Determination of water retention characteristics of organic soils, using the indirect filter-paper method

• Autorzy: Oleszczuk R. , Zajac E. , Hewelke E. , Wawer K.

Warianty tytułu

PL

Wyznaczanie krzywych retencyjności wodnej gleb organicznych metodą pośrednią - bibuły filtracyjnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper describes the filter-paper method as an indirect method for the estimation of the pF characteristics. In this method, no direct measurements of soil water potential (pF) are performed, but the latter is determined on the basis of the gravimetric moisture content of the filter paper, which is in contact with the analysed soil samples. Therefore, there is a need to establish a calibration equation that would express the relationship between the value of the soil water potential (pF) and the gravimetric moisture content of the filter paper. The calibration procedure was performed using standard measurement methods of determining pF curves (sand box, pressure plates) and filter paper (Whatman no 42). Based on the research conducted, calibration curves were developed for the filter-paper method, for the analysed sapric (drainic) histosoles, developed from moss and alder peats of medium (hemic) and strong (sapric) degree of decomposition, originating from the mid-basin of the Biebrza river. The proposed calibration curves were presented as 3-degree polynomial equations. The aforementioned equations can be used for the estimation of retention characteristic for sapric (drainic) histosoles, showing similar properties and comparable degree of secondary decomposition of the peat mass.

PL

W pracy przedstawiono jedną z metod pośrednich wyznaczania krzywych retencyjności wodnej jaką jest metoda bibuły filtracyjnej. W metodzie tej nie wykonuje się bezpośrednich pomiarów potencjału wody glebowej (pF), lecz wyznacza się go na podstawie wilgotności wagowej krążków bibuły filtracyjnej przylegającej do badanych próbek glebowych. Opracowane równania kalibracji wyrażają zależność pomiędzy wartością potencjału wody glebowej (pF) a wilgotnością wagową bibuły filtracyjnej. Kalibrację przeprowadzono przy wykorzystaniu standardowych metod pomiarowych krzywych pF (blok pyłowy, komory ciśnieniowe) oraz bibuły filtracyjnej Whatman no 42. Na podstawie przeprowadzonych badań opracowano równania kalibracji dla metody bibuły filtracyjnej dla gleb organicznych murszowych, wytworzonych z torfów mechowiskowych i olesowych o średnim (hemic) i silnym (sapric) stopniu rozkładu, pochodzących ze środkowego basenu rzeki Biebrzy. Uzyskano równania kalibracji w formie równań wielomianu trzeciego stopnia. Powyższe równania mogą być stosowane dla określania zdolności retencyjnych utworów organicznych, charakteryzujących się podobnymi właściwościami i zbliżonym stopniem rozkładu materii organicznej.

Słowa kluczowe

EN

water retention; water retention curve; organic soil; filter-paper method

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Formatio Circumiectus
• Rocznik: 2018
• Tom: 17
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.13-21,fig.,ref.

Twórcy

autor

Oleszczuk R.

• Department of Environmental Improvement, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Warsaw University of Life Sciences – SGGW, Nowoursynowska 159, 02-776 Warsaw

autor

Zajac E.

• Department of Land Reclamation and Peat-Bog Protection, Faculty of Environmental Engineering and Land Surveying, University of Agriculture in Krakow, al.Mickiewicza 24/28, 30-059 Krakow

autor

Hewelke E.

• Laboratory - Water Center WULS-SGGW, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Warsaw University of Life Sciences – SGGW, Ciszewskiego 6, 02-776 Warsaw

autor

Wawer K.

• Department of Environmental Improvement, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Warsaw University of Life Sciences – SGGW, Nowoursynowska 159, 02-776 Warsaw

