Rekultywacja w świetle badań i wdrożeń

ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LV NR 2 WARSZAWA 2004: 2 9 -4 6

JAN BENDER, MIROSŁAW A G ILEW SK A

REKULTYWACJA W ŚWIETLE BA D A Ń I WDROŻEŃ

RECLAMATION IN THE LIGHT OF INVESTIGATIONS

AND IMPLEMENTATION

K atedra G leboznaw stw a i R ekultyw acji Zakład R ekultyw acji A kadem ii Rolniczej im. A ugusta Cieszkow skiego w Poznaniu

A bstract’. The reclamation is a set o f engineering and agrotechnical activities as well as soil-for­

ming processes, which create a new and desirable biocenotic structure o f an antropogenic soil. The engineering and agrotechnical activities do not represent the essence o f the process. The essence o f the biochemical transformation represents the changes which take place in soil structure under the influence o f biotic and abiotic factors which stimulate these processes. The anthropogenic factor plays a leading role in them. If it is well-chosen and applied to it makes the reclamation procedures possible to transform the land into post-mining soil within 10-20 years. Its structure is Ap/C. Du­ ring this period the productivity o f economically useful biomass amounts to 3 tons, cereals per hectar.

Słowa kluczow e: koncepcja biologicznej rekultywacji, nawożenie mineralne, produkcja biomasy,

gleba

Key words: conception o f biological reclamation, mineral fertilization, production o f useful bio­

mass, soil

WPROWADZENIE

R ekultyw acja - now a dziedzina poznania i zastosow ań w przyrodoznaw stw ie - pojawiła się i rozwinęła w początkach drugiej połowy XX wieku na skutek intensywnego rozw oju przem ysłu w ydobyw czego surow ców m ineralnych i energetycznych, a także ich przetw arzania. Ta działalność pow oduje daleko idące przekształcenia środow iska przyrodniczego, a zw łaszcza jego głównego elem entu - gleby. W ów czas na m iejsce rolniczej bądź leśnej przestrzeni produkcyjnej w kraczają nowe - antropogeniczne i nie­ produktyw ne pow ierzchnie; zw ałow iska zew nętrzne, które na obszarach rów ninnych stanow ią obcy element, zakłócający harmonię krajobrazu. Powstają również zwałowiska w ew nętrzne nadpoziom ow e i bezpoziom ow e, które w w iększym stopniu i skuteczniej są w ta p ia n e w o tacz ając y je n atu ra ln y k rajo b raz. R ezu ltatem tej d z ia ła ln o śc i

g osp o d arczej są rów n ież w y ro b isk a końcow e; zn aczące za g łę b ien ia teren ow e, przeznaczane na zbiorniki w odne lub składow iska odpadów pow stających w różnych działach gospodarki, w tym i gospodarki komunalnej. Powstają także nieużytki wskutek oddziaływ ania przem ysłu chem icznego (np. Puławy, G óry Izerskie) likw idujące produktyw ne i jednocześnie urokliwe silwoekosystemy.

Te w ym ienione typy przekształceń, aczkolw iek w różnym nasileniu, w ystępują na o b sza rac h p o lsk ieg o g ó rn ictw a p o dziem nego: Ś ląsk, G łogów , L u blin, a tak że odkryw kow ego: Turów, Bełchatów, Tarnobrzeg (siarka) oraz na terenach K onińsko- Tureckiej Konurbacji Przemysłowej. Jednakże dominującym typem są przekształcenia geom echaniczne ujawniające się w formie zwałowisk i składowisk zewnętrznych często 0 znacznych w yniesieniach nad poziom otaczającego je terenu, ja k np. Bełchatów, Turoszów, Pątnów/Jóźwin, Adamów, Żelazny Most, Tarnobrzeg, Inowrocław i Kłodawa.

Podobne p rzekształcenia w yw ołuje eksploatacja w szelkiego rodzaju kruszyw m ineralnych: piasków, glin, iłów, torfów, granitów, m arm urów , w apieni i innych m inerałów -surow ców . W Polsce je st ona realizow ana najczęściej na m niejszych p o w ie rz c h n ia c h , lecz lic z e b n ie z n a c z ą c y c h . S z a c u n k o w e d an e su g e ru ją , że powierzchniowo są one zbliżone do przekształceń wywołanych przez przem ysł górniczy w ęgla kam iennego, brunatnego i innych w ażnych kopalin. Poprzez rozproszenie w środow isku przyrodniczym stają się jednak mniej zauważalne.

Do wyjątkowo uciążliwych, antropogenicznych tworów należą składowiska odpadów elektrow ni i zakładów grzewczych. D eponow ane na składow iskach popioły zaliczyć trzeba do odpadów o dużym stopniu dokuczliwości, a nawet szkodliwości dla otoczenia. Duża podatność tego odpadu na erozję w ietrzną i w odną pow oduje rozprzestrzenianie się drobnych cząstek pyłowych o odczynie zasadowym na znaczne niekiedy odległości 1 osiadanie tychże pyłów na liściach: roślinności zielnej, drzew i krzewów, a także na obiektach m artw ej natury: budynkach m ieszkalnych i gospodarczych. P odobnie szkodliw y m ateriał em itują do środow iska cem entow nie oraz osadniki poflotacyjne.

Do p rz ek ształce ń geo m ech an iczn y ch zaliczy ć trzeb a sk ład o w isk a o d p adó w komunalnych. Są one deponowane w wyrobiskach końcowych przemysłu wydobywczego lub budow ane na terenach nieprzekształconych. Te bezproduktyw ne pow ierzchnie w ym agają rów nież rekultyw acji, a następnie rolniczego, leśnego w zględnie innego zagospodarow ania i w kom ponow ania w naturalny układ przyrodniczy. Te problem y podejm uje i rozw iązuje rekultywacja.

O pisane wyżej w dużym uproszczeniu bezproduktyw ne obiekty antropogeniczne sklasyfikow ał Skaw ina [1971], a następnie szczegółow o opisał Strzyszcz [1982], a uzupełniła G ilew ska [1991]. Zgodnie z tą klasyfikacją w yróżnia się następujące typy przekształceń:

- przekształcenia geom echaniczne, - przekształcenia hydrologiczne, - przekształcenia chemiczne,

- przekształcenia fizykomechaniczne, - przekształcenia term iczne,

R e k u lty w a c ja w ś w ie tle ba d a ń i w d ro żeń 31

Jest to je d y n a dotychczas, n iem ająca odpow ied nika w literatu rze św iatow ej klasyfikacja zjaw isk wywoływanych działalnością przem ysłu w środowisku glebowym i w biosferze. O pisane i scharakteryzow ane w edług tej klasyfikacji typy przekształceń zezw alają na praw idłow e i w zględnie szybkie rozpoznanie czynnika destrukcyjnie działającego na środow isko przyrodnicze. U m ożliw iają one szybki w ybór m etod i technik, a także poczynań gospodarczych zm ierzających do w yelim inow ania bądź ograniczenia skutków tejże dewastacji.

ROZWÓJ KONCEPCJI I ZASTOSOWAŃ

Narodziny rekultywacji jako procesu poznawczego, a także praktycznych zastosowań w działalności gospodarczej znajdujemy w Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. W Polsce pierw szym , który dostrzegł ten problem , był W alerian G oetel profesor tej uczelni. G łosił on następującą zasadę: co przem ysł zniszczył, to przem ysł napraw ić musi. Zajm ow ał się przede wszystkim rekultyw acją terenów po eksploatacji piasków podsadzkowych.

Krakowsko-Śląski obszar, zasobny w różnego rodzaju dobra m ineralne, był od wielu w ieków poddaw any antropopresji. Znane są spory m iędzy gw arkam i a km ieciam i (górnikam i a chłopam i), rozstrzygane edyktam i króla K azim ierza W ielkiego. O becnie odpowiednie akty normatywne - ustawy i rozporządzenia - względnie skutecznie regulują w zajem ne uw arunkow ania zw iązane z eksploatacją surowców.

