Cofnij Strona główna IPM IDSS NegFry - system wspomagania decyzji w zwalczaniu zarazy ziemniaka  

Motto:
"It is the lone worker who makes the first advance in a subject: the details may be worked out by a team.", Sir Alexander Fleming
Spis treści
  1. Charakterystyka systemu NegFry
  2. Program NegFry 2002 dla komputerów PC
  3. Wprowadzanie danych
  4. Wyniki
  5. Dotychczasowe doświadczenia z programem NegFry w IUNG-PIB
  6. NegFry online zbudowany w IUNG-PIB
  7. Literatura

Charakterystyka systemu NegFry

Duński system NegFry wykorzystuje model niemiecki o nazwie "Negative Prognosis" oraz model opracowany przez Fry'a i zespół [Hansen 1999; California PestCast 2005]. System opracowano w Duńskim Instytucie Nauk Rolniczych (ang. Danish Institute of Agricultural Sciences) w latach 1992-1993. NegFry testowano w ok. 80-ciu doświadczeniach polowych w warunkach Danii, Norwegii i Szwecji (w 1994 roku), dlatego modele zostały skorygowane do warunków skandynawskich. Użycie systemu pozwala w przeciętnych warunkach uzyskać dostateczną ochronę mimo zmniejszenia liczby zabiegów o 50% w porównaniu z ochroną tradycyjną. Taka oszczędność jest możliwa przede wszystkim dzięki opóźnieniu pierwszego zabiegu, a także na skutek wydłużenia okresów miedzy następnymi zabiegami [Hansen i inni 1995].

Dane wprowadzane do systemu to godzinowe dane pogodowe (temperatura, wilgotność względna i suma opadów) poczynając od daty wschodów do zakończenia ochrony (około 90 dni) oraz dane polowe. Zalecenie odnośnie daty pierwszego zabiegu ochronnego jest generowane przez model Negative Prognosis. Zalecenia odnośnie okresów pomiędzy następnymi zabiegami są generowane przez model wykorzystujący metodę Fry'a (opracowaną w 1983 roku). Określenie zaleceń jest oparte na epidemiologii zarazy ziemniaka (temperatura, liczba godzin o wysokiej wilgotności względnej, a także odporność odmiany) oraz ocenie spłukiwania fungicydu przez deszcz. Dane pogodowe są bardzo istotne dla pracy modeli.

Ustalenie daty pierwszego zabiegu następuje na podstawie kalkulacji tzw. kumulowanego indeksu ryzyka, który jest sumą dziennych indeksów ryzyka, obliczanych przez program wg określonego algorytmu. Po przekroczeniu progu kumulowanego indeksu ryzyka (130 dla warunków Danii) sprawdzane są dzienne indeksy ryzyka, czy nie przekroczyły progu (7 dla warunków Danii). Data przekroczenia jest datą pierwszego oprysku.

Kolejne zabiegi ustalane są przez model Fry'a na podstawie tzw. jednostek zarazowych obliczanych dla każdego dnia i sumowanych. Po przekroczeniu określonego progu zalecany jest zabieg ochronny. Po wykonaniu każdego zabiegu model jest zerowany, tzn. naliczanie zaczyna się od zera.

Program NegFry 2002 dla komputerów PC

Instalacja

Program NegFry  - ekran powitalny
Rys.1. Program NegFry - ekran powitalny.

Wprowadzanie danych

Interfejs użytkownika programu NegFry został przetłumaczony na język polski (rys.1). Na rys.1 przedstawiono ekran powitalny programu NegFry. Menu główne interfejsu użytkownika podzielono na kilka okien. Na rys.2 widoczne jest okno "Dane dotyczące pola". Ponadto jest okno do wprowadzania danych meteorologicznych, okno dla danych o zastosowanych fungicydach i ewentualnym nawadnianiu oraz okno parametrów modelu. Obsługa programu polega na wprowadzeniu danych dotyczących pola (rys.2), wyborze źródła danych meteorologicznych, dokonaniu obliczeń i obejrzeniu wyników (rys.3).

