Drzewa w rolnictwie remedium na problemy z suszą?

Coraz częściej słyszymy głosy ekspertów, którzy alarmują o złej sytuacji hydrologicznej Polski i rokrocznie pogłębiających się zjawiskach suszy. Dotykają one zwłaszcza obszar Nizin Środkowopolskich, które jednocześnie są największymi w kraju powierzchniami użytkowanymi rolniczo – pisze mgr inż. Natalia Guz, asystentka w Biurze Zrównoważonego Rozwoju Wyższej Szkoły Informatyki i Zarządzania w Rzeszowie.

Poddając analizie zasobność danego obszaru w wodę, należy rozpatrywać nie tylko aspekt ilościowy, ale także jakościowy. Bowiem to przede wszystkim jakość wody decyduje o naszych zasobach dyspozycyjnych. Jak wskazuje raport GUS, Polska jest w ogonie państw Unii Europejskiej pod względem ilości wody przypadającej na jednego mieszkańca, zajmując 24. miejsce z zasobami wynoszącymi: 1600 m³ na mieszkańca. Dla porównania w Chorwacji, w której ilość odnawialnych zasobów słodkiej wody jest najwyższa, wielkość ta jest 18-krotnie większa i wynosi 28 800 m³ na jednego mieszkańca, a średnia dla wszystkich państw UE to blisko 4560 m³ na mieszkańca.

Artykuł pochodzi z autorskiego Zielonego Bloga prof. Tadeusza Pomianka: Drzewa w rolnictwie a deficyty wody, zamieszczonego na portalu Wyższej Szkoły Informatyki i Zarządzania w Rzeszowie. Co 2 tygodnie publikowane są na nim nowe artykuły prof. Pomianka oraz zaproszonych przez niego do współpracy ekspertów.

Nie da się jednoznacznie wskazać „winowajcy” stanu rzeczy, z jakim przychodzi nam się mierzyć, bowiem ilość dostępnej wody kształtują zarówno czynniki naturalne lub quasi-naturalne, jak i antropogeniczne, czyli wynikające z działalności człowieka.

Uwarunkowania klimatyczne

Polska znajduje się w strefie klimatu umiarkowanego przejściowego, charakteryzującego się dużą zmiennością. Średnia roczna suma opadów atmosferycznych wynosi ok. 600 mm. Większość z nich przypada na półrocze letnie (w klimatologii: okres od początku kwietnia do końca września). Z punktu widzenia retencjonowania wody okres ten (czas, w którym parowanie przewyższa opad) nie sprzyja w znaczący sposób odnawianiu się zasobów.

Bilans ilościowy po krótkotrwałych letnich opadach często się zgadza, stąd też opinie sceptyków, którzy twierdzą, iż przecież deszcz nie przestał zupełnie padać. Należy jednak zauważyć, iż zmienia się charakter i rozkład opadu w czasie. Coraz rzadsze są letnie pochmurne dni, w czasie których występują kilkugodzinne opady deszczu o umiarkowanym natężeniu.

Częstsze są gwałtowne, nawalne i krótkotrwałe opady, których suma równa się normie miesięcznej, a temperatura powietrza ponownie podnosi się o kilkanaście stopni bardzo gwałtownie po ustąpieniu opadów. Ponadto opady nawalne nierzadko poprzedza kilkunastodniowa fala upałów. A dotknięta suszą, zaskorupiona i broniąca się przed utratą wilgotności warstwa gleby, nie jest w stanie przyjąć w szybkim tempie tak dużych ilości wody.

Opad opadowi nierówny? W klimacie Polski największe sumy opadów przypadają na miesiące letnie, natomiast najbardziej efektywnie zasilającymi zbiorniki wód podziemnych są opady występujące w porze jesienno-zimowej. To okres, w którym sumy parowania terenowego, w przeciwieństwie do półrocza letniego, są niewielkie.

