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 są jednocześnie największymi w kraju powierzchniami użytkowanymi rolniczo.
Poddając analizie zasobność w wodę danego obszaru, należy rozpatrywać nie tylko aspekt ilościowy, ale także jakościowy, bowiem to przede wszystkim jakość wody decyduje o naszych zasobach dyspozycyjnych. Jak wskazuje raport GUSu: Polska jest w ogonie krajów 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 krajów UE to blisko 4560 m3 na jednego mieszkańca [1].
Nie da się jednoznacznie wskazać „winowajcy” tego 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 rokrocznie 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, że przecież deszcz nie przestał zupełnie padać. Należy jednak zauważyć, że 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 bardzo szybko po ustąpieniu opadów podnosi się o kilkanaście stopni. 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.
Źródło: https://www.farmer.pl/fakty/grad-zdziesiatkowal-uprawy-w-wielkopolsce,147277.html
Opad opadowi nierówny?
W klimacie Polski największe sumy opadów atmosferycznych 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 jego zdolności retencyjne, ale także na funkcję ochronną, zabezpieczającą glebę i rośliny przed dużymi spadkami temperatury. W ostatnich latach obserwuje się zmniejszenie udziału w bilansie opadów śniegu na rzecz opadów deszczu, które 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, a także usłonecznienie [2,3].
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 [4].
Przyjrzyjmy się zatem temu, jak kształtował się wskaźnik KBW w maju bieżącego roku:
Źródło: https://agrometeo.imgw.pl/klimatyczny_bilans_wodny#month_gallery
Zdecydowana większość kraju zmagała się z głębokim niedoborem wody. Należy zaznaczyć, że 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, że w ciągu ostatnich 50 lat znacząco zmniejszyła się wielkość KBW w okresie wegetacyjnym, tym samym zmniejszając ilość dostępnej wody [5].
Wyniki tych badań dopełniają również analizy przeprowadzone przez Instytut Ochrony Środowiska Państwowego Instytutu Badawczego w Warszawie, które udowodniły, że 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. Obecnie statystycznie jest to 2,5 roku [6].
Jakie jeszcze czynniki decydują o ilości wody?
Jedną z głównych determinant są wyżej opisane pokrótce 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 [7]. 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.
Powódź błyskawiczna w lipcu 2021 r., Tęgoborze (pow. nowosądecki) – źródło: https://www.rp.pl/wydarzenia/art30621-powodz-blyskawiczna-w-malopolsce
Sytuacji hydrologicznej nie poprawiają zmiany klimatu, a także działania podejmowane przez człowieka polegające m.in. na zwiększaniu powierzchni nieprzepuszczalnych (powszechne zjawisko 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.
Co z jakością wody?
W Europie działalność rolnicza odpowiada za zużycie 24% ogólnego zużycia zasobów wody, w Polsce – 10% [8]. 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 [9,10].
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.
Stan jcwp rzecznych monitorowanych w latach 2016-2021 źródło: Stan środowiska w Polsce. Raport 2022 za: GIOŚ/PMŚ
Skutki zanieczyszczenia wód powierzchniowych widoczne są gołym okiem. Za sprawą postępującej eutrofizacji (to proces wzbogacania zbiorników wodnych w pierwiastki biofilne, skutkujący wzrostem trofii, czyli 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, że nasze morze jest jednym z najbardziej zanieczyszczonych na świecie. Następstwem jest nie tylko zakaz kąpieli i pogorszenie zapachu oraz wyglądu wody, ale ograniczenie ilości tlenu i światła docierającego do głębszych warstw zbiornika, co powoduje obumieranie organizmów wodnych i utratę bioróżnorodności.
Wiemy, że nie jest dobrze. Co możemy zrobić?
Najprościej byłoby odpowiedzieć: zrezygnować ze stosowania nawozów i pestycydów oraz zacząć wreszcie traktować poważnie fakt, że 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 one szereg funkcji oddziałujących pozytywnie nie tylko na aspekt ekonomiczny, ale i ekologiczny prowadzonych upraw.
Do ważniejszych, pełnionych przez nie ról należą:
- ograniczenie erozji wodnej i wietrznej gleby à zapobieganie spływaniu i wywiewaniu z pól cząstek cennej materii organicznej,
- kumulowanie w glebie węgla organicznego, a jednocześnie zwiększanie żyzności,
- ochrona upraw przed wyleganiem i przymrozkami,
- tworzenie siedlisk ptakom i owadom 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, do których zalicza się m.in. zwiększoną produktywność i dywersyfikację dochodów gospodarstw [11]. To tylko niektóre z nich, bowiem na osobne omówienie zasługuje wpływ drzew i krzewów na bioróżnorodność oraz inne kwestie środowiskowe, dlatego opracowanie skoncentrowane jest przede wszystkim na sytuacji hydrologicznej w rolnictwie.
