Erozja wodna na polu ornym po intensywnym opadzie w 2007 roku

Marek PODLASIÑSKI
Katedra Erozji i Rekultywacji Gleb, Akademia Rolnicza w Szczecinie
Department of Soil Erosion and Soil Reclamation, Szczecin University of Agriculture
Erozja wodna na polu ornym po intensywnym opadzie
w 2007 roku w Daleszewie na Pomorzu Zachodnim
Water erosion after heavy rain in 2007 at Daleszewo
of West Pomerania Region
S³owa kluczowe: erozja wodna, straty gleby,
czynniki erozji
Key words: water erosion, soil losses, erosion
factors
We³tyñskiej (Kondracki 2000). Obszar
ten zbudowany jest z glin morenowych
ostatniego zlodowacenia (Karczewski
1966), miejscami odgórnie spiaszczonych.
Wprowadzenie
Od
ra
Zac
h
.
Szczecin
Ws
ch
.
Daleszewo
Odr
a
W obszarach m³odoglacjalnych
w okresie letnim na ogó³ nie odnotowuje
siê wyst¹pienia erozji wodnej za wzglêdu
na skuteczn¹ ochronê gleby przez roœlinnoœæ. Jednak czasami dochodzi do sprzê¿enia kilku czynników sprzyjaj¹cych
erozji wodnej nawet w okresie letnim,
które mog¹ spowodowaæ jej nieoczekiwane rozmiary (Chudecki i NiedŸwiecki
1983, Kostrzewski i in. 1992, Koæmit
i Podlsiñski 2006).
Obserwacje rozwoju erozji wodnej
przeprowadzono w obrêbie gruntów wsi
Daleszewo gmina Gryfino, le¿¹cej oko³o 15 km na po³udnie od centrum Szczecina (rys. 1). Jest to p³at wysoczyzny
morenowej falistej (Kurzawa 1993), który le¿y w obrêbie mezoregionu Równiny
Gryfino
0
5 km
RYSUNEK 1. Lokalizacja terenu badañ
FIGURE 1. Location of study area
Erozja wodna na polu ornym po intensywnym opadzie...
43
Celem pracy by³o okreœlenie rozmiaru erozji wodnej i czynników warunkuj¹cych jej wyst¹pienie.
Materia³ i metody
Prace terenowe polega³y na pomiarach ¿³obin i sto¿ków deluwialnych metod¹ GPS-GIS (Podlasiñski i in. 2005).
Metoda ta uwzglêdnia pomiary szerokoœci, g³êbokoœci i d³ugoœci ¿³obin
oraz powierzchni i mi¹¿szoœci osadów
erozyjnych w sto¿kach deluwialnych.
Otrzymane dane pozwoli³y na obliczenie
wielkoœci strat gleby.
Do oceny czynników warunkuj¹cych
rozwój erozji uwzglêdniono ponadto:
pomiar wielkoœci opadu, parametry rzeŸby terenu z mapy topograficznej w skali
1 : 10 000 oraz charakterystykê utworów
powierzchniowych z mapy glebowo-rolniczej w skali 1 : 5000 i w³asnych wierceñ glebowych.
Wyniki badañ
W dniu 11 sierpnia 2007 roku dosz³o
do silnego rozwoju erozji gleb w Daleszewie. G³ównymi czynnikami wyst¹pienia erozji w tym czasie by³y:
1. Obfity opad (30,3 mm w ci¹gu godziny, w tym oko³o 25 mm w ci¹gu
15 minut). Nie by³o to jednak wyj¹tkowe zjawisko atmosferyczne jak na
tê porê roku. Œrednio opady o wielkoœci powy¿ej 30 mm zdarzaj¹ siê
na badanym obszarze raz na dwa lata
(KoŸmiñski i Trzeciak 1978). Nale¿y dodaæ, ¿e trzy tygodnie wczeœniej
w ci¹gu jednej doby spad³o w Daleszewie ponad 54 mm deszczu
44
o niskim natê¿eniu, co wobec pe³nej
wegetacji roœlin nie spowodowa³o
widocznych form erozji wodnej.
