Zmiany uwilgotnienia gleb polderu Nielegowo w okresach wegetacyjnych lat 2005 do 2007

Transkrypt

1 64 Zmiany uwilgotnienia gleb olderu Nielegowo w okresach wegetacyjnych lat 25 do 27 Czesław Przybyła, Paweł Kozaczyk, Iwona Sielska, Jerzy Bykowski, Karol Mrozik Uniwersytet Przyrodniczy, Poznań 1. Wstę Zasoby wodne Wielkoolski są stosunkowo niewielkie. Nawet w latach rzeciętnych i mokrych w środkowej części dorzecza Warty, wystęują niedobory wody w okresie wegetacyjnym, w którym suma oadów waha się od 24 do 29 mm, a w latach suchych nie rzekracza ołowy tej wartości [2, 7]. Wielkoolska jest obszarem o największych deficytach wody w Polsce, które dodatkowo ulegają stoniowemu ogłębianiu, gdy średnie roczne oady atmosferyczne z wielolecia są niższe lub zbliżone do 5 mm. [5]. Bilans wodny kształtowany jest rzede wszystkim rzez warunki meteorologiczne, głównie zaś rzez ilość i rozkład oadów atmosferycznych oraz ewaotransirację rzeczywistą. Woda glebowa jest dynamicznym składnikiem gleby, ulegającym zmianom w cyklu rocznym. Zmiany te są uzależnione od doływu wody do gleby, jej krążenia w obrębie gleby oraz odływu wody oza rofil glebowy. Istotnym czynnikiem gosodarki wodnej gleb jest także oziom wystęowania zwierciadła wód gruntowych oraz ich wływ na uwilgotnienie wierzchnich warstw gleby [8, 6]. Gosodarka wodna gleb decyduje zarówno o ilości wody dostęnej dla roślin w sezonie wegetacyjnym jak również o ilości wody infiltrującej rzez glebę do wód gruntowych [3, 4]. Zlewnia Kościańskiego Kanału Obry, do której należy Rów Wonieść, obejmuje obszar na styku strefy brzegowej zlodowacenia bałtyckiego z łaskimi równinami morenowymi z okresu zlodowacenia środkowoolskiego [1]. Większe zróżnicowanie hisometryczne jest rezultatem silnego rozmycia denno morenowej równiny zlodowacenia środkowoolskiego rzez wody roztoowe. Utwory czwartorzędowe mają miąższość od około 2 m do onad 8 m i rerezentowane są rzez gliny

2 Czesław Przybyła, Paweł Kozaczyk, Iwona Sielska, Jerzy Bykowski, Karol Mrozik zwałowe tych zlodowaceń oraz osady fluwioglacjalne i interglacjalne. Celem racy była ocena wływu warunków meteorologicznych na zmiany zaasów wody w analizowanych glebach na olderze Nielęgowo w okresach wegetacji lat 25 do Materiał i metody badań Badany obszar ten znajduje się w dolinie Kościańskiego Kanału Obry, około 6 km od Poznania w kierunku ołudniowo zachodnim Dla realizacji ostawionego celu wykonano omiary oadów atmosferycznych i temeratur owietrza, rozoznano warunki glebowe oraz ich właściwości fizyczne, chemiczne i wodne jak również rzerowadzono omiary codziennych wielkości oadów deszczomierzem Hellmana umieszczonym na wysokości 1 metra nad owierzchnią terenu. W badaniach laboratoryjnych określono skład oraz uziarnienie macierzystych materiałów glebowych jak również ich odstawowe właściwości fizyczne, chemiczne i wodne. Oznaczono je w laboratorium Katedry Melioracji, Kształtowania Środowiska i Geodezji w Poznaniu ogólnie rzyjętymi metodami: skład granulometryczny oznaczono metodą areometryczną Casagrandea w modyfikacji Pruszyńskiego, gęstość gleby suchej określono w cylindrach objętościowych o objętości V = 1 cm 3 w czterech owtórzeniach z każdego analizowanego oziomu, gęstość stałej fazy gleby (gęstość właściwą) oznaczono metodą iknometryczną, orowatość obliczono na odstawie gęstości fazy stałej (właściwej) i gęstości objętościowej gleby suchej, zawartość węglanu wania (CaCO 3 ) oznaczono aaratem Scheiblera (Drzymała i in. 1985), zawartość Fe 2 O 3 oznaczono w kwaśnym wyciągu glebowym, metodą jodometryczną, zawartość substancji organicznej oznaczono metodą Tiurina, odczyn gleby (H) oznaczono metodą otencjometryczną. Terenowe omiary fizyko-wodnych właściwości gleb obejmowały oznaczenie olowej ojemności wodnej i infiltracji wierzchnich warstw rofili glebowych. Zawartość wody w glebie rzy olowej ojemności wodnej określono na owierzchniach zalewowych o wymiarach 2 x 2 m, o swobodnym odcieku wody grawitacyjnej i rzy odciętym arowaniu terenowym. Natomiast wsółczynniki infiltracji ustalonej w warstwie owierzchniowej oraz wsół- 9 Środkowo-Pomorskie Towarzystwo Naukowe Ochrony Środowiska