W 1953 roku przez Polską A kadem ię N auk zostaje pow ołany K om itet N aukow y do spraw G órnośląskiego O kręgu Przem ysłow ego (GOP), który z inicjatyw y profesora S tanisław a L cszczyckiego w yłonił w 1954 roku K om isję B iologicznego Z ag o s­ podarowania Nieużytków Przemysłowych, której przewodził W ładysław Szafer, botanik, profesor U niw ersytetu Jagielońskiego. W 1956 roku ta K om isja zm ieniła nazw ę na K o m isję G leb o z n aw c zo -G ó rn ic zą, k tó rą k iero w ał p ro feso r W. G oetel. W tych przedsięw zięciach uczestniczył rów nież profesor IBL Lucjan K rólikow ski - leśnik, gleboznaw ca. Praca tych zespołów badaw czych zaow ocow ała 67 opublikow anym i biuletynam i [Szpor 1971]

W dniu 22 listopada 1960 roku odbyło się wspólne posiedzenie władz politycznych i administracyjnych województwa katowickiego oraz przedstawicieli PAN i Komitetu ds. GOP, na którym podjęto decyzję o powołaniu na Śląsku placówki naukowej, która podjęłaby pracę nad pilnymi problemami regionu, dotyczącymi kształtowania środowiska przyrodniczego w regionach przemysłowych. W dniu 17 stycznia 1961 roku zostaje powołana przez prezydium PAN placówka pod nazwą Zakład Badań Naukowych Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego PAN z siedzibą w Zabrzu. Kierownikiem tego nowego ośrodka badawczego zostaje profesor Politechniki Śląskiej Eugeniusz Zaczyński. W końcu 1964 roku kierownictwo Zakładem obejmuje profesor dr Jan Paluch [Szpor 1971].

W 1970 roku Zakład Badań N aukow ych GOP w Zabrzu zm ienił nazw ę na Zakład O chrony Środow iska R egionów P rzem ysłow ych PAN, który w 1975 roku został przem ianow any na IPIŚ PAN. W 1970 roku zostaje pow ołana Stacja D ośw iadczalna Terenów Poprzem ysłow ych PAN w Koninie - filia ZO ŚR P PAN w Zabrzu. Podjęcie działalności badawczej i wdrożeniowej tej konińskiej placówki zostało wydatnie wsparte przez K opalnię W ęgla Brunatnego w Koninie. Z dniem 1.09.1972 roku kierow nictw o

placów ką obejm uje dr hab. Jan Bender. W 1990 roku Stację D ośw iadczalną Pan w K oninie przejm uje A kadem ia R olnicza w Poznaniu i przem ianow uje na K atedrę R ekultyw acji. Do 1.09. 1995 roku tym ośrodkiem badaw czo-dydaktycznym kierow ał prof. Jan Bender. Z tą datą zarządzanie K atedrą przejęła prof, dr hab. M irosław a G ilew ska pracow nik naukow y tego ośrodka badaw czego od 1972 roku.

W A k ad em ii G ó rn ic zo -H u tn icz ej w K rako w ie p ro b le m a ty k ę k s z ta łto w a n ia śro d o w is k a p rz y ro d n ic z e g o w re g io n a c h p rz e m y sło w y c h p rz e jm u je K a te d ra G runtoznaw stw a, przekształcona w Instytut K ształtow ania i O chrony Środow iska kierow any przez profesora Tadeusza Skawinę. Uznano bow iem i słusznie, że prace badaw cze są niew ystarczającym przedsięw zięciem . N ależy rów nież kształcić kadrę inżynierską, która będzie te osiągnięcia skutecznie wdrażać w gospodarczej działalności. Ponad trzydziestoletnie obcow anie Autorów tego opracowania z gospodarczą praktyką na terenie K onińsko-Tureckiej K onurbacji Przemysłowej dowiodło, ja k w ażn ą jest solidnie przygotowana kadra wykonawcza, realizująca zamierzony cel nauki. N iew iedza lub pow ierzchow na wiedza unicestw ia wysiłki tejże nauki.

M iędzynarodow e kontakty ośrodków badaw czych K rakow a i Z abrza z nau k ą naszych sąsiadów, zajm ujących się kształtow aniem środow iska przyrodniczego w regionach przem ysłow ych, aczkolwiek początkowo na ograniczoną skałę, nie były tym zespołom obce. W 1962 roku z inicjatyw y dr K onrada W ernera, dyrektora placów ki badaw czej w D ölzig к. L ipska {Akadem ie der L andw irtschaftsw issenchaften der

D D R Z w eigstelle, Dölzig), odbyło się sym pozjum , w którym uczestniczyli rów nież

przedstaw iciele polskiej nauki: z K rakow a - profesor T. Skawina i z Zabrza - profesor Z. Strzyszcz oraz z Czechosłowacji i W ęgier (w tym ostatnim przypadku przedstawiciele przem ysłu górniczego tego kraju). N a tym pierw szym m iędzynarodow ym sym pozjum przyjęto program stałej w spółpracy badawczej i wdrożeniowej z zakresu kształtow ania środowiska przyrodniczego w regionach przemysłowych. W następnych latach włączyły się kolejne kraje Europy w schodniej (Bułgaria, R um unia, ZSR R ) przynależne do ów czesnej organizacji zw anej RWPG. Pow stała organizacja, która ze znaczącym skutkiem kontynuow ała pracę o charakterze poznaw czym i zastosow aw czym . Był tw orzony now y kierunek badań w naukach przyrodniczych i nowa jakość zastosow ań w działalności przem ysłow ej: górniczej i energetycznej przede wszystkim . O statnie sym pozjum tej naukowej organizacji odbyło się w dniach 4 -8 czerw ca 1989 roku w Koninie. Polska nauka zadem onstrow ała na tym sym pozjum dorobek poznaw czy i w drożeniow y na im ponującym poziom ie. D orobek p ublicystyczny tego m ięd zy ­ narodow ego zespołu badaw czego jest szacow any na ponad 1 500 publikacji. Jest to dorobek niebagatelny, w którym udział polskich badaczy je st znaczący.

O dm ienny ogląd problem u serw ują nam znaw cy środow iska przyrod niczego najnowszej generacji. Um iński zoolog UW w swoim dziele pt. ’’Ekologia-Środow isko- P rzyroda” [1995], liczącym 419 stron i przeznaczonym jako podręcznik dla szkól średnich „m aluje” katastroficzny obraz polskich obszarów górnictw a odkryw kow ego; „K siężycow y krajobraz - pustynia i totalna dew astacja środow iska - A pokalipsa” . O dpow iedź na tę katastroficzną „E kofilozofię” U m ińskiego i innych w ojujących ekofilozofów znajdzie Czytelnik w opracowaniach Bendera [2003], Gilewskiej [1991], Strzyszcza [1982], H arabina i Strzyszcza [1977].

R e k u lty w a c ja w ś w ie tle b adań i w d ro żeń 33

Ten uproszczony historyczny ogląd przedsięw zięć, podjętych ju ż 50 lat tem u przez niektórych przedstaw icieli polskiej nauki, w skazuje, że w Polsce dostatecznie w cześnie dostrzeżono potrzebę racjonalnego w ykorzystyw ania zasobów naturalnych biosfery. D ostrzegano konieczność poszukiw ania m etod skutecznie likw idujących pow stałe (z konieczności) przekształcenia w środow isku przyrodniczym . Podjęto - z pom inięciem fanfar i w zniosłych haseł - poszukiw ania, które zostały uw ieńczone sukcesem . Zrekultyw ow ane składow iska popiołów Elektrow ni PAK dziennikarze n az w ali „o g ro d em b o ta n ic z n y m ” . D la odm iany n iek tó rz y zn aw cy śro d o w isk a przyrodniczego głoszą apokalipsę, a w łasny kraj - Polskę, usytuow aną w centrum kulturalnej i „przem ądrej” Europy, - opisują jako barbarzyński. Ta błędna, a więc i nierozw ażna inform acja (publikacja) stała się podstaw ą do zaliczenia obszaru Polski do najbardziej zanieczyszczonego w Europie. Skutki natury gospodarczej i handlowej dla polskiego rolnictw a m ogły być jednoznaczne. Badania Terelaka [2000] i zespołu tę negatyw ną ocenę radykalnie skorygowały. Inform ujem y ponadto, że w nikliw y ogląd środow iska przyrodniczego okręgów przem ysłow ych Francji i N iem iec przeczy tym tw ierdzeniom . W zakresie poznania polska nauka nie ustępuje tak zw anym liderom zachodu.

DOKONANIA POLSKIEJ NAUKI W ZAKRESIE BADAŃ

I WDROŻEŃ

W ty ch d w óch p o lsk ic h o śro d k a ch b ad a w cz y ch : k ra k o w sk im (S k aw in a ) i zabrzańsko-konińskim (Bender, Gilewska, Harabin, Strzyszcz), aczkolw iek zgodnie ze sobą w spółpracujących, pow stają dwie odrębne koncepcje biologicznej rekultyw acji i kształtowania środowiska przyrodniczego w regionach przem ysłowych. Pierwszym był Kraków ; profesor W. G oetel i profesor T. Skawina, który ju ż w 1958 roku na Z jeździe Polskiego Towarzystwa Gleboznawczego w Krakowie referował pierwsze wyniki swoich b a d a ń nad re k u lty w a c ją i u p ro d u k ty w n ien ie m p o p rz e m y sło w y c h n ieu ży tk ó w . Nadrzędnym celem tych badań była biologiczna aktywizacja martwej i bezproduktywnej skały i inicjacja procesu glebotw órczego. B azą w yjściow ą rozw ażań nad koncepcją uproduktyw nienia tych poprzem ysłow ych nieużytków były pryncypia obow iązujące w gleboznawstwie. Jedno z nich głosi: glebę tworzą następujące czynniki: skała macierzysta - klim at - szata roślinna - relief-czas. Ponadto Strzem ski [1971] dow odził, że w pow staniu gleby i kształtow aniu jej produktyw ności rolę w iodącą pełni szata roślinna. M ożna zatem rzec: bez szaty roślinnej nie pow stanie gleba. Czy słuszna je st to teza? B adania i dysputy są konieczne.

