Analiza czasowa zmian zabudowy na podstawie danych z map glebowo-rolniczych w skali 1:5000 Tomasz Miturski Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach Państwowy Instytut Badawczy Zakład Gleboznawstwa Erozji i Ochrony Gruntów Wstęp Gleba pełni istotną rolę w funkcjonowaniu ekosystemów. Będąc systemem złożonym i dynamicznym narażonym na różnego rodzaju zagrożenia (erozja, zanieczyszczenia wynikające z działalności człowieka), kluczową rolę w jej ochronie i zarządzaniu przestrzenią pełnią mapy glebowe (Dobrzański, Uziak 1970; Konecka-Betley i in. 1997). Dzięki szeroko zakrojonym pracom w latach 60-70tych i zaangażowaniu niemal 30 tys. osób wykonano, dla całego obszaru Polski mapy glebowo-rolnicze w skali 1:5000. Mapy miały stanowić źródło informacji niezbędnej dla prowadzenia planowanej, zrejonizowanej gospodarki w rolnictwie i dla intensyfikacji produkcji rolnej (Fedorowski, Nowosielski 1957). Oprócz głównych celów, którymi były prawidłowa organizacja i intensyfikacja produkcji rolnej na obszarze kraju, stały się one ważnym materiałem służącym do prac naukowo-badawczych z zakresu agrotechniki i gleboznawstwa, prowadzonych przez zakłady naukowe w wielu ośrodkach naukowych w kraju. Podkładem kartograficznym dla kreślonych map, była wówczas mapa zasadnicza w skali 1:5000. Informacje zawarte na mapach zasadniczych (granice działek rolnych, granice terenów zabudowanych, drogi itp.) stanowią bardzo dobre źródło historyczne do badań z zakresu zmian typów użytkowania terenu oraz obszarów zajętych pod zabudowę (Konecka- Betley i in. 1997). Wraz z rozwojem obszarów wiejskich, w tym technik uprawy roli, czynnik glebowy (typ gleby) zaczął mieć mniejszy wpływ na charakter i rodzaje produkcji rolniczej. Historyczne i glebowe uwarunkowania kształtujące na przestrzeni wieków lokowanie gospodarstw rolnych, mają aktualnie małe znaczenie w procesie rozwoju osadniczego na terenach wiejskich. Dynamicznie rozwijające się duże ośrodki miejskie, powodują wzrost nowej zabudowy mieszkaniowej na terenach wiejskich przylegających do granic administracyjnych dużych ośrodków (Villa 2012). Nie uwzględnianie w procesie wydawania
decyzji o warunkach zabudowy i zagospodarowania terenu informacji o walorach gleby, może powodować wyłączanie z produkcji rolnej żyznych gleb, odgrywających dodatkowo istotne funkcje środowiskowe, oraz negatywnie wpływać na potencjał produkcyjny obszarów otaczających miasta. Stąd istotnym wydaje się posiadanie przez administracje publiczną, informacji o tendencjach i kierunkach zmian obszarów zabudowanych na terenach wiejskich. Tego rodzaju informacje będą pomocne podczas tworzenia planów zagospodarowania przestrzennego. Umożliwi to w sposób racjonalny i zrównoważony wyznaczać obszary pod zabudowę jednocześnie chroniąc najużyteczniejsze gleby i nie zaburzając funkcjonowania rolniczej przestrzeni produkcyjnej (Freman i in. 2011). Celem niniejszej pracy była analiza czasowa rozwoju terenów zabudowanych na terenie gminy Sieciechów z uwzględnieniem jakości gleby. Obszar badań Gmina Sieciechów jest gminą wiejską o powierzchni 61,26 km2, należącą do powiatu Kozienickiego województwo Mazowieckie. W jej skład wchodzi 16 sołectw, Typ gleby Powierzchnia [ha] Udział danego typu gleby [%] F 3517,61 76,37 FG 398,87 8,66 Bw 253,92 5,51 Tn 201,87 4,38 M 114,36 2,48 A 84,87 1,84 Etm 14,74 0,32 G 14,47 0,31 Dz 4,71 0,10 W 0,35 0,01 Tab.1. Typy gleb występujące na obszarze badań (opracowanie własne). F-mady,FG-mady glejowe,bw-gleby brunatne wyługowane i brunatne kwaśne,tn-gleby torfowe i murszowotorfowe, M-gleby murszowominerlane i murszowate, A-gleby bielicowe i pseudobielicowe,etm-gleby torfowo-mułowe,ggleby glejowe,dz-czarne ziemie zdegradowane i gleby szare,w-wody. zamieszkiwanych przez 4251 osób. Udział gleb występujących na obszarze badań został przedstawiony w tabeli (tab.1). Dominującym typem gleb są mady, które występują na 76,4% powierzchni analizowanego obszaru. Wykres (rys.1.) przedstawia informacje o występujących kompleksach przydatności rolniczej na obszarze badań.
