FIZYKA I CHEMIA GLEB. Retencja gleb Zwierciadło wody w glebie

Transkrypt

1 FIZYKA I CHEMIA GLEB Retencja gleb Zwierciadło wody w glebie

2 Retencja, mała retencja, pojęcie Retencja: szeroki zakres działań technicznych i nietechnicznych powodujących poprawę jakościową i ilościową zasobów wodnych na skutek spowolnienia obiegu wody i związków chemicznych w małych zlewniach rzecznych [wg Mioduszewskiego].

3 Można magazynować wodę w: - zbiornikach o pojemności do 5 mln m3, - stawach i oczkach wodnych, - dolinach rzecznych, - korytach rzek i rowów melioracyjnych wyposażonych w urządzenia piętrzące, - glebie i gruncie.

4 formy retencji w zlewni Formy retencji w zlewni krajobrazowa wód glebowych i podziemnych wód powierzchniowych torfowiska bagna mokradła lasy strefa aeracji strefa saturacji naturalna sztuczna koryt i dolin rzecznych jeziora i stawy śnieżna sterowana zbiorniki wodne na potrzeby gospodarcze kąpieliska, oczka ozdobne, wędkarskie zb. ekologiczne, biofiltry, infiltracyjne, zapory przeciwrumowiskowe, suche zbiorniki przeciwpowodziowe jednozadaniowe wielozadaniowe niesterowana

5 Kształtowanie zasobów - metody ZASOBY WODY Retencja glebowa i krajobrazowa METODY poprawa struktury gleby, zabiegi agromelioracyjne, wapnowanie, prawidłowa agrotechnika, odpowiedni płodozmian, zwiększenie zawartości próchnicy w glebie, układ pól ornych, użytków zielonych, lasów, użytków ekologicznych, zalesienia, tworzenie pasów ochronnych, zadrzewień, zakrzaczeń, zwiększenie powierzchni mokradeł, torfowisk, bagien Wody gruntowe i podziemne Wody powierzchniowe ograniczenie spływu powierzchniowego, zwiększenie przepuszczalności gleb, zabiegi przeciwerozyjne, fitomelioracyjne i agromelioracyjne, regulowanie odpływu z sieci drenarskiej, stawy i studnie infiltracyjne małe zbiorniki wodne, piętrzenia na ciekach, regulacja odpływu ze stawów, oczek wodnych, gromadzenie wody w rowach melioracyjnych, kanałach, retencjonowanie odpływów z systemów drenarskich, zwiększenie retencji dolinowej

6 Wielkość porów glebowych w µm (1µm=0,001mm) i występujące w nich rodzaje wód >30mm 30-8,5 8, ,2 <0,2 Woda Woda Woda woda Woda grawitacyjna kapilarna kapilarna kapilarna higroskopowa błonkowata chem.związ. (odcieka) (woda łatwo dostępna) (trudno dostępna) (niedostępna) pf = 0 pf = 2,0 pf = 2,9 (3,0) pf = 4,2 Efektywna retencja użyteczna ERU Potencjalna retencja użyteczna PRU

7 Retencja użyteczna Retencja użyteczna R jest ilością wody, którą można wykorzystać z gleby na procesy ewapotranspiracji. R max jest różnicą pomiędzy PPW i wilgotnością współczynnika więdnięcia R u efektywna jest różnicą pomiędzy PPW i POS Gdy założymy głęboki poziom zwg w przybliżony sposób możemy obliczyć: R u = 10h c W g (mm), gdzie W g = 0,4-0,2 PPW (% obj ) W g woda łatwo dostępna 0,4-0,2 część PPW wyraża wodę łątwo dostępną (piaski 0,4; średnio zwięzłe 0,3; zwięzłe 0,2) h c czynna warstwa gleby (głębokość przenikania głównej masy korzeni Głębokość przenikania głównej masy korzeni - h Zboża 0,4 0,6 Kukurydza 0,4 0,8 Buraki cukrowe 0,4 0,8 Ziemniaki 0,4 0,6 Sady i winnice 0,3 1,0

8 Potencjalna retencja użyteczna dla różnych gleb

9 Stosunki wodne w profilu glebowym (wg Somorowskiego) 1, 2, 3 różnice poziomu wód gruntowych 4, 5, 6 pojemność przy PPW 7, 8, 9 pojemność przy POS 10 porowatość gleby 11 - zapasy przy PPW 12 - zapasy przy POS R retencja użyteczna d n dawka netto, O - odciekalność

