Wprowadzenie. Marek PODLASIÑSKI

Transkrypt

1 Marek PODLASIÑSKI Katedra Erozji i Rekultywacji Gleb, Akademia Rolnicza w Szczecinie Department of Soil Erosion and Soil Reclamation, Szczecin University of Agriculture Erozja wodna na polu ornym po intensywnym opadzie w 2007 roku w Daleszewie na Pomorzu Zachodnim Water erosion after heavy rain in 2007 at Daleszewo of West Pomerania Region S³owa kluczowe: erozja wodna, straty gleby, czynniki erozji Key words: water erosion, soil losses, erosion factors Wprowadzenie W obszarach m³odoglacjalnych w okresie letnim na ogó³ nie odnotowuje siê wyst¹pienia erozji wodnej za wzglêdu na skuteczn¹ ochronê gleby przez roœlinnoœæ. Jednak czasami dochodzi do sprzê- enia kilku czynników sprzyjaj¹cych erozji wodnej nawet w okresie letnim, które mog¹ spowodowaæ jej nieoczekiwane rozmiary (Chudecki i NiedŸwiecki 1983, Kostrzewski i in. 1992, Koæmit i Podlsiñski 2006). Obserwacje rozwoju erozji wodnej przeprowadzono w obrêbie gruntów wsi Daleszewo gmina Gryfino, le ¹cej oko- ³o 15 km na po³udnie od centrum Szczecina (rys. 1). Jest to p³at wysoczyzny morenowej falistej (Kurzawa 1993), który le y w obrêbie mezoregionu Równiny We³tyñskiej (Kondracki 2000). Obszar ten zbudowany jest z glin morenowych ostatniego zlodowacenia (Karczewski 1966), miejscami odgórnie spiaszczonych. Szczecin Odra W sch. O dra Zach. Daleszewo Gryfino RYSUNEK 1. Lokalizacja terenu badañ FIGURE 1. Location of study area 0 5 km Erozja wodna na polu ornym po intensywnym opadzie... 43

2 Celem pracy by³o okreœlenie rozmiaru erozji wodnej i czynników warunkuj¹cych jej wyst¹pienie. Materia³ i metody Prace terenowe polega³y na pomiarach ³obin i sto ków deluwialnych metod¹ GPS-GIS (Podlasiñski i in. 2005). Metoda ta uwzglêdnia pomiary szerokoœci, g³êbokoœci i d³ugoœci ³obin oraz powierzchni i mi¹ szoœci osadów erozyjnych w sto kach deluwialnych. Otrzymane dane pozwoli³y na obliczenie wielkoœci strat gleby. Do oceny czynników warunkuj¹cych rozwój erozji uwzglêdniono ponadto: pomiar wielkoœci opadu, parametry rzeÿby terenu z mapy topograficznej w skali 1 : oraz charakterystykê utworów powierzchniowych z mapy glebowo-rolniczej w skali 1 : 5000 i w³asnych wierceñ glebowych. Wyniki badañ W dniu 11 sierpnia 2007 roku dosz³o do silnego rozwoju erozji gleb w Daleszewie. G³ównymi czynnikami wyst¹pienia erozji w tym czasie by³y: 1. Obfity opad (30,3 mm w ci¹gu godziny, w tym oko³o 25 mm w ci¹gu 15 minut). Nie by³o to jednak wyj¹tkowe zjawisko atmosferyczne jak na tê porê roku. Œrednio opady o wielkoœci powy ej 30 mm zdarzaj¹ siê na badanym obszarze raz na dwa lata (KoŸmiñski i Trzeciak 1978). Nale- y dodaæ, e trzy tygodnie wczeœniej w ci¹gu jednej doby spad³o w Daleszewie ponad 54 mm deszczu o niskim natê eniu, co wobec pe³nej wegetacji roœlin nie spowodowa³o widocznych form erozji wodnej. 2. Stosunkowo silnie urzeÿbiony teren szczególnie w pó³nocnej czêœci pola, w której przy równole nikowo przebiegaj¹cym obni eniu terenu spadki zboczy dochodz¹ do 20%. Gleby posiadaj¹ce pogorszone w³aœciwoœci fizyczne, utrudniaj¹ce szybkie przyjmowanie wody opadowej. Na powierzchniach nachylonych profil glebowy jest skrócony przez zmycie pierwotnych poziomów A i Eet i ods³oniêcie bardziej zwiêz³ego poziomu wzbogacenia Bt, co jest przyczyn¹ szybszego sp³ywu wód opadowych. 3. Agrotechniczny stan pola, które w dniu wyst¹pienia opadu by³o pozbawione okrywy roœlinnej, poniewa wykonywano wtedy orkê i jednoczeœnie wysiewano rzêdowo rzepak. Kszta³t pola sprawi³, e w wielu miejscach siewnik porusza³ siê zgodnie ze spadkami zboczy pozostawiaj¹c wyraÿne œlady redlic. Opad wyst¹pi³ w chwili wykonywania zabiegów. Stan agrotechniczny ca³ego pola (oko³o 44 ha) przedstawia³ siê w tym dniu doœæ szczególnie z powodu ró nego stopnia zaawansowania prac polowych. Pole podzieli³o siê na trzy czêœci. Na oko³o 9 ha pole by³o zaorane i bezpoœrednio obsiane rzepakiem (czêœæ I), dalsze 11 ha pola by³o zaorane w ostr¹ skibê (czêœæ II), a pozosta³e 24 ha pokrywa³o œciernisko po pszenicy (czêœæ III) rysunek 2). Du y opad deszczu spowodowa³ gwa³towny sp³yw powierzhniowy wód, silny rozwój ³obin i w efekcie doœæ znaczny zmyw gleby. Dziêki zastoso- 44 M. Podlasiñski