Rys.1. Udział procentowy powierzchni poszczególnych kompleksów przydatności rolniczej gleb (opracowanie własne).1-kompleks pszenny bardzo dobry,1z-użytki zielone bardzo dobre i dobre,2-kompleks pszenny dobry,2zużytki zielone średnie,3z-użytki zielone słabe i bardzo słabe,4-kompleks żytni bardzo dobry,5-żytni dobry,6- kompleks żytni słaby,7-kompleks żytni bardzo słaby,8-kompleks zbożowo-pastewny mocny,9-kompleks zbożowopastewny słaby,ls-las,n-nieużytki rolnicze,rn-gleby rolniczo nieprzydatne,tz-teren zabudowany,w-wody,wnwody nieużytki. Metody badań Do badań wykorzystane zostało 30 arkuszy aktualnych (2013r.) map zasadniczych w skali 1:5000 oraz 19 arkuszy mapy glebowo-rolniczej (1965r.) w skali 1:5000. Mapy zostały pozyskane z powiatowego ośrodka dokumentacji geodezyjnej i kartograficznej w formie rastrowej. Następnie arkusze zostały poddane procesowi kalibracji w celu przypisania układu współrzędnych w formie cyfrowej. Treść map została zdigitalizowana do formatu wektorowego wraz z utworzeniem bazy danych zawierającej opisową część treści mapy. W procesie digitalizacji wykorzystane zostało oprogramowanie firmy ESRI ArcGIS 10.0 oraz QGIS 2.0. Otrzymane warstwy wektorowe zostały poddane analizom geoprzestrzennym w ArcGIS 10.0. Za pomocą narzędzia Identity, utworzona została nowa warstwa wektorowa zawierająca obszary, które występują na obu analizowanych mapach. Kolejnym krokiem było określenie obszarów na których nastąpił przyrost zabudowy, do tego celu wykorzystano narzędzie Intersect. Warstwą wynikową są obszary, dla których nastąpił przyrost powierzchni zabudowanej. Dane z mapy glebowo-rolniczej (typ gleby, kompleks przydatności rolniczej) zostały nałożone na otrzymaną warstwę, w celu określenia typów i jakości gleb zajmowanych pod nową zabudowę. Następnie został obliczony wskaźnik przekształcenia kompleksów gleb użytków rolnych (W pk ), opracowany przez
Stuczyńskiego(2007) w celu uzyskania miarodajnej i porównywalnej charakterystyki zmian użytków na cele nie rolnicze. Wartość wskaźnika oblicza się na podstawie wzoru: gdzie: W pk - wskaźnik przekształcenia kompleksów gleb użytków rolnych w inne funkcje 1 K p procentowy udział danego kompleksu w łącznej powierzchni wszystkich gruntów przekształcanych na daną funkcję 2 K p procentowy udział całkowitej powierzchni kompleksu w ogólnej powierzchni użytków rolnych. Według Stuczyńskiego(2007), wartość wskaźnika W pk bliska 1 lub W pk = 1 świadczy o przekształcaniu rozpatrywanego kompleksu w określoną funkcję w stopniu odpowiadającym jego udziałowi w pokrywie glebowej rozpatrywanego obszaru. Gdy W pk < 1intensywność przemian jest niska, co może świadczyć o ochronie dobrych gleb przed konwersją, W pk > 1wielkość przemian jest bardzo duża. Wyniki Na wykresie (rys.2) zostały przedstawione wyniki przyrostu zabudowy na kompleksach przydatności rolniczej gleb. Największy przyrost wystąpił na kompleksie 4 (21 ha) oraz w kompleksie 1 (13 ha).w tabeli (tab.2) zaprezentowano powierzchnie typów gleb zajętych pod nową zabudowę. Gleby typu mady (51,4 ha) oraz gleby brunatne wyługowane i brunatne kwaśne (9 ha), stanowią razem 96 % z wszystkich typów gleb zajętych pod zabudowę. Wynika to z dominacji tych dwóch typów gleb na badanym obszarze (tab.1). Powierzchnia zabudowy obliczona na podstawie danych z mapy glebowo-rolniczej wynosi 125 ha, na podstawie mapy zasadniczej 184 ha. Daje to przyrost wielkości 59 ha powierzchni zabudowanej w ciągu 48 lat.