10 Potencjalna i efektywna retencja użyteczna

11 Normy osuszenia na glebach z płytkim zwierciadłem wody (wg Somorowskiego) norma osuszenia (m) miń śednia max Gleby mineralne lekkie (piasek luźny) 0,35 0,40 0,45 średnie (glina lekka) 0,50 0,55 0,70 ciężkie (mada ciężka) 0,60 0,70 0,90 Gleby torfowe (torf głęboki) 0,50 0,70 0,90

12 Retencjonowanie wody w zlewni

13 Retencjonowanie wody w zlewni L F F h C pp R= F+ L+ C F zmiany zasobów wód powierzchniowych L zmiany zasobów wilgoci w warstwie gruntu ponad zwierciadłem wody gruntowej C zmiany zasobów wilgoci w obrębie wahań poziomu W zlewniach o sporych zdolnościach retencyjnych można obserwować zmiany R od 46mm do + 51mm (Ostromęcki)

14 Przykład przebiegu stanów retencyjnych w profilu glebowym zależny od wahań zwierciadła wody gruntowej h 5 R 5 h 4 teren 100%obj R 4 R 3 h 3 R 2 R 3 H zmienne zwierciadło wód gruntowych h 2 R 1-2 szkielet R 2 R zapasy wody w profilu R przyrosty retencji R 1 R = α h h n R R = β h h h 1 h 0 pp R 0 R 1 Stan retencji R

15 Przybliżone wartości współczynnika α, (wg Somorowskiego) Piasek luźny 0,37 Piasek słabo gliniasty 0,31 Glina lekka 0,30 Glina ciężka 0,25 Torf głęboki średnio rozłożony 0,25-0,37 Torf płytki średnio rozłożony, średnio zmurszały 0,48

16 Przykład zretencjonowanych zasobów wody w roku mokrym na glebach ciężkich (grunty orne) Zapasy wody [mm] Opady [mm] dz.1 dz.11 Z3 sr.wyp Z1 Z2 IV V VI VII VIII IX Przykład wyczerpywania się zasobów wilgoci glebowej w okresie IV-IX 400 Z2 Zapasy wody [mm] dz.1 dz.11 sr.wyp Z3 IV V VI VII VIII IX Z1 0 Poziom wody [cm] IV V VI VII VIII IX

17 Przykład zretencjonowanych zasobów wody w roku suchym na glebach ciężkich (grunty orne) 90,0 Opady 60,0 30,0 0,0 Zapasy wody [mm] Zapasy wody [mm] Z1 Z2 dz.1 dz.11 Z3 śr.wyp IV V VI VII VIII IX Z2 Z1 Z3 IV V VI VII VIII IX Poziom wody [cm] IV V VI VII VIII IX

18 500 Przykład wilgotności średniej w warstwie 0-50cm na początku okresu wegetacyjnego

19 Średnia wilgotność przy niskim pwg w czerwcu Oznaczenia: w profilu 0-50cm (kolor czerwony) i 0-100cm (kolor zółty) Przykład

20 Optymalne poziomy wód gruntowych w okresie wegetacji Orientacyjne normy odwodnienia (wg Ostromęckiego) Rodzaj gleby Rodzaje użytków rolnych Łąki Pastwiska Pola orne grunty mineralne 0,5-0,8 0,7-1,0 0,9-1,2 torfy 0,4-0,6 0,6-0,7 0,7-0,8 Inne źródła podają: Łąki 0,5 0,75 GO 0,7 1,25 Sady 1,0 1,75

21 Korzystne głębokości zalegania wody gruntowej (wg Schroedera) Łąki Pastwiska Pola Łatwo przepuszczalne mineralne Trudno przepuszczalne mineralne Torfowiska

22 Odporność roślin na zalewy powierzchniowe Zależy od: gatunku roślin, rodzaju gleby, temperatury i natlenienia wody, pory roku (fazy rozwojowe) Dopuszczalny czas trwania zalewu (wg Kostiakowa): wiosna lato Warzywa 3-5 dni 0,2-0,3 zboża ozime 5-7 dni - Pastewne dni 0,75-0,8 Okopowe - 0,3-0,5 łąki dni 1-1,5 wg Juvy: Zbożowe 3-5 dni Okopowe 1-2 Pastewne 2-4 Trawy 3-6 (8)

23 Spadek plonów w zależności od trwania zalewu gleby (wg Juva) w % plonów danej uprawy czas zalewu w dniach pszenica ozima burak cukrowy Łąka wiosna lato wiosna lato wiosna lato

24 Wpływ głębokiej orki na rozkład zapasów i uwilgotnienie profilu w glebie ilastej

25 Zmiany retencji potencjalnej, użytecznej i efektywnej gleb po wykonaniu orek

26 Kształtowanie się krzywych desorpcji pod wpływem orki (wg Miatkowskiego)