Znaczącą dla bilansu wodnego rolę w zwiększaniu ilości wody odgrywają opady śniegu. Z perspektywy zbiorników wodnych są one wyjątkowo cenne, bowiem pochodząca z nich woda jest uwalniana mniej gwałtownie, przy jednocześnie większym udziale odpływu niż w czasie letnich nawałnic. Śnieg jest wartościowy nie tylko z uwagi na zdolności retencyjne, ale także na funkcję ochronną, zabezpieczającą glebę i rośliny przed dużymi spadkami temperatury. W ostatnich latach obserwuje się w bilansie zmniejszenie udziału opadów śniegu na rzecz deszczu, który charakteryzuje szybsza dynamika odpływu. Oprócz ilości, a przede wszystkim rozkładu opadów atmosferycznych, czynnikami klimatycznymi mającymi znaczenie dla zasobów wody są także: temperatura powietrza decydująca o intensywności parowania i usłonecznienie.

Jednym z mierników informujących o ilości dostępnej wody jest wyrażany w milimetrach: Klimatyczny Bilans Wodny (KBW), będący różnicą między ilością opadu, a stratami na parowanie. Zgodnie z Instytutem Meteorologii i Gospodarki Wodnej: wartości poniżej 50 mm mogą oznaczać suszę.

Przyjrzyjmy się zatem temu, jak kształtował się wskaźnik KBW w maju bieżącego roku:

Źródło: https://agrometeo.imgw.pl

Zdecydowana większość kraju zmagała się z głębokim niedoborem wody. Należy zaznaczyć, iż nie jest to sytuacja jednostkowa. Takie deficyty wody pojawiają się coraz częściej w okresie wiosenno-letnim, który jest decydujący dla wielkości plonów większości gatunków uprawnych. Potwierdzają to analizy przeprowadzone przez Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach, które wykazały, iż w ciągu ostatnich 50 lat znacząco zmniejszyła się wielkość KBW w okresie wegetacyjnym, tym samym zmniejszając ilość dostępnej wody.

Wyniki tych badań dopełniają również analizy przeprowadzone przez Instytut Ochrony Środowiska Państwowego Instytutu Badawczego w Warszawie, które udowodniły, iż w latach 2010-2019 częstotliwość występowania susz była dwukrotnie większa niż w ubiegłych dekadach, kiedy to dotkliwe i rozległe terytorialne susze notowano raz na 5 lat. w tej chwili statystycznie jest to 2,5 roku.

Teren ma olbrzymie znaczenie

Jakie jeszcze czynniki decydują o ilości wody? Jedną z głównych determinant są wyżej opisane warunki klimatyczne, jednak nie bez znaczenia pozostają warunki terenowe –właściwości hydrogeologiczne pokrywy glebowej i skał, a także rzeźba i użytkowanie terenu. Stałe lub okresowe niedobory wód podziemnych mogą być wywołane słabymi możliwościami infiltracyjnymi i filtracyjnymi pokrywy glebowej oraz skał formujących zbiorniki wód podziemnych. Do gruntów/skał słabo przepuszczających wodę należą m.in. gliny i pyły, skały lite słabo uszczelnione i iły. Dużą zmienność wykazują grunty przekształcone przez człowieka. Nadmierna zmiana struktury gleby i niewłaściwa agrotechnika zaburza jej możliwości infiltracyjne. Efektywnemu retencjonowaniu wody nie sprzyjają także tereny o zróżnicowanej rzeźbie terenu, w których dominuje spływ powierzchniowy. Dodatkowym czynnikiem utrudniającym infiltrację wody są słabo lub bardzo słabo przepuszczające grunty, charakterystyczne dla obszarów wyżynnych Polski.

Sytuacji hydrologicznej nie poprawiają zmiany klimatu, a także działania podejmowane przez człowieka polegające m.in. na zwiększaniu powierzchni nieprzepuszczalnych (powszechne zjawisko tzw. betonozy w miastach), redukcji lub całkowitej likwidacji zadrzewień w obrębie prowadzonych upraw, wycince lasów na obszarach górskich i podgórskich, niezgodne z przeznaczeniem zagospodarowywanie stref buforowych, a także regulacje rzek i często nieuzasadnione melioracje o charakterze wyłącznie odwadniającym.

Wszystkie te działania, łącznie z opisanymi wyżej czynnikami klimatycznymi i warunkami terenowymi, bezpośrednio lub pośrednio przyczyniają się do strat wody, które nie pozostają obojętne dla sektora rolnego.