3 Zmiany uwilgotnienia gleb olderu Nielegowo w okresach wegetacyjnych czynniki erkolacji na głębokości 35 cm wykonano rzy omocy odwójnych infiltrometrów cylindrycznych, rzy stałej wysokości zalewu h = 1 cm w trzech owtórzeniach na każdym oziomie oznaczenia. W tyowych dla badanego obiektu rofilach glebowych rowadzono omiary stanów wody gruntowej. Prowadzone również były omiary wilgotności gleby za omocą sondy rofilowej na głębokościach 1, 2, 3, 4, 6 i 1 cm. W oracowaniu wybrano i zamieszczono wyniki omiarów z dwóch stanowisk omiarowych. Pierwsze znajdowało się bezośrednio rzy Rowie Wyskoć (rofil 1), drugie w odległości 4 m od wyżej wymienionego cieku (rofil 2). Profil 1 to gleba murszasta gruntowo-glejowa o rzędnej terenu 7,3 m n..m., rofil 2 to gleba murszasta o rzędnej terenu 7,71 m n..m. Analizę rzerowadzono dla okresów wegetacyjnych od 25 do 27 roku. Na obu badanych stanowiskach znajdowały się użytki zielone. 3. Wyniki i dyskusja W tabeli 1 rzedstawiono niektóre właściwości fizyczne badanych gleb. W rofilu 1 gęstość fazy stałej waha się od 2,58 [Mg cm -3 ] w oziomie A do 2,67 w oziomie G5ca, odowiednio w rofilu 2 wynosi ona od 2,49 w oziomie AMd do 2,65 w oziomie G2mn. Na stanowisku 1 dominuje iasek rzechodzący na głębokości 7 cm w iasek słabogliniasty, na stanowisku 2 odowiednio na głębokości 4 cm iasek rzechodzi w iasek gliniasty. W tabeli 2 rzedstawiono klimatyczny bilans wodny badanego terenu według osterunku oadowego Leszno- Strzyżewice. Otrzymane wyniki Ps - ETR wskazują na rzewagę oadów nad arowaniem, rzy czym rzewyższenie to szczególnie zaznacza się w miesiącach zimowych. W sezonie wegetacyjnym uwidacznia się jednak rzewaga arowania rzeczywistego nad oadami. Wahała się ona od 3 mm w sierniu do 2 mm w maju. Rok hydrologiczny 24/25 z oadami atmosferycznymi wynoszącymi 535 mm od względem oadów uznano za średni. Półrocze zimowe roku 25 z oadami 243 mm zaliczono do średniego mokrego. Okres wegetacyjny tego roku z oadami 31 mm zaliczono do średniego Suma oadów atmosferycznych w roku hydrologicznym 25/26 wynosiła 47 mm i była niższa o 58 mm od sumy średnich oadów z wielolecia. Oady z ółrocza zimowego wynoszące 212 mm były niższe o 27 mm od oadów z wielolecia, natomiast w ółroczu letnim wyniosły 258 mm i były niższe o 31 mm od oadu z tego okresu. W okresie wegetacyjnym rozatrywanego roku suma oadów wynosiła 39 mm i była niższa o 1 mm od sumy średnich oadów z wielolecia z okresu wegetacji. Rok hydrologiczny od Tom 11. Rok 29 91