2. Stosunkowo silnie urzeŸbiony teren
szczególnie w pó³nocnej czêœci pola,
w której przy równole¿nikowo przebiegaj¹cym obni¿eniu terenu spadki
zboczy dochodz¹ do 20%. Gleby
posiadaj¹ce pogorszone w³aœciwoœci fizyczne, utrudniaj¹ce szybkie
przyjmowanie wody opadowej. Na
powierzchniach nachylonych profil
glebowy jest skrócony przez zmycie pierwotnych poziomów A i Eet
i ods³oniêcie bardziej zwiêz³ego poziomu wzbogacenia Bt, co jest przyczyn¹ szybszego sp³ywu wód opadowych.
3. Agrotechniczny stan pola, które
w dniu wyst¹pienia opadu by³o pozbawione okrywy roœlinnej, poniewa¿ wykonywano wtedy orkê
i jednoczeœnie wysiewano rzêdowo rzepak. Kszta³t pola sprawi³, ¿e
w wielu miejscach siewnik porusza³
siê zgodnie ze spadkami zboczy pozostawiaj¹c wyraŸne œlady redlic.
Opad wyst¹pi³ w chwili wykonywania zabiegów. Stan agrotechniczny
ca³ego pola (oko³o 44 ha) przedstawia³
siê w tym dniu doœæ szczególnie z powodu ró¿nego stopnia zaawansowania prac
polowych. Pole podzieli³o siê na trzy
czêœci. Na oko³o 9 ha pole by³o zaorane
i bezpoœrednio obsiane rzepakiem (czêœæ
I), dalsze 11 ha pola by³o zaorane w ostr¹
skibê (czêœæ II), a pozosta³e 24 ha pokrywa³o œciernisko po pszenicy (czêœæ III)
– rysunek 2).
Du¿y opad deszczu spowodowa³
gwa³towny sp³yw powierzhniowy wód,
silny rozwój ¿³obin i w efekcie doœæ
znaczny zmyw gleby. Dziêki zastosoM. Podlasiñski
Daleszewo
Po uwzglêdnieniu tylko strefy ¿³obienia
wskaŸnik strat gleby osi¹ga wartoœæ 100
Mg·ha-1, a na obszarze 0,1ha w miejscu
o najwiêkszym ¿³obieniu – nawet ponad
250 Mg·ha-1.
I
II
0
Podsumowanie i dyskusja
Stare
Brynki
III
250 m
RYSUNEK 2. Podzia³ pola ze wzglêdu na stan
zaawansowania zabiegów uprawowych w dniu
11.08.2007 roku (objaœnienia w tekœcie)
FIGURE 2. Field division according to crop cover
in 11.08.2007 (explanations above)
waniu metody GPS-GIS mo¿liwe by³o
ustalenie nie tylko sumarycznego zmywu dla ca³ego pola, ale i jednostkowych
zmywów gleby dla poszczególnych jego
czêœci. Wartoœci strat gleby ukazano
w tabeli 1 i na rysunku 3.
Œredni zmyw gleby z I czêœci pola
-1
wyniós³ 35 Mg·ha , jednak nie wszêdzie
w tej czêœci pola wyst¹pi³o ¿³obienie.
Na obszarach m³odoglacjalnych
rozmiary erozji wodnej o zbli¿onych
wielkoœciach jak zarejestrowane na polu
w Daleszewie, notowane by³o sporadycznie na polach, gdzie prowadzono badania
z wykorzystaniem urz¹dzeñ do chwytania osadów (Lankuaf 1975, Kostrzewski
i in. 1992, Podlasiñski 2001) lub przy
okazji stwierdzonych ekstremalnych
opadów (Chudecki i NiedŸwiecki 1983,
Koæmit i Podlasiñski 2006). Na przyk³ad
zanotowany w okolicach Storkowa opad
w czerwcu 1988 roku (Kostrzewski i
in. 1992) spowodowa³ przemieszczenie
-1
oko³o 80 Mg·ha gleby na mikrozlewni
o powierzchni 0,63 ha, a w poszczególnych czêœciach tego pola przeliczaj¹c
dane zawarte w opracowaniu, mo¿na
TABELA 1. Straty gleby na poszczególnych czêœciach pola w Daleszewie.