Niemniej jednak, należy mieć na uwadze, jak wiele ważnych funkcji spełniają drzewa i krzewy w krajobrazie rolniczym, jakie inne korzyści płyną z pasów wiatrochronnych, sieci żywopłotów (zwanych z francuskiego: bocages) kwaterujących działki, zadrzewień śródpolnych, zadrzewionych miedz, pastwisk, stref buforowych oraz innych upraw polikulturowych, a przede wszystkim należy postulować nie tylko o 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 dostępnej w czasie niedoboru opadów – wody.
Nie należy zapominać, że 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 kluczowe w poprawie sytuacji wodnej w rolnictwie.
Rozwiązaniem problemu nie jest eksploatacja zasobów wód podziemnych, zwłaszcza, że jak wskazują eksperci z zakresu hydrogeologii, nie są one dobrze rozpoznane [12]. Podkreślają oni jednocześnie, że wzrost powierzchni zasilanych wodami podziemnymi, przy obecnych nieszczelnych regulacjach prawnych, stanowi ryzyko zaburzenia efektywnego odnawiania się zasobów wód gruntowych i powierzchniowych [13].
Drzewa w rolnictwie a deficyty wody
Obecność zadrzewień oddziałuje na zasoby wody zarówno pośrednio i bezpośrednio. Będąc źródłem materii organicznej, przyczyniają się one do zwiększenia żyzności gleby, co korzystnie wpływa na zwiększanie polowej pojemności wodnej, a więc i zdolności retencyjnej oraz odporności na suszę. Oddziałują także na topoklimat, zwiększając wilgotność i przyczyniając się do efektywniejszej retencji wód opadowych i roztopowych, a także filtracji zanieczyszczeń.
Przeprowadzone 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% ładunku azotanów i do 25% fosforanów [14].
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 [15], dlatego tak ważne jest zachowanie oraz odtwarzanie fitocenoz składających się z różnorodnej roślinności: drzew, krzewów, traw, bylin oraz innych pełniących funkcje fitosanitarne.
Warunki meteorologiczne mają wpływ nie tylko na chemizm wody, ale także na kondycję uprawianych roślin; wystarczająca suma opadów nie jest w stanie zrekompensować roślinom ich niekorzystnego rozkładu w czasie [16]. Jest on szczególnie istotny ze względu na fakt, że w ostatnich latach notuje się wzrost częstotliwości występowania opadów nawalnych (powyżej 70 mm/dobę), co wywołuje zjawisko flash flood – powódź błyskawiczną [17].
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, że 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 występujących najczęściej po nawalnych opadach, okresach susz.
***
Klimat Polski charakteryzuje się relatywnie niewielką roczną sumą opadów na tle innych europejskich krajów, nie mniej jednak w ostatnich wieloleciach jest ona zbliżona. Zmianom ulega jednak roczny rozkład opadów, co dodatkowo wpływa niekorzystnie na naszą sytuację hydrologiczną. By dokonać zmian i zneutralizować skutki coraz częściej powtarzających się susz, a także zmniejszyć stopień zanieczyszczenia wód, konieczne jest wdrożenie wielokierunkowych działań.
Jednym z nich jest przekształcanie wielkopowierzchniowych monokultur w zróżnicowane biologicznie siedliska, a przede wszystkim wprowadzanie i odtwarzanie zadrzewień, które powinny stanowić integralną część krajobrazu rolniczego, bowiem ich rola dla ochrony zasobów wody (i nie tylko!) jest bezcenna.
Literatura:
1. Najnowszy raport GUS – Polska na 24 miejscu w Unii Europejskiej pod względem odnawialnych zasobów wody słodkiej: https://www.gov.pl/web/susza/najnowszy-raport-gus–polska-na-24-miejscu-w-unii-europejskiej-pod-wzgledem-odnawialnych-zasobow-wody-slodkiej
2. Woś A., Meteorologia dla geografów, PWN, Warszawa 2000, s. 165.
3. Łabędzki L., Problematyka susz w Polsce. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, Falenty 2004, (4), s.47-66.
4. Agrometeo IMGW-PIB: https://agrometeo.imgw.pl/klimatyczny_bilans_wodny
5. Żyłowska K., Kozyra J., Zmiany klimatycznego bilansu wodnego okresu wegetacyjnego w Polsce w latach 1971-2020. Studia i raporty IUNG-PIB, Puławy 2023, 71(25), s. 65-76.
