Zastosowanie stref ekotonowych ń w ograniczaniu zanieczyszczeń

Zastosowanie stref ekotonowych w ograniczaniu zanieczyszczeń obszarowych ń
‐ prezentacja projektu LIFE+ EKOROB
Katarzyna Izydorczyk
Międzynarodowy Instytut Polskiej Akademii Nauk
Europejskie Regionalne Centrum Ekohydrologii pod auspicjami UNESCO
Tylna 3, 90‐364 Łódź
Kształtowanie struktury przestrzennej pod kątem ograniczania transferu biogenów ze zlewni użytkowanej rolniczo do ekosystemów wodnych
ZRÓŻNICOWANY
KRAJOBRAZ ROLNICZY
DUŻE OBSZARY
MONOKULTURY ROLNICZEJ
PRZECHWYTYWANIE
OPADU PRZEZ ROŚLINY
PAROWANIE
EVAPOTRANSPIRACJA
Spływ powierzchniowy
Erozja
Ograniczenie spływu powierzchniowego
Spływ wód gruntowych
NAWOZY
Otwarty cykl krążenia
pierwiastków biogennych,
Wysokie straty do wód
Redukcja koncentracji biogenów w wodach
gruntowych
PRZEŻYŹNIENIE
TOKSYCZNE
ZAKWITY
Zamknięty cykl krążenia
pierwiastków biogennych,
Mi i l straty
Minimalne
t t d
do wód
ód
(Zalewski 2002)
Niewłaściwe zarządzanie zasobami przyrodniczymi dolin rzecznych, m.in. zaorywanie pól uprawnych do granicy cieków
Kierunek spływu
py
powierzchniowego
oraz wód gruntowych
Toksyczne zakwity sinic
(photo:M.Wysocki)
Wykorzystanie potencjału ekotonowych stref buforowych
ŚŚwiadome pozostawianie, utrzymywanie i kształtowanie pasów roślinności buforowej na styku wody i lądu:
•
•
•
•
eliminuje naruszanie poprzez wykonywanie zabiegów agrotechnicznych, li i j
i
k
i
bi ó
h i
h
powierzchniowej warstwy roślinności, poprzez system korzeniowy spaja glebę przeciwdziała erozji i wypłukiwaniu gleby
przeciwdziała erozji i wypłukiwaniu gleby
redukuje dopływ związków biogennych z wodami gruntowymi.
Redukcja nutrientów
w strefie ekotonowej
Zdolność redukcji substancji biogennych przez strefy ekotonowe zależy od:
•
Szerokości strefy
•
Nachylenia stoku •
Składu gatunkowego roślin
•
Ekspozycji terenu
•
Struktury gleby •
Warunków hydrologicznych
•
Warunków meteorologicznych
Redukcja nutrientów
w strefie ekotonowej
Szerokość strefy ekotonowej a jej efektywność 60
N
% reduk
kcji
50
40
30
P
N
20
P
10 N
0
6
11
16
szerokość ekotonu [m]
(Zdanowicz 2001)
(Zdanowicz,
Zdolność akumulacji azotu i fosforu w tkankach roślin
Akumulacja azotu
[kg ha‐1 rok ‐1]
Akumulacja fosforu
[kg ha‐1 rok ‐1]
600 ‐ 2630
75‐403
Sit (Juncus)
800
110
Trzcina (Phragmites)
225
35
Sitowie (Scirpus)
125
18
3 0 1200
350 ‐
116 450
116 ‐
4 0
Pałka wodna (Typha)
Rzęsa wodna (Lemna
d (L
minor)
i )
(Zalewski i in 2002)
Zdolność akumulacji azotu i fosforu w tkankach roślin
Zmianyy biomasyy ((kg
g d.w. ha-1) i zawartości
fosforu w tkankach roślin (g P kg-1 d.w.)
dominujących gatunków występujących na
tarasie zalewowej w trakcie sezonu
wegetacyjnego
Rozmieszczenie zbiorowisk roślinnych
Kiedrzyńska, Wagner, Zalewski 2008.
Ecol. Eng.
Znaczenie bioróżnorodności płatów roślinnych
dla efektywności w redukcji związków biogennych
Zaw
wartość azota
anów w strefie
e
korzenio
owej
(mg kg
g-1)
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
,
0
1
3
5
7
9
11 13 15 17 19
21
Liczba gatunków
(Tilman i in. 1996)
EKOtony dla Redukcji zanieczyszczeń OBszarowych
Lokalizacja projektu:
Zlewnia rzeki Pilicy
rzeki Pilicy
Czas realizacji:
01 01 2010 – 31.12.2014
01.01.2010 –
31 12 2014
Partnerzy :
Regionalny Zarząd Gospodarki Wodnej w Warszawie
Regionalny Zarząd Gospodarki Wodnej w Warszawie
MI PAN Europejskie Regionalne Centrum Ekohydrologii
p
pod auspicjami UNESCO
p j
Współfinansujący:
Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej
Występowanie toksycznych zakwitów sinicowych jako efekt postępującej eutrofizacji Zbiornika Sulejowskiego (photo: www.geoportal.gov.pl)
Zlewnia Pilicy
(Wagner et al. 2009)
EKOtony dla Redukcji zanieczyszczeń Obszarowych (EKOROB)
Celem projektu jest opracowanie programu działań dotyczącego ograniczenia
zanieczyszczeń obszarowych w dorzeczu Pilicy w oparciu o efektywne kosztowo
metody ekohydrologii przyczyniającego się do osiągnięcia dobrego stanu
ekologicznego wód Zbiornika Sulejowskiego.