3 Daleszewo I II m RYSUNEK 2. Podzia³ pola ze wzglêdu na stan zaawansowania zabiegów uprawowych w dniu roku (objaœnienia w tekœcie) FIGURE 2. Field division according to crop cover in (explanations above) waniu metody GPS-GIS mo liwe by³o ustalenie nie tylko sumarycznego zmywu dla ca³ego pola, ale i jednostkowych zmywów gleby dla poszczególnych jego czêœci. Wartoœci strat gleby ukazano w tabeli 1 i na rysunku 3. Œredni zmyw gleby z I czêœci pola wyniós³ 35 Mg ha, jednak nie wszêdzie w tej czêœci pola wyst¹pi³o ³obienie. III Stare Brynki Po uwzglêdnieniu tylko strefy ³obienia wskaÿnik strat gleby osi¹ga wartoœæ 100 Mg ha, a na obszarze 0,1ha w miejscu o najwiêkszym ³obieniu nawet ponad 250 Mg ha. Podsumowanie i dyskusja Na obszarach m³odoglacjalnych rozmiary erozji wodnej o zbli onych wielkoœciach jak zarejestrowane na polu w Daleszewie, notowane by³o sporadycznie na polach, gdzie prowadzono badania z wykorzystaniem urz¹dzeñ do chwytania osadów (Lankuaf 1975, Kostrzewski i in. 1992, Podlasiñski 2001) lub przy okazji stwierdzonych ekstremalnych opadów (Chudecki i NiedŸwiecki 1983, Koæmit i Podlasiñski 2006). Na przyk³ad zanotowany w okolicach Storkowa opad w czerwcu 1988 roku (Kostrzewski i in. 1992) spowodowa³ przemieszczenie oko³o 80 Mg ha gleby na mikrozlewni o powierzchni 0,63 ha, a w poszczególnych czêœciach tego pola przeliczaj¹c dane zawarte w opracowaniu, mo na TABELA 1. Straty gleby na poszczególnych czêœciach pola w Daleszewie. TABLE 1. Soil losses in particular field parts at Daleszewo. Czêœæ pola Field parts I II III Stan agrotechniczny Tillage Orka g³êboka i wysiany rzepak Deep ploughing and rape sowing Orka w ostr¹ skibê Deep ploughing Œciernisko Stubble field Spadki terenu œrednie (max) [%] Slope steepness average (max) 8,2 (16) 6,9 (20) 5,3 (12) Obecnoœæ ³obin Rills liczne (nawet co 0,5 m) numerous (even every 0.5 m) pojedyncze singular brak lack Masa zmytej gleby [Mg] Total soil rainwash 305,0 4,5 < 0,1 Zmyw jednostkowy gleby [Mg ha ] Soil losses 35,00 0,40 0,02 Erozja wodna na polu ornym po intensywnym opadzie... 45

4 A w B ³obiny rills sto ki deluwialne piaszczyste sands deluvial fans sto ki deluwialne ilasto-pylaste clay-silt deluvial fans granica I czêœci pola border of I part of field m Mg ha w m RYSUNEK. 3. Rozk³ad ³obin (A) oraz straty gleby na polu w Daleszewie (B) FIGURE. 3. Distribution of rills (A) and soil losses at Daleszewo (B) 46 M. Podlasiñski

