Soil erosion in Poland – consequences for the environment and economy, preventive measures
No Thumbnail Available
Date
2014
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach
Abstract
Description
The book summarizes the works on mapping erosion risk in Poland, performed within Pulawy Erosion Research Centre, hosted by the Institute of Soil Science and Plant Cultivation – State Research Institute IUNG-PIB). The research on soil erosion started at IUNG-PIB before the 2nd World War, but its blooming started after its reorganization in 1951. In the eighties of 20th century the Centre was charged with the task of creating a country-wide mapping of soil erosion risk. Data collected from long term studies measuring soil erosion processes in different physio-geographical regions, under different climate and terrain (relief) conditions were used to develop methodology for qualitative and hence easy to implement mapping the potential water erosion risk indicator (PWER). The criteria for the estimation of erosion risk include soil texture, slope classes and the amount of annual precipitation. Soil textural groups were divided into 5 classes of susceptibility to runoff. Slopes were categorized into 5 classes. The susceptibility of soil to erosion was based on soil texture divided into 21 soil kinds represented on Polish soil agricultural maps. Weather conditions were categorized into two classes using precipitation as the criterion – lower or higher than 600 mm.
The method divided potential water erosion risk into 6 classes:
0. No erosion, where superficial water erosion does not occur on a given terrain
1. Weak erosion: insignificant soil loss, very few shallow traces in the landscape;
2. Moderate erosion: significant, visible loss of the depth of humus soil horizon and deterioration of soil properties. The full regeneration of soil’s arable layer not always possible in conventional tillage;
3. Average erosion: can cause to total reduction of arable humus horizon and lead to soil degradation into typologically undeveloped profile (washed away or deposited). Fragmentation of the terrain’s relief is initiated and significant amount of debris is transferred into superficial waters;
4. Strong erosion: can lead to the total destruction of soil profile down to the bedrock, completely reformatting typological soil characteristics. The results is wide fragmentation of terrain’s relief and disruption of hydrological regime (irregular flow, radical change of flow routes, contamination of superficial waters);
5. Very strong erosion: effects analogical to strong erosion grade, but more intensive and leading to permanent degradation of ecosystems.
The abovementioned algorithm was used to elaborate an analogue map of water erosion hazard for Poland in the scale of 1:300 000, done in the years 1985–1993.
The map which was later digitalized to a vector format. The mapping revealed that almost 29% of the total country area and 21% of agricultural land remains potentially under water erosion risk. The most vulnerable regions are located in southern provinces of Poland: malopolskie 55%, swietokrzyskie 37,3% and podkarpackie 34,3%. The share of forest in the area of Poland is about 28% and areas which are potentially most susceptible to erosion are in large part under this type of land use. High grade PWER under forested areas indicates locations where deforestation could dramatically enhance the land degradation.
The mapping of water erosion risk was then used as an indicator to characterize land conservation urgency in Poland’s administrative units:
1. Very urgent protection – moderate and heavy erosion hazard on more than 25% of catchment area,
2. Medium urgent protection – moderate and heavy erosion hazard on 10–25% of the catchments area.
3. Locally desirable protection – moderate and heavy erosion hazard on less than 10% of the catchment area.
It must be emphasized that the methodology for the assessment of the potential water erosion hazard did not consider the current land use which changes in time. Another indicator, developed in IUNG-PIB – AWER – Actual Water Erosion Risk,
was not mapped as at the time of the mapping in 1980; there was no reliable, high resolution land use data available. AWER mapping was performed in GIS in 2007 based upon CORINE CLC 2000 and CORINE CLC 2006. A country-wide analysis of the occurrence of gully erosion was based upon paper maps, where gullies and adjacent areas were delineated manually. Five grades of the intensity of gully erosion were distinguished on the basis of average density of gully network [km·km-2]: 0,01–1,0; 0,0–0,5; 0,5–1,0, 1,0–2,0 and higher than 2. The gully erosion occurs on ca. 18% of Poland’s area. 2,5 billion ha of arable land and 0,8 billion ha of forests (11% of the country) are characterized with the low gully occurrence grade and low density 0,01–0,5 km·km-2. 4% (1 billion ha arable and 0,3
billion ha afforested land) and 2% (0,6 billion arable and 0,15 billion ha afforested land) remains under the influence of respectively: average and strong gully erosion intensity. The highest gully erosion intensity with the densities of gully networks exceeding 2,0 km·km-2 occur 0,1 billion ha of arable and 25 thousand ha afforested land. The total length of gullies is estimated to 40 thousands kilometres. The highest observed densities exceed 13 km·km-2. The most developed network of gullies is observed in małopolskie province, where gullies occur on 53% of the area, and podkarpackie province where 24% of the area is fragmented wit gullies exceeding the density of 0,5 km·km-2. Lubelskie province is characterised with the highest share of very strong intensity of gully erosion, where areas of the gully density above 2 km·km-2 occur on 3% of the area and another 4% is covered with gully networks with density between 1 and 2 km·km-2. 28% of agricultural area is threatened with wind erosion risk: 17% with low risk, 10% with high and 1% with very high risk. The areas with highest risks are concentrated on light sandy soil overlaying Polish lowlands, particularly susceptible to deflation.
