Funkcje zadrzewień śródpolnych i drobnych zbiorników wodnych w krajobrazie rolniczym dr Marek Szczepański Instytut Środowiska Rolniczego i Leśnego Polskiej Akademii Nauk ul. Bukowska 19, 60-809 Poznań W ostatnich latach, w związku z intensywną produkcją rolniczą, obserwuje się wzrost ilości zanieczyszczeń obszarowych, które przyczyniają się do eutrofizacji czy zatruwania ekosystemów wodnych. W wyniku upraszczania struktury agroekosystemów nasilają się procesy wymywania, wywiewania lub ulatniania różnych związków chemicznych z pól uprawnych. Ponadto intensywne nawożenie mineralne i kwaśne deszcze powodują podwyższenie wymywania związków chemicznych z ekosystemów lądowych do wód gruntowych i powierzchniowych. Zmniejszenie dopływu zanieczyszczeń obszarowych może być dokonane przez bariery biogeochemiczne. Efektywność procesów ograniczania zanieczyszczeń obszarowych zależna jest od rodzaju i zagęszczenia barier biogeochemicznych na obszarze zlewni, do których zalicza się pasy zadrzewień, pasma łąk i roślinności wśród pól uprawnych, miedze, zabagnienia oraz małe zbiorniki śródpolne. Liczne badania wykazały, że właśnie elementy krajobrazu takie jak: zadrzewienia, małe zbiorniki śródpolne oraz pasy łąk, skutecznie obniżają stężenia związków chemicznych migrujących z wodą gruntową (Tabela 1) (Ryszkowski, 1987; Ryszkowski i Bartoszewicz, 1989; Życzyńska-Bałoniak i in., 1998; Szajdak i in. 2006;). Niniejsza praca wskazuje na rolę zadrzewień i drobnych zbiorników śródpolnych, jako barier biogeochemicznych, na przykładzie elementów krajobrazu rolniczego występujących na terenie Parku Krajobrazowego im. gen. Dezyderego Chłapowskiego w Turwi, 40 km od Poznania. Obszar parku obejmuje unikatowy w skali kraju krajobraz rolniczy z siecią zadrzewień śródpolnych, stworzoną częściowo 200 lat temu za czasów generała Dezyderego Chłapowskiego. Od lat 50-tych teren ten jest miejscem badawczym, na którym wypracowywane są podstawy funkcjonowania ekosystemów krajobrazu rolniczego oraz zasady ochrony środowiska przyrodniczego. Badania te prowadzone są przez Instytut Środowiska Rolniczego i Leśnego Polskiej Akademii Nauk w Poznaniu. Od powstania parku jego krajobraz jest wzbogacany przez nowe zalesienia i zadrzewienia, zwłaszcza przy drogach lokalnych i gruntowych, pomiędzy polami, oraz restytucję dawno zanikłych oczek wodnych. Wśród zadrzewień typowo śródpolnych wyróżnić można: zadrzewienia pasowe (Rys. 1 i 2), zadrzewienia jedno- lub dwurzędowe, zakrzewienia pasowe, zadrzewienia utworzone przez gatunki iglaste, zadrzewienia zwarte, kępowe lub klinowe, wyspy leśne, takie jak: parki, sady, ogrody i szkółki, zadrzewienia przywodne. Aby zadrzewienia najefektywniej spełniały swoją rolę barier biogeochemicznych powinny być zlokalizowane w formie siatki przecinającej krajobraz rolniczy (Rys. 3). Wśród licznych funkcji jakie spełniają zadrzewienia wymienić należy: ograniczenie erozji wietrznej gleb,
ograniczenie erozji wodnej gleb, ograniczenie rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń lotnych i tłumienie hałasu, ochronę jakości wód, kształtowanie bilansu wodnego, utrzymania bogactwa roślin i zwierząt krajobrazu rolniczego. Znaczenie zadrzewień jako czynnika ograniczającego szybkość wiatru daje się zauważyć na otwartych przestrzeniach w krajobrazie rolniczym podczas silnych wiatrów po dłuższym okresie bez opadów. Z przesuszonej gleby pól bez roślinności, zwłaszcza w okresie jesienno-zimowym, wiatr łatwo porywa najmniejsze cząstki gleby zawierające do 80% próchnicy, a także nawozy mineralne i wynosi je poza pole uprawne. Zadrzewienia mogą obniżać szybkość wiatru po jego zawietrznej stronie nawet o 85%. Powszechnie wiadomo, że pokrywa roślinna chroni glebę przed erozją wodną. Dlatego na tereny o słabej i rzadkiej roślinności powinno wprowadzać się elementy krajobrazu, takie jak zadrzewienia, które będą zatrzymywały spływ wody. Roślinność zadrzewień i zakrzewień, zwiększa wsiąkanie wody do gleby, zwłaszcza na wiosnę, ponieważ gleba pod zadrzewieniem wcześniej rozmarza. Ponadto, na pozytywnie utrwalenie i zabezpieczenie gleby wpływa usytuowanie tych elementów na stokach wąwozów, czy przy linii brzegowej zbiorników wodnych. Zadrzewienia i zakrzewienia nasadzane przy drogach mogą spełniać funkcję ochrona przed hałasem komunikacyjnym. Aczkolwiek, aby naturalny ekran akustyczny spełniał swoją rolę powinien składać się z kilku pasm oddalonych od siebie o parę metrów, utworzonych z gęsto posadzonych w rzędach drzew i krzewów o różnej wysokości. Taki układ spełnia też funkcję bariery w ograniczaniu rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń lotnych takich jak: pyły, węglowodory aromatyczne, metale ciężkie itp. Powstające w jednym miejscu zanieczyszczenia, tzw. punktowe źródła zanieczyszczeń, mogą być skutecznie ograniczane dzięki sprawnie działającej