Jednakże próby w prow adzenia szaty roślinnej i produkcja gospodarczo uzytecznej biom asy, w dodatku na godziw ym poziom ie, kończyły się niepow odzeniem . Zarów no gatunki roślin upraw nych, ja k i gatunki lasotw órcze nie „chciały rosnąć” na tych jałow ych, a często toksycznych podłożach. Podjęto więc poszukiwania takich gatunków roślin, które w tych w yjątkow o niekorzystnych w arunkach b ęd ą się jed n ak w zględnie zadowalająco rozwijać. Znaleziono takie gatunki i nazwano je pionierskimi. Do takowych został zaliczony nostrzyk biały (.M elilotus albus). Ten gatunek dom inow ał przez zn a czą cy okres na p o p rz em y sło w y ch n ieu ży tk ach nieom al w szy stk ich k ra jó w

Schemat rolniczej rekultywacji gruntów pogómiczych [Skawina, 1972] Gleba Roślinność w latach

1 2 3 4 5 6 7 8-9 Glina lekka Nb J Nb - - - - — Nb J Nb Nb - - - -Nb J Nb Nb Nb - - -Nb Nb Nb Nb Psz - - -Nb Nb Nb Nb Psz Ż Ms -Nb Nb Nb Nb Psz Ż J -Glina średnia Nb Nb Nb Nb Psz _ _ _ Nb Nb Nb Nb Psz ż - -Piasek gliniasty Nb Nb Nb Nb Psz ż _ _ Nb Nb Nb Nb Ż+L L L -Nb Nb Nb Nb Z+L L L L Glina lekka Nb Nb Nb Nb Ż+L L L L Nb Nb Nb Nb Ż+L L L L

Nb - nostrzyk biały (Melilotus albus), J - jęczmień (Hordeum sativum), P s z - pszenica ozima

(Tńticum vulgare), Ż - żyto ozime (Secale cereale), L - lucerna (Medicago sativa),

Ms - mieszanka strączkowa na ziarno

europejskich, wydobywających surowce mineralne m etodą odkrywkową. Do gatunków pionierskich zaliczono rów nież robinię akacjow ą {Robiniapseud oa ca cia), olszę szarą

{Alnus incana) i olszę czarną {Alnus glutinosa), karaganę {Caragana arborescens) i

kilka innych gatunków roślin wieloletnich (bylin lub krzewów). Kontynuowano również poszukiw ania innych gatunków przydatnych do realizacji celu.

Koncepcja Skawiny [1963,1969] zakładała kilkuletnie (4—5-6-letnie) oddziaływanie nostrzyku lub kilkunastoletnie (10-15-letnie) oddziaływanie drzew-pionierów na substrat glebowy, a następnie rekonstrukcję tych pionierskich nasadzeń polegającej na likwidacji nasadzeń pionierskich i w prowadzeniu na ta k ą - ju ż biologicznie aktyw ną pow ierzchnię gatunków gospodarczo użytecznych - roślin upraw nych lub gatunków lasotwórczych. W okresie początkow ego stadium rozwoju gleby koncepcja Skawiny nie przew idyw ała pozyskiw ania gospodarczo użytecznej biomasy. Był to w ów czas problem nieistotny. Ważną, zgodnie z podstaw ow ą tezą koncepcji, była inicjacja procesu glebotw órczego i aktywizacja procesów biologicznych, zachodzących w gruncie-skale powstałej w wyniku prac górniczych. W przejrzysty sposób zasadę postępow ania w rolniczej rekultyw acji i zagospodarow aniu tych nieużytków ilustruje schem at - program przedsięw zięć rekultyw acyjnych zaproponow any przez Skaw inę - tw órcę tej koncepcji.

Skaw ina zakładał, że czteroletni do sześcioletni okres oddziaływ ania na grunt-skałę rośliny pionierskiej (nostrzyku białego) będzie na tyle istotny, że norm alna produkcja rolna po tym okresie będzie m ożliwa. To założenie okazało się zbyt optym istyczne. Podobna sytuacja zaistniała w przypadku leśnej rekultyw acji. W naszych w arunkach klim atycznych robinia akacjow a nie jest uw ażana za gatunek lasotwórczy. N ie tw orzy

R e k u lty w a c ja w ś w ie tle ba d a ń i w dro żeń 35

ja k sosna prostych, strzelistych pni, a olsze rozw ijają użyteczne drzew ostany jedy nie na okresow o podm okłych siedliskach. W ieloletnie ju ż pionierskie nasadzenia robinii i olszy na zw ałow iskach KW B „K onin” i „A dam ów ” nie zostały - ja k zakładał Skaw ina -p o d d a n e rekonstrukcji; nadal istnieją i pełniąjedynie funkcje zadrzewieniową. Autorzy niniejszego opracow ania określają te zadrzewienia jako utajone nieużytki o niewielkiej użyteczności gospodarczej. Ten „sceptyczny” ogląd dokonań profesora T. Skaw iny w dziedzinie rekultywacji nie umniejsza jego zasług w tworzeniu nowej wiedzy i zastosowań w przyrodoznaw stw ie. W tym przypadku był On niew ątpliw ie pionierem . O tw orzył bram y i ukazał horyzont.

R a c jo n a ln a d z ia ła ln o ś ć re k u lty w a c y jn a g w a ra n tu ją c a b u d o w ę s p ra w n y c h agroekosystem ów lub sylvoekosystemôw na poprzem ysłowych nieużytkach, w ym agała pogłębionej podbudow y teoretycznej i rozw iązań przydatnych nie tylko w praktyce rekultyw acyjnej, lecz rów nież w rolniczej i leśnej produkcji. N ależało zdefiniow ać, na czym polega rekultyw acja i co to jest rekultywacja.

N a pierwsze pytanie znajdujemy odpowiedź w opracowaniach Skawiny[( 1963], który zaproponow ał następującą formułę: „...przez rekultywację rozum ie się kom pleksow ą

d zia ła ln o ść m a ją cą na celu p r z y w ró c e n ie w za k re sie te c h n ic zn ie m o żliw y m i e k o n o m ic z n ie u z a s a d n io n y m , te re n ó w z d e w a s to w a n y c h do g o s p o d a r c z e g o u ż y tk o w a n ia ”. P ó ź n ie jsz e z a le c e n ie , ró w n ie ż teg o A u to ra , je s t n a s tę p u ją c e : „...rekultywacja p o lega na wykonaniu robót technicznych i zabiegów biologicznych w celu przyw rócenia terenom zdewastow anym zdolności p rodukcyjnej lub użytkow ej um ożliw iającej następnie ich zagospodarow anie” .

O stateczną m yśl - propozycję Skaw iny - znajdujem y w ustaw ie z 1971 roku w spraw ie szczegółow ych zasad rekultyw acji i zagospodarow ania gruntów (Dz.U. N r 48, poz.303) i ustaw ie obecnej z 1995 roku z póź. zm. (Dz.U. N r 16, poz.78), której brzmienie jest następujące: „ ...przez rekultywację rozumie się nadanie lub przywrócenie gruntom zdegradow anym lub zdew astow anym wartości użytkowych p rzez w łaściw e

ukształtow anie rzeźby terenu, popraw ienie w łaściw ości fizyczn yc h i chem icznych, u re g u lo w a n ie sto su n k ó w w o d n y c h , o d tw o rze n ie g leb, u m o c n ie n ie ska rp ora z odbudow anie lub zbudow anie niezbędnych dróg”.

Ten polski akt norm atywny, m imo w ielu niedostatków, należy jed n ak uznać za znaczące osiągnięcie poznaw cze i zastosow aw cze W prow adzał on bow iem określony ład pojęciow y i program przedsięw zięć, które pozw alały zam ierzony cel osiągnąć. W tym akcie norm atywnym znajdujemy jednak znaczące niejasności: co właściwie oznacza fo rm u ła „o d tw o rzen ie g leb ” ? Słow o odtw o rzen ie ozn acza p rz y w ró ce n ie stanu poprzedniego, a więc detaliczne odtworzenie budowy profilowej oraz wszelkich innych cech i właściwości gleb zlikwidowanych nierolniczą i nieleśną działalnością gospodarczą c z ło w ie k a . T ak ro z u m ia n a fo rm u ła s ta w a ła się z a le c e n ie m n ie w y k o n a ln y m . N iew y k o n aln o ść zaś pow oduje brak resp ek to w an ia p rzep isu p raw neg o, a w ięc demoralizuje.

