Document
advertisement
Leszek Łabędzki Potrzeby wodne roślin uprawnych i potrzeby nawodnień w zlewni rzeki zgłowiączki 2007/4 IMUZ W-POB ul. Glinki 60 85-174 Bydgoszcz tel./fax 052 375 01 07 Straszczenie Obszar zlewni rzeki Zgłowiączki, położony w centralnej części kraju, charakteryzuje się klimatem strefy umiarkowanej przejściowym między klimatem morskim i lądowym. Ścierają się w nim wpływy mas powietrza oceanicznego i kontynentalnego. Istotną cechą tego klimatu jest duża zmienność pogody. Kujawy należą do najsuchszych i najcieplejszych regionów w Polsce. Długotrwały brak opadów wywołany jest dominacją cyrkulacji antycyklonalnej. Intensywność zjawiska suszy meteorologicznej zwiększa bardzo wysoka temperatura, często przekraczająca w dzień 30–33ºC, a w nocy utrzymująca się na poziomie 20-18ºC. Region ten odznacza się również dobrymi warunkami energetycznymi i cieplnymi, które stawiają go w rzędzie najbardziej uprzywilejowanych pod tym względem rolniczych regionów kraju. Na obszarze Kujaw występują najwyższe wartości sumy temperatur aktywnych >10ºC, przekraczające 2500ºC. Średnia roczna suma opadów wynosi 500 mm, a w półroczu letnim (IV-IX) - 300 mm. Jednocześnie obszar ten pokryty jest dobrymi glebami, więc zainteresowanie intensywną produkcją rolniczą jest naturalne. Czynnikiem limitującym jest brak wody. 1 1. UWARUNKOWANIA AGROKLIMATYCZNE I AGROHYDROLOGICZNE 1.1. Warunki pluwiotermiczne Obszar zlewni rzeki Zgłowiączki, położony w centralnej części kraju, charakteryzuje się klimatem strefy umiarkowanej - przejściowym między klimatem morskim i lądowym. Leży w środkowo-zachodniej części zasięgu klimatu Krainy Wielkich Dolin. Jest to klimat umiarkowany ze ścierającymi się wpływami mas powietrza oceanicznego i kontynentalnego. Istotną cechą tego klimatu jest duża zmienność pogody. Kujawy należą do najsuchszych i najcieplejszych regionów w Polsce. Długotrwały brak opadów wywołany jest dominacją cyrkulacji antycyklonalnej (wyżowej) nad danym obszarem. Intensywność zjawiska suszy meteorologicznej zwiększa bardzo wysoka temperatura, często przekraczająca w dzień 30–33ºC, a w nocy utrzymująca się na poziomie 20-18ºC. Opady letnie na Kujawach charakteryzująca się dużą wartością współczynnika zmienności opadów (do 250%). Region ten odznacza się również dobrymi warunkami energetycznymi i cieplnymi, które stawiają go w rzędzie najbardziej uprzywilejowanych pod tym względem rolniczych regionów kraju. Na obszarze Kujaw występują najwyższe wartości sumy temperatur aktywnych >10ºC, przekraczające 2500ºC. Podobne wartości spotyka się w uprzywilejowanych rejonach Polski, jak Nizina Śląska i Kotlina Sandomierska. Średnia roczna suma opadów wynosi 500 mm, a w półroczu letnim (IV-IX) - 300 mm [Atlas hydrologiczny..., 1987; Atlas klimatu Polski, 2005; BAC, KOŹMIŃSKI, ROJEK, 1993; KOŹMIŃSKI, CZARNECKA, GÓRKA, 1984]. Średnia roczna temperatura powietrza wynosi 8,0oC, a w miesiącach letnich (VI-VIII) - 18oC [Atlas klimatyczny..., 1979; Atlas klimatu Polski, 2005]. Pod względem warunków agroklimatycznych panujących w półroczu letnim, obszar zlewni Zgłowiączki posiada agroklimat suchy, ciepły i umiarkowane słoneczny. 1.2. Ewapotranspiracja wskaźnikowa i klimatyczny niedobór opadów Ewapotranspiracja wskaźnikowa, będąca klimatyczną miarą parowania terenowego i ewapotranspiracji roślin, na obszarze zlewni Zgłowiączki wynosi w roku około 650 mm, a w półroczu letnim – 450-500 mm. . Na podstawie niedoborów klimatycznych opadów obliczanych jako różnica między ewapotranspiracją wskaźnikową i sumą opadów można wnioskować o niedoborach wody dla rolnictwa i potrzebie nawodnień roślin uprawnych i użytków zielonych. W półroczu zimowym (X-III) występuje nadmiar opadów w stosunku do ewapotranspiracji wskaźnikowej i wynosi on średnio 50 mm. W półroczu letnim (IV-IX) natomiast obserwuje się niedobór opadów, który wynosi 150-200 mm [Atlas