Niniejsza monografia podsumowuje wieloletnią pracę kartowania zagrożenia erozją gleb Polski, przeprowadzoną w Puławskim Ośrodku Badań Erozyjnych działającym w ramach Instytutu Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowego Instytutu Badawczego. Początki badań erozyjnych w Puławach sięgają lat 30. XX wieku, ale ich rozkwit przypada na czas po reorganizacji Państwowego Instytutu Gospodarstwa Wiejskiego i utworzenia IUNG. latach osiemdziesiątych ubiegłego stulecia Centrum, podówczas pod kierunkiem prof. dr. hab. Czesława Józefaciuka, powierzono stworzenie mapy zagrożenia erozją dla obszaru całego kraju. Dla stworzenia odpowiedniej metodyki wykorzystano dane zebrane podczas wieloletnich badań w różnych obszarach fizyczno-geograficznych oraz w różnych warunkach klimatu i rzeźby terenu. W ten sposób opracowano metodę jakościową potencjalnego zagrożenia erozją wodną powierzchniową, zwaną również erozją wodną potencjalną lub z angielska PWER (Potential Water Erosion Risk). Spadki terenu podzielono na pięć klas. Gleby, konkretnie gatunki gleb, podzielono również na pięć klas według rosnącej podatności na erozję wodną powierzchniową. Podatność gleb na erozję oparto o skład granulometryczny, reprezentowany w formie 21 gatunków gleb występujących na mapach glebowo-rolniczych. Metoda wykorzystuje również uproszczoną charakterystykę klimatu wprowadzoną w formie dwóch klas opartych o średni roczny opad z wielolecia, przy czym jako wartość progową tego opadu przyjęto 600 mm. Metoda wyznaczania potencjalnej erozji wodnej dzieli obszar kraju na sześć klas zagrożenia wystąpieniem erozji wodnej: 0 – brak erozji, kiedy erozja wodna powierzchniowa nie występuje na danym terenie; 1 – erozja słaba: niewielkie straty gleby, bardzo płytkie ślady w krajobrazie; 2 – erozja umiarkowana: znaczne, dobrze zaznaczone w krajobrazie ubytki miąższości warstwy próchnicznej oraz zauważalne obniżenie jakości gleby. Pełna regeneracja warstwy ornej gleby z wykorzystaniem orki tradycyjnej nie zawsze możliwa; 3 – erozja średnia: może prowadzić do całkowitej redukcji poziomu orno-prócznicznego i degradacji gleby do profilu typologicznie niewykształconego. Zainicjowane są zmiany rzeźby terenu i znaczna ilość rumowiska jest transportowana do wód powierzchniowych; 4 – erozja średnia: może prowadzić do całkowitego zniszczenia profilu gleby aż po skałę macierzystą, kompletnie zmieniając typologiczną charakterystykę gleby. Rezultatem jest silne rozczłonkowanie rzeźby terenu i zakłócenie reżimu hydrologicznego (nieregularny spływ, zmiana linii spływu, zanieczyszczenie wód powierzchniowych); 5 – erozja bardzo silna: efekty analogiczne do stopnia erozji silnej, ale bardziej intensywne, prowadzące do trwałej degradacji ekosystemu. Powyższy algorytm został wykorzystany do opracowania analogowej mapy zagrożenia obszaru Polski erozją wodną powierzchniową w skali 1:300.000, wykonanej w latach 1985–1993. Mapa ta została później zdigitalizowana do wektorowej formy cyfrowej. Kartowanie wykazało znaczne zagrożenie erozją wodną w skali kraju: 29% powierzchni kraju i 21% użytków rolnych. Najbardziej zagrożone rejony zlokalizowane są w województwach południowych: małopolskie (55%), świętokrzyskie (37,3%) i podkarpackie (34,3%). Udział zalesień w Polsce wynosi około 28%, przy czym znaczna część obszarów najbardziej zagrożonych erozją znajduje się obecnie pod lasami. Wysokie wartości wskaźnika potencjalnego zagrożenia erozją wodną (PWER) na obszarach obecnie zalesionych wskazują lokalizacje, gdzie wylesienie mogłoby dramatycznie przyspieszyć degradację terenu. Mapa potencjalnego zagrożenia erozją wodną powierzchniową została wykorzystana do określenia pilności wprowadzania ochrony przeciwerozyjnej w jednostkach podziału terytorialnego Polski: 1 – ochrona bardzo pilna – obszary zagrożone erozją w stopniu od erozji średniej do bardzo silnej; występują na więcej niż 25% powierzchni; 2 – ochrona średnio pilna – obszary zagrożone erozją w stopniu od erozji średniej do bardzo silnej; występują na 10–25% powierzchni; 3 – ochrona wskazana lokalnie – obszary zagrożone erozją w stopniu od erozji średniej do bardzo silnej; występują na mniej niż 10% powierzchni. Należy podkreślić, że metoda potencjalnego zagrożenia erozją wodną powierzchniową nie uwzględnia wpływu użytkowania terenu, który jest kluczowy dla rzeczywistego zagrożenia erozją i zmienny w czasie. Inny wskaźnik, opracowany w IUNG- PIB – wskaźnik aktualnego zagrożenia erozją wodną powierzchniową AWER (Actual Water Erosion Risk), nie został wykorzystany w kartowaniu zagrożenia erozją w latach 80. z braku wiarygodnych i wysokorozdzielczych danych o użytkowaniu terenu. Kartowanie wskańxika AWER przeprowadzono w roku 2007, używając baz CORINE Land Cover 2000 i 2006. Kartowanie występowania erozji wąwozowej zostało wykonane manualnie w oparciu o mapy topograficzne. Wyróżniono pięć stopni intensywności erozji wąwozowej, przy czym kryterium była gęstość sieci wąwozowej (długość wąwozów w jednostce powierzchni) (km·km-2): 0,01–0,1; 0,0–0,5; 0,5–1,0, 1,0–2,0 i > 2. Erozja wąwozowa występuje na około 18% powierzchni Polski. Erozja słaba o małej gęstości sieci wąwozowej (0,01–0,5 km·km-2) występuje na 2,5 mln ha gruntów rolnych i 0,8 mln ha lasów (11% kraju). Erozja średnia i silna występuje na odpowiednio: 4% (1 mln ha gruntów rolnych i 0,3 mln ha lasów) i 2% (0,6 mln ha gruntów ornych i 0,15mln ha lasów) powierzchni kraju. Najwyższa intensywność erozji wąwozowej z gęstością wąwozów przekraczającą 2 km·km-2 występuje na 0,1mln ha gruntów ornych i 25 tys. ha lasów. Cłakowitą długość wąwozów w Polsce szacuje się na około 40 tys. km. Najwyższe obserowwane gęstości sieci wąwozów osiągają 13 km·km-2. Najbardziej rozwiniętą sieć wąwozów obserwuje się w województwie małopolskim, gdzie wąwozy występują na około 53% powierzchni i w podkarpackim, gdzie 24% powierzchni jest pofragmentowane wąwozami o gęstości przekraczającej 0,5 km·km-2.Województwo lubelskie charakteryzuje się najwyższym udziałem erozji bardzo silnej, gdzie udział powierzchni sieci wąwozowej o gęstości przekraczającej 2 km·km-2 wynosi 3%, przy czym powierzchnia dotknięta erozją silną o gęstości sieci wąwozów miedzy 1 a 2 km·km-2 wynosi 4%. 28% powierzchni użytków ornych jest zagrożonych erozją wietrzną: 17% erozją słabą, 10% erozją silną i 1% bardzo silną. Obszary najbardziej nią zagrożone położone są na glebach lekkich, szczególnie podatnych na deflację, wyściełających polskie niziny.