5 punktowo uzyskaæ straty gleby, dochodz¹ce nawet do 450 Mg ha. Nale y jednak zaznaczyæ, e wielkoœæ pojedynczego opadu przekroczy³a wówczas 100 mm w ci¹gu jednej doby. Pozostaje zatem pytanie sk¹d tak du y zmyw powierzchniowy na polu w Daleszewie. W przypadku badanego pola, które nie wyró nia siê szczególnymi cechami sprzyjaj¹cymi rozwojowi erozji, dosz³o do na³o enia siê kilku istotnych czynników. Pierwszym z nich by³o wyst¹pienie opadu w dniu wykonywania zabiegów uprawowych (siew zgodnie ze spadkiem) przy ca³kowitym braku okrywy roœlinnej. By³ to niew¹tpliwie najwa niejszy czynnik, gdy na obszarach s¹siednich, chronionych roœlinnoœci¹, zanotowano jedynie nieznaczne œlady sp³ywu wody opadowej i zmywu gleby. Drug¹ par¹ czynników warunkuj¹c¹ znaczny rozwój erozji gleb by³y: cechy morfometryczne zboczy (nachylenie, d³ugoœæ, kszta³t) i rodzaj pod³o a. W trakcie badañ terenowych stwierdzono wyraÿn¹ zale noœæ pomiêdzy nachyleniem i kszta³tem zboczy a rodzajem litologicznym pod³o a. Z regu³y zbocza najbardziej nachylone i o wypuk³ym przekroju od powierzchni by³y zbudowane ze zwiêz³ych glin lekkich i œrednich, utrudniaj¹cych infiltracjê wód opadowych. By³o to spowodowane ods³oniêciem poziomu Bt gleb p³owych w wyniku wczeœniejszych procesów erozji wodnej i uprawowej. Z kolei zbocza ³agodniejsze i o wklês³ym przekroju by³y zbudowane od powierzchni z piasków gliniastych, a glina pojawia siê tam poni ej cm. Najliczniejsze ³obienie wyst¹pi³o na zboczach gliniastych, gdzie w zasadzie wyraÿne ³obiny stwierdzono niemal co oko³o 0,5 m. Jednak ich rozmiary œrednio kszta³towa³y siê na poziomie 60 cm g³êbokoœci i 95 cm szerokoœci, co wynika z ma³ej podatnoœci zwiêz³ych utworów na rozmywanie wodami opadowymi. Natomiast na bardziej spiaszczonych utworach ³obiny by³y mniej liczne, ale ich rozmiary by³y wyraÿnie wiêksze (œrednio 93 cm g³êbokoœci i cm szerokoœci). Zatem w pierwszym przypadku o masie zmywu zdecydowa³a liczba ³obin, a w drugim ich wielkoœæ. Najwiêksze starty gleby, przekracza- j¹ce 200 Mg ha, zanotowano w zachodniej czêœci pola (I) w miejscu gdzie zbocze zmienia kierunek z równole nikowego w po³udnikowy. Ta czêœæ badanego zbocza wykazuje kszta³t zbie ny, który sprzyja koncentrowaniu siê w œrodkowej czêœci zbocza wody sp³ywaj¹cej tu z trzech kierunków. Poziom próchniczny wystêpuj¹cych tu gleb zbudowany jest z piasków gliniastych mniej odpornych na rozmywanie przy tak du ej koncentracji wód opadowych. W tej czêœci pola wykszta³ci³o siê kilka g³êbokich bruzd, dochodz¹cych do 40 cm g³êbokoœci. Przy takim na³o eniu siê niekorzystnych czynników naturalnych (opad atmosferyczny o du ym natê eniu, rzeÿba terenu znaczne spadki i zbie ny kszta³t zbocza), brak okrywy roœlinnej i s³aba przepuszczalnoœæ a zarazem podatnoœæ na rozmycie utworów powierzchniowych oraz czynników antropogenicznych (pozostawienie œladów siewnika wzd³u spadku) erozja osi¹gnê³a niespotykany w obszarach m³odoglacjalnych rozmiar. Z obliczeñ wynika, e na ca³ym badanym polu przemieszczeniu podleg³o ponad 310 ton materia³u glebowego. Tak znaczne rozmiary erozji wodnej wywo³uj¹ du e przekszta³cenia Erozja wodna na polu ornym po intensywnym opadzie... 47