Ta formuła praw na ma jeszcze jeden m ankament; nadaje wierzchniej - próchnicznej w arstw ie gleby wartość szczególną; wręcz j ą sakralizuje. Nakazuje bowiem selektywne urabianie warstwy próchnicznej gleb czwartych i wyższych klas bonitacyjnych użytków rolnych oraz w szystkich klas bonitacyjnych gleb leśnych, a także w ykorzystyw anie

tejże próchnicznej m asy ziemnej do ulepszania gleb niższych klas bonitacyjnych oraz wszelkiego rodzaju poprzemysłowych nieużytków. Tę „sakralizację” ziemi próchnicznej o d n a jd u je m y w o p ra c o w a n ia c h S iuty [1978]. Jego h ip o te ty c z n e ro z w a ż a n ia , nieudokum entow ane empirycznie, zostały wprow adzone do ustawy jak o obowiązujące i dodatkow o obw arow ane sankcjam i w przypadku ich niestosow ania.

M etoda technicznego odtw arzania gleb jest pow szechnie stosow ana na w szelkiego rodzaju budow lach ziem nych oraz w budow nictw ie przem ysłow ym i kom unalnym . Porządkow anie takich terenów: zadarnianie, zakładanie traw ników i skw erów jest realizow ane w yłącznie z użyciem tak zwanej ziemi próchnicznej, określanej form ułą - ziem ia roślinna. Jest ona m etodą kapitałochłonną um ożliw iającą ponadto popełnianie n ad u ż y ć na z n a c z ą c ą skalę. Jest w y jątk o w o k ry m in o g en n a . N ie p rz e k s z ta łc a poprzem ysłow cgo nieużytku w produktyw ną glebę. Jest jedynie na niew ielką skalę czynnikiem w spom agającym . N egatyw ną opinię w tej spraw ie wydali: Skaw ina, Strzyszcz i Bender.

Lukę w tej dziedzinie poznania (rekultyw acji) w ypełnia koncepcja opracow ana w początkach lat siedem dziesiątych przez konińsko-zabrzański zespół badaczy (Bender, G ilew ska - rolnicza rekultywacja; Strzyszcz i Harabin - leśna rekultyw acja), która w literaturze przedm iotu je st sygnalizow ana jak o M odel PAN. Założenia teoretyczne tej koncepcji obrazuje następująca definicja i postulaty z niej wynikające:

„Rekultywacja je s t zespołem czynności inżynierskich i zabiegów agrotechnicznych oraz procesów biogeochem icznych, kształtujących nową i jed n o cze śn ie p o żąd an ą strukturę biocenotyczną industrioziem nej gleby. Jest to zorganizowane w spółdziałanie czynników abiotycznych i biotycznych, um ożliwiających w m ożliwie krótkim czasie i p rzy zaangażow aniu m ożliw ie najm niejszych środków w ytw orzenie z gruntu-skały produktyw nej g leb y” [Bender, Gilewska, 1988].

Z tej definicji w ynika następujący postulat: rekultyw acja je st procesem zorga­ nizow anym i kierow anym . Czynności inżynierskie i agrotechniczne nie s ta n o w ią -ja k się p o w szech n ie sądzi - istoty problem u. Isto tę p ro blem u stan o w ią p rzem ian y biogeochem iczne, zachodzące w tw orzyw ie glebow ym pod w pływ em czynników abiotycznych i biotycznych stym ulujących i przyśpieszających te przem iany. Rolę w io d ąc ą w tych procesach w yznacza się czynnikow i antro po geniczn em u, który organizuje zespół tych czynników w spójny układ w spom agających się w zajem nie czynności i oddziaływań rekultywacyjnych. Czynnik antropogeniczny dysponuje bowiem znacznym zespołem znanych i dostępnych środków, mogących skutecznie oddziaływać na grunt-skałę. Przem yślane ich zastosow anie zapew nia ju ż w pierw szych latach rekultyw acji dużą produkcję gospodarczo uzytecznej biom asy (ziarna, drew na), a d o d atk o w o w z b o g aca tw o rzy w o gleb o w e w su b stan cję o rg a n ic z n ą - su b stra t próchnicotwórczy.

W śród całego zespołu czynników skutecznie oddziałujących na grunt pogóm iczy, ta koncepcja - w odniesieniu przede wszystkim do rolniczej rekultywacji - za najbardziej istotne uznaje:

- napraw ę chem izm u gruntu-skały i tw orzenie takich warunków, które zapew niać będą ju ż w pierw szych i dalszych latach rekultyw acji praw idłow y w zrost i rozwój roślin upraw nych lub gatunków lasotwórczych. Ten w arunek spełnia naw ożenie

R e k u lty w a c ja w ś w ie tle b a d a ń i w d ro żeń 37

m ineralne gruntu stosow ane w odpow iednich ilościach i proporcjach. N aw ożenie m oże być różne, lecz zależne od w łaściw ości chem icznych, fizykochem icznych i zdolności retencyjnej tw orzyw a glebowego oraz potrzeb pokarm ow ych gatunków roślin upraw nych i lasotwórczych. B adania wskazują, że dw ukrotnie w iększe na­ wożenie mineralne znacznie korzystniej wpływa na tempo przem ian biogeochem icz- nych i produkcję gospodarczo uzytecznej biomasy.

- napraw ę w łaściw ości fizycznych tworzywa glebow ego, która jest drugim rów nie w ażnym czynnikiem , w arunkującym szybkie uproduktyw nienie gruntu. Jest ona osiągalna poprzez dostosow any do w arunków edaficznych system upraw y m echa­ nicznej lub innych oddziaływ ań (np. rozluźnianie, kruszenie nazbyt spoistej m asy skalnej), stym ulujących procesy wietrzenia skały i hom ogenizujących często hetero­ geniczną i polidyspersyjną m asę ziemną. Te abiotyczne czynniki, w teorii pionier- skości absolutnie pom ijane, w połączeniu z czynnikam i biotycznym i (m ikroorgani­ zmy, szata roślinna) odgryw ają niebagatelną rolę w napraw ie w adliw ych fizycz­ nych w łaściw ości gruntów pogóm iczych lub innych odpadów przem ysłu przetw ór­ czego. N ależy jed nak podkreślić, że procesy w ietrzeniow e są uzależnione od czasu, w arunków term icznych, wilgotnościow ych oraz procesów m ikrobiologicznych, za­ chodzących w tworzywie glebowym. Ich przyśpieszenie jest tylko częściowo m ożli­ we. C zynnikiem determ inującym jest w tym przypadku czas i klim at, których dzia­ łanie należy um iejętnie wspom agać.

- szatę roślinną, która jest trzecim z kolei, lecz nie jedynym czynnikiem stym ulującym dynam ikę procesu glebotwórczego. Tylko spełnienie dwóch pow yższych w arun­ ków stwarza możliwości skutecznego włączenia tegoż biotycznego czynnika do kształ­ tow ania procesu glebotw órczego i produktyw ności nowo tw orzonego agro- lub sil- w oekosystem u. M odel - w odróżnieniu od poprzedniej teorii - zakłada, że rośliną tak zw aną pionierską m oże być każda lub prawie każda roślina upraw na, każdy lub praw ie każdy gatunek lasotwórczy. O kreślenie „lub praw ie każda, każdy” oznacza, że nie w szystkie gatunki roślin upraw nych i lasotw órczych gw arantują w p ierw ­ szych latach rekultyw acji i zagospodarow ania gruntów pogóm iczych duże i stabil­ ne plony oraz zadow alający w zrost drzewostanów.

- zakres i ja k o ść p ra c górniczych, zw iązanych z lokalizacją, budow ą i form o w a niem

zw ałow isk jest czw artym i bardzo w ażnym czynnikiem , w arunkującym całkow itą

lub praw ie całkow itą restytucję przestrzeni produkcyjnej, dew astow anej działalno­ ścią górnictw a odkrywkowego. Ten problem , aczkolw iek natury technicznej, a więc w realizacji pozornie m ało kłopotliwy, nie został dotąd w polskim górnictw ie od­ kryw kow ym w sposób zadow alający rozwiązany. Rola reliefu w kształtow aniu go­ spodarki wodnej budow anego obiektu (przestrzeni produkcyjnej) je st jed n ak przez spraw ców przekształceń dość beztrosko traktowana. Ponadto polskie górnictw o odkryw kow e - w zestaw ieniu z niem ieckim - nie rozw iązało dotąd w zadow alają­ cym wymiarze selektywnego urabiania mas ziemnych nadkładu i budowania wierzch­ niej w arstw y zw ałow iska z najbardziej potencjalnie produktyw nych skał w ystępują­ cych w nadkładzie.