Niniejsza monografia podsumowuje wieloletnią pracę kartowania zagrożenia erozją gleb Polski, przeprowadzoną w Puławskim Ośrodku Badań Erozyjnych działającym w ramach Instytutu Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowego Instytutu Badawczego. Początki badań erozyjnych w Puławach sięgają lat 30. XX wieku, ale ich rozkwit przypada na czas po reorganizacji Państwowego Instytutu Gospodarstwa Wiejskiego i utworzenia IUNG. latach osiemdziesiątych ubiegłego stulecia Centrum, podówczas pod kierunkiem prof. dr. hab. Czesława Józefaciuka, powierzono stworzenie mapy zagrożenia erozją dla obszaru całego kraju. Dla stworzenia odpowiedniej metodyki wykorzystano dane zebrane podczas wieloletnich badań w różnych obszarach fizyczno-geograficznych oraz w różnych warunkach klimatu i rzeźby terenu. W ten sposób opracowano metodę jakościową potencjalnego zagrożenia erozją wodną powierzchniową, zwaną również erozją wodną potencjalną lub z angielska PWER (Potential Water Erosion Risk). Spadki terenu podzielono na pięć klas. Gleby, konkretnie gatunki gleb, podzielono również na pięć klas według rosnącej podatności na erozję wodną powierzchniową. Podatność gleb na erozję oparto o skład granulometryczny, reprezentowany w formie 21 gatunków gleb występujących na mapach glebowo-rolniczych. Metoda wykorzystuje również uproszczoną charakterystykę klimatu wprowadzoną w formie dwóch klas opartych o średni roczny opad z wielolecia, przy czym jako wartość progową tego opadu przyjęto 600 mm. Metoda wyznaczania potencjalnej erozji wodnej dzieli obszar kraju na sześć klas zagrożenia wystąpieniem erozji wodnej: 0 – brak erozji, kiedy erozja wodna powierzchniowa nie występuje na danym terenie; 1 – erozja słaba: niewielkie straty gleby, bardzo płytkie ślady w krajobrazie; 2 – erozja umiarkowana: znaczne, dobrze zaznaczone w krajobrazie ubytki miąższości warstwy próchnicznej oraz zauważalne obniżenie jakości gleby. Pełna regeneracja warstwy ornej gleby z wykorzystaniem orki tradycyjnej nie zawsze możliwa; 3 – erozja średnia: może prowadzić do całkowitej redukcji poziomu orno-prócznicznego i degradacji gleby do profilu typologicznie niewykształconego. Zainicjowane są zmiany rzeźby terenu i znaczna ilość rumowiska jest transportowana do wód powierzchniowych; 4 – erozja średnia: może prowadzić do całkowitego zniszczenia profilu gleby aż po skałę macierzystą, kompletnie zmieniając typologiczną charakterystykę gleby. Rezultatem jest silne rozczłonkowanie rzeźby terenu i zakłócenie reżimu hydrologicznego (nieregularny spływ, zmiana linii spływu, zanieczyszczenie wód powierzchniowych); 5 – erozja bardzo silna: efekty analogiczne do stopnia erozji silnej, ale bardziej intensywne, prowadzące do trwałej degradacji ekosystemu. Powyższy algorytm został wykorzystany do opracowania analogowej mapy zagrożenia obszaru Polski erozją wodną powierzchniową w skali 1:300.000, wykonanej w latach 1985–1993. Mapa ta została później zdigitalizowana do wektorowej formy cyfrowej. Kartowanie wykazało znaczne zagrożenie erozją wodną w skali kraju: 29% powierzchni kraju i 21% użytków rolnych. Najbardziej zagrożone rejony zlokalizowane są w województwach południowych: małopolskie (55%), świętokrzyskie (37,3%) i podkarpackie (34,3%). Udział zalesień w Polsce wynosi około 28%, przy czym znaczna część obszarów najbardziej zagrożonych erozją znajduje się obecnie pod lasami. Wysokie wartości wskaźnika potencjalnego zagrożenia erozją wodną (PWER) na