Zastosowanie stref ekotonowych ń w ograniczaniu zanieczyszczeń
Transkrypt
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