oczyszczalni. Natomiast wymywanie z dużych obszarów rolniczych składniki mineralne i organiczne dominujące w zanieczyszczeniach przestrzennych mogą być skutecznie ograniczone tylko w efekcie przechwytywania ich przez systemy barier biogeochemicznych. Nadmierny odpływ, czy wymywanie, składników mineralnych i organicznych z pól powoduje przyspieszoną eutrofizację wód powierzchniowych i obniża przydatność wody do picia w studniach wiejskich oraz ujęciach wodociągowych. Zadrzewienia śródpolne, ze względu na silnie rozbudowane systemy korzeniowe i wielowarstwowy układ roślinności krzewiastej oraz zielnej, należą do kategorii barier najefektywniejszych. Oddziaływanie barier biogeochemicznych zależy od tego, czy poziom wody gruntowej znajduje się w zasięgu systemów korzeniowych roślin. Gdy lustro wody podziemnej jest zbyt głęboko położone, oddziaływanie roślin na chemizm wody gruntowej jest niemożliwe (Rys. 4). Utrzymanie urozmaiconego krajobrazu na obszarach wiejskich, przyczynia się do zachowania bogactwa świata roślin i zwierząt. Dotyczy to różnorodności drzew i krzewów, jak i wielu gatunków roślin niższych, związanych przede wszystkim z zadrzewieniami, wyspami leśnymi i małymi zbiornikami śródpolnymi. Obiekty te stają się ostojami dla dziko żyjących zwierząt, niekiedy chronionych i rzadko występujących. Prowadzone w Instytucie Środowiska Rolniczego i Leśnego PAN w Poznaniu badania naświetliły także funkcję małych stawków, czy zbiorników śródpolnych jako barier biogeochemicznych (Rys. 5). Kumulacja w osadach dennych i stymulacja przechodzenia w formy gazowe azotu, to główne mechanizmy ograniczania rozprzestrzeniania się z wodą gruntową związków azotowych wymywanych z pól. Niestety, w ostatnich latach ilość małych zbiorników w krajobrazie
rolniczym znacznie zmalała. Z uwagi na przeszkody w mechanizacji rolnictwa, zbiorniki te są często zasypywane. Ponadto na skutek dużego dopływu związków biogennych następuje ich powolne zarastanie lub stanowią miejsce na dzikie wysypiska śmieci. Osadzający się na dnie zbiornika muł zawiera wiele związków chemicznych, głównie mineralnych składników odżywczych roślin, które mogą być stosowane jako nawóz na sąsiadujące pola. Można w ten sposób podwyższyć zamknięcie małego cyklu obiegu materii. Ponadto, zbiorniki śródpolne zwiększają retencję wody w całym krajobrazie rolniczym. Na powstawanie gleby i na przemiany w niej zachodzące wywierają wpływ wszystkie organizmy żywe występujące na Ziemi. Główną ich rolą jest tworzenie jakościowo nowych właściwości substratu glebowego, to jest urodzajności. Na aktywność flory i fauny ma wpływ klimat, woda jak i skała macierzysta. Działalność zwierząt w glebie jest przeważnie mało widoczna, przez co jest niedoceniana. Organizmy, a szczególnie organizmy glebowe, odgrywają istotną rolę w mieszaniu materiału glebowego, wzbogacaniu gleby w substancję organiczną, obiegu składników pokarmowych, mineralizacji substancji organicznej i stabilizacji struktury gleby. Szczególnie ważną rolę mają żyjące w glebach mikroorganizmy. Rozkładają one substancję organiczną, zarówno w warunkach tlenowych, jak i beztlenowych, doprowadzając w określonych przypadkach do mineralizacji związków próchniczych Literatura Ryszkowski L. 1987. Rolnictwo ekologiczne. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych. 324. 15-42. Ryszkowski L., Bartoszewicz A. 1989. Impact of agricultural landscape structure on cycling of inorganic nutrients. In: M. Clarhorm, L. Bergstron (Eds) Ecology of arable land. Kluwer Academic Publishers. Dordrecht. 241-246. Szajdak L., Życzyńska-Bałoniak I., Szczepański M. 2006. Efficiency of small pond as biogeochemical barrier to decrease different kinds of nitrogen in the agricultural landscape. Polish Journal of Soil Science, vol. XXXIX/1, 11. Życzyńska-Bałoniak I., Ryszkowski L., Waack A. 1998. Transport wodą gruntową rozpuszczonych związków organicznych przez zadrzewienia. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych. 460. 167-176.
Tab. 1. Efektywność barier biogeochemicznych w stosunku do biogenów migrujących z wodą gruntową. zadrzewienie pasowe azot ogólny azot amonowy azot azotanowy rozpuszczalny węgiel organiczny fosfor ogólny fosforany 69% - 97% 63% - - wyspa leśna - - 95% - - - łąka - - 96% 29% - - torfowisko 29% 26% 29% 41% - - zbiornik śródpolny 88% - - - - - Rys. 1. 200-letnie pasowe zadrzewienie robiniowe (Robinia pseudacacia) w Parku Krajobrazowym im. gen. Dezyderego Chłapowskiego w Turwi (fot. M. Szczepański).
Rys. 2. 200-letnie pasowe zadrzewienie głogowe (Crategus L.) w Parku Krajobrazowym im. gen. Dezyderego Chłapowskiego w Turwi (fot. M. Szczepański). Rys. 3. Siatka zadrzewień śródpolnych we wsi Turew (fot. archiwum IŚRiL PAN).
Rys. 4. Schemat zadrzewienia jako bariery biogeochemicznej. Rys. 5. Staw śródpolny we wsi Turew (fot. M. Szczepański).