Nadbrzeżne strefy buforowe ratunkiem dla wód w krajobrazie rolniczym

Rolnictwo jest dominującą formą użytkowania gruntów w Polsce, zajmującą obecnie (zgodnie z aktualnymi danymi GUS) niemal 60% powierzchni kraju. Mimo stałego spadku udziału terenów rolnych, głównie na rzecz transportu i zabudowy mieszkaniowej, zużycie nawozów mineralnych znacząco się zwiększa. Według danych GUS, w roku gospodarczym 2019/2020 na 1 ha użytków rolnych zużyto 131 kg nawozów mineralnych, podczas gdy 20 lat wcześniej wielkość ta wynosiła 86 kg. Intensyfikacja produkcji rolnej, i związany z nią wzrost wykorzystania nawozów fosforowych i azotowych, sprzyja wprowadzaniu do środowiska wodnego dodatkowych związków biogennych na drodze ich wypłukiwania z gleby wraz z opadami. Proces ten przyczynia się do nasilenia eutrofizacji wód.

Szczególnie wyraźnie obserwuje się to zjawisko w przypadku gruntów ornych przylegających bezpośrednio do brzegów cieków czy wód stojących. Na wagę problemu wskazują liczne prace polskich limnologów i ekohydrologów, dowodząc, że zagrożenie powierzchniowym spływem biogenów i zanieczyszczeniem wód gruntowych, stwarzane przez rolnictwo, jest w Polsce jedną z głównych presji oddziałujących na wody śródlądowe, a w dalszej kolejności na wody przybrzeżne i morskie Bałtyku [1-4].

Szansą na ochronę ekosystemów wodnych w krajobrazie rolniczym jest właściwe zarządzanie terenami przylegającymi bezpośrednio do wód. Obszary rozciągające się na pograniczu ekosystemu wodnego i lądowego zwane są strefą ekotonową (ekotonem), a jeśli pokrywa je roślinność brzegowa – strefą buforową. Jest to najskuteczniejszy „filtr biologiczny”, ograniczający ładunek związków biogennych docierających ze zlewni do wód, poprzez wbudowywanie związków w tkanki roślinne, ich sedymentację i sorpcję, a w przypadku azotu, denitryfikację przeprowadzaną przez mikroorganizmy glebowe [4-6]. Postulat wprowadzania stref buforowych, jako skutecznego narzędzia ochrony wód i poprawy ich stanu ekologicznego, jest jednym z podstawowych założeń ekohydrologii, koncepcji ograniczania spływu powierzchniowego zanieczyszczeń poprzez kształtowanie biocenoz przybrzeżnych [3].

Obok ograniczania immisji zanieczyszczeń obszarowych, strefy buforowe pełnią wiele funkcji, dzięki którym zapewniają ochronę różnorodności biologicznej i krajobrazowej, jak również sprzyjają uprawom rolnym. Oczekiwane efekty obecności stref buforowych wzdłuż cieków i zbiorników wodnych obejmują między innymi:

1. zatrzymanie spływających z pól składników nawozowych oraz innych zanieczyszczeń (pestycydy, fungicydy, hormony roślinne);
2. podczyszczenie płytkich wód podziemnych z substancji biogenicznych (azotu i fosforu) w wyniku poboru przez rośliny oraz wbudowywaniu ich w tkanki;
3. przeciwdziałanie erozji gleby dzięki rozbudowie systemu korzeniowego roślin;
4. utworzenie korytarzy ekologicznych oraz siedlisk dla wielu gatunków;
5. korzystny wpływ na uprawy położone w sąsiedztwie, poprzez zwiększanie wilgotności (podniesienie poziomu wód gruntowych na polu), osłonięcie od wiatru i ochronę przed erozją, przeciwdziałanie przymrozkom, stabilizowanie pokrywy śnieżniej;
6. zwiększenie ochrony upraw przed szkodnikami, nawet wąskie strefy buforowe stanowią ostoję dla owadów drapieżnych i pasożytniczych, naturalnych wrogów szkodników.

Strefa buforowa, czyli jaka?

