Artykuł "Zastosowanie stref ekotonowych w ograniczaniu zanieczyszczeń obszarowych" autorstwa Katarzyny Izydorczyk, Wojciecha Frątczaka, Agaty Drobniewskiej, Małgorzaty Badowskiej i Macieja Zalewskiego został opublikowany w "Przeglądzie Komunalnym" nr 10/2010. Tekst artykułu jest dostępny na stronie "Przeglądu Komunalnego" http://archiwum.komunalny.home.pl/archiwum/index.php?mod=numer&id=503 Poniżej prezentujemy fragmenty artykułu:

Wykorzystanie potencjału stref ekotonowych

Jednym z narzędzi dla ochrony ekosystemów wodnych przed zanieczyszczeniami obszarowymi jest wykorzystanie potencjału ekotonowych stref buforowych (Vought i in. 1994, Zalewski i in., 1994). Istotne jest utrzymanie już istniejących oraz konstruowanie nowych ekotonowych stref buforowych między lądem a wodą, które są jednym z podstawowych narzędzi skutecznie redukujących zanieczyszczenia obszarowe poprzez zachodzące w nich procesy, między innymi transformację biogenów w biomasę roślin i ograniczenie recyrkulacji biogenów w ekosystemie. Należy podkreślić, że zdolności buforowe stref ekotonowych odnoszą się zarówno do rozpuszczonych jak i do organicznych związków pierwiastków biogennych, które są wchłaniane, adsorbowane abiotycznie, konsumowane bądź też przekształcane biologicznie przez rośliny i zespoły mikroorganizmów, które tworzą złożone siedlisko, efektywnie zatrzymujące substancje mineralne transportowane z pół uprawnych (Bis i in., 1997). Dzięki sieci powiązań pomiędzy procesami biogeochemicznymi nawet po zakończeniu sezonu wegetacyjnego w strefach ekotonowych zachodzą procesy poprawiające jakość wody (Bartoszewicz 1994). Rośliny zatrzymują od 10 do 50% pierwiastków biogennych, przy czym większość pochłaniana jest w okresie intensywnego wzrostu. Reszta wiązana jest chemicznie i fizycznie przez inne komponenty ekosystemu, m.in. w powierzchniowej warstwie gleby. Stwierdzono, że tempo denitryfikacji w okresie zimy jest niskie, ale stabilne nawet, jeśli temperatura spadnie poniżej 5°C. Jest to możliwe, ponieważ temperatura wód gruntowych jest zazwyczaj wyższa i utrzymuje się na stałym poziomie w okresie zimy (Krauze 2004). […]

Skład gatunkowy

[…] Praca Tilmana (1996) pokazuje jak wielkie znaczenie dla efektywności usuwania związków biogennych ma bioróżnorodność płatów roślinnych: monokultury nie są tak efektywne jak zbiorowiska o dużej bioróżnorodności. Utrzymanie bioróżnorodności w krajobrazie jest, zatem kluczem do ograniczenia zanieczyszczeń obszarowych. […]. Ilość pierwiastków biofilnych jaką mogą rośliny pobrać i akumulować w tkankach zależy od gatunku rośliny, jego ekologii i biologii, czynników abiotycznych oraz biotycznych. Według danych własnych oraz literaturowych skutecznym narzędziem blokującym recyrkulację biogenów może być trzcina i wierzba. Przez koszenie trzciny (Phragmites) usuwa się z ekosystemu do 40 kg P/ha rocznie i 225 kg N/ha. Coroczne wycinanie 100 kg mokrej masy najmłodszych gałęzi wierzby usuwa 173,4 g P. […] W dorzeczu Pilicy najefektywniejszym natomiast zbiorowiskiem roślinnym pod względem ilości akumulowanego w okresie letnim fosforu okazał się szuwar trzcinowy Phragmitetum australis, którego zdolność akumulacji wyniosła 34,7 kg P/ha (Kiedrzyńska i in. 2008).

Szerokość strefy

Szczególnie istotne jest określenie optymalnej szerokości strefy ekotonowej. Strefa ekotonowa o szerokości od 8 do 20 m pokryta trawą, krzewami i drzewami jest w stanie zredukować stężenie azotu w zakresie od 50 do 98% (Vought i in. 1994; Naiman i in. 1989). Petersen i współautorzy (1992) przyjęli, że efektywnie działająca strefa ekotonowa powinna być utworzona na szerokości około 10-15m. […] Niestety obecnie zjawiskiem powszechnym jest ograniczona dostępność przestrzeni. Konieczne są, zatem prace nad optymalizacją stref ekotonowych tak, aby zwiększyć ich efektywność na mniejszej przestrzeni, co też zakłada projekt.

Ściany denitryfikacyjne

W ekotonach nadbrzeżnych zachodzi również proces denitryfikacji, który jest istotnym procesem usuwania azotu z ekosystemu. Denitryfikacja jest kluczowym mikrobiologicznym etapem w krążeniu azotu, zachodzącym głównie w osadach, z wydzieleniem azotu gazowego do atmosfery. Denitryfikacja jest jedną z technik bioremediacji naturalnej, stąd odpowiednia intensyfikacja tego naturalnie zachodzącego procesu wydaje się jedną z najtańszych i efektywnych biologicznych metod poprawy stanu środowiska. Wzbogacenie stref ekotonowych o innowacyjny element, jakim są ściany denitryfikacyjne może być efektywnym narzędziem zapobiegającym zanieczyszczeniom obszarowym z terenów rolniczych (Schipper i Vojvodić-Vuković, 1998; 2005). Funkcjonowanie takich ścian polega na wypełnieniu rowu, przez które przechodzi zwierciadło zanieczyszczonej azotanami wody gruntowej, wolno degradującym się źródłem cząsteczkowego węgla organicznego, najczęściej w postaci trocin (np. Pinus radiata). Powoduje to powstawanie warunków beztlenowych w profilu glebowym i zapewnia źródło węgla dla heterotroficznych bakterii denitryfikujących. Zalecana szerokość ścian denitryfikacyjnych to około 1,5 metra (Schipper i Vojvodić- Vuković, 2001). Czas przepływu zanieczyszczonych wód gruntowych powinien wynosić, co najmniej kilka dni, co maksymalizuje ich biologiczne i chemiczne oczyszczanie. Tworzenie ścian denitryfikacyjnych wskazane jest zwłaszcza na glebach lekkich, gruboziarnistych oraz glebach zawierających dużo porowatych przestrzeni. Spowodowane jest to wysoką podatnością tych gleb na wymywanie z nich azotanów, zwłaszcza w okresie jesiennym oraz podczas wiosennych roztopów. […]