Melioracje przeciwerozyjne (z Biuletynu Informacyjnego IUNG, nr. 16: 11-16)

Melioracje przeciwerozyjne to nie tylko ochrona gleb i gruntów przed erozyjną degradacją i dewastacją, lecz równocześnie najtańszy sposób walki z suszą, "stepowieniem" i powodziami. Głównym celem melioracji przeciwerozyjnych jest:
- ograniczenie występowania i nasilenia erozji;
- ochrona potencjału produkcyjnego gleb i niedopuszczenie do jego niekorzystnych prze-mian;
- zapobieganie deformacjom rzeˇby, zwłaszcza rozczłonkowaniu terenu przez wąwozy i do-linki smużne;
- przeciwdziałanie niekorzystnym zmianom stosunków wodnych i wydłużanie obiegu wody w krajobrazie.
Podstawowymi zabiegami wchodzącymi w skład melioracji przeciwerozyjnych są:
- ustalenie przestrzennej struktury użytków produkcyjnych i ochronnych;
- formowanie rozłogu gruntów ornych i sieci dróg rolniczych;
- agrotechnika przeciwerozyjna;
- kształtowanie rzeˇby terenu oraz rekultywacja i zagospodarowanie nieużytków poerozyj-nych;
- urządzenia do rozpraszania i odprowadzania powierzchniowych spływów wody.
Każdy z wymienionych zabiegów wykazuje określone działanie ochronne, lecz najlepsze efekty uzyskuje się przy ich kompleksowym stosowaniu. Oczywiście udział poszczególnych zabiegów w systemie kompleksowym zależy od charakteru erozji (form występowania i nasilenia) oraz od warunków przyrodniczych i sposobów gospodarowania.
Pozytywne oddziaływanie melioracji przeciwerozyjnych jest następujące:
- zapobieganie obniżaniu się urodzajności gleb wskutek wymywania lub wywiewania składników pokarmowych oraz niekorzystnych przemian właściwości fizykochemicznych i ubytku profilu gleby;
- przeciwdziałanie deformacji stosunków wodnych wskutek zamulania cieków i zbiorników wodnych oraz niszczeniu urządzeń melioracyjnych, zabagnianiu lub nadmiernemu osuszaniu gruntów;
- nie dopuszczanie do rozczłonkowania się rzeˇby przez wąwozy i inne formy erozyjne;
- zmniejszanie strat spowodowanych przez erozję, zwłaszcza w uprawach polowych;
- polepszanie warunków do intensyfikacji produkcji przez uporządkowanie rozłogu gruntów rolnych (struktura użytków, układ pól i dróg, agrotechnika, rekultywacja erozyjnych nieużytków i inne).
Dodatni wpływ zabiegów przeciwerozyjnych przejawia się również w zmniejszaniu nakładów na następujące prace i zabiegi:
- usuwanie namułów i renowację dróg oraz szlaków komunikacyjnych, urządzeń melioracyjnych i wodnych, budynków itp.;
- oczyszczanie z namułów szlaków wodnych oraz utrzymanie w odpowiednim stanie czystości wód pitnych i przemysłowych;
- ochronę terenów zabudowanych (osiedli, obiektów przemysłowych i innych) przed zamulaniem i uszkadzaniem przez erozję;
- ochronę powietrza przed zanieczyszczaniem pyłem glebowym.
Zabiegi przeciwerozyjne pod względem okresu działania można podzielić na trwałe (wieloletnie) i okresowe (sezonowe). Do działań trwałych należą przede wszystkim zabiegi o charakterze urządzeniowym, takie jak: układ użytków, pól i dróg, zabudowa wąwozów, urządzenia techniczne (tarasowanie, umacnianie dróg, cieków stałych, budowa grobli itp.), a do działań okresowych należy agrotechnika przeciwerozyjna, rowy odprowadzające okresowe spływy powierzchniowe i inne.
Nakłady na wykonanie poszczególnych zabiegów są różne. Duże nakłady i wysokie koszty jednostkowe mają zabiegi wymagające opracowania projektów technicznych i znacznego zmechanizowania robót wykonawczych, a zatem zabiegi określone jako techniczne oraz zabudowa wąwozów. Ponadto wymagają one również nakładów na bieżącą konserwację. Natomiast takie zabiegi, jak wprowadzenie przeciwerozyjnego układu użytków, pól i dróg praktycznie niewiele kosztują, zwłaszcza jeśli są połączone ze scalaniem gruntów. Nakłady na zabiegi okresowe corocznie wchodzą w koszty własne produkcji rolnej.