4 Czesław Przybyła, Paweł Kozaczyk, Iwona Sielska, Jerzy Bykowski, Karol Mrozik względem oadów zaliczono do średnio suchego, natomiast okres wegetacyjny do średniego. Tabela 1. Niektóre właściwości fizyczne badanych gleb Table 1. Some hysical roerties of investigated soils Profil Profile Poziom genet. Genetic horizon 1 A A2 A3 G1 G2 G3 G4 G5ca 2 AMd AM2 A/C C1 G1 G2 mn Głębok. Deth. [cm] Tekstura Texture s s s gl g g Gęstość fazy stałej Bulk density [Mg cm -3 ] 2,58 2,61 2,62 2,64 2,64 2,64 2,66 2,67 2,49 2,49 2,56 2,63 2,63 2,64 2,65 Węgiel organiczny Organic carbon [%] 1,1,52,58,3,5,3,3,5 4,38 3,58 1,72,33,26,12,5 Substancja organiczna Organic matter [%] 1,9,9 1,,1,1,1,1,1 7,5 6,2 3,,6,4,2,1 Tabela 2. Klimatyczne bilanse wodne badanego terenu według danych meteorologicznych osterunku Leszno-Strzyżewice Table 2. Climatic water balance of investigated area according to Leszno- Strzyżewice meteorological station EBW* XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X Suma Sum XI-X [mm] Ps ETR Ps-ETR * Elementy bilansu wodnego, water balance comonents: Ps oad średni, mean reciitation [mm], ETR średnia ewaotransiracja rzeczywista [mm] z lat , mean real evaotransiration from Środkowo-Pomorskie Towarzystwo Naukowe Ochrony Środowiska

5 Zmiany uwilgotnienia gleb olderu Nielegowo w okresach wegetacyjnych Rok hydrologiczny 26/27 z oadami 548 mm zaliczono do średniego, a jego ółrocze zimowe z oadami 243 do średnio mokrego. W okresie wegetacyjnym oady atmosferyczne wyniosły 293 mm i były niższe od średniego oadu w tym okresie o 3 mm. Zaliczono go od względem oadów do średnio suchego. Charakteryzował się on dużą ilością okresów bezoadowym o długim czasie trwania. Wstąiły one w kwietniu maju i czerwcu. Oady były rozłożone bardzo nierównomiernie. Na rysunkach od 1 do 6 rzedstawiono dla analizowanych okresów wegetacyjnych lat 25 do 27 zmiany zaasów wody w warstwach od -5 cm i -1 cm oraz wahania wód gruntowych na tle warunków meteorologicznych dla wybranych rofili glebowych. Można zauważyć, że na stanowisku nr 1 (rys. 1) zaasy wody w warstwie -5 cm znajdowały się między olową ojemnością a wilgotnością krytyczną. W warstwie od -1 cm wilgotność rzekraczała olową ojemność wodną na oczątku okresu wegetacji oraz o wysokich oadach również w licu. Woda gruntowa wahała się od 6 do 145 cm oniżej owierzchni terenu. Na stanowisku nr 2 (rys. 2) w warstwie -5 cm wilgotność sadła oniżej wilgotności krytycznej w ołowie czerwca i stan taki utrzymywał się do drugiej dekady lica. W warstwie od -1 cm wilgotność rzekroczyła olową ojemność wodną w kwietniu i w końcowych dniach lica. Woda gruntowa wahała się od 8-16 cm oniżej terenu. W okresie wegetacyjnym 26 roku na stanowisku nr 1 (rys. 3) wilgotność zawierała się omiędzy olową ojemnością wodną, a wilgotnością krytyczną. Jedynie w sierniu rzekroczyła olową ojemność wodną o około 1 mm. W warstwie od -1 cm rzez cały okres wegetacyjny znajdowała się omiędzy PPW a WK. Woda gruntowa układała się na głębokości od 5 cm w ierwszej dekadzie kwietnia do 142 cm w trzeciej dekadzie września. Na stanowisku nr 2 (rys. 4) zaobserwowano niewielki sadek wilgotności oniżej wilgotności krytycznej w ierwszej dekadzie lica natomiast o wysokich oadach sierniowych wilgotność wzrosła do oziomu olowej ojemności wodnej. W warstwie od -1 cm wilgotność zawierała się rzez cały okres wegetacji omiędzy WTW a PPW. Zwierciadło wody gruntowej układało się na oczątku okresu wegetacyjnego na oziomie 11 cm, w licu obniżyło się do 16 cm by w końcu września osiągnąć wartość 146 cm oniżej owierzchni terenu. W rofilu nr 1 okresu wegetacyjnego roku 27 (rys. 5) wilgotność zarówno w warstwie -5 cm jak i w warstwie -1 cm ze względu na równomiernie rozłożone oady w ciągu analizowanego okresu zawierała się miedzy PPW a WK. Jedynie w ierwszej dekadzie lica w warstwie -5 cm na skutek wysokich oadów zaasy wody rzekraczały olową ojemność wodną. Poziom wody gruntowej kształtował się od 75 cm w kwietniu do 11 cm w ostatnich dniach września oniżej owierzchni terenu. Na stanowisku drugim (rys. 6) zaasy wody układały się odobnie, natomiast woda gruntowa wahała się od 9 do 15 cm oniżej owierzchni terenu. Tom 11. Rok 29 93

