15. mája 2023 – V projekte URANOS vznikla intuitívna a premyslená erózna kalkulačka. Je to aplikácia, ktorá s vysokou presnosťou analyzuje stratu úrodnej vrstvy pôdy spôsobenú vodnou eróziou a vypočíta, ktoré z overených poľnohospodárskych protieróznych opatrení ju zníži najviac pri najnižších nákladoch. Pomôže poľnohospodárom, lesníkom aj samosprávam.
Erózia, územie a obhospodarovanie
Vodná erózia je fyzikálny proces spôsobený mechanickým pôsobením tečúcej vody po povrchu Zeme a problémy robí hlavne vo svahovitých a nerovných terénoch, na suchej pôde nepokrytej vegetáciou. “Gravitácia v takých oblastiach tečúcej vode dodáva veľkú energiu a tá pôdu uvoľňuje, transportuje a sedimentuje. Odnáša vrchnú organickú hmotu a živiny a pôda sa stáva menej úrodnou,” vysvetľuje Radovan Hilbert, riaditeľ pre rozvoj obchodu a špecialista na prácu so satelitnými dátami. Eróziu zhoršuje nekontrolovaná činnosť človeka a prehlbuje sa aj vplyvom klimatických zmien, hlavne dramatických zrážok a predĺžených období sucha.
Odpovede nutné okamžite
“Vedecké modely dokážu eróziu odmerať a zhodnotiť účinnosť protieróznych opatrení. Všeobecne uznávaným modelom je tzv. univerzálna rovnica straty pôdy USLE (Universal Soil Less Equation) a jej inovovaná verzia RUSLE (Revised Universal Soil Less Equation). Existujú už aj viaceré expertné systémy na báze tejto rovnice. Použiť ich však vedia len odborníci, ktorí ovládajú skladbu erózneho modelu, vedia určovať použitie parametrov a sami si zostaviť model a interpretovať výsledky,” pokračuje vo vysvetľovaní biznis analytik YMS a hlavný riešiteľ projektu eróznej kalkulačky, Slavomír Sipina.
Expertné systémy však už nestačia, pretože farmárom a poľnohospodárom neprinášajú okamžité riešenia. „Každý poľnohospodár hrá o čas. Potrebuje okamžité dáta, rýchle hodnotenia a spoľahlivé prepočty, lebo vegetačná sezóna je krátka a čakať na dáta z expertných systémov si jednoducho nemôže dovoliť,“ dokresľuje Slavomír Sipina dôvody na prípravu eróznej kalkulačky.
Vedecký model v intuitívnom prevedení
Poľnohospodári vedia, že eróziu zhoršuje svahovitý terén, no správne obhospodarovanie ju dokáže aj vo svahu znížiť alebo úplne zastaviť. Záleží na tom, aké plodiny sa pestujú a akými agrotechnickými postupmi.
Erózna kalkulačka vznikla práve preto. Obsahuje expertný RUSLE model skrytý v jednoduchej aplikácii, aby ktorýkoľvek farmár, aj bez IT zručností, mohol na pár klikov zistiť, ako je na tom s eróziou každá časť jeho poľa. Navyše si sám namodeluje, ktoré odborníkmi schválené opatrenie eróziu zníži najefektívnejšie. “Najprv klikom na ortofotomapu zvolí územie, buď vyberie podľa hraníc na mape alebo zakreslí svoje územie do mapy. Potom z výberového menu zvolí kombináciu opatrení, ktoré chce vykonať. Zatiaľ máme v kalkulačke 8 agrotechnických opatrení a 12 druhov plodín a zoznam ďalej rozširujeme,” popisuje Slavomír Sipina jednoduchosť užívateľského zážitku.
Výsledok analýzy sa zobrazí na mape, v grafoch a tabuľkách. Farmár môže porovnávať rôzne scenáre. Rôzne kombinovať opatrenia a vybrať si to, ktoré mu v danom čase a podmienkach najviac vyhovuje.