Efektywność ekotonu w redukcji związków azotu i fosforu, a także pozostałych zanieczyszczeń, zależy od kilku czynników, wśród których istotnym jest szerokość pasa roślinności nadbrzeżnej. Szerokość bufora ma znaczenie dla poziomu redukcji biogenów, przy czym jest on zróżnicowany w zależności od uwarunkowań danego terenu. Przy strefie o mieszanej strukturze i składzie gatunkowym roślinności o szerokości 16 m notowano redukcję azotu nawet do 50%, a fosforu do 30%. Literatura dotycząca projektowania stref buforowych zaleca szerokość od 7 do 100 m [7], a przy szerokości mniejszej niż 3 – 4 m skuteczność jest bardzo niewielka [8].

Ze względu na szybszy rozwój mikroflory glebowej, zdolnej do przeprowadzania procesu denitryfikacji, szczególnie efektywną redukcję azotu wykazują tereny podmokłe. Badania porównawcze stref o szerokości 60 i 45 m wykazały, że dzięki większemu uwodnieniu to węższa z nich osiągnęła wyższą (na poziomie 89%) redukcję azotu [3].

Na skuteczność strefy buforowej wpływa skład gatunkowy pokrywającej ją roślinności. Wiele doniesień wskazuje na większą efektywność usuwania zanieczyszczeń buforów porośniętych roślinnością drzewiastą niż budowanych przez trawy i byliny dwuliścienne [3,8]. Jednak zdolność retencji azotu przez bufory trawiasto-drzewne wzrasta jedynie do 10 – 15% w porównaniu do stref czysto trawiastych [9], a roślinność zielna, szczególnie w buforze o znacznej szerokości i na terenach podmokłych, stanowi istotną barierę dla zanieczyszczeń.

Duże znaczenie dla efektywności strefy ma jej integralność, szczególnie jeśli rośliny występują w postaci ciągłych, szerokich pasm lub zwartej mozaiki plam w bezpośrednim otoczeniu zbiornika [10]. Nawet stosunkowo wąska, ale ciągła strefa ekotonu skuteczniej chroni ekosystem wodny niż strefa szeroka, ale ze znacznymi ubytkami. Silna fragmentacja znacząco obniża efektywność wyłapywania biogenów i ochrony wód przed spływem powierzchniowym. Szczególną uwagę należy również zwracać na wszelkiego rodzaju stałe lub czasowe przerwy (np. bruzdy, obniżenie terenu), które stanowią drogi spływu dla wody i mogą niwelować korzystny efekt działania bufora.

Szerokość stref buforowych, ich struktura przestrzenna i skład gatunkowy roślinności je tworzących stanowią odrębne, złożone zagadnienie, a wytyczne w tym zakresie można odnaleźć w licznych publikacjach i opracowaniach, zarówno zagranicznych [11-14], jak i krajowych [3, 15-16].

Działania promujące strefy buforowe

Pod pojęciem „wprowadzania stref buforowych” można rozumieć cały szereg działań nakierowanych na zachowanie, odtwarzanie lub kreowanie stref ekotonowych, od pasywnych (polegających na zaniechaniu wszelkich działań rolniczych i pozostawieniu określonego obszaru nadbrzeżnego do spontanicznej sukcesji) przez ograniczenie aktywności rolniczej w strefach przybrzeżnych do określonych działań sprzyjających zachowaniu roślinności nadbrzeżnej i aktywnego odtwarzania mokradeł i terenów bagiennych na drodze nasadzeń.

• Wyłączenie z użytkowania pasa gruntu wzdłuż brzegu wód i pozostawienie go do naturalnej sukcesji. Jest to przykład działania o charakterze biernym; nie wymaga nakładów na odtwarzanie strefy ekotonowej, ale wiąże się z ograniczeniem możliwości czerpania korzyści z użytkowania części gruntów rolnych, czyli z utratą potencjalnych przychodów.
• Odtwarzanie strefy ekotonowej na drodze kontrolowanych nasadzeń. Działanie zakłada dokonywanie nasadzeń w pasie gruntu o określonej szerokości wzdłuż brzegu wód; wiąże się z koniecznością poniesienia kosztów na zakup właściwego materiału roślinnego. przygotowanie gruntu pod nasadzenia i dokonanie samych nasadzeń, czasem ich pielęgnację. Dodatkowo obszar wyłączony z użytkowania nie przynosi pożytków rolnych.
• Odtwarzanie zabagnień poprzez usuwanie budowli hydrotechnicznych zapobiegających okresowym zalewom. Działanie zakłada renaturyzację reżimu hydrologicznego zbiornika lub cieku w celu przywrócenia naturalnego cyklu zalewów i pozostawienie terenów zalewanych do naturalnej sukcesji.