Jakość wody a rolnictwo

W Europie działalność rolnicza odpowiada za zużycie 24 proc. ogólnego zużycia zasobów wody, w Polsce za 10 proc. Nie sposób jednak nie wspomnieć o presji rolnictwa na jakość wody, bowiem jako wodochłonna gałąź gospodarki ma ono wpływ nie tylko na jej ilość. Do głównych zagrożeń dla jakości wód zalicza się składniki nawozów mineralnych i naturalnych oraz pestycydy. Problem stanowi także postępująca ekspansja ferm przemysłowych, co nie tylko wpływa na znacznie większy pobór wody, ale także stanowi dodatkowe, poważne źródło jej zanieczyszczeń odpadami, antybiotykami i innymi stosowanymi w fermach substancjami.

W efekcie dochodzi do pogorszenia jakości parametrów fizykochemicznych i biologicznych w zbiornikach wód, a nasz kraj na mapie stanu jakościowego wód jawi się jako czerwona, alarmująca plama.

Skutki zanieczyszczenia wód powierzchniowych są widoczne gołym okiem. Za sprawą postępującej eutrofizacji (wzbogacania zbiorników wodnych w pierwiastki biofilne, co skutkuje wzrostem żyzności wód) i dostarczania nadmiaru ładunku biogenów (azotanów i fosforanów), których źródłem są nawozy oraz wzrostu temperatury powietrza, w polskich jeziorach oraz w Bałtyku coraz częściej dochodzi do zakwitu sinic.

Szacuje się, iż Morze Bałtyckie jest jednym z najbardziej zanieczyszczonych mórz na świecie. Następstwem jest nie tylko zakaz kąpieli i pogorszenie zapachu oraz wyglądu wody, ale także ograniczenie ilości tlenu i światła docierającego do głębszych warstw zbiornika, co powoduje obumieranie organizmów wodnych i utratę bioróżnorodności.

Wiemy, iż nie jest dobrze. Co możemy zrobić?

Najprościej byłoby odpowiedzieć: zrezygnować ze stosowania nawozów i pestycydów oraz zacząć wreszcie traktować poważnie fakt, iż nasze zasoby wody należą do najniższych w Europie. A przy tym niezwłocznie podjąć działania interwencyjne. W naszym kraju doszło do wielu nieodwracalnych zmian stosunków wodnych potęgujących problemy suszy, jednak na szczęście są kwestie, na które mamy wpływ.

Skutecznym sposobem łagodzenia niedoborów opadów są nasadzenia drzew i krzewów w obrębie prowadzonych upraw. Ich rola jest nieoceniona, bowiem pełnią szereg funkcji oddziałujących pozytywnie na aspekt ekonomiczny i ekologiczny prowadzonych upraw.

Do ważniejszych pełnionych przez nie ról należą:

• ograniczenie erozji wodnej i wietrznej gleby,
• zapobieganie spływaniu i wywiewaniu z pól cząstek cennej materii organicznej,
• kumulowanie w glebie węgla organicznego, a jednocześnie zwiększanie jej żyzności,
• ochrona upraw przed wyleganiem i przymrozkami,
• tworzenie ptakom i owadom siedlisk ograniczającym populację agrofagów.

Drzewa mogą stanowić integralną część prowadzonych upraw, tak jak ma to miejsce w systemach agroleśnych, które przynoszą jeszcze więcej korzyści środowiskowych i ekonomicznych. Zalicza się do nich m.in. zwiększoną produktywność i dywersyfikację dochodów gospodarstw. To tylko niektóre z nich, bowiem na osobne omówienie zasługuje wpływ drzew i krzewów na bioróżnorodność oraz inne kwestie środowiskowe.

Niemniej jednak należy mieć na uwadze, jak wiele ważnych funkcji spełniają drzewa i krzewy w krajobrazie rolniczym. A także inne korzyści płynące z pasów wiatrochronnych, sieci żywopłotów kwaterujących działki, zadrzewień śródpolnych, zadrzewionych miedz, pastwisk, stref buforowych oraz innych upraw polikulturowych. Przede wszystkim należy postulować ich zachowywanie, ale także przywracanie w krajobrazie. Zwłaszcza tam, gdzie dominują wielkopowierzchniowe monokultury.

To nie wszystko. Możemy spowolnić tempo odpływu wody poprzez konturowe nasadzenia drzew na terenach o zróżnicowanej rzeźbie, a także budowę prostych zastawek na istniejących sieciach rowów melioracyjnych, pozwalających zachować wodę na czas jej deficytu. Takie działania „kalkowane” na inne powierzchnie w obrębie zlewni mogą wpłynąć korzystnie na ilość wody dostępnej w czasie niedoboru opadów.