(photos: I.Wagner, K. Izydorczyk)
EKOtony dla Redukcji zanieczyszczeń Obszarowych (EKOROB)
Planuje się skonstruowanie, kalibrację i optymalizację różnych typologicznie stref
ekotonowych z wykorzystaniem zbiorowisk roślinnych występujących naturalnie w
dorzeczu Pilicy.
W trakcie konstruowania stref ekotonowych planowane jest wykorzystanie, jako
inowacyjnego elementu, ścian denitryfikacyjnych stanowiących barierę przed
dopływem
dop
y e aazotanów
ota ó zee zlewni
e
rolniczej,
o c ej, aalee ta
takżee w obs
obszarach
a ac nieskanalizowanych.
es a a o a yc .
Projekt za cel stawia sobie również optymalizację technologii konstruowania stref
ekotonowych poprzez innowacyjne zastosowanie geowłóknin biodegradalnych dla
poprawy przyjmowania
j
i się
i roślin
śli i ich
i h ukorzeniania.
k
i i
Poligony demonstracyjne Barkowice I. i Barkowice II.: optymalizacja istniejących stref ekotonowych
(www.geoportal.gov.pl)
Poligon demonstracyjny Barkowice I. „Zatoka”:
Instalacja sieci piezometrów do analizy wód gruntowych
(www.geoportal.gov.pl)
piezometr
Poligon demonstracyjny Barkowice I. „Zatoka”:
Pilotażowe wyniki analizy wód gruntowych
(www.geoportal.gov.pl)
stężenie
e azotanów [[mg NO3 / l]
250
3.09.2010
B1
B2
B3
B4
30.09.2010
200
150
B5
100
50
0
B1
B2
B3
B4
B5
Wykorzystanie ścian denitryfikacyjnych jako elementu strefy ekotonowej
Funkcjonowanie takich ścian polega na wypełnieniu rowu, przez które przechodzi zwierciadło
zanieczyszczonej azotanami wody gruntowej, wolno degradującym się źródłem cząsteczkowego
węgla organicznego, najczęściej w postaci trocin. Powoduje to powstawanie warunków
beztlenowych w profilu glebowym i zapewnia źródło węgla dla heterotroficznych bakterii
d i fik j
denitryfikujących.
h
Schemat umiejscowienie ściany denitryfikacyjnej oraz piezometrów w terenie
(http://www.whrc.org/nitrogen/assets/Schipper_poster.pdf#search="denitrification%20wall")
Przykładowe zastosowanie ściany denitryfikacyjnej jako elementu strefy ekotonowej
Składowisko obornika usytuowane bezpośrednio na powierzchni ziemi w gospodarstwie hodowlanym trzody chlewnej (200 sztuk)
Stężenia poszczególnych form azotu w wodzie gruntowej:
TN >300 mg dm‐3, N‐NO3 N >200 mg dm‐3, N‐NH4 >150 mg dm‐3
Wody gruntowe na głębokości około 1 m. Redukcja azotanów (78%), jonów amonowych (80%) i TN (78%) w wodzie gruntowej przepływającej przez skonstruowaną ścianą denitryfikacyjną denitryfikacyjną
Średnie zmiany stężenia azotanów
w badanym transekcie
warrtości średnie (mg/l)
250
200
77,9 %
150
NO3
100
50
0
I
II
stanowisko
III
(Bednarek, Ubraniak i in 2009)
Monitoring istniejących stref ekotonowych w zlewni Pilicy
g
ją y
y
y
Równolegle z działaniami wdrożeniowymi prowadzona jest analiza funkcjonowania
naturalnie
l i istniejących
i i j
h streff ekotonowych
k
h zlokalizowanych
l k li
h w zlewni
l
i Pilicy,
Pili w celu
l
identyfikacji charakterystycznych, ale także najefektywniejszych zbiorowisk w redukcji
związków biogennych (fosforu i azotu) w dopływie zanieczyszczeń obszarowych.
Monitoring istniejących stref ekotonowych w zlewni Pilicy
Wytypowano charakterystyczne dla zlewni Pilicy zbiorowiska roślinne występujące w strefach ekotonowych charakterystycznych dla dolin wykorzystywanych rolniczo:
• strefa ekotonowa o charakterze trzcinowiska; przykładem są obszary występujące w dolinie rzeki Strawy (dopływ Luciąży) na wysokości wsi Kałek
dolinie rzeki Strawy (dopływ Luciąży) na wysokości wsi Kałek, • strefa ekotonowa o charakterze zielno‐łąkowym; przykładem są obszary występujące w dolinie rzeki Radońki na wysokości wsi Marianka oraz w dolinie rzeki Ojrzanka w okolicach wsi Taras ,
• strefa ekotonowa z elementami charakterystycznymi dla wierzbowisk; przykładem są
obszary w dolinie rzeki Luciąży w okolicy wsi Mierzyn,
• strefa ekotonowa z elementami łęgu (olchy); przykładem są obszary w dolinie rzeki Strugi
na wysokości wsi Kałek.
Kałek
Zespół realizujący projekt: Maciej Zalewski (kierownik merytoryczny) Wojciech Frątczak (koordynator projektu)
Małgorzata Badowska
Agata Drobniewska
Maciej Skłodowski
Małgorzata Stolarska
Tomasz Surowiecki
Anna Rudlicka
Karolina Tomczyk
Karolina Tomczyk
Katarzyna Wardak
Edyta Wilewska
Dziękuję za uwagę
www ekorob pl
www.ekorob.pl