Link: https://www.iung.pl/sir/zeszyt71_3.pdf
6. Bratkowski J., Dubel A., Hajto M., Marcinkowski M., Romańczak A., Sadowski M., Siwiec E., Skotak K., Atlas skutków zjawisk ekstremalnych w Polsce. [w:] Siwiec E, IOŚ-OIB, Warszawa 2023.
Link: https://klimada2.ios.gov.pl/files/2023/Atlas_skutkow_zjawisk_ekstremalnych_w_Polsce.pdf
7. Pazdro Z., Kozerski B., Hydrogeologia ogólna, Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa 1990.
8. Karaczun Z. M., Obidoska G., Żarska B., Rolnictwo wobec zmiany klimatu. Wybrane zadanienia, SGGW, Warszawa 2015.
9. Pomianek T., Skutki przemysłowej produkcji żywności dla klimatu i środowiska, Blog Zielony WSIiZ (5.10.2023) Link: https://zielonyblog.wsiz.edu.pl/skutki-przemyslowej-produkcji-zywnosci-dla-klimatu-i-srodowiska/
10. Pomianek T., Pomysł na transformację systemu produkcji żywności, Blog Zielony WSIiZ (6.11.2023)
Link: https://zielonyblog.wsiz.edu.pl/pomysl-na-transformacje-sytemu-produkcji-zywnosci/
11. Woodland Trust: Farming for the future: how agroforestry can deliver for nature and climate (2022).
12. Furdyna A., Rolnictwo a zasoby wód. Kilka faktów na temat wody na lądzie w odniesieniu do gospodarki rolnej. (w:) Borek R., Furdyna A., Makowska A., Perzyna J., Staniszewska M., Zwolińska J. (red.), Ekspertyza. Woda w rolnictwie. Wyd. Koalicja Żywa Ziemia, Warszawa 2020, s. 62-67.
Link: https://pl.boell.org/sites/default/files/2020-11/Ekspertyza_Woda-w-rolnictwie_0.pdf
13. Wawer A., Uwagi o użytkowaniu zasobów wód podziemnych na przykładzie Hiszpanii. (w:) Borek R., Furdyna A., Makowska A., Perzyna J., Staniszewska M., Zwolińska J. (red.), Ekspertyza. Woda w rolnictwie. Wyd. Koalicja Żywa Ziemia, Warszawa 2020, s. 68-72.
Link: https://pl.boell.org/sites/default/files/2020-11/Ekspertyza_Woda-w-rolnictwie_0.pdf
14. Karg J., Zadrzewienia śródpolne, strefy buforowe i miedze. Program Rolnośrodowiskowy, Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi. Warszawa 2003, s.12.
Link: https://bagna.pl/images/artykuly_gfx/zadrzew.pdf
15. Tomaszewski J., Zmiany jakości wód w obszarach użytkowanych rolniczo. [w:] Wilgat T. (red.), Ogólnopolski Zjazd Polskiego Towarzystwa Geograficznego. Towarzystwo Wolnej Wszechnicy Polskiej Oddział w Lublinie, Lublin 1994.
16. Czyż E. A., Uwilgotnienie gleb i zużycie wody przez rośliny w zależności od wybranych czynników agrotechnicznych. Rozprawa habilitacyjna. Wyd. Pamiętniki Puławskie, Puławy 2000, 123, s.8-9
Link: https://iung.pl/images/pdf/habilitacje/Czyz-hab.pdf
17. Karaczun Z., 2020: Polskie rolnictwo wobec zmian klimatu. (w:) Borek R., Furdyna A., Makowska A., Perzyna J., Staniszewska M., Zwolińska J. (red.), Ekspertyza. Woda w rolnictwie. Wyd. Koalicja Żywa Ziemia, Warszawa 2020, s. 12-16.
Link: https://pl.boell.org/sites/default/files/2020-11/Ekspertyza_Woda-w-rolnictwie_0.pdf
Skontaktuj się z nami
Chcesz podzielić się przemyśleniami, do których zainspirował Cię artykuł, zainteresować nas ważną sprawą lub opowiedzieć swoją historię? Napisz do redakcji na adres:
mgr inż. Natalia Guz
Asystentka w Biurze Zrównoważonego Rozwoju WSIiZ. Z wykształcenia geografka, agroleśniczka i florystka. Jej zainteresowania naukowe koncentrują się na hydrologii i zrównoważonym zarządzaniu zasobami wody, etnobotanice, botanice stosowanej, a także bioindykacji i rolnictwie polikulturowym.