TABLE 1. Soil losses in particular field parts at Daleszewo.
Czêœæ pola
Field parts
I
II
III
Stan agrotechniczny
Tillage
Orka g³êboka
i wysiany rzepak
Deep ploughing
and rape sowing
Orka w ostr¹
skibê
Deep ploughing
Œciernisko
Stubble field
Spadki terenu
œrednie (max)
[%]
Slope steepness
average (max)
ObecnoϾ
¿³obin
Rills
Masa zmytej
gleby
[Mg]
Total soil rainwash
Zmyw jednostkowy gleby
[Mg·ha -1]
Soil losses
8,2 (16)
liczne (nawet
co 0,5 m)
numerous (even
every 0.5 m)
305,0
35,00
6,9 (20)
pojedyncze
singular
4,5
0,40
5,3 (12)
brak
lack
< 0,1
0,02
Erozja wodna na polu ornym po intensywnym opadzie...
45
A
35
40
30
¿³obiny
rills
sto¿ki deluwialne piaszczyste
sands deluvial fans
sto¿ki deluwialne ilasto-pylaste
clay-silt deluvial fans
granica I czêœci pola
border of I part of field
w
100 m
0
B
35
40
30
Mg·ha-1
1 - 20
20 - 40
40 - 70
70 - 120
120 - 200
200 - 375
w
0
100 m
RYSUNEK. 3. Rozk³ad ¿³obin (A) oraz straty gleby na polu w Daleszewie (B)
FIGURE. 3. Distribution of rills (A) and soil losses at Daleszewo (B)
46
M. Podlasiñski
punktowo uzyskaæ straty gleby, dochodz¹ce nawet do 450 Mg·ha-1. Nale¿y
jednak zaznaczyæ, ¿e wielkoœæ pojedynczego opadu przekroczy³a wówczas 100
mm w ci¹gu jednej doby.
Pozostaje zatem pytanie sk¹d tak
du¿y zmyw powierzchniowy na polu
w Daleszewie. W przypadku badanego
pola, które nie wyró¿nia siê szczególnymi cechami sprzyjaj¹cymi rozwojowi
erozji, dosz³o do na³o¿enia siê kilku istotnych czynników. Pierwszym z nich by³o
wyst¹pienie opadu w dniu wykonywania
zabiegów uprawowych (siew zgodnie ze
spadkiem) przy ca³kowitym braku okrywy roœlinnej. By³ to niew¹tpliwie najwa¿niejszy czynnik, gdy¿ na obszarach
s¹siednich, chronionych roœlinnoœci¹,
zanotowano jedynie nieznaczne œlady
sp³ywu wody opadowej i zmywu gleby.
Drug¹ par¹ czynników warunkuj¹c¹ znaczny rozwój erozji gleb by³y: cechy morfometryczne zboczy (nachylenie, d³ugoœæ, kszta³t) i rodzaj pod³o¿a.
