O platformě

Základem pro simulace sekvestračního potenciálu orných půd ČR je regionální plodinový model EPIC-IIASA, který byl vytvořen pro simulaci růstu a produkce zemědělských plodin v globálním, kontinentálním a subkontinentálním měřítku. Tato simulační platforma využívá již existující a mnohokrát validovaný procesní plodinový model EPIC (Environmental Policy Integrated Climate Model).

Jádrem platformy je model EPIC, který obsahuje moduly pro simulaci růstu plodin, vodní bilanci půdy a bilanci živin (koloběh a přeměny C, N a P v půdě a rostlině). V modelu EPIC je zakomponován ověřený a široce využívaný model dynamiky půdní organické hmoty CENTURY. Model je dále doplněn o bohatý výběr agrotechnických opatření.

Vybrané simulační možnosti modelu EPIC

Plodiny	jednoroční / víceleté, pícniny, okopaniny apod., včetně kultivarových vlastností (např. ranost)
Osevní postup	monokultura / střídání plodin
Minerální hnojiva	aplikační dávka N, způsob aplikace (konkrétní termín / aplikace na základě potřeby)
Statková a organická hnojiva	množství a typ podle složení a původu (chlévský hnůj, čistírenský kal, kompost atd.)
Závlahy	bez / se závlahou, možnost omezení maximální denní a celkové roční závlahové dávky
Zpracování půdy	hloubka a charakter (pluh, disky, brány apod.), konvenční / redukovaná / bezorební argotechnika
Meziplodiny	bez / s meziplodinou (N fixující / nefixující)
Management posklizňových zbytků	zbytky zcela / částečně odstraněny z pole

Dynamika růstu plodin během vegetační sezóny je pomocí modelu EPIC-IIASA simulována v denním kroku současně pro velké množství samostatných, prostorově lokalizovaných stanovišť, obvykle v časovém horizontu několika let až desetiletí. EPIC-IIASA poskytuje na výstupu soubor dat o časové a prostorové změně produkce plodin v reakci na zaznamenané (historické) nebo předpokládané (budoucí, alternativní) faktory, které produkci plodin ovlivňují, jako např. počasí, topografie, půda a její zpracování, agrotechnika, plodina a její kultivarové vlastnosti apod.

Platforma EPIC-IIASA – prvky, struktura a funkčnost

Součástí platformy je geoprostorová datová infrastruktura, která zajišťuje prostorově reprezentované vstupy pro model EPIC (počasí, polohu, geomorfologii, půdu, plodinu, vstupy živin a obhospodařování půdy). Dalším prvkem platformy jsou scénáře, které představují formulaci konkrétních výzkumných otázek s ohledem na zamýšlený účel. Scénáře ovlivňují výběr výstupů a obvykle jsou definovány pomocí alternativních vstupních dat o klimatu (historické klima, klimatické projekce) a obhospodařování půdy (adaptační a mitigační opatření, např. uhlíkové zemědělství).

Model EPIC-IIASA byl validován jako nástroj pro hodnocení dopadů klimatické změny, a to jak samostatně, tak i jako součást modelových souborů (ensembles). Byla také prokázána jeho spolehlivost jako součásti integrovaných modelovacích systémů.

Díky široce škálovatelnému procesnímu modelu EPIC bylo v rámci projektu úkolem modifikovat platformu EPIC-IIASA pro regionální studie agroekosystémů v rámci ČR, a to zejména z pohledu hodnocení potenciálu sekvestrace C a navrhnout a ověřit účinnost modelových systémů sekvestrace C v zemědělské půdě.

Pro potřeby regionálních simulací zemědělských systémů ČR byla vytvořena a v prostředí LINUX implementována národní geoprostorová datová infrastruktura EPIC-IIASA CZ. Sestává z 977 prostorových SimU, vytvořených rozdělením okresů podle klimatického regionu a převládajících vlastností půdy (hloubka, půdní druh a třída obsahu humusu). Každé SimU byl přiřazen typický půdní profil a denní údaje o počasí z let 1989–2019 ze čtvercové sítě 10 × 10 km, a na základě příslušné výrobní oblasti také odhadovaná data setí a sklizně hlavních plodin. Dizajn umožňuje agregaci výstupů na úroveň LAU1 (okresy) a NUTS2 (kraje), což souvisí s požadavkem státní správy na úroveň kvantifikace a interpretace výsledků.