Procesy hydrologiczne, straty składników pokarmowych i erozja gleby w małych zlewniach rolniczych, modele i RDW Johannes Deelstra Bioforsk, Norway.
Co robimy i dlaczego Co jest specjalnego w hydrologii małych zlewni w porównaniu do zlewni dużych? Czy hydrologia krajów Europy Północnej i Zachodniej różni się od hydrologii krajów Południa Europy? Czy małe zlewnie różnią się hydrologicznie glebowo i stratą składników odżywczych od zlewni dużych?
Lokalizacja zlewni Program monitoringu i ochrony terenów rolniczych (JOVA), podobne programy na Łotwie i w Estonii. Quantifying runoff, nutrient and soil loss Zlewnie różnią się zabiegami technologicznymi i klimatem.
Charakterystyka zlewni Rozmiar Średnia temp. Nawożenie(N/P) Catchment Średni opad (mm) Main crops (ha) (ºC) Høgfoss 29500 5.6 829 Cereals 157/25 Hotran 2000 5.3 892 Cereals, ley 131/21 Mørdre 680 4 665 Cereals 127/24 Skuterud 450 5.3 785 Cereals 157/25 Kolstad 308 3.6 585 Cereals 159/28 Volbu 166 1.6 575 Ley 130/23 Naurstad 140 4.5 1020 Ley 134/23 Vandsemb 6,5 4 665 Cereals 127/24 Bye (subs. dr.) 4 3.6 585 Cer., pot 159/28 Vinningland 2,4 7.1 1189 Ley 415/50 Räpu (Est.) 2550 5.5 742 Cereals, ley 60/9 Rägina (Est.) 2130 5.8 642 Cereals, ley 30/4 Mellupite (Lat.) 964 6.1 633 Cereals 55/16 Mellupite_d (Lat.) 12 6.1 633 Cereals 55/16
Odpływ i straty składników pokarmowych Straty fosforu w zlewni kg/ha
Sezonowość przepływów W sezonie wegetacyjnym odpływ bardzo mały. Zlewnia Zima Wiosna Lato Jesień Gru - Luty Mar - Kwi Maj - Sie Wrz- Lis Høgfoss 0.30 0.25 0.17 0.28 Skuterud, 0.28 0.27 0.13 0.33 Vandsemb 0.23 0.33 0.16 0.28 Vinningland 0.39 0.12 0.09 0.39 Räpu (Est.) 0.35 0.36 0.15 0.15 Mellupite drainage (Lat.) 0.45 0.22 0.07 0.25
Roczny odpływ i straty są generowane w niewielkiej liczbie dni. odpływ Zawi. Stała Cał.P Cał.N % dni 50 26 12 16 23 90 118 66 80 106 100 365 365 365 365 Przykładowa zlewnia Skuterud, Norway
Wpływ drenażu podziemnego na straty N, P i erozję Vinningland, 1997-2006 N-loss (kg/ha) 35 P-loss (kg/ha) 0.3 SS(kg/ha) 56 Runoff (mm) 664 Bye, 1994-2007 sur subs Kolstad N-loss (kg/ha) 1.1 29 52 P-loss (kg/ha) 0.3 0.04 0.5 SS(kg/ha) 220 20 170 Runoff (mm) 14 165 330 Vandsemb, 1992-2004 sur subs Mørdre N-loss (kg/ha) 2 22 20 P-loss (kg/ha) 0.6 0.5 1.6 SS(kg/ha) 470 90 1300 Runoff (mm) 126 202 287 Podziemny drenaż znacząco podnosi straty
Dla wielu zlewni typowa jest duża zmienność dzienna.
Ta zmienność może być wyrażona poprzez współczynnik spłaszczenia, wskazujący prędkość zmian. -bazujący na wartościach średnich dla dnia -bazujący na wartościach godzinowych day hour (in- day variation) FI day n q i i= 1 = n i= 1 q q i i 1 n i= = n FI 1 hr i Δq q i hr
Jakie czynniki wpływają na odpływ Rozmiar zlewni, Typ gleby, Użytkowanie gruntu, Uważa się że drenaż podziemny ma duży wpływ na odpływ.
Modelowanie odpływu ze zlewni, skala zlewni i drenaż podziemny. Subs dr. Subs dr. Subs dr. Scale effect Czy drenaż ma wpływ na odpływ.? Skuterud, 1994-2006 N_strata (kg/ha) 45 P_strata (kg/ha) 0.2 SS(kg/ha) 1190 Avrenning (mm) 504
Proces tworzenia odpływu. W wilgotnym klimacie umiarkowanym spływ powierzchniowy jest często generowany na skutek nasycenia warstw podziemnych. Jednym z powodów drenażu podziemnego w wielu europejskich krajach jest odprowadzenie nadmiaru wody z strefy korzeniowej, pośrednio zapobiegając spływowi powierzchniowemu. W takich warunkach również procesy erozji wymagają szczególnej uwagi. W małych zlewniach duża zmienność odpływu w krótkim czasie ma prawdopodobnie duży wpływ na erozję i straty składników pokarmowych. W klimacie chłodniejszym, specjalnej uwagi wymagają procesy zamarzania i rozmarzania gleby, opadów śniegu i deszczu oraz wiosennych roztopów. Aby prawidłowo planować uprawy i zabiegi technologiczne ważne jest używanie modeli które są w stanie uwzględniać ww zjawiska.
Czy mamy modele odpowiednie do sytuacji Wiele modeli jest obecnie testowanych w zlewniach norweskich SWAT(Bilans wodny, straty składników pokarmowych i erozyjne.) SWAT był testowany w Dwu projektach europejskich EUROHARP i STRIVER.m Obecnie jest testowany e Skuterud. DRAINMOD, symulujący drenaż podziemny/ spływ powierzchniowy/dynamikę azotu. HBV model (hydrolologiczny) INCA model (hydrologia, dynamika składników pokarmowych) SOIL/SOIL_NO and COUP (hydrologia,dynamika azotu); (stworzony przez SLU) WEPP (model do symulowania erozji wodnej) testowamy na małych poletkach
Procesy Hydrologiczne, straty składników pokarmowych i gleby, modele i RDW Tylko model który dobrze symuluje przepływy w zlewni w lokalnych warunkach klimatycznych, można z sukcesem stosować przy wdrożeniu RDW.