Drenaż rolniczy zmienia właściwości gleby szybciej i w większym stopniu niż uważano
Gleby nie tylko magazynują węgiel, lecz działają także jak filtr oczyszczający wody powierzchniowe i gruntowe. Cząstki mineralne zawarte w glebie (na przykład glina) odgrywają kluczową rolę w sorpcji i stabilizacji materii organicznej i składników odżywczych (takich jak fosforany). Mogą też zmniejszać toksyczność pestycydów. Przeprowadzone w 2008 roku badanie wykazało znaczny ubytek cząstek mineralnych w pobliżu drenów zaledwie 16 lat po ich instalacji. Wcześniej zakładano, że tego typu zmiany mogą nastąpić za setki, a nawet tysiące lat. Pomimo tych ustaleń badania nie powtórzono, a kwestią tą zajął się dopiero zespół finansowanego ze środków UE projektu IDESoWa (Increased drainage effects on soil properties and water quality), którego celem było ustalenie, jak zmiany składu mineralnego gleby wpływają na obieg materii organicznej i składników odżywczych. W ramach projektu IDESoWa wykryto ubytek cząstek gliny przy drenach, podobnie jak w analizie z 2008 roku. „Założenie, że skład mineralny gleby nie ulega większym zmianom w okresie odpowiadającym długości życia człowieka, wymaga ponownej weryfikacji”, wyjaśnia Antra Boča, stypendystka działania „Maria Skłodowska-Curie” z Łotewskiego Uniwersytetu Rolniczego będącego gospodarzem projektu.
Drenaż rolniczy a ewolucja gleb
Stosowanie metod gospodarowania wodami gruntowymi, takich jak drenaż podpowierzchniowy, może powodować zmiany w procesach zachodzących w glebie. Jednak przeprowadzono zadziwiająco niewiele badań nad wpływem działań człowieka na skład mineralny gleb. Aby dowiedzieć się więcej o wpływie drenażu rolniczego na procesy glebowe, zespół projektu IDESoWa wykonał wykopy prostopadłe względem rurek drenarskich w trzech różnych scenariuszach użytkowania gruntów. Były to: glina ilasta pod uprawą płużną i pastwiskiem na osadach gliny zwałowej oraz pył ilasty/gliniasty pod uprawą zerową na osadach jeziora lodowcowego. Badacze pobrali próbki gleby w różnych odległościach od drenu. Uwilgotnienie gleby w największej odległości od drenu jest najbardziej zbliżone do warunków sprzed jego instalacji, co pozwala na porównanie zmodyfikowanych i niezmodyfikowanych właściwości gleby. Próbki gleby pobierano z głębokości do około 1 metra – czyli do poziomu, na którym znajdują się dreny – i oceniano jej skład mineralny, a także jej pojemność sorpcyjną w stosunku do fosforu, stabilność węgla organicznego i obieg azotu. „Ze względu na pandemię wciąż czekamy na część danych, ale wyniki, którymi już dysponujemy, są interesujące. Odkryliśmy, że w ciągu 40 lat drenowanie podpowierzchniowe może zmienić skład mineralny gleby tak bardzo, że będzie to zauważalne nawet w tak niejednorodnym materiale jak glina zwałowa”, mówi Boča. Ku swojemu zdziwieniu zespół odkrył, że całkowite stężenie żelaza nie zmienia się wraz z odległością od drenu, tak jak w przypadku gliny. „Żelazo jest ściśle związane z cząstkami gliny, dlatego oczekiwaliśmy podobnego ubytku. Dodatkowo różne warunki reakcji redoks w glebie w różnych odległościach od odpływu powinny również wpływać na mobilność żelaza. Gleba znajdująca się bliżej odpływu zwykle wykazuje mniejszy ubytek tlenu, jako że woda odpływa szybko, natomiast gleba znajdująca się w większej odległości wykazuje większy ubytek tlenu ze względu na większe prawdopodobieństwo nasycenia wodą”, kontynuuje Boča. W związku z tym zespół zamierza zbadać różne postacie żelaza, ponieważ bieżące wyniki wydają się nielogiczne. „Ze względu na ogromne znaczenie żelaza w obiegu składników odżywczych i materii organicznej musimy zrozumieć, co się dzieje”, dodaje Boča.
Zrównoważone gospodarowanie glebami
Minerały to podstawowe składniki gleb, które wpływają na wiele procesów biologicznych i chemicznych. Dzięki zrozumieniu zmian wywołanych przez podpowierzchniowe instalacje drenażowe łatwiej będzie uwzględnić usługi ekosystemowe, takie jak magazynowanie materii organicznej i filtrowanie składników odżywczych / pestycydów w glebie, w praktyce rolniczej. „Wyniki analizy wszystkich danych mogą pomóc w udoskonaleniu praktyk gospodarowania drenowanymi glebami występującymi powszechnie w wielu europejskich krajach”, zauważa Boča. Przyszłe badania zajmą się wpływem zmian w składzie mineralnym gleb na toksyczność pestycydów. Prace będą prowadzone na polach, na których zainstalowano różnorodne systemy drenażowe, zarówno kontrolowane, w przypadku których woda dłużej utrzymuje się w glebie, jak i niekontrolowane. W systemach takich występują różne procesy utleniania i redukcji powiązane z wietrzeniem i przekształcaniem minerałów, co prawdopodobnie wpływa też na oddziaływania między minerałami i pestycydami w glebie.
Słowa kluczowe
IDESoWa, drenaż, woda, materia organiczna, składniki odżywcze, zanieczyszczenia, gleby, minerały, glina, żelazo, pestycydy