Erózna kalkulačka pomôže všetkým, ktorí hospodária s pôdou, pestujú veľkoplošné plodiny a majú zákonnú povinnosť sledovať a predchádzať vodnej erózii pôdy. Sú to farmári, veľké poľnohospodárske družstvá a firmy, záujmové skupiny a štátne organizácie na dohľad, ochranu a pomoc slovenskému poľnohospodárstvu. Pomôže však aj krajinným architektom alebo geodetickým firmám ako nástroj pri pozemkových úpravách, návrhoch a komunikácii scenárov.
Obrázok 1: Hranica užívania s potenciálnou eróziou (detailné rozloženie erózie zobrazené v mape + zonálna štatistika s priemernou hodnotou potenciálnej erózie pre jednotlivé hranice užívania v tabuľke napravo).
Rešpekt k prostrediu
Erózna kalkulačka počíta opatrenia tak, aby boli v súlade s polohou územia, klímou a reliéfom. „Sú v nej reálne poľnohospodárske poznatky, empiricky overené vedecké fakty. K nim sme pridali vplyv agrotechnických opatrení, napríklad orbu po vrstevniciach alebo brázdovanie, ktoré niekedy eróziu úplne zastaví. V modeli je viac ako desať tradičných plodín a ich dopad na eróziu. Vzájomne sa vylučujúce praktiky model automaticky obmedzí, takže farmár sa môže spoľahnúť, že neurobí chybu“, vysvetľuje odborník na problematiku a Riaditeľ pre rozvoj obchodu YMS, Radovan Hilbert.
Model ráta aj s variabilitou územia. Parcely sa dajú ľubovoľne rozdeliť na menšie časti a aplikovať rozdielne prístupy. „Ak sa napríklad farma nachádza sčasti vo svahu, kde je erózia automaticky horšia, a sčasti na rovinách, kde je minimálna, rozdelí ju v mape podľa priebehu terénu a vypočíta, ako eróziu ovplyvní nasadenie rôznych plodín, rôzne spôsoby obrábania alebo napríklad vybudovane prístupovej cesty“, pokračuje Radovan Hilbert.
Obrázok 2: Definovanie vstupov do modelu (zakreslenie lokality nad mapou, výber plodín a opatrení pre modelovanie erózie).
Poľnohospodári, lesníci aj samosprávy
Erózna kalkulačka je dvojkrokové modelovanie. V prvom kroku, po zadaní územia, vypočíta potenciálnu eróziu, ktorá by nastávala v prípade, že by pôda nebola pokrytá vegetáciou.
Ďalšie kroky sú závislé od cieľa, ktorý má používateľ.
Poľnohospodár kalkulačku využije na pomoc s ochranou pôdy na svojom pozemku, na kontrolu dodržiavania legislatívy a na to, aby si vedel pomôcť pri snahe o udržateľné hospodárenie. Zadefinuje územie a plodinu podľa osevného plánu. Kalkulačka prepočíta reálnu eróziu a zobrazí ju v tabuľke aj na mape. Ak prekračuje povolené hodnoty, môže farmár pokračovať voľbou technických aj netechnických opatrení zo zoznamu, ktoré systém opäť prepočíta a ukáže ich dopady na eróziu. Tento výsledok je priamo využiteľný do plánov hospodárenia. Vyexportuje dokonca aj súbory pre stroje podporujúce selektívne obhospodarovanie, ktoré automaticky vykonajú opatrenia na presných lokalitách určených v modeli.
Lesník kalkulačku využije na ochranu územia pri ťažbe a na zabránenie extrémnej erózii na odlesnených porastoch. Po výpočte potenciálnej erózie identifikuje miesta a opatrenia na nich tak, aby počas, ani po ťažbe nevznikla extrémna erózia. Berie do úvahy potenciálnu eróziu pri tvorbe hospodárskych plánov, plánuje podľa výsledku modelov a variantných scenárov odvozné miesta, približovacie spôsoby.