W trakcie badañ terenowych stwierdzono wyraŸn¹ zale¿noœæ pomiêdzy nachyleniem i kszta³tem zboczy a rodzajem
litologicznym pod³o¿a. Z regu³y zbocza najbardziej nachylone i o wypuk³ym przekroju od powierzchni by³y
zbudowane ze zwiêz³ych glin lekkich
i œrednich, utrudniaj¹cych infiltracjê wód
opadowych. By³o to spowodowane ods³oniêciem poziomu Bt gleb p³owych
w wyniku wczeœniejszych procesów erozji wodnej i uprawowej. Z kolei zbocza
³agodniejsze i o wklês³ym przekroju by³y
zbudowane od powierzchni z piasków
gliniastych, a glina pojawia siê tam poni¿ej 30-50 cm. Najliczniejsze ¿³obienie
wyst¹pi³o na zboczach gliniastych, gdzie
w zasadzie wyraŸne ¿³obiny stwierdzono niemal co oko³o 0,5 m. Jednak ich
rozmiary œrednio kszta³towa³y siê na
poziomie 6-10 cm g³êbokoœci i 9-15 cm
szerokoœci, co wynika z ma³ej podatnoœci zwiêz³ych utworów na rozmywanie
wodami opadowymi. Natomiast na bardziej spiaszczonych utworach ¿³obiny
by³y mniej liczne, ale ich rozmiary by³y
wyraŸnie wiêksze (œrednio 9-13 cm g³êbokoœci i 15-25 cm szerokoœci). Zatem
w pierwszym przypadku o masie zmywu
zdecydowa³a liczba ¿³obin, a w drugim
ich wielkoϾ.
Najwiêksze starty gleby, przekraczaj¹ce 200 Mg·ha-1, zanotowano w zachodniej czêœci pola (I) w miejscu gdzie zbocze zmienia kierunek z równole¿nikowego w po³udnikowy. Ta czêœæ badanego
zbocza wykazuje kszta³t zbie¿ny, który
sprzyja koncentrowaniu siê w œrodkowej czêœci zbocza wody sp³ywaj¹cej tu
z trzech kierunków. Poziom próchniczny
wystêpuj¹cych tu gleb zbudowany jest
z piasków gliniastych mniej odpornych
na rozmywanie przy tak du¿ej koncentracji wód opadowych. W tej czêœci pola
wykszta³ci³o siê kilka g³êbokich bruzd,
dochodz¹cych do 40 cm g³êbokoœci.
Przy takim na³o¿eniu siê niekorzystnych czynników naturalnych (opad atmosferyczny o du¿ym natê¿eniu, rzeŸba
terenu – znaczne spadki i zbie¿ny kszta³t
zbocza), brak okrywy roœlinnej i s³aba
przepuszczalnoϾ a zarazem podatnoϾ
na rozmycie utworów powierzchniowych oraz czynników antropogenicznych (pozostawienie œladów siewnika
wzd³u¿ spadku) erozja osi¹gnê³a niespotykany w obszarach m³odoglacjalnych
rozmiar. Z obliczeñ wynika, ¿e na ca³ym
badanym polu przemieszczeniu podleg³o
ponad 310 ton materia³u glebowego.
Tak znaczne rozmiary erozji wodnej wywo³uj¹ du¿e przekszta³cenia
Erozja wodna na polu ornym po intensywnym opadzie...
47
w agroekosystemach przejawiaj¹ce siê KARCZEWSKI A. 1968: Wp³yw recesji lobu
Odry na powstanie i rozwój sieci dolinnej
niszczeniem potencja³u produkcyjnego
Pojezierza Myœliborskiego i Niziny Szczegleb oraz zmianami rzeŸby terenu szczecinskiej, Pr. Kom. Geogr. Geol., 8/3.
gólnie poprzez wype³nianie zag³êbieñ KOÆMIT A., PODLASIÑSKI M. 2006: Erozja
i zasypywanie oczek wodnych osadami
w¹wozowa gleb jako skutek meteorologicznego zdarzenia ekstremalnego w Dolicach na
deluwialnymi.
Wnioski
1. Silny rozwój erozji wodnej w Daleszewie w dniu 11.08.2007 roku charakteryzowa³ siê rzadko spotykan¹ na
terenach m³odoglacjalnych wielkoœci¹ zmywu powierzchniowego
– œrednio 35 Mg·ha-1 na powierzchni
-1
9 ha, w strefie ¿³obienia 100 Mg·ha ,
oraz lokalnie na obszarze 0,1 ha
w miejscu o najwiêkszym ¿³obieniu
-1
– nawet ponad 250 Mg·ha .
