Dynamics of the Natural Afforestation Process of a Small Lowland Catchment and Its Possible Impact on Runoff Changes
Abstract
:1. Introduction
2. Materials
2.1. Study Area and Data
2.2. Characteristics of Precipitation, Temperature, and Runoff
3. Methods
3.1. Changes in the Land Use of the Catchment
3.2. The Age Structure of Stands
3.3. Changes in the Type of Buildings
3.4. Changes in Farms
4. Results and Discussion
4.1. Changes of the Catchment Land Use in the Context of Socio-Economic Changes in the Country
4.2. The Dynamics of Changes in the Forested Areas in the Zagożdżonka River Catchment
4.3. Changes in the Structure of the Stand
4.4. Forests and Runoff from the Catchment Area
5. Conclusions
Author Contributions
Funding
Institutional Review Board Statement
Informed Consent Statement
Data Availability Statement
Conflicts of Interest
References
- Banasik, K.; Hejduk, L. Variability in Runoff from a Small Agricultural Catchment—Based on Long Term Monitoring Data. In Prediction and Reduction of Diffuse Pollution, Solid Emission and Extreme Flows from Rural Areas—Case Study of Small Agricultural Catchment; Banasik, K., Øygarden, L., Hejduk, L., Eds.; Wydawnictwo SGGW: Warsaw, Poland, 2011; pp. 7–25. [Google Scholar]
- Krajewski, A.; Sikorska-Senoner, A.E.; Ranzi, R.; Banasik, K. Long-Term Changes of Hydrological Variables in a Small Lowland Watershed in Central Poland. Water 2019, 11, 564. [Google Scholar] [CrossRef] [Green Version]
- Czarnecka, M.; Nidzgorska-Lencewicz, J. Wieloletnia zmienność sezonowych opadów w Polsce. Woda-Środowisko-Obsz. Wiej. 2012, 12, 45–60. Available online: https://www.itp.edu.pl/old/wydawnictwo/woda/zeszyt_38_2012/artykuly/Czarnecka%20Nidzgorska.pdf (accessed on 18 May 2021).
- Górski, T. Changes in Poland’s Agroclimatic Conditions over the Last Century. Pap. Glob. Chang. IGBP 2007, 14, 55–67. [Google Scholar]
- Szwed, M. Variability of precipitation in Poland under climate change. Theor. Appl. Clim. 2018, 135, 1003–1015. [Google Scholar] [CrossRef] [Green Version]
- Kubiak-Wójcicka, K. Variability of Air Temperature, Precipitation and Outflows in the Vistula Basin (Poland). Resources 2020, 9, 103. [Google Scholar] [CrossRef]
- Lorenc, H. Wstęp. In Współczesne Problemy Klimatu Polski; Seria Publikacji Naukowo-Badawczych IMGW-PIB; Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Państwowy Instytut Badawczy: Warsaw, Poland, 2019. [Google Scholar]
- Kelebek, M.; Batibeniz, F.; Önol, B. Exposure Assessment of Climate Extremes over the Europe–Mediterranean Region. Atmosphere 2021, 12, 633. [Google Scholar] [CrossRef]
- Kasprowicz, T. Ocieplenie klimatu Polski na przykładzie Poznania, na podstawie występowania najcieplejszych i najchłodniejszych miesięcy, pór roku i lat w wieloleciu 1848–2018 (Warming effect of Poland for example Poznań according to occurrence warmest and coldest months, seasons, and years in the period 1848-2018). In Współczesne Problemy Klimatu Polski; Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Państwowy Instytut Badawczy: Warsaw, Poland, 2019. [Google Scholar]
- Stahl, K.; Hisdal, H.; Hannaford, J.; Tallaksen, L.M.; van Lanen, H.A.J.; Sauquet, E.; Demuth, S.; Fendekova, M.; Jódar, J. Streamflow trends in Europe: Evidence from a dataset of near-natural catchments. Hydrol. Earth Syst. Sci. 2010, 14, 2367–2382. [Google Scholar] [CrossRef] [Green Version]
- Kaznowska, E.; Banasik, K. Streamflow droughts and probability of their occurrence in a small agricultural catchment. Ann. Wars. Univ. Life Sci. SGGW. Land Reclam. 2011, 43, 57–69. [Google Scholar] [CrossRef]