Program NegFry  - okno danych dotyczących pola
Rys.2. Program NegFry - okno danych dotyczących pola.

W oknie "Dane dotyczące pola" (rys.2) dodajemy nowe pola (których może być wiele) przez kliknięcie na przycisk "Nowe pole" i wpisujemy następujące dane: numer pola, nazwa i powierzchnia - dane te służą użytkownikowi do identyfikacji pola. Następnie podajemy odmianę (wybór z okienka wyboru), datę wschodów ziemniaka (dzień, w którym na polu wzejdzie 80-85% roślin), oraz daty końca sezonu i modelu. Data wschodów ziemniaka powinna być ustalona z jak największą starannością ze względu na jej wpływ na dokładność zaleceń. Daty końca sezonu i modelu można zmienić ręcznie wykorzystując ikonki kalendarza po prawej stronie dat. Kliknięcie na przycisk "Zalecany" ustawia datę końca sezonu 92 dni po dacie wschodów.

Następnym krokiem jest wybór źródła danych pogodowych. Program NegFry oferuje kilka sposobów wprowadzania danych pogodowych:

Dane do testowania programu NegFry
Dla polskich użytkowników programu NegFry opcją najbardziej przydatną będzie zapewne utworzenie pliku tekstowego z danym pogodowymi. Format pliku wymagany przez program NegFry podano w tab.2. Podajemy także łącza do przykładowych plików tekstowych z danymi pogodowymi z lat 2001-2005 ze stacji meteorologicznej w Osinach (10 km na północ od Puław): Osiny 2001, Osiny 2002, Osiny 2003, Osiny 2004, Osiny 2005 (lub plik skompresowany ZIP ze wszystkimi plikami tekstowymi - wymaga rozpakowania, więcej o formacie ZIP na stronach Wikipedii), które można pobrać i wykorzystać do zapoznania się z obsługą programu. Uwaga: dane te są własnością IUNG-PIB i ich wykorzystywanie w innym celu wymaga zgody pisemnej.
Pobierając plik w formacie TXT, należy go zapisać do katalogu łatwego do odszukania z programu NegFry podczas wyboru źródła danych. Np. jeśli program został zainstalowany w katalogu C:\Program Files\Potato, to, żeby długo nie szukać, plik najlepiej umieścić w podkatalogu C:\Program Files\Potato\Data). Kto dysponuje własnymi danymi pogodowymi, może spróbować utworzyć plik danych zapisując je w układzie podanym w tabeli tab.2 zgodnie z formatem przykładowego pliku tekstowego.

Wyniki

Zasadniczym celem pracy programu NegFry jest ocena ryzyka infekcji w okresie wegetacji i generowanie zaleceń odnośnie daty zabiegów ochronnych. Przykładowe informacje będące wynikiem jego pracy przedstawiono na rys.3 i rys.4.

Program NegFry - okno wyników
Rys.3. Program NegFry - okno wyników. Wykres wartości ryzyka.

Górny wykres na rys.3 przedstawia kumulowane wartości ryzyka (Accumulated Risk Values, ARV) wg modelu Negative Prognosis (Prognoza negatywna) [California PestCast 2005]. Kumulacja wartości zaczyna sie w dniu wschodów. Poniżej progu 130 (pozioma linia ciągła) nie występuje ryzyko infekcji. Przejście ponad próg oznacza wejście w okres ryzyka wystąpienia pierwotnego zakażenia (którego źródłem sa chore bulwy). Od tego dnia istnieje możliwość infekcji jeżeli wystąpią warunki pogodowe sprzyjające rozwojowi choroby. W dniu wystąpienia takich warunków NegFry zaleca pierwszy zabieg ochronny [Hansen 1999].