Te podstaw ow e założenia koncepcji m ają daleko idące konsekw encje teoretyczne i praktyczne. W skazują, że kierunek i dynamika procesów glebotwórczych oraz poziom produkty w ności gleby, tw orzonej w w arunkach pog óm iczy ch , m oże sk utecznie kształtować czynnik antropogeniczny. Już w pierwszym roku biologicznej rekultywacji m o żliw a je s t u p ra w a g o sp o d arczo cen n y ch ro ślin u p ra w n y ch b ąd ź g a tu n k ó w lasotw órczych. O znacza to w yelim inow anie okresu przedplonow ego - pionierskiego i natychm iastow e w łączenie pogórniczej powierzchni do rolniczej lub leśnej produkcji.

R ekultyw acja gruntów pogóm iczych w edług tej koncepcji elim inuje tw orzenie utajonych nieużytków i przyśpiesza gospodarcze użytkowanie powierzchni o co najmniej 10 lat w w ypadku rekultyw acji rolniczej i o 20 lat w w ypadku rekultyw acji leśnej. R ozw iązuje ponadto w yjątkow o w ażny dla gospodarki kraju problem . W ykazuje m ożliw ość realizacji na gruntach pogóm iczych produkcji rolnej. Podważa tym sam ym opinię w ydaną przez Św iętochow skiego [1966] i Skaw inę [1969] o niecelow ości przeznaczania pow ierzchni pogóm iczych pod rolnicze zagospodarow anie.

G ospodarcze znaczenie tego system u rekultyw acji należy rozpatryw ać jeszcze w jednym aspekcie - rów nie ważnym , a może najw ażniejszym . W procesie rekultyw acji realizowane są dwa cele je d n o cz eśn ie- tworzenie nowej produktywnej gleby i realizacja „norm alnej” produkcji rolnej bądź leśnej. Ta produkcja (ziarno, pasza, drew no) ju ż w pierw szym roku rekultywacji zw raca częściowo koszty na niąponoszone. W w ypadku rolniczej rekultyw acji jest to wartość 30-35 q zbóż z hektara. Teoria pionierskości tej m ożliw ości nie zapew niała i nie zapewnia.

W świetle tych rozw ażań glebę jak o żyw y ew enem ent biosfery m ożna, a naw et należy postrzegać i definiow ać następująco:

Gleba je s t osobliwym układem energetycznym, w którym zachodzi transform acja energii, um ożliwiająca istnienie życia na planecie - Ziemi. Ta transform acja realizuje się w w arunkach niskich tem peratur (4 -3 0°C).

Ten układ tworzą: skała m acierzysta, woda, pow ietrze, składniki m ineralne oraz substancja organiczna - w ęgiel w prow adzony do tejże m acierzystej skały w postaci części w egetatyw nych: słomy, korzeni i resztek pożniw nych roślin upraw nych oraz opadu liści i igieł w przypadku leśnego użytkowania przestrzeni produkcyjnej. W ymiar tej transform acji jest niebagatelny. Jej dynam ikę w a ru n k u ją -o b o k wielu czynników — węgiel i azot, główne składowe substancji organicznej, a więc życia na planecie Ziemi. B uckm an i B rady [1971] podają, że zasoby tej energii zgrom adzone w glebie, zaw ie­ rającej 4% substancji organicznej (czarnoziem y), m ożna szacow ać na 375 x 106 kilokalorii. R ezultatem tych przem ian jest C 0 2, który w znacznej ilości (2 0 -3 0 kg na dobę) ulatnia się do atm osfery i w łącza pow tórnie w bioobieg; staje się (w naszym przekonaniu) pierw szym m akroelem entem w produkcji biomasy. Pełni rów nież rolę regulatora układu term icznego i sanitariusza biosfery. Ten łańcuch troficzny produkuje rocznie 12,5 x 10 10 ton/rok C O r W ciągu doby 1 ha gleby produkuje 0 ,5 -1 ,0 -1 ,5 tony C 0 2, a w ciągu roku 200 -3 0 0 ton C O ? [Kowda 1985]. Reguluje on tem peraturę kuli ziem skiej, a także produkuje pierwszy, a nie czwarty m akroelcm ent. Ta gigantyczna transform acja energii utrzym uje średnią tem peraturę planety Ziem i na poziom ie 15°C. Eliminacja tego procesu spowodowałaby spadek temperatury do - 23°C, a kula ziem ska

R e k u lty w a c ja w ś w ie tle b ada ń i w dro żeń 39

przekształciłaby się w jeden ogrom ny sopel lodu. B rak lub znaczący niedostatek C 0 2 zlikw idow ałaby lub w ydatnie ograniczył produkcję żyw ności, a więc totalny głód i u p a d e k o ż y w io n e g o ś w ia ta z H o m o

sapiens w łącznie.

N a o b szarach centralnej i północnej Europy w ystępują gleby tworzone przez siły przyrody, a także człow ieka przez ponad 10 tys. lat. S ą to gleby o różnym składzie granulom etrycznym i m ineralogicznym , a w ięc i różnym potencjale energetycznym oraz odmiennej produktywności. Obraz tych gleb dostatecznie przekonywująco ilustrują dane zam ieszczone w tabeli 1.

Z aw artość azotu w wierzchniej - próch- nicznej w arstw ie tych gleb m oże być dość wiarygodnym wskaźnikiem potencjału ener­ getycznego i produktyw ności tych gleb. D ane w skazują, że dla skały-gruntu, depo­ now anego w procesie urabiania nadkładu i zw ałow ania m asy ziemnej na zw ałowisku,

ten w skaźnik je st o co najmnej 60% niższy. Ponadto, ja k w ykazały nasze badania [W aszkowiak, G ilew ska 1987], ten azot je st w budow yw any w siatkę krystaliczną m inerałów ilastych obecnych w gruncie-skale i niedostępny lub m ało dostępny dla roślin.

N apraw a chem izm u takiej skały, a więc zm iana potencjału energetycznego jest konieczna. Skutki takiej napraw y ilustrują dane zam ieszczone w tabeli 2.

D ow odzą one, że po 20 latach rolniczej rekultywacji i rolniczego zagospodarow ania (10 + 10 lat) pow staje gleba z w szelkim i atrybutam i biogenności i produktyw ności. Plony ziarna żyta p rzekraczają41 • ha-1. C zteroletnia upraw a tego żyta bez naw ożenia

TABELA 2. Plonowanie żyta w warunkach gleby wytworzonej z gruntów pogómiczych TABLE 2. Yielding of rye on the soil formed from post-mining soils

Dawka nawozu Dose of nutrient (kgfta)

Plon-Yield (t • ha“1) N Razem NPK 1986 1987 1988 1989 Średnia 0 0 2,52 2,57 1,54 1,89 2,13 100 260 3,45 3,36 2,55 3,02 3,10 200 360 4,77 4,26 х 3,36 3,49 3,97 300 460 4,87 3,91x 3,86 3,84 4,15

xNa skutek na walnego deszczu żyto wyległo - Because of heavy rain the rye lodget.

TABELA 1. Zawartość azotu w warstwie ornej gleb o różnym składzie granulometrycznym TABLE 1. The content of nitrogen in arable layer of various texture [Kułakowska, 1984]

Lp. Gatunek gleby N - T/ha 1 Glina ciężka

Clay loam

3,5-4,0 2 Glina średnia

Medium heavy loam

3,0-3,8 3 Glina lekka

Sandy loam

2,5-2,7 4 Piasek gliniasty mocny

Medium sand

2,4-3,2 5 Piasek gliniasty lekki

Medium sand

2,2-3,1 6 Piasek słabo gliniasty

Coarse sand 2,1-2,6 T Grunt pogómiczy Post-mining soil 1,44 xBender, Gilewska [1996]

TABELA 3. Skład elementarny kwasów huminowych N P K ) d o w od zi, Że TABLE 3. The elementary composition of humic acids jest to gleba O określonej p o te n c ja ln e j p ro d u k ­ tyw ności, a więc i kon­ k re tn y m p o te n c ja le energetycznym . M iarą tych p o te n c ja łó w je s t plon ziarna żyta rzędu 2 t • ha-1 lub 4 t • ha-1. Ta g leb a m a ju ż w a rto ść użytkow ą, co oznacza, że produkcja rolna m oże b y ć r e a liz o w a n a n a ta k ie j g le b ie w e d le p o w sze ch n ie o b o w ią ­ zującej technologii pro ­ dukcji. Ta w artość (2 t) w inna stanow ić w ażny wskaźnik dla klasyfikacji bonitacyjnej rolniczo zrekultywowanych gruntów pogómiczych. Ta ju ż produktyw na gleba je st jednak w stadium dalszego rozw oju (tab.3).