6 Czesław Przybyła, Paweł Kozaczyk, Iwona Sielska, Jerzy Bykowski, Karol Mrozik 5 Zaasy wody w warstwie - 5 cm Zaasy wody w warstwie - 1 cm oad w wtw wk zaasy wody oziom wody gruntowej [ cm] Rys. 1. Zaasy wody (mm) w warstwie gleby -5 i -1 cm oraz dynamika wody gruntowej na tle oadów atmosferycznych w rofilu 1 w okresie wegetacyjnym 25 roku Fig. 1. Water reserves in -5 cm and -1 cm layers as well as groundwater level at site 1 against reciitation in vegetation eriod of Środkowo-Pomorskie Towarzystwo Naukowe Ochrony Środowiska

7 Zmiany uwilgotnienia gleb olderu Nielegowo w okresach wegetacyjnych 5 Zaasy wody w warstwie - 5 cm Zaasy wody w warstwie - 1 cm oad w wtw wk zaasy wody oziom wody gruntowej [cm] Dni okrersu wegetacyjnego Rys. 2. Zaasy wody (mm) w warstwie gleby -5 i -1 cm oraz dynamika wody gruntowej na tle oadów atmosferycznych w rofilu 2 w okresie wegetacyjnym 25 roku Fig. 2. Water reserves in -5 cm and -1 cm layers as well as groundwater level at site 2 against reciitation in vegetation eriod of 25 Tom 11. Rok 29 95

8 Czesław Przybyła, Paweł Kozaczyk, Iwona Sielska, Jerzy Bykowski, Karol Mrozik 5 Zaasy wody w warstwie - 5 cm Zaasy wody w warstwie - 1 cm oad w wtw wk zaas oziom wody gruntowej [cm] Dni okrersu wegetacyjnego Rys. 3. Zaasy wody (mm) w warstwie gleby -5 i -1 cm oraz dynamika wody gruntowej na tle oadów atmosferycznych w rofilu 1 w okresie wegetacyjnym 26 roku Fig. 3. Water reserves in -5 cm and -1 cm layers as well as groundwater level at site 1 against reciitation in vegetation eriod of Środkowo-Pomorskie Towarzystwo Naukowe Ochrony Środowiska

9 Zmiany uwilgotnienia gleb olderu Nielegowo w okresach wegetacyjnych 5 Zaasy wody w warstwie - 5 cm Zaasy wody w warstwie - 1 cm oad w wtw wk zaas oziom wody gruntowej [cm] Dni okresu wegetacyjnego Rys. 4. Zaasy wody (mm) w warstwie gleby -5 i -1 cm oraz dynamika wody gruntowej na tle oadów atmosferycznych w rofilu 2 w okresie wegetacyjnym 26 roku Fig. 4. Water reserves in -5 cm and -1 cm layers as well as groundwater level at site 2 against reciitation in vegetation eriod of 26 Tom 11. Rok 29 97

10 Czesław Przybyła, Paweł Kozaczyk, Iwona Sielska, Jerzy Bykowski, Karol Mrozik 5 Zaasy wody w warstwie - 5 cm Zaasy wody w warstwie - 1 cm oad w wtw wk zaas oziom wody grumtowej [cm] Dni okresu wegetacyjnego Rys. 5. Zaasy wody (mm) w warstwie gleby -5 i -1 cm oraz dynamika wody gruntowej ma tle oadów atmosferycznych w rofilu 1 w okresie wegetacyjnym 27 roku Fig. 5. Water reserves in -5 cm and -1 cm layers as well as groundwater level at site 1 against reciitation in vegetation eriod of Środkowo-Pomorskie Towarzystwo Naukowe Ochrony Środowiska

11 Zmiany uwilgotnienia gleb olderu Nielegowo w okresach wegetacyjnych 5 Zaasy wody w warstwie - 5 cm Zaasy wody w warstwie - 1 cm oad w wtw wk zaas oziom wody gruntowej [cm] Dni okresu wegetacyjnego Rys. 6. Zaasy wody (mm) w warstwie gleby -5 i -1 cm oraz dynamika wody gruntowej na tle oadów atmosferycznych w rofilu 2 w okresie wegetacyjnym 27 roku Fig. 6. Water reserves in -5 cm and -1 cm layers as well as groundwater level at site 2 against reciitation in vegetation eriod of 27 Tom 11. Rok 29 99