Bibliografia

• Al-Khafaf, S., Hanks, R.J. (1974). Evaluation of the filter paper method for estimating soil water potential. Soil Science, 117, 4, 194–199.
• Brandyk, T. (1990). Podstawy regulowania uwilgotnienia gleb dolinowych. Rozprawy i monografie naukowe, 116. Wydawnictwo SGGW, Warszawa.
• Brandyk, T., Szatyłowicz, J., Oleszczuk, R., Gnatowski, T. (2003). Water-related physical attributes of organic soils. [In:] Organic soils and peat materials for sustainable agriculture. Eds. L.-E. Parent, P. Ilnicki. CRC Press and International Peat Society, Boca Raton, Florida, USA, 33–66.
• Bulut, R., Leong, E.C. (2008). Indirect measurement of suction. Geotech. Geolog. Engineer., 26(6), 633.
• Chandler, R.J., Gutierrez, C.I. (1986). The filter-paper method of suction measurement. Geotechnique, 36, 265–268.
• Chavez, J.A., Lopez, R., Kopecky, L., Landaverde, J. (2013). Soil-water retention curve and beginning of monitoring in Tierra Blanca Joven (TBJ). Revista Geológica de América Central, 49, 83–99.
• Deka, R.N. Wairiu, M., Mtakwa, P.W., Mullins, C.E., Veenedaal, E.M. Townend, J. (1995). Use and accuracy of the filter-paper technique for measurement of soil matric potential. Europ. J. Soil Sci., 46, 233–238.
• Gąsowska, M., Oleszczuk, R., Urbański, J., Baryła, A. (2015). Analiza zmian położenia wód gruntowych i uwilgotnienia na fragmencie systemu nawodnień podsiąkowych w glebie torfowo-murszowej. Infrastr. Ekol. Ter. Wiej., III/1, 583–592.
• Gnatowski, T., Oleszczuk, R., Szatyłowicz, J., Brandyk, T. (2008). Analysis of retention and hydraulic properties in peat-moorsh soil. Polish J. Environm. Studies, 17(3A), 211–215.
• Gnatowski, T., Szatyłowicz, J., Brandyk, T., Kechavarzi, C. (2010). Hydraulic properties of fen peat soils in Poland. Geoderma, 154(3–4), 188–195.
• Gnatowski, T., Szejba, D., Szatyłowicz, J., Oleszczuk, R., Brandyk, T., Sosulski, T. (2006). Wpływ właściwości fizycznych i chemicznych utworów torfowych z obszaru Doliny Biebrzy na zdolności retencjonowania wody. [In:] Właściwości fizyczne i chemiczne gleb organicznych. Eds. T. Brandyk, L. Szajdak, J. Szatyłowicz. Wydawnictwo SGGW, Warszawa, 65–74.
• Griffith, G.W., Roughley, R.J., Pitman, T.M. Spohr, L.J. (1991). Factors affecting the determination of the moisture characteristics of peat by the filter paper method. Soil Biol. Biochem., 23, 11, 1065–1070.
• Hamblin, A.P. (1981). Filter-paper method for routine measurements of field water potential. J. Hydrology, 53, 355–360.
• Hewelke, E., Szatyłowicz, J., Gnatowski, T. Oleszczuk, R. (2014). Zmienność przestrzenna uwilgotnienia hydrofobowej gleby organicznej w warunkach przepływu preferencyjnego. Rocz. Ochrona Środowiska, 16(1), 580–607.
• Hewelke, P., Gnatowski, T., Hewelke, E., Tyszka, J., Żakowicz, S. (2015). Analysis of water retention capacity for selected forest soils in Poland. Polish J. Environm. Studies, 24(3), 1013–1019.
• Hewelke, P., Hewelke, E., Chołast, S., Żakowicz, S., Lesak, M. (2017). Ocena możliwości zastosowania wybranych funkcji pedotransfer do wyznaczania retencji gleb leśnych w Polsce. Przegląd Naukowy – Inżyn. Kształt. Środ., 26(3), 336–345.
• Hewelke, P., Hewelke E., Oleszczuk, R., Kwas. M. (2018) The application of pedotransfer functions for estimating water retention of alluvial soils in the Żuławy Wiślane, northern Poland. Soil Sci. Ann., 69(1).
• Ilnicki, P. (2002). Torfowiska i torf. Wydawnictwo AR im. A. Cieszkowskiego, Poznań.
• Jury, W.A., Gardner, W.R., Gardner, W.H. (1991). Soil physics. 5th ed. John Wiley & Sons, New York, 173–195.
• Kim, H., Prezzi, M., Salgado, R. (2016). Calibration of Whatman Grade 42 filter paper for soil suction measurement. Canadian J. Soil Sci., 97(2), 9–98.
