ultralekkich statków powietrznych.