Ustalanie struktury użytków

Polega ono na określeniu wzajemnych proporcji i miejsca rozmieszczenia w rzeˇbie użytków leśnych, rolnych i wodnych. Generalnie uważa się, że im teren jest bardziej nasycony trwałą roślinnością, tym większa jego odporność na erozję.
Największe działanie przeciwerozyjne przypisuje się użytkom leśnym, zwłaszcza lasom mieszanym o zwartej wielopiętrowej budowie i miąższej ściółce. Spływy powierzchniowe w lasach stanowią zaledwie kilka procent opadu, a roztopy śniegowe są powolne i nie powodują większej erozji. Lasy lokalizuje się na gruntach silnie erodowanych, które trudno zabezpieczyć przy użytkowaniu polowym, na nieużytkach po erozyjnych trudnych do rekultywacji i zagospodarowania rolniczego oraz na glebach słabej jakości. Oczywiście muszą one zajmować odpowiednio duże powierzchnie i dlatego tam, gdzie te powierzchnie są małe, stosuje się zadrzewienia fitomelioracyjne. Funkcja ochronna zadrzewień zależy od ich budowy, składu gatunkowego i usytuowania w rzeˇbie. Należy jednak podkreślić, że zadrzewienia najlepiej zabezpieczają powierzchnię, na której bezpośrednio występują, natomiast ich ochronne oddziaływanie na przyległy teren może być już różne.
W terenach o żyznych glebach i cieplejszym klimacie użytki leśne mogą być zastąpione sadami urządzonymi przeciwerozyjnie. Sady, zwłaszcza na tarasach oraz w poprzeczno-stokowych pasach darni (rys. 1), są uznane za bardzo efektywną metodę zagospodarowania silnie erodowanych stoków.
Trwałe użytki zielone są, po lasach i zadrzewieniach leśnych, kolejną formacją roślinną o dużych walorach przeciwerozyjnych. Ochronna funkcja zadarnień wynika ze zdolności wiązania gruntu przez silnie rozwinięty system korzeniowy i osłanianie jego powierzchni gęstą masą łodyg i liści. Ponadto roślinność trawiasta spełnia ogromną rolę w procesie glebotwórczym. Użytki zielone w terenach erodowanych powinno się lokalizować przede wszystkim w miejscach narażonych na spływy powierzchniowe, w dolinach rzecznych, dolinkach smużnych i wymokach oraz na stromych zboczach. Jednak, jak dotychczas, o skali nasycenia terenu tymi użytkami decyduje głównie wielkość opadu rocznego. Roślinność polowa przeciwdziała erozji w znacznie mniejszym stopniu niż leśna i łąkowa. O udziale upraw polowych w strukturze użytków decyduje jednak kierunek gospodarowania. Grunty orne w rejonach intensywnego rozwoju rolnictwa, nawet na obszarach silnie zagrożonych erozją, mają zdecydowaną przewagę, stanowią często 80-90% ogółu użytków, i dlatego muszą być objęte ochroną przeciwerozyjną.
Przestrzenna struktura użytkowania ma wybitnie regionalny charakter i zależy od przyrodniczych warunków oraz gospodarczych funkcji danego regionu.