- Kaznowska, E.; Banasik, K.; Hejduk, A.; Krajewski, A.; Wasilewicz, M.; Hejduk, L.; Gładecki, J. Charakterystyki Hydrologiczne Małej Zlewni Południowego Mazowsza Od Połowy XX Wieku (Hydrological Characteristic since the Mid-Twentieth Century of Small Catchment in Southern Mazovian Region, Poland). In Współczesne Problemy Klimatu Polski; Chojnacka-Ożga, L., Lorenc, H., Eds.; Wydawnictwo IMGW-PIB: Warsaw, Poland, 2019; pp. 135–146. [Google Scholar]
- Krajewski, A.; Sikorska-Senoner, A.E.; Hejduk, L.; Banasik, K. An Attempt to Decompose the Impact of Land Use and Climate Change on Annual Runoff in a Small Agricultural Catchment. Water Resour. Manag. 2021, 35, 881–896. [Google Scholar] [CrossRef]
- Karaczun, Z. Sytuacja Małych Gospodarstw w Europie wygląda źle. (The Situation of Small Farms Looks Bad in Europe). The Cap and Small Farms. Action Co-Financed by the European Commission. Available online: https://www.euractiv.pl/section/rolnictwowpr/video/prof-karaczun-sytuacja-malych-gospodarstw-w-europie-wyglada-zle/#ea-comments (accessed on 7 March 2021).
- Banasik, K.; Hejduk, L.; Hejduk, A.; Kaznowska, E.; Banasik, J.; Byczkowski, A. Wieloletnia zmienność odpływu z małej zlewni rzecznej w regionie Puszczy Kozienickiej. (Long-term variability of runoff from a small catchment in the region of the Kozienice Forest). Sylwan 2013, 157, 578–586. [Google Scholar] [CrossRef]
- Kachholz, F.; Schilling, J.; Tränckner, J. A Model-Based Tool for Assessing the Impact of Land Use Change Scenarios on Flood Risk in Small-Scale River Systems—Part 2: Scenario-Based Flood Characteristics for the Planned State of Land Use. Hydrology 2021, 8, 130. [Google Scholar] [CrossRef]
- Ionita, M.; Nagavciuc, V. Extreme Floods in the Eastern Part of Europe: Large-Scale Drivers and Associated Impacts. Water 2021, 13, 1122. [Google Scholar] [CrossRef]
- Cornwall, W. Europe’s Deadly Floods Leave Scientists Stunned. Despite Improvements, Flood Forecasting Sometimes Fails to Flag Risks along Smaller Streams. 2021. Available online: https://www.science.org/ (accessed on 10 September 2021).
- Bartnik, A. Odpływ Niski w Polsce (Low Flow in Poland). Acta Geogr. Lodz. 2005, 91. Available online: http://sklep.ltn.lodz.pl/T_91_Odplyw_niski_w_Polsce-7.html (accessed on 7 March 2021).
- Banasik, K.; Okruszko, T. Problematyka Wodna w Świetle Zmian Klimatu. In Zmiany Klimatu I Ich Następstwa; Instytut Problemów Współczesnej Cywilizacji im. Marka Dietricha: Warsaw, Poland, 2021; pp. 16–28. [Google Scholar]
- Banasik, K.; Okruszko, T. Problematyka Wodna w Świetle Zmian Klimatu [PowerPoint Presentation]; Zmiany klimatu i ich następstwa (Conference Climate Change and Its Impacts): Warsaw, Poland, 2019. [Google Scholar]
- Kiprotich, P.; Wei, X.; Zhang, Z.; Ngigi, T.; Qiu, F.; Wang, L. Assessing the Impact of Land Use and Climate Change on Surface Runoff Response Using Gridded Observations and SWAT+. Hydrology 2021, 8, 48. [Google Scholar] [CrossRef]
- Aryal, Y.; Zhu, J. Effect of watershed disturbance on seasonal hydrological drought: An improved double mass curve (IDMC) technique. J. Hydrol. 2020, 585, 124746. [Google Scholar] [CrossRef]
- Hubbart, J.A.; Kellner, E.; Zeiger, S.J. A Case-Study Application of the Experimental Watershed Study Design to Advance Adaptive Management of Contemporary Watersheds. Water 2019, 11, 2355. [Google Scholar] [CrossRef] [Green Version]
- Rozkrut, D. (Ed.) Rocznik Statystyczny Leśnictwa (Statistical Yearbook of Forestry); Główny Urząd Statystyczny Statistics Poland: Warsaw, Poland, 2020.