Rys. 2.Powierzchnia przyrostu zabudowy w granicach kompleksów przydatności rolniczej gleb. 1-Kompleks pszenny bardzo dobry,1z-użytki zielone bardzo dobre i dobre,2-kompleks pszenny dobry,2z-użytki zielone średnie,3z-użytki zielone słabe i bardzo słabe,4-kompleks żytni bardzo dobry,5-żytni dobry,6-kompleks żytni słaby,7-kompleks żytni bardzo słaby,8-kompleks zbożowo-pastewny mocny,9-kompleks zbożowo- pastewny słaby,ls-las,n-nieużytki rolnicze. Typ gleby Powierzchnia [ha] Udział danego typu gleby[%] A 0,45 0,76 Bw 5,26 8,98 F 51,35 87,69 FG 0,95 1,62 M 0,56 0,95 Tab.2.Typy gleb wykorzystywane pod nową zabudowę (opracowanie własne). F-mady,FG-mady glejowe,bwgleby brunatne wyługowane i brunatne kwaśne,,m-gleby murszowominerlane i murszowate,a-gleby bielicowe i pseudobielicowe.
Wykres (rys.3) przedstawia wartości wskaźnika przekształcenia kompleksów gleb użytków rolnych. Wartości W pk > 1 dla kompleksu 4 i kompleksu 7 oznaczają intensywny rozwój zabudowy na obszarach o słabszej przydatności rolniczej. Wysoka wartość W pk (1,9) w kompleksie 1 wynika z przyrostu zabudowy przylegającej do wsi lokowanych na najlepszych glebach. Rys.3. Procentowa wartość wskaźnika przekształcenia kompleksów gleb użytków rolnych. 1-Kompleks pszenny bardzo dobry,1z-użytki zielone bardzo dobre i dobre,2-kompleks pszenny dobry,2z-użytki zielone średnie,3zużytki zielone słabe i bardzo słabe,4-kompleks żytni bardzo dobry,5-żytni dobry,6-kompleks żytni słaby,7- kompleks żytni bardzo słaby,8-kompleks zbożowo-pastewny mocny,9-kompleks zbożowo- pastewny słaby,ls- Las,N-nieużytki rolnicze. Wnioski W pracy przedstawiono wyniki badań nad analizą zmian czasowych rozwoju zabudowy na terenach wiejskich. Powierzchnia zabudowana zwiększyła się o 59 ha w ciągu 48 lat. Ze względu na występowanie gleb typ mada oraz mada glejowa na 85 % powierzchni badanego obszaru, wpływa to na otrzymany wynik gdzie 88 % powierzchni zajętej pod nową zabudowę stanowią gleby typ mada. W tym przypadku analizy danych na podstawie występowania typów gleb z dominacją jednego z ich typów, nie można stwierdzić czy
lokowanie zabudowy przebiegało w sposób racjonalny z punktu widzenia ochrony gleby. Miarodajną i porównywalną charakterystyką jest wskaźnik przekształcenia kompleksów gleb użytków rolnych. Wyniki wskazują na racjonalne wyznaczanie obszarów pod zabudowę (kompleks 4 i wyższe), jednocześnie pozwalają wnioskować o innych czynnikach, poza środowiskowymi, determinujących lokalizacje zabudowy (kompleks 1). W pracy wykazane zostało iż map glebowo-rolniczych w skali 1:5000 mogą stanowić cenne źródło informacji dla opracowań przestrzennych, nie tylko jako źródło informacji o przestrzennym rozmieszczeniu gleba ale także jako podstawę do analiz zrównoważenia zmian zachodzących podczas rozwoju obszarów wiejskich. Bibliografia Dobrzański B., Uziak S. (1970), Rozpoznawanie i analiza gleb. Przewodnik do cwiczeń z gleboznawstwa przeznaczony dla studentów biologii i geografii, PWN, Warszawa. Fedorowski W., Nowosielski E. (1957), Klasyfikacja gruntów, Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa. FREEMAN, C., CLARK, R.D., van HEEZIK, Y. (2011), Creating Ecologically Based Land Use and Habitat Maps Quickly and Cheaply to Support Conservation Planning at Local Scales: A New Zealand Example, Geographical Research, nr 49 (1), s. 99 111. Stuczyński T.(2007),Assessment and modeling of land use change in Europe in the context of soil protection,monografie i Rozprawy Naukowe, nr 19, Puławy. Konecka-Betley K., Janowska E., Czępińska-Kamińska D. (1997), Systematyka i kartografia gleb, Wydawnictwo SGGW, Warszawa. Villa, P. (2012), Mapping urban growth using Soil and Vegetation Index and Landsat data: The Milan (Italy) city area case study, Landscape and Urban Planning, nr 107 (3), s. 245 254.