obszarach obecnie zalesionych wskazują lokalizacje, gdzie wylesienie mogłoby dramatycznie przyspieszyć degradację terenu. Mapa potencjalnego zagrożenia erozją wodną powierzchniową została wykorzystana do określenia pilności wprowadzania ochrony przeciwerozyjnej w jednostkach podziału terytorialnego Polski: 1 – ochrona bardzo pilna – obszary zagrożone erozją w stopniu od erozji średniej do bardzo silnej; występują na więcej niż 25% powierzchni; 2 – ochrona średnio pilna – obszary zagrożone erozją w stopniu od erozji średniej do bardzo silnej; występują na 10–25% powierzchni; 3 – ochrona wskazana lokalnie – obszary zagrożone erozją w stopniu od erozji średniej do bardzo silnej; występują na mniej niż 10% powierzchni. Należy podkreślić, że metoda potencjalnego zagrożenia erozją wodną powierzchniową nie uwzględnia wpływu użytkowania terenu, który jest kluczowy dla rzeczywistego zagrożenia erozją i zmienny w czasie. Inny wskaźnik, opracowany w IUNG- PIB – wskaźnik aktualnego zagrożenia erozją wodną powierzchniową AWER (Actual Water Erosion Risk), nie został wykorzystany w kartowaniu zagrożenia erozją w latach 80. z braku wiarygodnych i wysokorozdzielczych danych o użytkowaniu terenu. Kartowanie wskańxika AWER przeprowadzono w roku 2007, używając baz CORINE Land Cover 2000 i 2006. Kartowanie występowania erozji wąwozowej zostało wykonane manualnie w oparciu o mapy topograficzne. Wyróżniono pięć stopni intensywności erozji wąwozowej, przy czym kryterium była gęstość sieci wąwozowej (długość wąwozów w jednostce powierzchni) (km·km-2): 0,01–0,1; 0,0–0,5; 0,5–1,0, 1,0–2,0 i > 2. Erozja wąwozowa występuje na około 18% powierzchni Polski. Erozja słaba o małej gęstości sieci wąwozowej (0,01–0,5 km·km-2) występuje na 2,5 mln ha gruntów rolnych i 0,8 mln ha lasów (11% kraju). Erozja średnia i silna występuje na odpowiednio: 4% (1 mln ha gruntów rolnych i 0,3 mln ha lasów) i 2% (0,6 mln ha gruntów ornych i 0,15mln ha lasów) powierzchni kraju. Najwyższa intensywność erozji wąwozowej z gęstością wąwozów przekraczającą 2 km·km-2 występuje na 0,1mln ha gruntów ornych i 25 tys. ha lasów. Cłakowitą długość wąwozów w Polsce szacuje się na około 40 tys. km. Najwyższe obserowwane gęstości sieci wąwozów osiągają 13 km·km-2. Najbardziej rozwiniętą sieć wąwozów obserwuje się w województwie małopolskim, gdzie wąwozy występują na około 53% powierzchni i w podkarpackim, gdzie 24% powierzchni jest pofragmentowane wąwozami o gęstości przekraczającej 0,5 km·km-2.Województwo lubelskie charakteryzuje się najwyższym udziałem erozji bardzo silnej, gdzie udział powierzchni sieci wąwozowej o gęstości przekraczającej 2 km·km-2 wynosi 3%, przy czym powierzchnia dotknięta erozją silną o gęstości sieci wąwozów miedzy 1 a 2 km·km-2 wynosi 4%. 28% powierzchni użytków ornych jest zagrożonych erozją wietrzną: 17% erozją słabą, 10% erozją silną i 1% bardzo silną. Obszary najbardziej nią zagrożone położone są na glebach lekkich, szczególnie podatnych na deflację, wyściełających polskie niziny.
Keywords
soil erosion, erosion risk, suprficial water erosion, wind erosion, gully erosion, erosion control, gully treatment, degree of soils’ degradation with erosion, erosion
in NUTS-5, erozja gleb, zagrożenie erozją, erozja wodna powierzchniowa, erozja wietrzna, erozja wąwozowa, melioracje przeciwerozyjne, zagospodarowanie wąwozów, stopień degradacji gleb przez erozję, erozja w gminach
Citation
Monografie i Rozprawy Naukowe, 44, ss. 301