Umocowanie formalno-prawne stref buforowych

Tworzenie stref buforowych jest wymogiem wynikającym m.in. z rozporządzenia Rady (WE) 73/2009, ustanawiającego wspólne zasady dla systemów wsparcia bezpośredniego dla rolników w ramach wspólnej polityki rolnej, które w załączniku III wskazuje „ustalenie stref buforowych wzdłuż cieków wodnych” jako jedną z norm obowiązkowych w zakresie ochrony zasobów wodnych. Regulacje rozporządzenia w zakresie stref buforowych wskazują obowiązek spełnienia co najmniej wymogów dotyczących warunków rolniczego wykorzystania nawozów azotowych w pobliżu cieków wodnych, nie definiując jednak dla tych obszarów żadnych innych wytycznych i pozostawiając w tym względzie dowolność rekomendowanych rozwiązań.

W prawie krajowym regulacje określające wymogi dla stref buforowych, zawiera rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 31 stycznia 2023 r. w sprawie przyjęcia „Programu działań mających na celu zmniejszenie zanieczyszczenia wód azotanami pochodzącymi ze źródeł rolniczych oraz zapobieganie dalszemu zanieczyszczeniu” (Dz.U. 2023 poz. 244). Program wprowadza wyłączenia obszarów przybrzeżnych o określonej szerokości (5, 10 lub 20 m w zależności od typu i wielkości zbiornika oraz stosowanego nawozu) ze stosowania nawozów azotowych, nie wskazując żadnych innych działań nakierowanych na tworzenie lub odtwarzanie tych stref.

Dodatkowo, jeżeli na gruntach rolnych występuje uprawa roślin, a nawozy aplikowane są bezpośrednio do gleby lub dawki pełne podzielone są na co najmniej trzy dawki aplikowane w odstępie nie krótszym niż 3 dni, szerokości stref mogą być zmniejszone o połowę przy zachowaniu minimum 3-metrowej odległości. Oznacza to możliwość redukcji już i tak stosunkowo wąskiego pasa ochrony. Szerszą strefę buforową zakłada ustawa o odpadach, która w art. 96 wskazuje zakaz stosowania komunalnych osadów ściekowych w pasie gruntu o szerokości 50 m bezpośrednio przylegający do brzegu jeziora lub cieku. Jednak zakaz ten nie rozszerza się na żadne inne działania w bezpośrednim otoczeniu wód.

Praktyki dobrej kultury rolnej (DKR, ang. GAEC), zgodnej z ochroną środowiska w zakresie ustanowienia stref buforowych wzdłuż cieków wodnych (GAEC 4), wskazują jedynie zakaz stosowania nawozów (w tym azotowych) oraz środków ochrony roślin na gruntach rolnych w pobliżu wód powierzchniowych w odległościach wynoszących 5, 10 lub 20 m od linii brzegowej (zgodnie z „Programem działań”). Zapis ten w żaden sposób nie wyczerpuje definicji strefy buforowej.

Wyłączenie z nawożenia jest wymogiem podstawowym, ale jednocześnie zazwyczaj niewystarczającym dla zapewnienia właściwej jakości wód. Zakres czynności rekomendowanych do wprowadzania przy tworzeniu stref buforowych powinien obejmować dodatkowo:

• zakaz wykorzystywania do hodowli/wypasu zwierząt gospodarczych czy jako terenu parkowania i/lub mycia pojazdów i urządzeń rolniczych;
• prowadzenie (szczególnie w ciągu pierwszych lat funkcjonowania) zabiegów pielęgnacyjnych polegających na wykaszaniu w okresie późnego lata i usuwaniu wykoszonej biomasy, aby nie dopuścić do przedostania się jej do wód;
• usuwanie gatunków obcych, w szczególności inwazyjnych, takich jak np. uczep amerykański, nawłoć kanadyjska, kolczurka klapowana (gatunki wymienione w rozporządzeniu Rady Ministrów z dnia 9 grudnia 2022 r. w sprawie listy inwazyjnych gatunków obcych stwarzających zagrożenie [Dz.U. 2022 poz. 2649] oraz w opracowaniach naukowych);
• odtwarzanie strefy buforowej na drodze kontrolowanych nasadzeń w przypadku silnie zdegradowanej strefy ekotonowej. Istotnym elementem jest dobór roślinności tak, aby zapewnić możliwie dużą różnorodność gatunkową. Najefektywniejsza w usuwaniu biogenów jest strefa zbudowana z pasa traw lub bylin dwuliściennych, ale połączona z głęboko korzeniącymi się krzewami i drzewami. Zakłada się, że strefa buforowa powinna również chronić wykształcone na nich zbiorowiska roślinne, gatunki cenne przyrodniczo (nawet gatunki chronione) oraz bogactwo różnorodności biologicznej.