Predstavitelia samosprávy vedia kalkulačku použiť pri plánovaní udržateľných pozemkových úprav pri krajinnej tvorbe. Po výpočte reálnej erózie na základe aktuálneho stavu si pomocou vhodných opatrení namodelujú zmeny úpravami napríklad krajinného pokryvu, cestami a podobne. Optimálny variant, s maximalizáciou stabilizácie územia, je potom jedným z dôležitých vstupov do pozemkových úprav.
Obrázok 3: Výsledok po simulácii výsadby plodín/aplikovania protieróznych opatrení – vybraná hranica užívania pred simuláciou vľavo a po simulácii vpravo, priemerná hodnota erózie na hranici užívania znížená z 6,53 t/ha/rok na 1,89 t/ha/rok.
___________
Technické parametre Eróznej kalkulačky
Erózna kalkulačka je postavená na analytickej platforme YMS, yDecision, tzv. Manažment priestorového rozhodovania, ktorá sa špecializuje na hĺbkové analýzy území. Výpočet základnej miery erózie sa robí na všeobecne uznávanej a dominantne používanej Revidovanej univerzálnej rovnici straty pôdy (RUSLE) nad novým digitálnym modelom reliéfu DMR 5.0 z údajov leteckého laserového skenovania od Úradu geodézie, kartografie a katastra Slovenskej republiky. Model kalkulačky obsahuje štatistický zonálny výpočet priemerných hodnôt vodnej erózie podľa jednotlivých hraníc užívania alebo kultúrnych dielov. Obsahuje interaktívne modelovacie nástroje pre výpočet hodnoty reálnej vodnej erózie, ktorá dokáže kvantifikovať zníženie hodnôt straty pôdy po výseve konkrétnych kultúrnych plodín alebo použitím špecifických protieróznych agrotechnických opatrení.
Viac o RUSLE modeli
Model vychádza z identifikácie a kvantifikácie signifikantných činiteľov súvisiacich s procesom erózie. Spolu šesť sledovaných faktorov (R, K, L, S, C, P – viď schéma na nasledujúcej strane) sa člení podľa náležitosti k primárnej alebo sekundárnej krajinnej štruktúre. Do eróznej kalkulačky vstupujú údaje najvyššej kvality. Preto sú faktory reprezentatívne a vypočítaný erózny odnos pôdy určený v takej miere presnosti, aká je potrebná pre účinnú poľnohospodársku prax. Údaje o reliéfe, teda určujúci faktor intenzity gravitačných síl, pochádzajú z momentálne najpresnejšieho modelu DMR 5.0, z údajov leteckého laserového skenovania Úradu geodézie, kartografie a katastra SR. Systém umožňuje aj spracovanie presnejších údajov, prípadne údajov generalizovaných pre hodnotenie na väčšom území. Z modelu terénu sú derivované faktory dĺžky a sklonov svahov. V modeli RUSLE bol vďaka technologickým možnostiam faktor dĺžky svahu nahradený kumulatívnou dĺžkou svahu.
Faktory K a R pochádzajú od štátnych organizácií, zodpovedných za ich určenie (Národné poľnohospodárske a potravinárske centrum – Výskumný ústav pôdoznalectva a ochrany pôdy; Slovenský hydrometeorologický ústav). Sú odvodené špecificky pre pomery na Slovensku. Faktor C definuje stabilizačný účinok povrchovej vegetácie, pričom pri poľnohospodárskej pôde je potrebné zohľadniť aj temporálnu zložku faktoru. Faktor P definuje mitigačný účinok opatrení na erózny odnos pôdy. Opatrenia môžu byť netechnické – napr. spôsob orby, ale aj technické – napr. vybudovanie spevnenej cesty, vsakovacieho pásu.
___________
Táto publikácia vznikla aj vďaka podpore v rámci Operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt: „Údajová a vedomostná podpora pre systémy rozhodovania a strategického plánovania v oblasti adaptácie poľnohospodárskej krajiny na klimatické zmeny a minimalizáciu degradácie poľnohospodárskych pôd“ (kód ITMS2014+ 313011W580), spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.