hydrologiczny..., 1987; ŁABĘDZKI, 1996; ŁABĘDZKI, 1997; ROJEK, 1987]. W okresie wegetacyjnym najbardziej prawdopodobne (p = 50%) niedobory opadów w Bydgoszczy wynoszą 226 mm, w rejonie Kruszwicy 201 mm, a w dolinie Noteci górnej 228 mm. W okresie lat bardzo suchych (p = 10%), niedobory te wynoszą odpowiednio 378, 360 i 390 mm. Największe niedobory występują w maju, czerwcu i lipcu. O rzeczywistych niedoborach wody dla roślin i potrzebach nawodnień można wnioskować dopiero po uwzględnieniu ewapotranspiracji poszczególnych upraw, opadu, zapasów wody użytecznej w glebie oraz zasilania przez wody gruntowe. Gleby piaszczyste i murszowate na piasku mają najmniejsze zdolności retencjonowania wody i w tych siedliskach występują największe niedobory wody i potrzeby nawodnień. Na dobrych glebach mineralnych (czarnych ziemiach, madach średnich i innych wytworzonych z gliny średniej i utworów pyłowych), charakteryzujących się dużymi zdolnościami retencyjnymi, niedobory wody są znacznie mniejsze niż obliczane niedobory klimatyczne. Warunki klimatyczne 2 regionu są takie, że często suszy meteorologicznej i rolniczej towarzyszy susza hydrologiczna. W okresie niedoboru wody dla roślin i potrzeb ich nawadniania maleją jednocześnie dyspozycyjne zasoby wód powierzchniowych i podziemnych. Obniżają się stany wód w zbiornikach wodnych, stany wód i przepływy wody w ciekach i stany wód gruntowych. W zależności, co jest źródłem wody do nawodnień, mogą występować okresowe trudności w poborze wody do nawodnień. Sytuacje takie obserwuje się na Kujawach podczas silnych susz. 1.3. Warunki hydrologiczne Zasoby wód powierzchniowych danego regionu można scharakteryzować w uproszczony sposób wyznaczając parametry odpływu rzecznego uśrednione dla obszaru, jaki ten region zajmuje. O przeciętnej zasobności w wody powierzchniowe można wnioskować na podstawie wartości średniego odpływu jednostkowego - SSq (dm3s-1km-2). Miara ta określa objętość wody odprowadzaną z odpływem rzecznym w jednostce czasu z określonej powierzchni. Odpływ rzeczny jest procesem zmiennym w czasie. Zakres zmienności zasobów wód powierzchniowych można ocenić na podstawie analizy odpływów minimalnych i maksymalnych. Odpływy jednostkowe: minimalny o prawdopodobieństwa nieosiągnięcia 50% - Nq50% oraz maksymalny o prawdopodobieństwie przewyższenia 50% - Wq50% pozwalają określić przeciętną bezwzględną zmienność zasobów wód powierzchniowych w okresie wielolecia. Powyższe wielkości są często skorelowane ze średnim odpływem jednostkowym - SSq i w związku z tym bardziej uzasadnione jest stosowanie względnej miary zmienności - wskaźnika nieregularności odpływu rzecznego - WNOR, obliczanego z zależności: WNOR = (Wq50% - Nq50% )/SSq Duże wartości tego wskaźnika występują w przypadku zlewni o małej naturalnej zdolności do wyrównywania odpływu w czasie, związanej z jej małą zdolnością retencyjną. Wartości średnie odpływów jednostkowych świadczą o zasobności wodnej danego obszaru, a wartości wskaźników nieregularności odpływu rzecznego wskazują na ewentualną potrzebę jego wyrównywania. Na obszarze zlewni Zgłowiączki średni odpływ jednostkowy SSq wynosi 2 dm3s-1km-2 i jest to najmniejszy średni odpływ jednostkowy występujący w Polsce (tab. 1). Minimalny odpływ jednostkowy o prawdopodobieństwa nieosiągnięcia 50% (Nq50%) wynosi 0,30 dm3s1 km-2, a maksymalny o prawdopodobieństwie przewyższenia 50% (Wq50%) - 20 dm3s-1km-2. Wartość wskaźnika nierównomierności odpływu kształtuje się na poziomie 10, co świadczy o dużej zmienności odpływu rzecznego w zlewni i małych zdolnościach do wyrównywanie odpływu w czasie, związanych z małą zdolnością retencyjną. Powyższe wartości parametrów hydrologicznych prowadzą do wniosku, że zlewnia Zgłowiączki sytuuje się w przedziale obszarów o bardzo małej zasobności w wody powierzchniowe. Tabela 1. Odpływ rzeczny ze zlewni Zgłowiączki Nq50% Wq50% Warstwa