Formowanie areału gruntów rolnych i sieci dróg rolniczych

Stanowi ono kolejny zespół zabiegów przeciwerozyjnych. Jego podstawą jest odpowiedni układ pól i dróg rolniczych. Na zboczach o nachyleniu powyżej 10stopni (18%) przeciwerozyjna agrotechnika przestaje być zabiegiem wystarczającym i zachodzi potrzeba wprowadzenia poprzecznostokowego (warstwicowego) układu pól (fot. 1).
Celem takiego układu są nie tylko względy przeciwerozyjne, ale również uzyskanie możliwie jednorodnych warunków siedliskowych. Teoretycznie szerokość pól warstwicowych powinna maleć w miarę wzrostu nachylenia zboczy; osiąga się wówczas szybkie starasowanie zboczy i opanowanie erozji. Zbyt wąskie pola utrudniają jednak mechanizację upraw. W gospodarstwach obszarowo małych, przeważnie indywidualnych, zwłaszcza tam, gdzie stosowano uprawę konną, nawet stosunkowo wąskie pola (20-30 m) były oceniane pozytywnie. Pola warstwicowe w gospodarstwach wielkoobszarowych o zmechanizowanej uprawie i mechanicznym transporcie są bardzo niechętnie widziane, głównie ze względu na trudności w organizacji pracy. Dlatego w takich gospodarstwach bardziej celowe jest wydzielenie tzw. kompleksów uprawowych, wyznaczanych przede wszystkim przez rzeˇbę terenu :
- kompleks na wierzchowinach o dowolnym układzie pól i dowolnych płodozmianach;
- kompleks na zboczach o warstwicowym układzie pól i płodozmianach przeciwerozyjnych;
- kompleks na podnóżach zboczy i dnach dolin o uprawie najlepiej w poprzek spadku doliny i płodozmianach z przewagą wieloletnich roślin pastewnych.
Układ oraz utwardzenie dróg to niezbędna składowa formowania rozłogu gruntów ornych. Prawidłowo wytyczone i utwardzenie drogi nie tylko ułatwiają gospodarowanie, lecz spełniają również rolę zabiegów przeciwerozyjnych, rozpraszających powierzchniowe spływy lub odprowadzających nadmiar wód. W literaturze zaleca się wytyczanie dróg poprzecznie do spadku terenu. Jest to słuszne z przeciwerozyjnego punktu widzenia, ale drogi takie są mniej funkcjonalne niż prowadzone ukośnie do spadku. Jednak, jak wykazuje praktyka, drogi ukośne, drogi wzdłużstokowe i drogi na dnach dolinek są najsilniej erodowane, ponieważ dopływa do nich najwięcej wód powierzchniowych. Dlatego drogi powinno się sytuować przede wszystkim w grzbietowych częściach zboczy, czyli na lokalnych wododziałach, gdzie nie następuje koncentracja spływów powierzchniowych i ewentualnie w dolinach smużnych, lecz nie na dnie, a nieco wyżej, poza zasięgiem spływu wód (rys. 2) i powinny być utwardzane.

Agrotechnika przeciwerozyjna

Może ona stanowić samodzielny zabieg na gruntach z erozją umiarkowaną lub zabieg dopełniający na gruntach bardziej erodowanych (począwszy od erozji średniej).
Wśród zabiegów agrotechnicznych poprzecznostokowa uprawa roli ma podstawowe znaczenie. Poprzecznostokowa orka jesienna, na zboczach o spadku do 10%, kilkakrotnie zmniejsza nasilenie erozji i równocześnie zwiększa, od kilkunastu do kilkudziesięciu milimetrów, zapas wody w jednometrowej warstwie gleby (po roztopach śniegowych) oraz zwiększa plony o kilkanaście procent. Oprócz orki ważny jest poprzecznostokowy kierunek siewu i sadzenia, który w okresie wegetacji roślin znacznie ogranicza nasilenie erozji. Termin siewu, zwłaszcza ozimin, powinien być możliwie wczesny, ponieważ wtedy zapewnia dobre ukorzenienie i rozkrzewienie roślin, a przez to lepszą przeciwerozyjną ochronę gleby. Nawożenie gleb w terenach erodowanych powinno być zróżnicowane na poszczególnych elementach rzeˇby, ze względu na wyraˇne odrębności siedliskowe. Najobfitszego nawożenia wymagają gleby na zboczach, zwykle najuboższe i łatwo przesychające. Szczególnie wskazane są tam nawozy organiczne. Słabo lub wcale nie erodowane gleby na wierzchowinach wymagają mniejszego nawożenia niż na zboczach, a najmniejszego dość próchniczne gleby u podnóży zboczy oraz w dolinach.
Odpowiedni dobór i następstwo roślin w płodozmianie stanowi kolejne podstawowe ogniwo w systemie agrotechniki przeciwerozyjnej. Największe właściwości przeciwerozyjne mają trawy i ich mieszanki z roślinami motylkowatymi, a następnie wieloletnie motylkowate. Gatunki jednoroczne charakteryzują się mniejszymi zdolnościami ochronnymi, przy czym ozime - żyto i rzepak, a następnie pszenica i jęczmień - lepiej chronią glebę przed erozją niż zboża jare. Zmianowanie roślin w terenach podlegających erozji wodnej powinno być różne na poszczególnych elementach stoku. Na wierzchowinach można stosować płodozmiany dowolne, na zboczach płodozmiany z przewagą gatunków glebochronnych, na podnóżach płodozmiany intensywne, z dwuletnią uprawą roślin dobrze chroniących glebę, a w dolinach płodozmiany z nasileniem upraw na zieloną masę.