6 w agroekosystemach przejawiaj¹ce siê niszczeniem potencja³u produkcyjnego gleb oraz zmianami rzeÿby terenu szczególnie poprzez wype³nianie zag³êbieñ i zasypywanie oczek wodnych osadami deluwialnymi. Wnioski 1. Silny rozwój erozji wodnej w Daleszewie w dniu roku charakteryzowa³ siê rzadko spotykan¹ na terenach m³odoglacjalnych wielkoœci¹ zmywu powierzchniowego œrednio 35 Mg ha na powierzchni 9 ha, w strefie ³obienia 100 Mg ha, oraz lokalnie na obszarze 0,1 ha w miejscu o najwiêkszym ³obieniu nawet ponad 250 Mg ha. 2. Ekstremalne rozmiary erozji wodnej jak na warunki nizinne mo na wyt³umaczyæ splotem kilku niekorzystnych czynników jak: intensywny opad, brak okrywy roœlinnej, œwierze œlady siewnika wzd³u doœæ znacz¹cego nachylenia zboczy, oraz s³abo przepuszczalna gleba. 3. Pomimo, e ten splot czynników, sprzyjaj¹cych rozwojowi erozji jest stosunkowo rzadko spotykany, to powinno siê prowadziæ sta³e dzia- ³ania ochronne na takich obszarach. Sprzyjaj¹ temu programy rolno-œrodowiskowe propagowane przez UE. Literatura CHUDECKI Z., NIED WIECKI E. 1983: Nasilanie siê erozji wodnej na obszarach s³abo urzeÿbionych Pomorza Zachodniego. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 272: 18 KARCZEWSKI A. 1968: Wp³yw recesji lobu Odry na powstanie i rozwój sieci dolinnej Pojezierza Myœliborskiego i Niziny Szczecinskiej, Pr. Kom. Geogr. Geol., 8/3. KOÆMIT A., PODLASIÑSKI M. 2006: Erozja w¹wozowa gleb jako skutek meteorologicznego zdarzenia ekstremalnego w Dolicach na Pojezierzu Choszczeñskim. KONDRACKI J. 2000: Geografia Polski. Mezoregiony fizyczno-geograficzne, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa KOSTRZEWSKI A., KLIMCZAK R., STACH A., ZWOLIÑSKI Z. 1992: Wp³yw procesów katastrofalnych na funkcjonowanie wspó³czesnego systemu denudacyjnego obszarów m³odoglacjacyjnych - Pomorze Zachodnie. Badania Fizjograficzne nad Polsk¹ Zach. A(43): KO MIÑSKI C., TRZECIAK S. 1978: Opady o natê eniu powy ej 20 mm na dobê na terenie Pojezierza Pomorskiego w latach Zesz. Nauk. AR w Szczecinie, Rolnictwo 68 (18): KURZAWA M. 1993: Objaœnienia do Szczegó³owej Mapy Geologicznej Polski - ark. elis³awiec. PIG. Warszawa LANKAUF K. R. 1975: Wspó³czesne procesy sp³ukiwania na zboczach dolin w okolicach Torunia. Czasopismo Geograficzne 46(2): PODLASIÑSKI M. 2001: Erozja wodna i jej wp³yw na gleby w ma³ej zlewni leœno-rolniczej w dorzeczu Rurzycy w strefie czo³owomorenowej fazy pomorskiej zlodowacenia Vistulian. Maszynopis. AR w Szczecinie. PODLASIÑSKI M., KOÆMIT A., BUJAK A. 2005: Zastosowanie technologii GPS-GIS do rejestracji form erozyjnych na du ych obszarach. Acta Agrophysica 5(2): Summary Water erosion after heavy rain in 2007 at Daleszewo of West Pomerania Region. This paper shows velocity of water erosion incidentally meet in young glacial areas oc -curred after intensive summer rainfall at Daleszewo - North part of Poland. Simple calculation give the amount of 305 tones of 48 M. Podlasiñski

7 soil material, which was washed out from surface of 9 ha. It gives average rainwash on level 35 Mg ha. Locally, at rilling zone, this index reached the value even above 250 Mg ha. Main reason of such heavy water erosion was coincidence of some factors, the most important were probably agrotechnical and atmospherical and relief ones. Author s address: Marek Podlasiñski Akademia Rolnicza w Szczecinie Katedra Erozji i Rekultywacji Gleb ul. Papie a Paw³a VI 3, Szczecin erozja@agro.ar.szczecin.pl Erozja wodna na polu ornym po intensywnym opadzie... 49