WNOR 3 -1 -2 3 -1 -2 (dm s km ) (dm s km ) odpływu średniego (mm) 2,0 0,30 20 75 9,9 SSq - średni odpływ jednostkowy Nq50% - minimalny odpływ jednostkowy o prawdopodobieństwa nieosiągnięcia 50% SSq 3 -1 (dm s km-2) 3 Wq50% - maksymalny odpływ jednostkowy o prawdopodobieństwie przewyższenia 50% WNOR - wskaźnika nieregularności odpływu rzecznego POTRZEBY I NIEDOBORY WODNE ROŚLIN UPRAWNYCH Jednym z najważniejszych elementów wyznaczających potrzeby nawodnień są potrzeby wodne i niedobory wody dla prowadzenia produkcji roślinnej. Niedobory wodne upraw rolniczych są potrzebami wodnymi pomniejszonymi o opad atmosferyczny i zapas wody glebowej użytecznej dla roślin. Zarówno potrzeby jak i niedobory wodne roślin będą wskazywać na potrzebę doprowadzenia wody z zewnątrz oraz na zapotrzebowanie wody do nawodnień. Przez potrzeby wodne upraw rolniczych rozumie się zapotrzebowanie upraw rolniczych na wodę dla osiągnięcia określonego efektu produkcyjnego (uzyskania określonego plonu końcowego). Prawie każda roślina ma inne zapotrzebowanie na wodę, zależne od właściwości danej rośliny i wielkości plonu końcowego oraz od czynników zewnętrznych, z których najważniejsze to: ilość i rozkład opadów, niedobory opadów w stosunku do ewapotranspiracji, zdolności retencyjne gleby, wilgotność gleby, ewapotranspiracja, wilgotność i temperatura powietrza, energia promieniowania słonecznego. Wymagania wodne upraw rolniczych zależą od bardzo wielu czynników i są zatem zjawiskiem bardzo złożonym, co uniemożliwia ich dokładną ocenę bez znajomości szczegółowych danych chociażby na temat warunków meteorologicznych i glebowo-wodnych. Zapotrzebowanie roślin na wodę jest różne w poszczególnych fazach rozwojowych zwiększa się wraz z przyrostem zielonej masy i rozwojem części wegetatywnych. Z reguły największe zapotrzebowanie przypada na okres krytyczny danej rośliny (okres, w którym niedobór wody powoduje największe zahamowanie przyrostu i rozwoju). Na podstawie dostępnych danych literaturowych, badań własnych oraz obliczeń modelowych ogólnie średnie zapotrzebowanie roślin uprawy polowej w warunkach klimatycznych Polski centralnej w pasie nizin, czyli również na obszarze zlewni Zgłowiączki, dla wydania stosunkowo wysokiego plonu (ale nie maksymalnego) można ocenić na: rośliny o krótkim okresie wegetacji (do końca lipca) i małych potrzebach wodnych, np. zboża, ziemniaki wczesne, warzywa wczesne 200-400 mm rośliny o długim okresie wegetacji (do końca września) i średnich potrzebach wodnych, np. rośliny okopowe 400-500 mm rośliny o długim okresie wegetacji (do końca września) i dużych potrzebach wodnych, np. rośliny pastewne, warzywa późne 500-600 mm 2. Należy zaznaczyć, że są to potrzeby wodne upraw dających wysoki plon, możliwy do osiągnięcia przy zastosowaniu wysokiego nawożenia i przy nielimitującym poziomie pozostałych czynników agrotechnicznych. Jest to następujący poziom plonowania: pszenica ozima - 5 t/ha ziarna, buraki cukrowe - 50 t/ha, ziemniaki późne - 40 t/ha, kukurydza na ziarno - 6 t/ha, lucerna - 10 t/ha suchej masy. Potrzeby te wskazują na wielkość zapotrzebowania wody do nawodnień netto, które należałoby stosować w celu osiągnięcia powyższych plonów. Dla zobrazowania zróżnicowania potrzeb wodnych roślin uprawy polowej, w tabeli 2 zestawiono dostępne dane liczbowe na temat potrzeb wodnych wybranych upraw polowych na obszarze Niżu Polskiego. Są to nie tylko dane bezpośrednio określające potrzeby wodne, ale wyznaczone również na podstawie potrzeb opadowych bądź opadów optymalnych. Tabela 2. Potrzeby i niedobory wodne w okresie wegetacji wybranych roślin uprawy polowej i użytków zielonych Roślina Okres wegetacji Potrzeby wodne Niedobory wodne (mm) 4 (mm) 250 – 280 270 – 300 360 - 370 290 – 340 280 – 330 430 – 480 450 – 530 450 - 480 350 – 400 450 - 500 500 – 550 450 - 540 480 – 530 250 – 400 500 – 600 500 – 600 żyto kwiecień – lipiec 20 – 40 pszenica ozima kwiecień - lipiec 60 – 80 jęczmień jary kwiecień – sierpień 50 - 70 owies kwiecień – lipiec 30 – 50 ziemniaki wczesne kwiecień – lipiec 50 – 100 ziemniaki późne kwiecień – wrzesień 100 – 150 pastwiska polowe kwiecień – wrzesień 90 – 120 kukurydza na ziarno kwiecień – wrzesień 50 – 70 rzepak kwiecień – lipiec 20 – 30 lucerna kwiecień – wrzesień 80 – 100 buraki cukrowe kwiecień – wrzesień 50 – 100 buraki pastewne kwiecień – wrzesień 80 – 100 marchew maj – wrzesień 150 – 200 warzywa wczesne maj – lipiec 50 – 200 warzywa późne maj – wrzesień 200 – 300 rośliny i krzewy zróżnicowany 170 – 250 jagodowe sady zróżnicowany 600 – 800 200 – 400 łąki 3-kośne kwiecień - wrzesień 450 - 500 50 – 150 Potrzeby wodne roślin na badanym obszarze, dających wysoki plon, możliwy do osiągnięcia przy zastosowaniu wysokiego nawożenia i przy nielimitującym poziomie pozostałych czynników agrotechnicznych, kształtują się od 250 mm dla zbóż, około 400-500 mm dla okopowych i warzyw do 800 mm dla sadów. W rejonie o średniej sumie opadów atmosferycznych w okresie wegetacji wynoszącej 300 mm i na glebach o zapasach wody użytecznej dla roślin w 1-metrowym profilu wynoszących 100-120 mm, niedobory wodne kształtują się od 20 mm dla zbóż, 100-200 mm dla okopowych i warzyw do 400 mm dla sadów (tab. 2). Szczegółowe wyznaczenie potrzeb i niedoborów wodnych upraw rolniczych przeprowadzono z wykorzystaniem danych z 4 stacji meteorologicznych, rozmieszczonych na w najbliższym sąsiedztwie zlewni Zgłowiączki, dla ciągów danych meteorologicznych o długości 35 lat (z lat 1970-2004) (tab. 3-6). Obliczenia niedoborów wodnych wykonano przy użyciu modelu CROPDEF w okresach dekadowych, miesięcy i okresu wegetacji. Model oparty jest na bilansie wodnym gleby, w którym składnikami przychodu są ewapotranspiracja potencjalna roślin przy danym, założonym poziomie produkcji (plonie końcowym) oraz opad atmosferyczny i zapas wody użytecznej w glebie. Obliczenia wykonane zostały dla pszenicy ozimej o plonie 50 dt/ha, buraków cukrowych o plonie 500 dt/ha, ziemniaków późnych o plonie 400 dt/ha), kukurydzy na ziarno o plonie 60 dt/ha i lucerny o plonie 100 dt/ha suchej masy, na glebach zróżnicowanych zapasach wody użytecznej: 100, 150, 200 i 250 mm. Tabela 3. Niedobory wody (w mm) w roku średnim dla wybranych upraw rolniczych na glebach o zapasie wody użytecznej = 100 mm Stacja Roślina pszenica buraki ziemniaki kukurydza lucerna ozima cukrowe późne Bydgoszcz 74 138 130 73 96 Toruń 69 122 118 64 87 Koło 94 163 152 95 126 Płock 75 142 132 75 105 5 Tabela 4. Niedobory wody (w mm) w roku średnim dla wybranych upraw rolniczych na glebach o zapasie wody użytecznej = 150 mm Stacja Roślina pszenica buraki ziemniaki kukurydza lucerna ozima cukrowe późne Bydgoszcz 36 81 88 28 50 Toruń 30 68 79 22 43 Koło 50 107 110 43 74 Płock 37 84 89 27 52 Tabela 5. Niedobory wody (w mm) w roku średnim dla wybranych upraw rolniczych na glebach o zapasie wody użytecznej = 200 mm Stacja Roślina pszenica buraki ziemniaki kukurydza lucerna ozima cukrowe późne Bydgoszcz 14 42 63 8 30 Toruń 8 33 54 4 25 Koło 21 66 82 14 40 Płock 14 44 63 3 33 Tabela 6. Niedobory wody (w mm) w roku średnim dla wybranych upraw rolniczych na glebach o zapasie wody użytecznej = 250 mm Stacja Roślina pszenica buraki ziemniaki kukurydza lucerna ozima cukrowe późne* Bydgoszcz 0 6 0 0 Toruń 0 2 0 0 Koło 0 16 0 0 Płock 0 5 0 0 * gleba nie predestynowana dla uprawy ziemniaków Niedobory wodne dolinowych trwałych użytków zielonych w okresie wegetacji na glebach torfowo-murszowych i mineralno-murszowych, obliczone zostały również przy użyciu modelu CROPDEF, dla 4 siedlisk różniących się zapasem wody użytecznej ZWU w glebie, intensywnością zasilania hydrologicznego WG oraz związanym z warunkami wodnymi siedlisk rodzajem użytkowania i wielkością plonowania. Są to następujące siedliska: 1z: ZWU = 150 mm, WG = 1,0 mm/d, łąka 3-kośna o plonie 10 t/ha siana, 2z: ZWU = 100 mm, WG = 0,5 mm/d, łąka 3-kośna o plonie 8 t/ha siana, 3z: ZWU = 80 mm, WG = 0,5 mm/d, łąka 2-kośna o plonie 7 t/ha siana, 4z: ZWU = 50 mm, WG = 0,0 mm/d, łąka 2-kośna o plonie 5 t/ha siana. Wyniki obliczeń przedstawiono w tabeli 7. Tabela 7. Niedobory wody (w mm) w roku średnim dla dolinowych trwałych użytków zielonych w siedliskach 1z (bardzo dobrych), 2z (dobrych), 3z (średnich) i 4z (słabych) Stacja Siedlisko 1z 2z 3z 4z Bydgoszcz 0 26 43 96 Toruń 0 21 37 88 Koło 15 47 67 122 6 Płock 4 30 49 105 Powyższe wielkości niedoborów wodnych upraw polowych i trwałych użytków zielonych mogą wskazywać na potrzeby nawodnień w gminach dla uzyskania wysokich plonów. Realizacja tych nawodnień wymaga zapewnienia odpowiednich zasobów wody w postaci przepływów bieżących w ciekach, retencji jeziorowej lub dodatkowych przedsięwzięć małej retencji. Intensyfikacja produkcji rolniczej w zlewni Zgłowiączki prowadzić będzie do znacznego zwiększenia zapotrzebowania na wodę. Na tych obszarach wystąpią najwyższe niedobory wody dla roślin. Intensywne rolnictwo charakteryzowane wysokimi plonami roślin polowych i trwałych użytków zielonych nie będzie możliwe bez nawodnień. 3. SUSZE W REGIONIE KUJAW Susze na Kujawach tak jak i w innych regionach Polski, mają charakter anomalii atmosferycznej wywołanej okresem bezopadowym. Są one trudno przewidywalne. Trudno prognozować termin jej wystąpienia, czas trwania, zasięg terytorialny i intensywność. Powoduje to trudności w operacyjnym planowaniu i podejmowaniu wyprzedzających przedsięwzięć i zabiegów mających na celu złagodzenie ujemnych skutków. Region kujawski położony jest na najbardziej posusznym obszarze, najbardziej zagrożonym występowaniem suszy. Występujące tutaj susze są najczęstsze i najgłębsze, o skrajnie długich ciągach dni bezopadowych. Mimo nieprzewidywalności i nieregularności występowania suszy, można zaobserwować pewne prawidłowości statystyczne dotyczące częstości, okresów występowania, czasu trwania. Pojawiają się one średnio 1 raz na 3 lata, przy czym obserwuje się ciągi lat z niedoborem opadu wywołującym susze i następujące po nich ciągi lat z nadmiarem opadu lub z opadem zbliżonym do średniego. Susze w latach 1951-2006 charakteryzowały się różnym nasileniem, różnym czasem trwania i okresem wystąpienia. W tym okresie stwierdzono wystąpienie 30 susz atmosferycznych. Łączny czas ich trwania wyniósł około 200 miesięcy, co stanowi 30% analizowanego okresu. Głębokie susze wystąpiły w latach: 1951, 1953, 1959, 1963, 1964, 1969, 1971, 1976, 1982-1984, 1989, 1991, 1992, 1994, 2000, 2002, 2003, 2005, 2006. Susze te charakteryzowały się różnym nasileniem, czasem trwania i okresem wystąpienia, jednak najsilniejsza, o największym zasięgu wystąpiła w 1992 roku. W sezonie wegetacyjnym 1982 roku na terenie Kujaw roczne opady były prawie o połowę mniejsze od średnich opadów z lat 1951-1990. W bardzo suchym 1989 roku opad był tak niewielki, że prawdopodobieństwo wystąpienia opadów było mniejsze od 1%. Długotrwała susza w 1992 roku przybrała charakter klęski. Towarzyszyły jej wysoka temperatura powietrza i gleby, bardzo duże nasłonecznienie i ujemny klimatyczny bilans wodny. W rejonie Kujaw, w drugiej połowie okresu wegetacyjnego ilość opadów stanowiła 40-55% średniej z wielolecia. Na stopień suchości okresu wegetacyjnego (IV-IX) wskazują posuchy atmosferyczne i okresy bezopadowe. Co roku, w okresie od kwietnia do września pojawia się w rejonie Kujaw średnio około 50-60 dni z posuchą atmosferyczną, co stanowi 30% liczby dni w tym okresie. W wieloleciu 1945-2004 okres posuszny średnio trwał 21-22 dni. Na podstawie wskaźnika względnego opadu i kryteriów Kaczorowskiej stwierdzono, że w rejonie Kujaw miesiące z suszą stanowią około 40% całego sezonu letniego. Najmniejszy udział mają okresy skrajnie suche, których