2. Ekstremalne rozmiary erozji wodnej
jak na warunki nizinne mo¿na wyt³umaczyæ splotem kilku niekorzystnych czynników jak: intensywny
opad, brak okrywy roœlinnej, œwierze
œlady siewnika wzd³u¿ doœæ znacz¹cego nachylenia zboczy, oraz s³abo
przepuszczalna gleba.
3. Pomimo, ¿e ten splot czynników,
sprzyjaj¹cych rozwojowi erozji jest
stosunkowo rzadko spotykany, to
powinno siê prowadziæ sta³e dzia³ania ochronne na takich obszarach.
Sprzyjaj¹ temu programy rolno-œrodowiskowe propagowane przez UE.
Literatura
CHUDECKI Z., NIEDWIECKI E. 1983: Nasilanie siê erozji wodnej na obszarach s³abo
urzeŸbionych Pomorza Zachodniego. Zesz.
Probl. Post. Nauk Rol. 272: 1-18
48
Pojezierzu Choszczeñskim.
KONDRACKI J. 2000: Geografia Polski. Mezoregiony fizyczno-geograficzne, Wydawnictwo
Naukowe PWN, Warszawa
KOSTRZEWSKI A., KLIMCZAK R., STACH A.,
ZWOLIÑSKI Z. 1992: Wp³yw procesów
katastrofalnych na funkcjonowanie wspó³czesnego systemu denudacyjnego obszarów
m³odoglacjacyjnych - Pomorze Zachodnie.
Badania Fizjograficzne nad Polsk¹ Zach.
A(43): 55-82.
KOMIÑSKI C., TRZECIAK S. 1978: Opady
o natê¿eniu powy¿ej 20 mm na dobê na
terenie Pojezierza Pomorskiego w latach
1955-1975. Zesz. Nauk. AR w Szczecinie,
Rolnictwo 68 (18): 99-113.
KURZAWA M. 1993: Objaœnienia do Szczegó³owej Mapy Geologicznej Polski - ark. ¯elis³awiec. PIG. Warszawa
LANKAUF K. R. 1975: Wspó³czesne procesy
sp³ukiwania na zboczach dolin w okolicach
Torunia. Czasopismo Geograficzne 46(2):
191-206.
PODLASIÑSKI M. 2001: Erozja wodna i jej
wp³yw na gleby w ma³ej zlewni leœno-rolniczej w dorzeczu Rurzycy w strefie czo³owomorenowej fazy pomorskiej zlodowacenia
Vistulian. Maszynopis. AR w Szczecinie.
PODLASIÑSKI M., KOÆMIT A., BUJAK A.
2005: Zastosowanie technologii GPS-GIS do
rejestracji form erozyjnych na du¿ych obszarach. Acta Agrophysica 5(2): 393-400.
Summary
Water erosion after heavy rain in 2007
at Daleszewo of West Pomerania Region.
This paper shows velocity of water erosion
incidentally meet in young glacial areas oc
-curred after intensive summer rainfall at
Daleszewo - North part of Poland. Simple
calculation give the amount of 305 tones of
M. Podlasiñski
soil material, which was washed out from
surface of 9 ha. It gives average rainwash
on level 35 Mg·ha-1. Locally, at rilling zone,
this index reached the value even above 250
Mg·ha-1. Main reason of such heavy water
erosion was coincidence of some factors, the
most important were probably agrotechnical
and atmospherical and relief ones.
Author’s address:
Marek Podlasiñski
Akademia Rolnicza w Szczecinie
Katedra Erozji i Rekultywacji Gleb
ul. Papie¿a Paw³a VI 3, 71-442 Szczecin
e-mail: [email protected]
Erozja wodna na polu ornym po intensywnym opadzie...
49