Dolny wykres na rys.3 (czerwona linia) przedstawia kumulowane jednostki zarazowe (Accumulated Blight Units) oraz dobowe sumy opadów (słupki w kolorze niebieskim). Kumulacja jednostek zarazowych zaczyna sie w dniu zalecenia pierwszego zabiegu ochronnego przez model Prognozy negatywnej. NegFry zaleca drugi i następne zabiegi w dniach, kiedy jednostki zarazowe są zerowane (czerwona linia przecina oś x, tzn. oś daty). Jednostki zarazowe zostają wyzerowane także w dniach wykonania fungicydowych zabiegów ochronnych niezależnie od zaleceń modelu (powinny wtedy zostać wprowadzone w oknie "Nawadnianie/Fungicyd"). Początek osi x (oś daty) pokrywa się z datą wschodów wprowadzoną w oknie "Dane dotyczące pola" (rys.2). Ostatnia data pokazana na wykresie to data końca sezonu (także wprowadzona w oknie "Dane dotyczące pola" (rys.2) [Hansen 1999].

Program NegFry - tabela wynikowa
Rys.4. Program NegFry - tabela wynikowa. Dzienne wartości ryzyka, kumulowane wartości ryzyka, jednostki zarazowe, data zabiegu (oznaczona czerwoną gwiazdką).


Dotychczasowe doświadczenia z programem NegFry w IUNG-PIB

Program NegFry wykorzystywany jest w IUNG-PIB od 2003 roku do opracowywania zaleceń na polach produkcyjnych ziemniaka dla kilku gospodarstw rolnych. IUNG-PIB współpracuje w tym zakresie z WODR w Końskowoli. Program NegFry oferuje kilka sposobów wprowadzania danych meteorologicznych, m.in. z pliku tekstowego ASCII i ten sposób wykorzystywany jest w zaleceniach. Wcześniej dane były pobierane w sezonie codziennie z bazy danych (format danych wg tab.1) i automatycznie przetwarzane do formatu wymaganego przez program NegFry (tab.2) przy pomocy programu MetData napisanego w Zakładzie Agrometeorologii i Zastosowań Informatyki. Od 2009 roku dostępne są dane ze stacji agrometeorologicznych Aster będących własnością IUNG-PIB. Publicznie dostępne są dane ze stacji Palikije (patrz strona Dane dla programu NegFry 2002). Dane z pozostałych stacji (będących na liście na podanej stronie) mogą być udostępnione po skontaktowaniu się z dr hab. Jerzym Kozyrą. Dane ze stacji agrometeorologicznych są aktualizowane w cyklu godzinowym.

Tabela 1. Tekstowy format danych eksportowanych z bazy danych pogodowych (fragment tabeli). Jako separator poszczególnych pól służy średnik (;).
Nr stacjiDataSymbol elementu pogodowegoWartość elementu pogodowego
124952006-03-10 17:00:00210.0
124952006-03-10 17:00:003188

Tabela 2. Tekstowy format danych wymagany przez program NegFry. Jako separator poszczególnych pól służy znak tabulacji. Przy tworzeniu własnego pliku z danymi należy zwrócić uwagę, że jako separator dziesiętny służy kropka (a nie przecinek).
Nr stacjiRokMiesiącDzieńGodzinaTemperatura [°C]Wilgotność względna [%]Opad [mm]
1249520060310170.088.00
1249520060310180.090.06.0


NegFry online zbudowany w IUNG-PIB

NegFry online powstał jako bazodanowa aplikacja internetowa (negfry.aspx) umocowana w Serwisie Administracji "Internetowego systemu wspomagającego podejmowanie decyzji w integrowanej ochronie roślin" (IPM DSS). Korzystanie z aplikacji wymaga posiadania konta w Serwisie.