częstotliwość w regionie przeciętnie wynosi 4%. Trzykrotnie więcej (13%) było okresów bardzo suchych. Największy udział stanowiły miesiące suche – 22%. Na podstawie wskaźnika standaryzowanego opadu SPI w okresach miesięcznych stwierdzono, że na Kujawach występuje 30% miesięcy suchszych od 7 normalnych. Najmniejszy udział miały okresy ekstremalnie suche (2%). Dwukrotnie więcej (4%) było okresów bardzo suchych. Powyższe dane wskazują na dużą ilość występowania susz meteorologicznych na Kujawach oraz na duże zagrożenie pojawiania się susz rolniczych [ŁABĘDZKI, 2006]. Ujemne skutki susz w rolnictwie ujawniają się w postaci zmniejszenia plonu upraw i zależą od gatunku roślin, rodzaju gleb i regionu geograficznego. Susze jesienne i wczesnowiosenne na ogół wywołują zmniejszenie plonów zbóż ozimych, zaś wiosenne - zbóż jarych, pierwszego odrostu siana oraz wydajności pastwisk. Susze letnie wpływają zwykle ujemnie na plon ziemniaków, buraków cukrowych i drugiego odrostu siana, a także pastewnych upraw polowych. W dwóch bardzo suchych latach 1982-1983 średni spadek plonów zbóż wynosił na Kujawach 25-30%, a ziemniaków - 20-40%, w stosunku do plonów w latach średnich 19851987. W bardzo suchym 1989 roku, plon siana z nienawadnianych użytków zielonych wynosił około 5 t·ha-1, podczas gdy w średnim roku 1987 uzyskano średnio 8-10 t·ha-1 w analizowanym regionie. Negatywnymi skutkami suszy w 1992 roku były wyschnięta gleba, pożółkłe w środku lata użytki zielone, brak ich drugiego i trzeciego odrostu, znaczne zmniejszenie lub całkowita utrata plonów zbóż i ziemniaków, brak paszy, a w konsekwencji wzrost cen żywności. Ocenia się, że susza 1992 roku spowodowała zmniejszenie zbiorów ziemiopłodów o 25%. W regionie zlewni Górnej Noteci w warunkach nawodnień uzyskano 610 t·ha-1 siana, podczas gdy z użytków zielonych nienawadnianych na lepszych glebach uzyskano nie więcej niż 2 t·ha-1 siana, a na gorszych rośliny zasychały. Inne skutki suszy 1992 roku to: bardzo niskie stany wody i małe przepływy w rzekach, znaczne obniżenie zwierciadła wody gruntowej, małe napełnienie zbiorników retencyjnych, trudności w zaopatrzeniu ludności oraz przemysłu w wodę, zwiększenie stężenia zanieczyszczeń w rzekach i deficytu tlenu, zwiększenie kosztów pozyskiwania i uzdatniania wody. Susze w ostatnich dwóch latach 2005-2006 spowodowały znaczne straty w rolnictwie. W 2006 roku z powodu kilkutygodniowych upałów i braku opadów w czerwcu i lipcu, najbardziej ucierpiały zboża jare, kukurydza, ziemniaki i buraki cukrowe oraz użytki zielone. Według ocen Ministerstwa Rolnictwa i Rozwoju Wsi, największe straty wystąpiły na łąkach i pastwiskach, głównie II i III pokosu (40-100%), zboża jare – 20-60 % strat, zboża ozime – 15-50%, rzepak – 15-45%, ziemniaki i buraki cukrowe – 20-60%, warzywa 30-60%. W województwie kujawsko–pomorskim straty zgłosiły 144 gminy w 47800 gospodarstwach, co stanowi 66% gospodarstw prowadzących działalność rolniczą. Stwierdzono wystąpienie strat na powierzchni 785,1 tys. ha na kwotę 830,4 mln zł. Wymienione skutki susz w rolnictwie, zaobserwowane w tak dużym natężeniu w skrajnym roku 1992 oraz w 2006 roku, pojawiają się również z mniejszym lub większym nasileniem i o zróżnicowanym zasięgu terytorialnym w innych latach, w których susze wystąpiły. Jak dowodzą powyższe dane, susze na Kujawach mogą być groźne i wywoływać znaczne straty w rolnictwie. Uzasadnia to i wskazuje na pilną potrzebę opracowania i wdrożenia programów działań w skali lokalnej i regionalnej, mających na celu łagodzenie ujemnych skutków susz w rolnictwie. Programy te powinny zawierać opisy działań długofalowych wyprzedzających, bieżących przed pojawieniem się suszy i w trakcie jej trwania oraz po jej zakończeniu. W zakresie takich programów mieści się program rozwoju nawodnień. 