- Brzeziecki, B. Następstwa Zmian Klimatu w Ekosystemach Leśnych; [PowerPoint Presentation]; Zmiany klimatu i ich następstwa (Conference Climate Change and Its Impacts): Warsaw, Poland, 2019. [Google Scholar]
- Fronczak, K. Pustyni Nie Będzie. Echa Leśne 2019, 638, 54–58. [Google Scholar]
- Boczoń, A. Zużycie Wody Przez Dęby w Siedlisku Lasu Wilgotnego. Monogr. Komitetu Gospodarki Wodnej PAN 2004, 23, 1–123. Available online: http://yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element.agro-article-fcb974d7-1b3a-4de1-a3c4-182253dc9404 (accessed on 8 May 2021).
- Szostak, R. Dlaczego Giną Dęby? Echa Leśne 2006, 542, 16–17. [Google Scholar]
- Brang, P.; Spathelf, P.; Larsen, J.B.; Bauhus, J.; Boncčìna, A.; Chauvin, C.; Drössler, L.; García-Güemes, C.; Heiri, C.; Kerr, G.; et al. Suitability of close-to-nature silviculture for adapting temperate European forests to climate change. Forestry 2014, 87, 492–503. [Google Scholar] [CrossRef] [Green Version]
- Banasik, K.; Hejduk, L. Flow Duration Curves for Two Small Catchments with Various Records in Lowland Part of Poland. Annu. Set Environ. Prot. 2013, 15, 287–300. [Google Scholar]
- Kaznowska, E.; Banasik, K.; Hejduk, A.; Hejduk, L. Zasoby Wodne Małej Zlewni Niziny Mazowieckiej (Water Resources in a Small Catchment of Mazowian Lowlands). In Innowacyjne Metody Gospodarowania Zasobami Wodnymi w Rolnictwie (Innovative Methods of Water Resources Management in Agriculture); Dembek, W., Kuś, J., Wiatkowski, M., Żurek, G., Eds.; Centrum Doradztwa Rolniczego w Brwinowie: Brwinów, Poland, 2016; pp. 91–103. [Google Scholar]
- Data Bank. Corin Land Cover. Available online: https://clc.gios.gov.pl/index.php (accessed on 15 May 2021).
- Spatial Information Service Geoportal. Available online: https://mapy.geoportal.gov.pl/imap/Imgp_2.html?gpmap=gp0 (accessed on 10 May 2021).
- Forest Data Bank. Available online: https://www.bdl.lasy.gov.pl/portal/ (accessed on 10 May 2021).
- Google Earth Service. Available online: https://earth.google.com/web/ (accessed on 8 May 2021).
- Local Data Bank. Statistic Poland. Available online: https://Bdl.Stat.Gov.Pl/BDL/Start (accessed on 10 May 2021).
- GUS. Charakterystyka gospodarstw rolnych w 2016 r. Available online: https://stat.gov.pl/obszary-tematyczne/rolnictwo-lesnictwo/rolnictwo/charakterystyka-gospodarstw-rolnych-w-2016-r-,5,5.html (accessed on 28 May 2021).
- GUS. Gmina Pionki—Dane demograficzne. 2019. Available online: https://www.polskawliczbach.pl/gmina_Pionki#dane-demograficzne (accessed on 28 May 2021).
- Ciepielowski, A.; Jurczuk, S.; Wiencław, E. Charakterystyka Przyrodniczo-Geograficzna i Gospodarcza. In Metodyka ZagospoDarowania Zasobów Wodnych w Małych Zlewniach Rzecznych; Ciepielowski, A., Ed.; Wydawnictwo SGGW: Warsaw, Poland, 1995; pp. 79–84. [Google Scholar]
- Zydroń, A.; Hausa, P. Analiza zmian struktury władania użytkowania gruntów po transformacji ustrojowej w Polsce na przykładzie wybranych gmin Wielkopolski. Rocz. Ochr. Śr. 2010, 12, 909–925. [Google Scholar]
- Kowalik, T.; Kanownik, W.; Bogdał, A.; Policht-Latawiec, A. Wpływ zmian użytkowania zlewni wyżynnej na kształtowanie jakości wody powierzchniowej. Rocz. Ochr. Śr. 2014, 16, 223–238. [Google Scholar]
- Richter, K. Topograficzna karta Królestwa Polskiego, Kwatermistrzostwo Generalne Wojska Polskiego, 1839-[1843], Warszawa, Zakład Sztycharsko-litograficzny Karola Fryderyka Mintera [WWW Document]. Available online: https://bg.uwb.edu.pl/TKKP/?id=Nawigator (accessed on 10 September 2021).