Aplikacja NegFry online służy do generowania zaleceń o potrzebie zabiegów ochronnych w ochronie ziemniaka przeciw zarazie ziemniaka. W skład aplikacji wchodzą dwa modele ochrony ziemniaka: model niemiecki Prognoza Negatywna oraz model amerykański Fry'a. Aplikacja posiada 10 stron: "Pola", "Stacje", "Nawadnianie/Fungidyd", "Parametry", "Oblicz", "Tabela ryzyka", "Wykres ryzyka" oraz "Wykres infekcji". Na stronie "Pola" można dodawać nowe pola, dla których ustala się stację agrometeorologiczną, odmianę ziemniaka i jej podatność (ustalenie podanych wartości następuje przez wybór z menu), ponadto datę wschodów ziemniaka i datę końca modelu. Ustalenie stacji agrometeorologicznej przez wybór z mapy odbywa się na stronie "Stacje". Strona "Nawadnianie/Fungidyd" służy do wprowadzania danych o ewentualnym nawadnianiu plantacji oraz zastosowanych fungicydach, a "Parametry" - do zmiany parametrów modeli Prognoza Negatywna i modelu Fry'a. Wyniki obliczeń dla wybranego pola generowane są po otworzeniu strony "Oblicz" i mają postać tabeli ryzyka, wykresu ryzyka (dla Prognozy Negatywnej) oraz wykresów infekcji (kiełkowanie oospor, zarodnikowanie). Aplikacja korzysta z godzinowych danych pogodowych Centralnego Modułu Pogodowego systemu IPM DSS. Aplikacja jest wzorowana na programie duńskim NegFry 2002.

W celu umożliwienia korzystania z aplikacji osobom nie posiadającym konta w Serwisie Administracji w październiku 2015 roku opracowano wersję ogólnie dostępną aplikacji (NegFry online, opis NegFry online).

Literatura
  1. California PestCast. 2005. Models: Late Blight of Potato. Statewide IPM Program, Agriculture and Natural Resources, University of California. Dokument elektroniczny.
  2. Hansen J. G. 1994. Meteorological dataflow and management for potato late blight forecasting in Denmark. Workshop on weather information and plant protection, models, forecasting methods and information systems. Swedish University of Agricultural Scienses, Uppsala, Sverige, 9-10 November 1994.
  3. 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.
  4. Hansen J.G., Andersson B., Hermansen A. 1995. NEGFRY - A system for scheduling chemical control of late blight in potatoes. In: Eds. Dowley L.J., Bannon E., Cooke L.R., Keane T., O'Sullivan, E. Proceedings "PHYTOPHTHORA 150 Sesquicentennial Scientific Conference, Dublin, Ireland, 201-208. Boole Press Ltd.
  5. Kapsa J. 2008. Nowe podejście do zwalczania zarazy ziemniaka. Ziemniak Polski 2008(2):39-44. Dokument elektroniczny PDF.
  6. Kapsa J., Osowski J. 2002. Wprowadzanie i ocena systemu decyzyjnego NegFry w strategii ochrony przed zarazą ziemniaka w warunkach polskich. Biuletyn IHAR, tom XXVII z. 2, nr 223/224:351-360. Dokument elektroniczny PDF.
  7. Kapsa J., Bernat E., Kasprzak M. 2007. Przydatność systemu decyzyjnego NegFry w ochronie ziemniaka przed zarazą w różnych warunkach meteorologicznych. Biuletyn IHAR, tom XXVIII z. 2:177-186. Dokument elektroniczny PDF.
  8. NegFry online. 2015. NegFry online - system wspomagania decyzji w zwalczaniu zarazy ziemniaka. System doradztwa w zakresie zrównoważonej produkcji roślinnej. IUNG-PIB Puławy. Dokument elektroniczny HTML.
Pierwsza wersja 17.10.2006
Ostatnia modyfikacja 2015-11-03
Opracowali: Andrzej S.Zaliwski, Jerzy Kozyra
Zastrzeżenia prawne
Sugerowany sposób cytowania tej strony:
Zaliwski A.S., Kozyra J. 2006. NegFry - system wspomagania decyzji w zwalczaniu zarazy ziemniaka. System doradztwa w zakresie zrównoważonej produkcji roślinnej. IUNG-PIB Puławy.