4. OCENA POTRZEB NAWODNIEŃ W ZLEWNI ZGŁOWIĄCZKI Niekorzystna sytuacja Kujaw pod względem ilości zasobów wodnych, wskazuje na ciągłą potrzebę racjonalizacji i działań w zakresie kształtowania i efektywnego wykorzystania wody przez rolnictwo. 8 Dobre i bardzo dobre warunki przyrodnicze dla produkcji rolnej (dobre warunki termiczne, żyzne gleby o dużych zdolnościach retencyjnych), rolniczy charakter regionu (długoletnie tradycje rolnicze i korzystna struktura agrarna), niski udział użytków zielonych i lasów, wysoki poziom nawożenia, wyposażenia w maszyny i urządzenia rolnicze i wysoki poziom agrotechniki oraz niekorzystne warunki opadowe i hydrologiczne i duże zagrożenie suszami wskazują na potencjalnie wysokie zapotrzebowanie na nawodnienia jako na końcowy zabieg agrotechniczny pozwalający zwiększyć wydajność upraw i zagwarantować stabilność i jakość plonów. Biorąc pod uwagę powyższe uwarunkowania i determinanty, Kujawy, w tym zlewnię Zgłowiączki, zaliczono do I strefy potrzeb nawodnień - o największych potencjalnych potrzebach nawodnień (rys. 1) [ZŁONKIEWICZ, ŁABĘDZKI, GRUSZKA, 2007]. 9 Rys. 1. Strefy potencjalnych potrzeb nawodnień w województwie kujawsko-pomorskim I strefa o największych potrzebach II strefa o średnich potrzebach III strefa o umiarkowanych potrzebach Nawodnienia na Kujawach mają charakter interwencyjny i uzupełniają okresowy niedobór opadów. Są potrzebne w krótszych bądź dłuższych okresach w czasie trwania okresu wegetacyjnego. Można przyjąć, że statystycznie raz na 3 lata istnieje potrzeba stosowania nawodnień w tym regionie. Występują lata, kiedy nawodnienia nie są potrzebne, jednak w latach takich jak np. 1992 i 2000, mają ogromne znaczenie. Nawodnienia jako rodzaj melioracji zaliczany do jednego ze środków technicznych mających wpływ na produkcję 10 rolniczą mają za zadanie złagodzenie względnie wyeliminowanie braku wody niezbędnej do właściwego rozwoju uprawianych roślin. Susze stają się w ostatnich latach coraz bardziej dokuczliwe. Przesuszenie wielu obszarów jest wyraźne. Jednocześnie dopuszcza się do bardzo głębokiego kryzysu nawodnień w Polsce. W chwili obecnej w Polsce nawodnienia odgrywają znikomą rolę zarówno w produkcji rolnej, jak i gospodarce wodnej. W całym kraju są stosowane zaledwie na około 0,5% powierzchni użytków rolnych (łącznie wszystkie rodzaje nawodnień), natomiast w województwie kujawsko-pomorskim wskaźnik ten wynosi 1,1%. Rola nawodnień w latach przeciętnych ma charakter interwencyjny, polegający na uzupełnieniu deficytu opadów w stosunku do ich wartości średniej z wielolecia i tym samym utrzymaniu plonów na planowanym wysokim poziomie. W latach suchych deszczowanie jest warunkiem uzyskania plonu roślin polowych przynajmniej na średnim poziomie, a w korzystnych warunkach termicznych i radiacyjnych umożliwia również jego zwiększenie w stosunku do lat średnich. W 1992 roku efekty deszczowania były wyjątkowo duże. Na Kujawach wzrost plonów pszenicy ozimej, w stosunku do zbiorów z obszarów nie deszczowanych wyniósł 10-30%, buraków cukrowych – 50-100%, lucerny – 100%, a użytków zielonych w dolinie Noteci - 150-200%. W wielu przypadkach czynnikiem uniemożliwiającym prowadzenie nawodnień jest brak wody, spowodowany występowaniem w okresie suszy niżówek w rzekach i zmniejszeniem pojemności użytecznej jezior i zbiorników retencyjnych. Wtedy wielką rolę odgrywa właściwe gospodarowanie wodą oraz racjonalne zarządzanie systemami nawodnień i sterowanie nimi. Obecnie szczególnie małe znaczenie ma nawadnianie upraw polowych na gruntach ornych. Większe znaczenie mają nawodnienia podsiąkowe trwałych użytków zielonych w dolinach rzek, które powinny być również traktowane jako metoda ochrony gleb organicznych i ekosystemów łąkowych przez zapewnienie odpowiednich warunków uwilgotnienia. Należy podkreślić ekologiczną (środowiskową) rolę tego rodzaju nawodnień. W ostatnich latach obserwuje się wzrastającą rolę mikronawodnień w uprawie warzyw oraz w