An assessment of crop water deficits of the plants growing on the Małopolska Upland (Poland)

The problem of water scarcity is unfavourable for the economy, with the most significant water deficits felt by agriculture. In Poland water deficits in agriculture are occurring more frequently, causing losses in yield, not only in the Lowland areas but also in the Uplands. This paper presents an assessment of the water deficits at various excedance probability levels for four varieties of field crop and for soil types with various water retention capacity, which occur in the Małopolska Upland. Calculations were performed by balancing the amount of available soil water in the root zone. The study was based on the meteorological data from the Institute of Meteorology and Water Management for the years 1971–2010. Daily precipitation data from six rainfall stations: Borusowa, Igołomia, Książ Wielki, Miechów, Olewin and Sielec was utilised as well as average decadal air temperature, water vapour pressure, wind speed and sunshine hours from the meteorological station at Kraków– Balice. The water deficits at an excedance probability level of 20% fluctuated during the growing season from 5 mm (Phaeozems) to 190 mm (Leptosols). In the Małopolska Upland in soils with a medium capacity to retain water (110–160 mm), water deficits have occurred even in years of average rainfall (with probability 50%). This study confirms the considerable impact of the high variability of the soil and pluvial conditions in the region on the water deficits of the field crops.

Problem niedoboru wody jest niekorzystny dla całej gospodarki, jednak najbardziej i najszybciej niedobory wody odczuwane są w rolnictwie. Na terenie Polski coraz częściej występują braki wody w rolnictwie, i nie tylko, na obszarach położonych na Niżu Polskim, powodując straty w plonach. W pracy przedstawiono ocenę niedoborów wodnych o różnym prawdopodobieństwie przewyższenia, dla czterech gatunków roślin: buraka cukrowego, kukurydzy na ziarno, pszenicy ozimej, ziemniaka późnego oraz na glebach o zróżnicowanych zdolnościach retencyjnych występujących na Wyżynie Małopolskiej. Obliczenia przeprowadzono metodą bilansowania zapasu wody użytecznej w warstwie korzeniowej gleby. W pracy wykorzystano dane meteorologiczne Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej z lat 1971–2010 – dobowe sumy opadów z sześciu stacji (Borusowa, Igołomia, Książ Wielki, Miechów, Olewin i Sielec) oraz średnie dekadowe wartości temperatury powietrza, ciśnienia pary wodnej, prędkości wiatru i usłonecznienia ze stacji meteorologicznej Kraków-Balice. Niedobory wody obliczono metodą bilansowania zapasu wody użytecznej w warstwie korzeniowej gleby za pomocą metody Penmana–Monteitha (ewapotranspiracja wskaźnikowa) [ALLEN et al. 1998; ŁABĘDZKI et al. 2011; 2014]. Badania potwierdziły dużą zmienność warunków glebowych i pluwialnych w tym regionie oraz ich wpływ na niedobory wodne upraw polowych. Niedobory o prawdopodobieństwie przewyższenia 20% wynosiły w okresie wegetacji od 5 mm (na czarnoziemach – Phaeozems) do 190 mm (na rędzinach – Leptosols). Na glebach Wyżyny Małopolskiej o średnich zdolnościach do retencjonowania wody (110–160 mm) niedobory wodne wystąpiły nawet w latach przeciętnych pod względem ilości opadów (o prawdopodobieństwie 50%). W uprawie pszenicy ozimej na czarnoziemach, glebach brunatnych i madach na Wysoczyźnie Proszowickiej niedobory wody nie wystąpiły. Jednocześnie niedobory wody (o prawdopodobieństwie 20%) w uprawie ziemniaka późnego w okresie wegetacyjnym wynoszą od 106 mm (czarnoziemy) do 156 mm (rędziny).