B adania nad składem elem entarnym kwasów hum inow ych wskazują, że zaw artość tlenu, w odoru i w ęgla w kw asach hum inow ych jest podobna do ilości zaw artych w kwasach hum inow ych gleby Ilia klasy bonitacyjnej. R óżnią się one jednak zaw artością azotu, która je st o ponad 40% niższa w glebie wytw orzonej z gruntów pogóm iczych. Ten fakt sugeruje dość konkretne zalecenia o znaczeniu utylitarnym. Rośliny uprawiane na tej glebie winny być w dalszym ciągu naw ożone w yższą daw ką azotu. B ędzie on praw dopodobnie na trw ale w budow yw any i akum ulow any przez zw iązki próchniczne i m inerały ilaste tejże gleby [Gilew ska 1991].

Zm ianom w łaściw ości chem icznych tow arzyszą zm iany w łaściw ości fizycznych rekultyw ow anego pogóm iczego gruntu. W poziom ie próchnicznym (ornym) zachodzą pożądane zm iany w strukturze (tab.4).

W św ietle tych danych stopień zaaw ansow ania procesu strukturotw órczego w poszczególnych kom binacjach naw ozow ych je st różny. N ajw olniej p rzeb ieg a w kombinacjach bez nawożenia azotem. W tych kombinacjach bryły o wymiarach powyżej 100 mm oraz bryły i bryłki o w ym iarach 5 -1 0 0 mm stanow ią 74-82 % m asy ziem nej. Struktura agregatow a w arstw y ornej tych kom binacji niew iele odbiega param etram i od kom binacji bez naw ożenia (0 NPK), a naw et jest nieco gorsza. U dział agregatów o pożądanej w ielkości oscyluje w przedziale 18-26% . Jak w ynika z tych danych, naw ożenie m ineralne bez udziału azotu nie w pływ a znacząco na kształtow anie się pożądanej struktury tw orzyw a glebowego.

O dm iennie kształtuje się stan struktury w kom binacjach z udziałem azotu. W przypadku tych kom binacji nie stw ierdzono brył o średnicy powyżej 100 mm. Ilość brył i bryłek o średnicy 5 -1 0 0 m m na tych kom binacjach naw ozow ych oscyluje około 50% całej badanej masy ziem nej. A gregaty o w ym iarach 0 ,25-5 m m , a więc frakcje

Nr profilu Profile No. Po­ ziom Hor-zon Głę­ bo­ kość Depth (cm) Po­ piół Ash (%) Zawartość w stosunku do substancji bezpopielnych Content in relation to ash free substances (%)

Stosunek Ratio

С N H 0 C/H C/N

Gleba wytworzona z gruntu pogómiczego - Dump soil

1 Ap 0-25 5,34 55,61 2,66 4,69 36,80 11,9 20,9 2 Ap 0-25 1,62 57,05 2,80 5,06 35,36 11,3 20,4 3 Ap 0-20 1,03 58,50 2,94 4,64 33,76 12,6 19,9 4 Ap 0-18 5,34 55,61 2,24 4,37 37,60 10,7 24,8 Gleba uprawna - Natural soil

R e k u lty w a c ja w ś w ie tle b a dań i w dro żeń 41

TABELA 4. Procentowa zawartość frakcji agregatowych TABLE 4. Content (%) of aggregates fractions

Średnica agregatów Aggregates diameter (mm)

Procent frakcji, kombinacja -- % fractions, combination

NPK NP NK N PK P К 0 < 0,25 4,85 4,32 2,27 2,71 3,34 3,55 2,20 3 ,54 0,25-0,50 7,50 5,78 5,88 5,61 2,70 4,53 2,60 4,99 0,50-1,00 11,64 7,78 8,83 8,56 2,80 4,89 3,24 6,03 1,00-1,25 4,30 3,32 4,06 3,70 1,11 1,85 1,30 2,05 1,25-2,00 8,03 6,74 6,49 6,69 2,25 3,58 2,82 2,98 2,00-3,15 8,23 7,34 8,20 7,83 2,66 3,48 3,29 3,02 3,15-5,00 9,13 7,96 8,86 8,47 2,89 4,45 3,63 2,89 5,00-20,00 27,44 29,41 30,22 31,74 14,45 18,78 16,44 12,98 20,00-100,00 18,89 27,25 28,19 24,42 41,14 19,79 25,54 14,00 > 100 0,00 0,00 0,00 0,00 26,65 35,10 38,93 47,52 Z 5,00- > 100 46 57 58 56 82 74 81 75

odgryw ające w ażn ą rolę w kształtow aniu w łaściw ości fizycznych w arstw y ornej, stanow ią drugą połow ę tej m asy ziem nej. W skazują, że korzystne zm iany w strukturze rekultywowanego gruntu w kombinacjach z udziałem azotu przebiegają najintensywniej. M echanizm tego zjawiska jest prosty. W pływ azotu na procesy strukturotwórcze ujawnia się przez substancje organiczną, a więc przez szatę roślinną. Uwiarygodnia jednoznacznie tezę obow iązującą w pedologii.

W yższe plony ziarna oznaczają jednocześnie w yższe plony słomy i korzeni roślin, a więc podstaw ow ego budulca zw iązków próchnicznych. W kom binacjach naw ozow ych z udziałem azotu dopływ w ęgla organicznego w postaci słom y i korzeni do biotopu (rekultywowanego gruntu) za okres 10 lat przekracza 20 ton na hektar. W kom binacjach bez azotu je st ponad czterokrotnie niższy, a w przypadku kom binacji 0 N P K naw et siedm iokrotnie niższy. To w łaśnie dopływ tej energii do biotopu (gruntu pogóm iczego) w postaci substancji organicznej (węgla) lub niedostatek tej energii, determ inow any niedostatkiem azotu w rekultywowanym gruncie, warunkuje tempo przekształcania skały w produktyw ną glebę uprawną.

Ponad dw udziestoletnie prace dośw iadczalne nad w pływ em różnych system ów naw ożenia na plony roślin, upraw ianych na gruntach pogóm iczych, ilustrują dane zam ieszczone w tabeli 5. Te dane jednoznacznie wskazują, że brak dopływ u energii do rekultyw ow anego gruntu (biotopu) w postaci podstawowych składników odżyw czych, a azotu w szczególności, w yw ołuje skutki jedn o zn aczn e. Po dw ud ziestu latach rekultyw acji plony rzepaku ozim ego na kom binacji bez naw ożenia są zerow e, a zbóż zaledw ie 0,3 t • ha-1. N atom iast w kom binacji 0 NPK, lecz w zm ianow aniu: cztery lata uprawa lucerny i dwa lata uprawa pszenicy, plony tego zboża zw iększają się pięciokrotnie (średni plon za 10 lat wynosi 1 ,61 • ha-1). Te, ja k i wyżej cytow ane dane dow odzą, ja k silnym czynnikiem energetycznym oraz plonotw órczym w układzie biotop-biocenoza

jest azot. Wydatnie zwiększa on produkcję gospodarczo użytecznej biomasy (ziarna), a je d n o c z e ś n ie p ro d u k c ję ła tw o h y d r o liz u ją c y c h zw iązków w ęgla - źródła energii dla m ik ro o rg an iz­ mów glebowych. Dopływ do rekultywow anego gruntu tej form y energii ak ty w izu je p ro c esy b io lo g ic zn e, a w konsekw encji i próchnico- twórcze. W okresie 1 0 + 1 0 lat, na skutek przemyślanych oddziaływ ań na grunt-skałę odpow iednim naw ożeniem mineralnym, a więc naprawą c h e m iz m u w ie r z c h n ia w a rs tw a p o g ó r n ic z e g o gruntu przekształca się, ja k wyżej dowiedziono, w struk­ tu ra ln ą g le b ę u p ra w n ą z w szelkim i atrybutam i bio- genności i produktyw-ności. Plony rzepaku i zbóż, uzyskiw ane w kom binacjach z naw ożeniem m ineralnym tę tezę jednoznacznie potwierdzają. Poziomem produkcji nie odbiegają od plonów uzyskiwanych na glebach upraw nych IVa i Illb klasy bonitacyjnej.