sadownictwie i ogrodnictwie, w prywatnych gospodarstwach rolnych nastawionych na taką produkcję, gdzie nawodnienia gwarantują stabilizację i pewność uzyskania plonu dobrej jakości w warunkach wysokiej opłacalności. Jest to tendencja, która będzie się w najbliższych latach rozwijać coraz intensywniej. Podsumowując, należy wyróżnić 4 zasadnicze cele nawodnień na Kujawach: - łagodzenie skutków susz w rolnictwie, - zapewnienie stabilności plonów o dobrej jakości, - podnoszenie wydajności produkcji roślinnej, - podnoszenie konkurencyjności gospodarstw. Stosowanie nawodnień na szeroką skalę na Kujawach wymaga zabezpieczenia odpowiednich ilości wody. Niekorzystny bilans wodny jest konsekwencją niskich opadów w tym rejonie. Działania w tym zakresie winny obejmować rozpracowanie w formie opracowań koncepcyjnych zabezpieczenia docelowego w wodę na terenie Kujaw (np. gminy Inowrocław, Gniewkowo, Radziejów, Kruszwica i in.) poprzez przerzut z rzeki Wisły. Koncepcja ta byłaby konkretnym działaniem w zakresie poprawy bilansu wodnego na tych terenach. W warunkach braku dyspozycyjnych zasobów wód powierzchniowych i konieczności sięgnięcia do wód wgłębnych powinno zalecać się: - stosowanie na szeroką skalę wodooszczędnych technologii stosowania nawodnień ciśnieniowych (kroplowe, mnizraszanie), 11 - gromadzenie wód wgłębnych w zbiornikach wyrównawczych (wyrównanie dobowe) co pozwoli na racjonalne wykorzystanie wody na zwiększonej powierzchni nawadnianej, - poszukiwaniu rozwiązań zmierzających do grupowego zaopatrzenia w wodę z jednego ujęcia wód powierzchniowych lub jednego odwiertu. W ramach opracowanego programu nawodnień dla województwa kujawsko-pomorskiego do roku 2013 [ZŁONKIEWICZ, ŁABĘDZKI, GRUSZKA, 2007], z obszaru części zlewni Zgłowiączki, obejmującej gminy Dobre, Osięciny, Bytoń i Radziejów, do KujawskoPomorskiego Zarządu Melioracji i Urządzeń Wodnych we Włocławku, prowadzącego prace nad przygotowaniem programu, wpłynęły wnioski od zainteresowanych rolników z terenu dwóch gmin, obejmujące 6 planowanych obiektów nawodnień ciśnieniowych na powierzchni 157 ha (tab. 8). Wnioski takie wymagane są przepisami określonymi w art. 74, 74a, 74b ustawy Prawo wodne z 18 lipca 2001 roku (Dz. U. nr 239, poz. 2019 z 2005 r.) i stanowiły podstawę, po ich merytorycznej ocenie, do ujęcia w programie nawodnień. Tabela 8. Obiekty nawodnieniowe planowane do realizacji na obszarze wybranych gmin zlewni Zgłowiączki Rodzaj nawodnień Gmina Liczba Powierzchnia całkowita (ha) grawitacyjne ciśnieniowe szt. ha szt. ha Osięciny 4 112,37 - - 4 112,37 Radziejów 2 44,25 - - 2 44,25 LITERATURA Atlas hydrologiczny Polski, 1987. Warszawa: IMGW. Atlas klimatyczny Polski, 1979. Warszawa : IMGW. Atlas klimatu Polski, 2005. Warszawa : IMGW. BAC S., KOŹMIŃSKI C., ROJEK. M., 1993. Agrometeorologia. Warszawa: PWN ss. 249 KOŹMIŃSKI CZ., CZARNECKA M., GÓRKA W., 1984. Opady atmosferyczne na terenie województwa bydgoskiego. Szczecin: AR i Bydgoszcz: UW ss. 201. ŁABĘDZKI L., 1996. Niedobory wodne upraw rolniczych jako wskaźnik potrzeb małej retencji. W: Potrzeby i możliwości zwiększenia retencji wodnej na obszarach wiejskich. Mater. Semin. nr 37. Falenty: Wydaw. IMUZ s. 34-62. ŁABĘDZKI L., 1997. Potrzeby nawadniania użytków zielonych - uwarunkowania przyrodnicze i prognozowanie. Rozp. Habil. Falenty: Wydaw. IMUZ ss. 121. ŁABĘDZKI L., 2006. Susze rolnicze - zarys problematyki oraz metody monitorowania i klasyfikacji. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. Rozprawy Naukowe i Monografie nr 17 ss. 107. ROJEK M., 1987. Rozkład czasowy i przestrzenny klimatycznych i rolniczo-klimatycznych bilansów wodnych na terenie Polski. Zesz. Nauk. AR Wroc. Rozpr. nr 62 ss. 67. Złonkiewicz M., Łabędzki L., Gruszka J. 2007. Program rozwoju nawodnień w województwie kujawsko-pomorskim. Maszyn. Kujawsko-Pomorski Zarząd Melioracji i Urządzeń Wodnych we Włocławku. 12