Kształtowanie rzeˇby terenu

Tereny o silnie urozmaiconej rzeˇbie i mikrorzeˇbie - obfitujące w dolinki śródzboczowe, wymoki sufozyjne, pagórki, ostańce erozyjne oraz wzdłużstokowe i skośnostokowe skarpy - są bardzo trudne do uprawy, a zwłaszcza mechanizacji zabiegów agrotechnicznych i transportu. Tereny takie są coraz częściej wyłączane z użytkowania i pozostawione jako nieużytki lub półnieużytki. Można je stosunkowo łatwo przywrócić do użytkowania rolniczego przez ścięcie form wypukłych i zasypanie form wklęsłych (rys.1). Projektowanie kształtowania rzeˇby terenu powinny poprzedzić dokładne pomiary geodezyjne oraz badania glebowe i geologiczne na głębokość około 1 m większą od zasięgu robót ziemnych. W przypadku gdy poziom próchniczny ma dużą miąższość i żyzność to należy go najpierw zhałdować i po zakończeniu robót ziemnych wykorzystać do użyˇnienia obszaru objętego robotami ziemnymi. W przypadku kształtowania rzeˇby na gruntach o zróżnicowanym składzie mechanicznym należy tak organizować prace ziemne, aby utwory najbardziej korzystne dla rolnictwa znalazły się w powierzchniowej warstwie.
Kształtowanie rzeˇby terenu obejmuje również tarasowanie zboczy (fot. 4), które w wielu krajach jest powszechnym i w pełni opłacalnym zabiegiem przecierozyjnym. Wykonuje się je na zboczach o nachyleniu powyżej 15-20%, gdzie poprzecznostokowa uprawa roli jest bardzo uciążliwa lub wręcz niemożliwa, a przy uprawie wzdłużstokowej następuje szybka degradacja gleb.

Urządzenia hydrotechniczne

Urządzenia hydrotechniczne dopełniają całokształtu technicznej organizacji terenu. Są to różnego rodzaju elementy (rowy, studzienki, groble, itp.), stosowane w celu zatrzymania lub odprowadzenia wód powierzchniowych, wykonane na gruntach ornych i użytkach zielonych.

Podsumowanie

Wyniki kilkudziesięcioletnich teoretycznych i doświadczalnych prac wdrożeniowych umożliwiły opracowanie określonych zasad, metod i systemów melioracji przeciwerozyjnych dla różnych warunków przyrodniczo-gospodarczych w kraju.
Na podstawie przeprowadzonych badań i obserwacji nasuwają się również pewne wnioski odnośnie dalszych kierunków prac doświadczalno-wdrożeniowych w zakresie ochrony gleb przed erozją:
- przy opracowaniu systemów melioracji przeciwerozyjnych w gospodarstwach rolnych szczególną uwagę powinno się zwracać na kształtowanie rozłogu gruntów i sieci dróg transportu wewnętrznego, nie tylko pod kątem ich funkcji ochronnej ale również pod kątem eliminowania trudności w organizacji pracy i ułatwienia mechanizacji upraw i transportu;
- w pracach nad zabudową różnego rodzaju zwałowisk i skarp powinno się unikać zwykle kosztownej, technicznej zabudowy a preferować zabudowę biologiczną, uzupełnioną ewentualnie nieskomplikowanymi konstrukcyjnie umocnieniami;
- szczególnym obiektem zainteresowania powinny stać się prace kompleksowego urządzania przestrzeni rolniczej zwłaszcza na obszarze południowo-wschodniej Polski, bowiem nie mogą być one wykonywane metodą konwencjonalną lecz muszą być połączone z zabiegami przeciwerozyjnymi;
- podczas przeprowadzanej restrukturyzacji gospodarstw wielkoobszarowych i organizacji gospodarstw rodzinnych z gruntami zagrożonymi erozją powinno się nawet obligatoryjnie uwzględniać zabiegi przeciwerozyjne.