12 Czesław Przybyła, Paweł Kozaczyk, Iwona Sielska, Jerzy Bykowski, Karol Mrozik 4. Podsumowanie i wnioski 1. Okres wegetacyjny 25 i 26 roku z oadami wynoszącymi odowiednio: 31 mm i 39 mm zaliczono od względem oadów do średniego. Natomiast okres wegetacyjny 27 roku z oadami mniejszymi od średniej z wielolecia o 3 mm zaliczono do średnio suchego. 2. Stwierdzono, że zaasy wody w analizowanych rofilach glebowych zależą nie tylko od ilości oadu w okresie wegetacyjnym, ale rzede wszystkim od jego rozkładu. 3. Na stanowisku 1 zaasy wody w warstwie -5 cm rzez trzy letni okres badań utrzymywały się omiędzy olową ojemnością wodną a wilgotnością krytyczną. Na stanowisku 2 wilgotność kilkakrotnie sadała oniżej wilgotności krytycznej, a w 26 roku zbliżyła się do wilgotności trwałego więdnięcia. 4. Woda gruntowa na stanowisku 1, która układała się wysoko mogła mieć wływ na zasilanie wodą tego rofilu orzez odsiąk kailarny. Literatura 1. Kozaczyk P., Sielska I, Przybyła Cz, Bykowski J.: Ocena zdolności retencyjnych olderu Kościan Wonieść. Zesz. Nauk. AR w Krakowie, zesz. 28. Inż. Środ , Kozaczyk P., Sielska I., Przybyła Cz.: Zmiany uwilgotnienia czynnej warstwie gleb znajdujących się w sadzie na Pojezierzu Poznańskim. Zesz. Nauk. Wydz. Bud. i Inż. Środ. Pol. Koszalińskiej, nr 23, , Marcinek J., Wiślańska A.: Asocjacje czarnych ziem i gleb łowych falistej moreny dennej Równiny Kościańskiej. Rocz. AR w Poznaniu nr. 149, 65-81, Marcinek J., Sychalski M., Komisarek J.: Dynamika wody w glebach autogenicznych i semihydrogenicznych w układzie toosekwencyjnym falistej moreny dennej Pojezierza Poznańskiego. Rocz. AR w Poznaniu, CCLXVII, , Nyc K.: Sterowanie zasobami retencji gruntowej w dolinach rzek nizinnych. Zesz. Nauk. AR Wrocław, 53, 1-62, Nyc K., Pokładek R., Janus E.: Kształtowanie się stanów wód gruntowych na zmeliorowanych glebach lekkich w warunkach wrowadzania ograniczonego odływu. Zesz Nauk. AR Wrocław, Inżynieria Środowiska VI, nr 243, 61-71, Przybyła Cz., Kozaczyk P.: Bilanse wodne gleb deszczowanych astwisk olowych w warunkach zróżnicowanego ukształtowania terenu AR Poznań cz. I, , Szafrański Cz.: Gosodarka wodna gleb terenów bogato - rzeźbionych i otrzeby ich melioracji. Roczniki AR w Poznaniu, rozrawy naukowe, Środkowo-Pomorskie Towarzystwo Naukowe Ochrony Środowiska

13 Zmiany uwilgotnienia gleb olderu Nielegowo w okresach wegetacyjnych Changes of Water Content in Soils of Nielegowo Polder During Vegetation Periods of Years 25 to 27 Abstract Weather conditions, esecially rainfalls in Wielkoolska region, are characterized by wide variability of sace and time. This region is esecially exosed to atmosheric, hydrologic, and soil droughts, which may diminish cros. This work resents an influence of weather conditions on changes in water retention dynamics in soil of regions: Nielegowo and Kościański Channel of Obra during vegetation eriod in There have been analyzed the soil moisture, reflection of ground water rofiles. Profile 1 (mursh ground) was located 15 meters from melioration ditch, and the rofile 2 (mursh soil) was 4 m from the ditch mentioned above. Periods of vegetation in 25 and 26 shoved average rainfalls, however in the year 27, the vegetation eriod was counted to average dry ones. It was found that water retention in the analyzed soil rofiles deended not only on the aggregation of rainfalls but also on their distribution. On the rofile 1 which was located in the region under influence of the melioration ditch, the water retention during three year eriod of exerimentation, as well as in the -5 cm layer, as well as -1 cm, were located in the field water caacity and the critical water content. The mean level of ground water in the soil rofile was 14 cm below surface layer and it exerted an influence on water content of this rofile. In the rofile 2, which was located 4 m from melioration ditch water retention in the soil layer -5cm was falling multile times below critical soil moisture. In vegetation eriod in 26, retention was getting closer to moisture of ermanent wilting oint. Oscillation of ground water was between 83 cm (Aril 25) and 155 cm (Setember 25) below soil surface. Tom 11. Rok

14