N a uw agę zasługuje jeszcze jed en - w naszym przekonaniu - znam ienny fakt; z tej samej skały m acierzystej (pogórniczego gruntu) o jednakow ym składzie g ranulo­ m etrycznym i m ineralogicznym oraz w tym samym czasie i oddziaływaniu tych samych gatunków roślin upraw nych, pow stały dwie różne gleby uprawne. Pierw sza, która pow stała w kom binacji 0 N PK , a więc z pom inięciem napraw y chem izm u (naw ożenia mineralnego), wykazuje - jak dowodzą dane - szereg wadliwych właściwości fizycznych, chemicznych i biologicznych. Charakteryzuje się również bardzo niskąproduktywnością. W tym przypadku oddziaływ anie szaty roślinnej na rozwój procesu glebotw órczego, a w ięc czynnika uznaw anego w teorii gleboznawczej za wiodący, okazało się m ało skuteczne. W przypadku drugim , gdzie ingererencja czynnika antropogenicznego w proces glebotwórczy, zachodzący w skale m acierzystej, jest kom pleksow a i radykalna, polegająca na naw ożeniu m ineralnym , dopasow anym do w arunków edaficznych, przekształcenie gruntu-skały w glebę upraw ną przebiega dynamicznie, a produktywność od pierw szego roku rekultyw acji, a następnie rolniczego zagospodarow ania (10+10 lat) utrzym uje się na zadowalającym poziomie. Założenia teoretyczne korelują wówczas z praktycznym i zastosow aniam i i rezultatam i o korzystnym znaczeniu utylitarnym .

TABELA 5. Plony niektórych roślin uprawnych na rekultywowanym gruncie pogómiczym (t ha ')

TABLE 5. Yields of some cultivated plants on post-mining soils (t • ha ') Roślina Plant Kombinacja nawozowa Fertilization treatment Plony w roku Yields in year (t • ha ') Średnie plony z 10 lat Average yields from 10 years 1980 2002 Rzepak ozimy 0 NPK 0 0 0 Winter rape 1 NPK 2,4 1,2 1,4 2 NPK 3,5 1,6 2,7 Pszenica ozima po rzepaku 0 NPK 0,3 0,4 0,3 Winter wheat after rape 1 NPK 3,6 3,5 3,2 2 NPK 4,5 3,8 4,0

Żyto ozime 0 NPK 0,3 0,3 0,3

Winter îye 1 NPK 2,7 1,5 2,7

2 NPK 4,1 2,0 3,5 Pszenica ozima po lucernie 0 NPK 1,8 1,9 1,6 Winter wheat after lucerne 1 NPK 3,4 2,6 3,1

R e k u lty w a c ja w ś w ie tle b a dań i w d ro żeń 43

KONKLUZJA

O pracow anie je st przypom nieniem i w skazaniem dla zajm ujących się obecnie rekultyw acją, a także tak zw aną ochroną środow iska, że ta dziedzina poznania i gospodarczej działalności m a ju ż sw oją historię, term inologię, m etody badaw cze oraz twórców, którzy ju ż w początkach drugiej połowy XX wieku dostrzegali przekształcenia i zaniedbania pow stające na skutek określonej i koniecznej działalności gospodarczej człowieka. Łączy ona w jeden spójny system wiedzę przyrodniczą i techniczną, tworząc n o w ą jak o ść poznaw czą. L iteratura przedm iotu krajów europejskich: (B ułgaria, C zechosłow acja, Estonia, N iem cy, Polska, R osja, R um unia i W ęgry), dotycząca kształtowania środowiska przyrodniczego w regionach przemysłowych, a więc obszarach radykalnie przekształcanych działalnością górniczą i inną przem ysłow ą, je st godna uwagi. Z aw iera bow iem znaczące kw antum wiedzy, z któ rą należy się zapoznaw ać. R ekapitulacja tego dorobku jest następująca:

1. Polski dorobek poznaw czy jest rów nież znaczący i oryginalny. Polscy tw órcy tej dziedziny w iedzy i zastosow ań (Bender, Gilewska, Harabin, Strzyszcz) proponują rozw iązania skuteczne, niekiedy nadzwyczaj proste i gospodarczo użyteczne. Za- brzańsko-koniński zespół badawczy eliminuje z toku postępowania rekultyw acyjne­ go tak zw any okres przedplonow y - pionierski i proponuje bezpośrednie w prow a­ dzanie na poprzem ysłow e nieużytki gatunków roślin gospodarczo użytecznych. Zostało dow iedzione, że w w iększości przypadków m ożliw a j est budow a - organi- zacja na poprzem ysłow ych nieużytkach gospodarczo użytecznych agro- i silvoeko- system ów z pom inięciem okresu przejściowego; wprow adzaniu na poprzem ysłow e i inne nieużytki tak zw anych roślin pionierskich.

2. D ow iedziono rów nież [Bender, Gilewska, 1995], że tak zw ane techniczne odtw arza­ nie gleb, polegające na selektyw nym urabianiu ziem i próchnicznej i ulepszaniu tą m asą ziem ną gruntów pogóm iczych lub innych poprzem ysłow ych nieużytków prze­ kształcanych działalnością gospodarczą, je st przedsięw zięciem przyrodniczo i eko­ nom icznie nieuzasadnionym . W tym przypadku została potw ierdzona trafność tezy, wygłoszonej przez Pliniusza Starszego {Historia N aturalis 2 3 -7 9 r.n.e.), że s z c z y ­

tem głupoty je s t naw ożenie ja k ie jś dow olnej gleby, np. chudej tłustą” . Ten niedo­

statek pragm atyzm u trwa jednak nieom al dwa tysiące lat, aczkolw iek nasze badania dowiodły, że techniczne odtw arzanie gleb je st w yjątkow o kapitałochłonne i dodat­ kow o krym inogenne. N ależy dom niem yw ać, że z tego w łaśnie pow odu je st tak p o ­ pularne i pow szechnie stosow ane w w ielu dziedzinach gospodarki. W ym iar tej kapitałochłonności w skali kraju jest praw dopodobnie w yjątkow y i lokow any na kontach zw olenników naturalizmu; projektantów i wykonawców.

3. Badania, w ykonane przez B endera i G ilew ską dla obszaru O /Jóźw in-Północ (900 ha) wykazały, że selektyw ne urabianie w arstw y próchnicznej i następnie jej zdepo­ now anie na przekształconej pow ierzchni (gruncie pogórniczym ), a w ięc odtw orze­ nie poziom u Ap pochłania następującą ilość środków: przy transporcie na 1 km - 36 000 zł, a przy transporcie na 10 km - 61 400 zł/ha. K oszty biologicznej rekulty­ wacji, przy zastosow aniu system u opracow anego przez Bendera i G ilew ską, po­

chłaniają zaledw ie 9 690 złotych na jed en hektar zrekultyw ow anej pow ierzchni. W dziesięcioletnim okresie rolniczej rekultyw acji je st pozyskiw ana określona i uży­ teczna produkcja (ziarno, nasiona), która pom niejsza te koszty. Te wyżej podane argum enty spow odow ały zw olnienie KW B „K onin” z obow iązku selektyw nego urabiania ziem i próchnicznej na tym obszarze górniczym . Zysk ew identny - ponad 32 m in lub 55 min złotych.

4. Do osiągnięć o znaczeniu poznawczo-utylitam ym zaliczamy badania dotyczące prze­ kształceń typu chem icznego; emisji fluoru do środow iska przyrodniczego [Bender, Szalonek 1980, Szalonek 1985, Szalonek, Strzyszcz 1972]. W yniki tych badań w znaczącym stopniu um ożliw iły skuteczną obronę Huty A lum inium -K onin przed li­ k w idacją oraz utratą pracy 2000 osób, a także około 4000 osób przed pozbaw ie­ niem środków utrzym ania. D ow iedziono, że przy ów czesnym stanie em isji fluoru (250-3 00 T/rok) kondycja fito- i zooasocjacji znajduje się w zadow alającym stanie. Zapobieżono również w yłączeniu z produkcji rolnej około 2500 ha gruntów ornych likwidacji pięciu wsi, a także w ydatkom na sum ę 2,5 mld ów czesnych złotych. 5. Do godnych odnotow ania osiągnięć konińskiego zespołu badaw czego m ożna zali­

czyć m odernizację systemu formowania zw ałowisk polegającego na likwidacji nad- sięsypnego zwałowania. W budowie wierzchniej warstw y zw ałow iska tę technicz­ n ą operację zastąpiono podsięsypnym zw ałowaniem . Ten system znacząco ograni­ czył zakres prac ziem nych i um ożliw ił przyśpieszenie prac zw iązanych z biologicz­ n ą rekultyw acją i w prow adzeniem na zw ałowiska szaty roślinnej : roślin upraw nych lub gatunków lasotw órczych [Bender i in. 1980].

6. Potw ierdzeniem skuteczności oddziaływań rekultywacyjnych w znaczącym uprosz­ czeniu opisanych w niniejszym opracow aniu - je st pow stanie pierw szej w Polsce gleby upraw nej na najstarszym zw ałow isku „W schodnim ” KW B „K onin” . Po 15 latach rolniczej rekultyw acji grunt pogóm iczy przekształcił się w glebę upraw ną charakteryzującą się wszelkim i atrybutam i biogenności i produktyw ności. Pow stał poziom próchniczny o m iąższości około 30 cm i gleba o budow ie profilowej Ap/C. Była ona ju ż w 1976 roku przedm iotem rozważań na Jubileuszow ym Zjeździe w 40- lecie PTG w Koninie i uznana przez jeg o uczestników za w ydarzenie m iary szcze­ gólnej. N ależy ubolew ać, że nie utrw aliło się ono w pam ięci zarów no uczestników tego spotkania, ja k i tych adeptów nauki, którzy ochotnie tą dyscypliną-rekultyw a- cją obecnie się zajmują. Form uła „H istoria est magistra v ite ” oraz platonow ska zasada 99A daequatio res et intelectus ” winno być przez poszukujących praw dy re­ spektowane i doceniane.