Inne mechanizmy wprowadzania stref buforowych

W przypadku jezior wskazania dotyczące konieczności odtwarzania/zachowania stref buforowych mogą być wprowadzone na obszarach ochronnych zbiorników wód śródlądowych ustanawianych na mocy art. 141 ustawy Prawo wodne. Jednak ich wdrożenie jest możliwe tylko w przypadku ustanowienia takich obszarów na drodze rozporządzenia wojewody i tylko w przypadku, jeżeli takie praktyki zostaną zawarte w katalogu działań dla konkretnego obszaru.

Działania w zakresie stref buforowych bywają wskazywane w planach zadań ochronnych (PZO) obszarów Natura2000 mających na celu ochronę siedlisk wodnych. Zapisy mają bardzo różny charakter i bardzo różny stopień kategoryczności. W przypadku położenia danego obszaru rolniczego na terenach Natura2000 działania w strefach mogłyby zostać wskazane jako kluczowe w ramach Priorytetowych Ram Działań (PAF).

W Krajowym Programie Renaturyzacji Wód [17] zawarty został cały szereg działań nawiązujących do odtwarzania lub zachowania stref buforowych, jednak dokument ten nie ma jak dotąd mocy wiążącej.

Wynika stąd, że w Polsce, poza ustanowionymi obszarami ochronnymi zbiorników wód śródlądowych oraz obszarami objętymi właściwymi zapisami PZO, działanie związane ze strefami buforowymi w rozumieniu szerszym niż tylko wyłączenie ze stosowania nawozów i środków ochrony roślin ma charakter nieobowiązkowy i dobrowolny. Szkoda, bo warto byłoby szerzej rozpropagować i wdrożyć do praktyki to stosunkowo niekosztowne, a bardzo efektywne z punktu widzenia ochrony wód działanie.

Autorka jest doktorem habilitowanym w dyscyplinie nauk biologicznych oraz profesorem Instytutu Ochrony Środowiska – Państwowego Instytutu Badawczego. Fykolog i ekolog wód śródlądowych, ze szczególnym zamiłowaniem do wód stojących, od jezior po oczka wodne. Ma za sobą kilkanaście lat pracy dydaktycznej na UMCS i KUL JPII. Od blisko 20 lat pracuje w Zakładzie Ochrony Wód IOŚ-PIB (wcześniej Zakład Metod Oceny i Monitoringu Wód) biorąc udziału w pracach związanych z wdrażaniem Ramowej Dyrektywy Wodnej, głównie w zakresie biologicznych metod monitoringu i oceny stanu ekologicznego wód. Autorka i współautorka kilkudziesięciu publikacji naukowych z zakresu badań hydrobiologicznych oraz realizacji prac naukowo-badawczych na zamówienie organów administracji państwowej, odpowiedzialnych za gospodarowanie wodami. Zwolenniczka filozofii przyrody jako podstawowej refleksji nad życiem.

---

W artykule korzystałam m.in. z prac:

[1] Hillbricht-Ilkowska A. 2005. Ochrona jezior i krajobrazu pojeziernego-problemy, procesy, perspektywy. Kosmos, 54 (2-3), 285-302.
[2] Szyper H., Gołdyn R. 2002. Role of catchment area in the transport of nutrients to lakes in the Wielkopolska National Park in Poland, lakes and Reservoirs: Research and Management, 7, 25-33.
[3] Izydorczyk K., Michalska-Hejduk D., Frątczak W., Bednarek A., Łapińska M., Jarosiewicz P., Kosińska A., Zalewski M. 2015. Strefy buforowe i biotechnologie ekohydrologiczne w ograniczaniu zanieczyszczeń obszarowych. Europejskie Regionalne Centrum Ekohydrologii Polskiej Akademii Nauk, Łódź.
[4] Eriksson H., Pastuszak M., Löfgren S., Mörth C.-F., Humborg Ch. 2007. Nitrogen budgets of the Polish agriculture 1960–2000: implications for riverine nitrogen loads to the Baltic Sea from transitional countries. Biogeochemistry, 85:153–168.
[5] Giziński A., Falkowska E. 2003. Hydrobiologia stosowana: ochrona wód powierzchniowych. Wyższa Szkoła Humanistyczno-Ekonomiczna, Włocławek.
[6] Ławniczak A.E., Zbierska J., Nowak B., Achtenberg K., Grześkowiak A., Kanas K. 2016. Impact of agriculture and land use on nitrate contamination in groundwater and running waters in central‑west Poland. Environmental Monitoring and assessment 188, 3: 172.
[7] Mayer, P. M., Reynolds, Jr., S. K., McCutchen, M. D., Canfield, T. J. 2005. Riparian Buffer Width, Vegetative Cover, and Nitrogen Removal Effectiveness: A Review of Current Science and Regulations: EPA/600/R-05/118. U.S. Environmental Protection Agency, Office of Research & Development, National Risk Management Lab, Cincinnati, OH.
[8] Stutter M., Kronvang B., Ó hUallacháin D., Rozemeijer J. 2019. Current Insights into the Effectiveness of Riparian Management, Attainment of Multiple Benefits, and Potential Technical Enhancements. Journal of Environmental Quality, SPECIAL SECTION. RIPARIAN BUFFER MANAGEMENT 8.
[9] Valkama E., Usva K., Saarinen M., Uusi-Kämppä J. 2018. A Meta-Analysis on Nitrogen Retention by Buffer Zones. Journal of Environmental Quality SPECIAL SECTION. RIPARIAN BUFFER MANAGEMENT 20.
[10] Hillbricht-Ilkowska A. 1997. Ekologiczne problemy gospodarowania jakością wód powierzchniowych oraz ich siedliskiem i przyrodą. [w] Użytkowanie a ochrona zasobów wód powierzchniowych w Polsce. Zeszyty Naukowe Komitetu „Człowiek i Środowisko” 17: 63-88.
[11] Norris V. 1993. The use of buffer zones to protect water quality: a review. Water Resources Management 7: 257-272.
[12] Lee P., Smith C., Boutin S. 2004. Quantitative review of riparian buffer width guidelines from Canada and the United States. J. Environmental Management 70: 165-180.
[13] Mayer P.M., Reynolds S.K., Canfield T.J., McCutchen M.D. 2005. Riparian buffer width, vegetative cover, and nitrogen removal effectiveness: a review of current science and regulations. US EPA, Cincinnati, Ohio, doc. no EPA//600/R-05/118.
[14] Stutter M. I., Chardon W.J., Kronvang B. 2012. Riparian buffer strips as a multifunctional management tool in agricultural landscapes: Introduction. Journal of Environmental Quality 41 doi:10.2134/jeq2011.0439.
[15] Zalewski M. 1994. Rola ekotonowych stref buforowych w redukcji zanieczyszczeń obszarowych i przyspieszenia tempa samooczyszczania rzek. [w] M. Zalewski (red.) Zintegrowana strategia ochrony i zagospodarowania ekosystemów wodnych. Biblioteka Monitoringu Środowiska. Łódź.
[16] Frątczak W., Izydorczyk K., Zalewski M., 2013. Wysoko efektywne strefy buforowe dla zwiększenia potencjału ekologicznego i turystycznego zbiornika sulejowskiego. Gospodarka Wodna 12: 479-483.
[17] Biedroń I., Brzóska P., Dondajewska-Pielka R., Furdyna A., Gołdyn R., Grygoruk M., Grześkowiak A., Horska-Schwarz S., Jusik Sz., Kłósek K., Krzymiński W., Ligięza J., Łapuszek M., Okrasiński K., Pawlaczyk P., Przesmycki M., Popek Z., Szałkiewicz E., Suska K., Żak J. 2020. Krajowy program renaturyzacji wód powierzchniowych. Państwowe Gospodarstwo Wodne Wody Polskie, Krajowy Zarząd Gospodarki Wodnej, Warszawa.