- Mosiej, J.; Pierzgalski, E.; Jeznach, J. Współczesne Uwarunkowania Gospodarowania Wodą w Obszarach Wiejskich. Postępy Nauk Rol. 2011, 1, 25–36. [Google Scholar]
- Chabuz, W.; Litwinczuk, Z.; Teter, W.; Stanek, P.; Brodziak, A. Pokrycie potrzeb pokarmowych i koszty produkcji mleka w gospodarstwach o różnych systemach żywienia krów. Rocz. Nauk. Pol. Tow. Zootech. 2012, 8, 27–39. [Google Scholar]
- Murat, E. Sztuczne czy naturalne odnowienie lasu? Available online: https://www.szczecinek.lasy.gov.pl/aktualnosci/-/asset_publisher/1M8a/content/sztuczne-czy-naturalne-odnowienie-lasu-/pop_up (accessed on 5 May 2021).
- Fronczak, K. Pod Ochroną Lasu; Centrum Informacyjne Lasów Państwowych: Warsaw, Poland, 2009.
- Nisbet, T. Forests for Water Services: A Step-by-Step Guide for Payment Schemes. Available online: https://www.es-partnership.org/forests-for-water-services-a-step-by-step-guide-for-payment-schemes/ (accessed on 12 May 2021).
- Tyszka, J. Hydrologiczne Funkcje Lasu w Małych Nizinnych Zlewniach Rzecznych; Prace Instytutu Badawczego Leśnictwa. Rozprawy i monografie; Instytut Badawczy Leśnictwa: Sękocin Stary, Poland, 2008. [Google Scholar]
- Pierzgalski, E. Relacje miedzy lasem a woda—Przeglad problemow. Studia Mater. Cent. Edukac. Przyr.-Leśnej 2008, 10, 13–23. [Google Scholar]
- Tomanek, J. Klimatyczne i Hydrologiczne Znaczenie Lasów. Sylwan 1955, 99, 203–214. [Google Scholar]
Land-Use Type | Surface [%] | |||
---|---|---|---|---|
1970 | 1990 | 2000 | 2018 | |
Up to Płachty Stare gauge | ||||
Arable lands | 42 | 32 | 28 | 25 |
Grasslands | 10 | 16 | 20 | 11 |
Forests and afforestations | 45 | 49 | 49 | 61 |
Farm building | 2 | 2 | 2 | 2 |
Ponds | 1 | 1 | 1 | 1 |
Up to Czarna gauge | ||||
Arable lands | 58 | 37 | 30 | |
Grasslands | 10 | 27 | 31 | |
Forests and afforestations | 29 | 32 | 35 | |
Farm building | 2 | 3 | 3 | |
Ponds | 1 | 1 | 1 |
Year | To Płachty Stare Gauge | To Czarna Gauge |
---|---|---|
Number of Households | ||
2018 | 1304 | 586 |
2000 | 1176 | 524 |
1970 | 1074 | 463 |
Publisher’s Note: MDPI stays neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations. |
© 2021 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
Share and Cite
Hejduk, L.; Kaznowska, E.; Wasilewicz, M.; Hejduk, A. Dynamics of the Natural Afforestation Process of a Small Lowland Catchment and Its Possible Impact on Runoff Changes. Sustainability 2021, 13, 10339. https://doi.org/10.3390/su131810339
Hejduk L, Kaznowska E, Wasilewicz M, Hejduk A. Dynamics of the Natural Afforestation Process of a Small Lowland Catchment and Its Possible Impact on Runoff Changes. Sustainability. 2021; 13(18):10339. https://doi.org/10.3390/su131810339
Chicago/Turabian StyleHejduk, Leszek, Ewa Kaznowska, Michał Wasilewicz, and Agnieszka Hejduk. 2021. "Dynamics of the Natural Afforestation Process of a Small Lowland Catchment and Its Possible Impact on Runoff Changes" Sustainability 13, no. 18: 10339. https://doi.org/10.3390/su131810339