Nie należy zapominać, iż zatrzymać wodę w obrębie upraw pozwalają także zastosowane międzyplony, mulczowanie, ściółkowanie oraz uprawa bezorkowa. Holistyczne działania na rzecz spowolnienia odpływu i zatrzymania jak największych ilości wody opadowej na możliwie długi czas są najważniejsze dla poprawy sytuacji wodnej w rolnictwie.

Rozwiązaniem problemu nie jest eksploatacja zasobów wód podziemnych. Zwłaszcza iż jak wskazują eksperci hydrogeologii, nie są one dobrze rozpoznane. Podkreślają jednocześnie, iż wzrost powierzchni zasilanych wodami podziemnymi, przy obecnych nieszczelnych regulacjach prawnych, stanowi ryzyko zaburzenia efektywnego odnawiania się zasobów wód gruntowych i powierzchniowych.

Drzewa w rolnictwie a deficyty wody

Obecność zadrzewień oddziałuje na zasoby wody pośrednio i bezpośrednio. Stanowiąc źródło materii organicznej, przyczyniają się do zwiększenia żyzności gleby, co korzystnie wpływa na zwiększanie polowej pojemności wodnej, a więc i zdolności retencyjnej oraz odporności na suszę. Zwiększając również wilgotność i przyczyniają się do efektywniejszej retencji wód opadowych i roztopowych oraz filtracji zanieczyszczeń.

Badania wskazują, że odpowiednio zachowane strefy buforowe w sąsiedztwie pól uprawnych, składające się z odpowiedniej szerokości pasów traw, krzewów, drzew oraz roślinności nadwodnej, są w stanie wychwycić ponad 90 proc. ładunku azotanów i do 25 proc. fosforanów.

Ilości wypłukiwanych związków zależą od kilku czynników, do których należą: rodzaje stosowanych nawozów i pora roku w czasie ich aplikacji, cechy sorpcyjne gleby, przepuszczalność gruntów oraz panujące warunki meteorologiczne. Najłatwiej uruchamianymi przez wody są nawozy azotowe, które w sprzyjających warunkach mogą zostać wypłukane do wód powierzchniowych i podziemnych, zwłaszcza w okresie wiosny oraz jesienią. Istotnym zagrożeniem jest transport zanieczyszczeń nawozowych do płytkich wód podziemnych, co skutkuje trwałym podwyższeniem koncentracji związków biogennych w wodach gruntowych. Jest ona najwyższa zwłaszcza w okresie niżówek, w których jedynym źródłem zasilania pozostają zbiorniki wód podziemnych, dlatego tak ważne jest zachowanie oraz odtwarzanie drzew, krzewów, traw, bylin oraz innych pełniących funkcje fitosanitarne.

Warunki meteorologiczne mają wpływ na chemizm wody i na kondycję uprawianych roślin; wystarczająca suma opadów nie jest w stanie zrekompensować roślinom ich niekorzystnego rozkładu w czasie. Jest on szczególnie istotny ze względu na fakt, iż w ostatnich latach notuje się wzrost częstotliwości występowania opadów nawalnych (powyżej 70 mm/dobę), co wywołuje zjawisko flash flood – powódź błyskawiczną.

• Czytaj także: Powodzie błyskawiczne od Jeleniej Góry po Gdańsk. Da się im zapobiegać

Następstwa powodzi błyskawicznych są tym bardziej katastrofalne, im większe, niezgodne z przeznaczeniem, zagospodarowanie przestrzenne strefy zalewowej. Uregulowane koryta rzek i strefy buforowe pozbawione „spowalniaczy” w postaci drzew są dodatkowym motorem napędowym płynącej z dużą prędkością wody.

Należy pamiętać, iż drzewa i krzewy odpowiadają nie tylko za spowolnienie odpływu i retencję pewnej ilości wody, ale także stabilizują przesycony wilgocią grunt, zmniejszając ryzyko wystąpienia osuwisk. Niwelowanie strat to nie wszystko – ich zdolności retencyjne mają ogromne znaczenie w obliczu okresów susz występujących najczęściej po nawalnych opadach.

–

Zdjęcie tytułowe: Elena Zupherina/Shutterstock