• Klute, A. (1986). Water retention: laboratory methods. [In:] Methods of soil analysis. Part 1: Physical and mineralogical methods. Agronomy Monographs, 9. Ed. A. Klute. ASA I SSA: Madison, Wisconsin, 635–662.
• Leong, E. C., Kizza, R., Rahardjo, H. (2016). Measurement of soil suction using moist filter paper. [In:] E3S Web of Conferences E-UNSAT 2016, 9, 10012.
• Lipka, K., Zając, E., Hlotov, V., Siejka, Z. (2017). Disappearance rate of a peatland in Dublany near Lviv (Ukraine) drained in 19th century. Mires and Peat, 19(17), 1–15.
• Maciak, F., Liwski, S. (1996). Ćwiczenia z torfoznastwa. Wydawnictwo SGGW, Warszawa.
• Mcqueen, I., Miller, R.F. (1968). Calibration and evaluation of a wide-range gravimetric method for measuring moisture stress. Soil Sci., 106, 225–231.
• Mocek, A., Drzymała, S., Maszner, P. (2010). Geneza, analiza i klasyfikacja gleb. Wydawnictwo AR im. A. Cieszkowskiego, Poznań, ss. 416.
• Okruszko, H. (1993). Transformation of fen-peat soils under the impact of draining. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln., 4–73.
• Okruszko, H. (1976). Zasady rozpoznawania i podziału gleb hydrogenicznych z punktu widzenia potrzeb melioracji. Biblioteczka Wiadomości IMUZ, 52, 7–54.
• Oleszczuk, R., Gnatowski, T., Chrzanowski, S. (2013). Analiza właściwości fizyko-wodnych wierzchniej warstwy zmeliorowanej gleby torfowo-murszowej. Acta Sci. Pol., Formatio Circumiectus, 12(2), 83–92.
• Oleszczuk, R., Szatyłowicz, J, Brandyk, T., Gnatowski, T. (2000). An analysis of the influence of shrinkage on water retention characteristics of fen peat-moorsh soil. Suo, 51(3), 139–147.
• Olszta, W., Zawadzki, S. (1991). Właściwości retencyjne gleb, metody ich określania oraz sposoby wykorzystania w melioracji. Materiały Instruktażowe 94. Instytut Melioracji i Użytków Zielonych, Falenty.
• Ophori, D.U., Maharjan, B. (2000). First approximations of soil moisture retention curves using the filter-paper method. Hydrological Processes, 14, 1131–1138.
• Pokładek, R., Kowalczyk, T., Orzepowski, W., Żmuda, R. (2016). Retencyjność gleb w okresie wegetacyjnym na przykładzie obiektu Samowtór. Infrastr. Ekol. Ter. Wiej., I/1, 33–44.
• Sapek, A., Sapek, B. (1997). Metody analizy chemicznej gleb organicznych. Materiały Instruktażowe, 115, IMUZ, Falenty.
• Systematyka gleb Polski (2011). Rocz. Glebozn. – Soil Sci. Ann., 62(3), 1–193.
• Ślusarczyk, E. (1979). Określanie retencji użytecznej gleb mineralnych dla prognozowania i projektowania nawodnień. Melioracje Rolne, 3(53), 1–10.
• Szatylowicz, J., Gnatowski, T., Szejba, D., Oleszczuk, R., Brandyk, T., Kechavarzi, C., (2007). Moisture content variability in drained fen soil. [In:] T. Okruszko, E. Maltby, J. Szatylowicz, D. Świątek, W. Kotowski (eds.). Wetlands Monitoring, Modelling and Management. Taylor and Francis Group, London, 113–120.
• Van Genuchten, M.Th., Leij, F.J., Yates, S.R. (1991). The RETC code for quanifity the hydraulic functions of unsaturated soils. U.S. Environmental Protection Agency, Washington DC.
• Van Genuchten, M.Th. (1980). A closed – form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Science Society of America J., 44, 892–898.
• Varallyay G., Mironienko E.V. 1979. Soil water relationships in saline and alkali conditions. [In:] Modeling of Salinization and Alkalization. Eds. V.A. Kovda, I. Szabolces. Agrokemia es Talatjan, 28 (Supplement), 33–82.
• Wösten, J.H.M., Lilly, A., Nemes, A., Le Bas, C. (1999). Development and use of a database of hydraulic properties of European soils. Geoderma, 90, 169–185.
• Zawadzki, S. (1973). Laboratoryjne oznaczanie zdolności retencyjnej utworów glebowych. Wiadomości IMUZ, 11(2), 11–30.

Identyfikatory

DOI

10.15576/ASP.FC/2018.17.2.13