R osyjscy badacze: Eterevskaja i in. [1988] i Pikalova [1989] dowodzili, że p o w ­ staw anie na takich gruntach nowej i produktyw nej gleby z w szelkim i atrybutam i biogenności i produktyw ności trwać będzie co najmniej 150-200 lat. K onińska szkoła rekultywacji (Bender, Gilewska) dowiodła, że na przekształcenie gruntów pogóm iczych w glebę u p ra w n ą w ystarczy 20, a naw et 10 lat. W tym okresie je s t dodatkow o realizowana „norm alna” produkcja rolna bądź leśna, która pom niejsza koszty zw iązane z przekształceniem takiej skały w produktyw ną glebę.

R e k u lty w a c ja w ś w ie tle b a dań i w dro żeń 45

W rozw ażaniach, dotyczących rekultyw acji i kształtow ania środow iska przyrod­ niczego, zwłaszcza w regionach przemysłowych, godzi się wspomnieć, i to ze szczególną atencją, profesora Tadeusza Skawiną. B ył pierw szym w naszym kraju, który z pełną determ inacją otwierał żelazne, górnicze bramy, zamknięte wówczas dla przyrodników. Ta determ inacja doprow adziła do dialogu i następnie w spółpracy górników i przy ro d­ ników. Jego koncepcje, aczkolwiek przez nas radykalnie korygowane, były pionierskie. W ym uszały m yślenie i postrzeganie problem u inaczej i skuteczniej. Był partnerem , w spółtw órcą i badaczem pełnym intelektualnego niepokoju, pionierem nowej dziedziny po z n a n ia w nau k ach przyro d n iczy ch . Ta w sp ó łp raca z ro d ziła te o rię g atu n k ó w docelowych. Pozwoliła zauważyć, że rośliną pionierską i glebotw órczą m oże być każda roślina upraw na i każdy gatunek lasotw órczy (żyto, pszenica, lucerna, rzepak, sosna, dąb i w iele innych gatunków drzew i krzew ów ). Zostało dostrzeżone, że w tym techniczno-biologicznym procesie opracow anym przez polską szkołę rekultyw acji; Bender, G ilew ska, Harabin, Skawina, Strzyszcz i kilku innych, rolę szczególną pełni czynnik antropogeniczny.

A utorom tego opracow ania była i jest obca współczesna „Ekofilozofia” - atm osfera Apokalipsy. W yznajemy - zgodnie z postulatam i Rogera Bacona - filozofię tw órczego em piryzm u. Ta filozofia przyrody w połączeniu ze spekulatyw nym m yśleniem i p rag m aty czn y m postrzeg an iem procesów w b iosferze za cho dzących u m o żliw ia p ra w id ło w e k ształto w a n ie śro d o w isk a p rz y ro d n icze g o w ju ż in d u strialn ej lub postindustrialnej epoce.

LITERATURA

BENDER J. 2003: Biosfera a Cywilizacja - Europa synonim postępu. Prodruk, Poznań. BENDER J., GILEW SKA M. 1988: Rekultywacja w ujęciu aktów prawnych, badań naukowych i

gospodarczej praktyki. Zesz. Nauk. AG H Sozologia, Sozotechnika, 26: 53-68.

BENDER J., GILEW SKA M. 1996: Ekonomiczne i przyrodnicze aspekty technicznego odtwarza­ nia gleb w przemyśle i budownictwie. W: Mechanizmy i uwarunkowania ekorozwoju. T 2, Politechnika Białostocka: 307-318.

BENDER J., JANICKI K., KOLIŃSKI S. 1980: M odemizacija sistemy formirovanija otvalov как faktor uskorj aj use ij vostanovlenija naruśaemoj proizvodstvennoj territorii. VII Międzyn. Symp. T.3, Katowice-Zabrze-Konin: 185-197.

BENDER J., SZALONEK 1.1980: Biologiczna aktywizacja stref skażonych i możliwości ich racjo­ nalnego zagospodarowania. Arch. Ochr. Środ. 1:. 99-106.

BUCKMAN H., BRADY N. 1971: Gleba i jej właściwości PWRiL, Warszawa.

GILEW SKA M. 1991 : Rekultywacja biologiczna gruntów pogómiczych na przykładzie KWB „Ko­ nin” . Rocz. AR w Poznaniu, Rozprawy Naukowe:.211.

HARABIN Z., STRZYSZCZ Z. 1977: Biologiczne zagospodarowanie wysokich zwałów górnic­ twa węgla kamiennego w świetle przeprowadzonych badań i doświadczeń. Materiały konferen­ cyjne. Ochrona środowiska naturalnego w górnictwie węglowym”, SITG, Katowice: 108-113. ETEREW SKAJA L., UGAROVA V. 1988: Evolucija technogennych poev. IXM ezdun. Simp. T 2.

NIIAU. Kompolt: .269-282.

PIKALOVA G. 1989: К voprosam uzućenija poevoobrazovanija na otvalach żeleznorudnoj pro- myślennosti. M ateriały seminaria. Т. 1. Konin, IPIŚ PAN: 201-212

KOWDA W.A. 1985: Biochimija poczwiennogo pokrowa. Moskwa, „Nauka” . SIUTA J. 1978: Ochrona i rekultywacja gleb. PWRliL, Warszawa.

SKAW INA T. 1958: Procesy zniekształcania gleb w okręgach górniczych i przem ysłowych.

Rocz. Glebozn. Dodatek do tomu VII, Kraków: 131-148.

SKAWINA T. 1963: Rekultywacja terenów poeksploatacyjnych górnictwa odkrywkowego węgla brunatnego. ~ Węgiel Brunatny 3: 151-242.

SKAWINA T. 1969:Rezultaty badań nad modelem rekultywacji terenów pogómiczych w Polsce.

Zesz. Nauk. AG H 212, seria Geodezja 12: 115-136..

SKAWINA T. 1971: Ochrona gleb. Nauk. AG H 293, zesz. sp. 21: .87-108

SKAWINA T. I IN. 1972: Powstawanie próchnicy w wyniku biologicznej rekultywacji gleb na terenach pogómiczych. XIX Ogólnopolski Zjazd Nauk PTG. Ochrona Środowiska Glebowego. Kon. Puławy: 424-433

STRZEM SKI M. 1971: Myśli przewodnie systematyki gleb. PWRiL. Puławy

STRZYSZCZ Z. 1982: Oddziaływanie przemysłu na środowisko glebowe i możliwości jego rekul­ tywacji. Ossolineum, Wrocław.

ŚWIĘTOCHOWSKI B. 1966: Założenia programowe do rekultywacji terenów poeksploatacyjnych w kopalnictwie węgla brunatnego. Mat. Z prac Rady z. 45, seria OP 3, Biuletyn 3, Wydz. Geol. W-wa: 139-159.

SZALONEK I. 1985: Związki fluoru w rejonach dużych źródeł emisji oraz możliwości biologicz­ nej aktywizacji rejonów skażonych. Prace i Studia, 26, Ossolineum.

SZALONEK I., STRZYSZCZ Z. 1972: Fluor w glebach na obszarach objętych em isją jego zw iąz­ ków. Ochr. Środ. Gleb. P TG : .305-315.

SZPOR M. 1971 : Bibliografia prac zakładu PAN. Zakład Ochrony Środowiska Regionów Przem y­ słowych. Centrum Badań Naukowych w woj. Katowickim. Zabrze.

TERELAK H.I IN.. 2000: Występowanie pierwiastków śladowych i siarki w glebach użytków rol­ nych byłego województwa konińskiego i Polski. Rocz. AR Poznań CCCXVII Roln.56: 65-75. WASZKOW IAK M., GILEW SKA M. 1987: Niektóre elementy gospodarki azotem w utworach

nadkładu KWB „Konin”. Politechnika Częstochowska. Wydz. Inżynierii Sanitarnej. II K onfe­ rencja Naukowa pt. Kompleksowe i szczegółowe problemy ochrony środowiska. Z. 2. Ogólna problematyka energetyki i wykorzystania odpadów. Częstochowa-Ustronie Morskie: 288-297.

prof, dr hab. Jan B ender

Z a kła d R ekultyw acji A R w P oznaniu ul. P iątkow ska 94, 61-691 Poznań