Zastosowanie analizy geostatycznej i teorii fraktali w badaniach dynamiki wilgotnosci w profilu glebowym na polach uprawnych

• Autorzy: Usowicz B

Warianty tytułu

EN

Application of geostatistical analysis and fractal theory for the investigation of moisture dynamics in soil profile of cultivated field

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy dokonano oceny czasowo-przestrzennej zmienności wilgotności gleby na polu z roślinami i bez przy zastosowaniu analizy geostatystycznej oraz obliczone wymiary fraktalne. Wykazano, że rozkład wilgotności gleby w okresie wiosenno-letnim w profilu glebowym był zdeterminowany przez opady atmosferyczne i rośliny. Stwierdzono występowanie czasowej zależności wilgotności gleby w profilu glebowym, przy czym promień autokorelacji czasowej zwiększał się wraz z głębokością. Na poletkach z roślinami wymiary fraktalne wykazywały wyraźny spadek wartości wraz z głębokością, natomiast na poletku bez roślin niewiele się zmieniały w obrębie badanego profilu. Tym samym wskazywały, że czasowy rozkład wilgotności gleby w profilu glebowym na poletku bez roślin był bardziej losowy niż na poletkach z roślinami.

EN

The estimation of the spatial-time variability of soil moisture in field under plant cover as compared to the moisture variability of bare soil has been performed using a geostatistical analysis and fractal dimensions. It was shown, that the moisture distribution during spring-summer period in soil profile is determined by rainfall and plant cover. The dependence of the soil moisture on time was established and the increase of the autocorrelation radius with increasing depth was found. The fractal dimension apparently decreased with depth in fields under plant cover whereas in soil without plants its value did not undergo considerable changes. It can be concluded then, that the time distribution of soil moisture in the soil profile without plants is morę random than that with plants.

Słowa kluczowe

PL

pola uprawne; gleby; dynamika gleby; wilgotnosc gleby; profile glebowe; geostatystyka

EN

arable field; soil; soil dynamics; soil moisture; soil profile; geostatistics

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrophysica
• Rocznik: 1999
• Tom: 22
• Opis fizyczny: s.229-243,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Usowicz B

• Instytut Agrofizyki PAN, ul.Doswiadczalna 4, 20-290 Lublin

Bibliografia

• Anderson A. N., McBratney A. B., Crawford J. W.: Applications of Fractals to Soil Science. Advences in Agronomy, 63, 2-76, 1998 (Ed. D. L. Sparks, Academic Press)
• 1. Armstrong A. C.: On the fractal dimensions of some transient soil properties. J. Soil Sci., 37, 641-652, 1986.
• 2. Baranowski P., Kossowski J., Usowicz B.: Spatial variability of soil water content in culti- vated fields. Zesz. Prób. Post. Nauk Rok, 405, 9-19, 1994.
• 3. Bartoli F., Burtin G., Royer J. J., Gury M., Gomendy V., Phylippy R., Leviandier Th., Gafrej R.: Spatial variability of topsoil characteristics within one silty soil type. Effects on clay migration. Geoderma, 68, 279-300, 1995.
• 4. Bartoli F., Philippy R., Burtin G.: Influence of organie matter aggregation in Oxisols rich in gibbsite or in goethite . I. Structures: the fractal approach. Geoderma, 54, 231-257, 1992. Bartoli F., Philippy R., Doirisse M., Niquet S., Dubuit M.: Structure and self-similarity in silty and sandy soils: the fractal approach. J. Soil Sci., 42, 167-185, 1991.
• 6. Brus D.,J.: Incorporating models of spatial variation in sampling strategies for soil. PhD Thesis, Wageningen Agricultural University, The Netherlands, 211pp, 1993.
• 7. Burrough P. A.: Multiscale sources of spatial variability in soil. I. The application of fractal concepts to tested levels of soil variation. J. Soil Sci., 34, 577-626, 1983.
• 8. Englund E., Sparks A.: Geostatistical Environmental Assessment Software. Environmental Monitoring Systems Laboratory Office of Research and Development, U.S. Environmental Protection Agency, Las Vegas, NV, 89193-3478, 1988.
• 9. Gamma Design Software. GS+ v. 3.06.5 beta. Geostatistics for the environmental Sciences. 1998.
• 10. Hummatov N.,G., Zheromskiy S.,V., Mironenko Ye.,V., Pachepskiy Ya.,A., Shcherbakov R.,A.: Geostatistical analysis of water retention capacity spatial variability for a grey forest soil. Pochvoviedenie, 6, 52-62, 1992.
• 11. Józefaciuk G.: Zmiany właściwości powierzchniowych gleb i minerałów ilastych w procesach zakwaszania i alkalizacji. Badania modelowe. Acta Agrophysica 15, 1998.
• 12. Józefaciuk G., Sokołowska Z., Hajnos M., Hoffmann C., Renger M.: Effect of leaching of DOC on water adsorption properties of sandy soil. Geoderma, 74, 125-137, 1996.
• 13. Kozak E.: Aspekty metodyczne wyznaczania rozkładu rozmiarów porów i wymiaru fraktalnego materiałów glebowych. Praca doktorska, Instytut Agrofizyki PAN, Lublin, 1994.
• 14. Kozak E., Pachepsky Y.A., Sokołowski S., Sokołowska Z., Stępniewski W.: A modified number- based method for estimatig fragmentation fractal dimensions of soils. Soil Sci. Am. J., 60, 1291 - 1297, 1996.
• 15. Kozak E., Sokołowska Z., Sokołowski S., Wierzchoś J.: Surface fractal dimension of soil materials ffom porę size distribution data I. A comparison of two methods of determination. Polish J. Soil Sci., 28, 77-85, 1995.
• 16. Kravchenko A., Zhang R.: Estimating the soil water retention ffom particle-size distributions: a fractal approach. Soil Sci., 163, 171-179, 1998.
• 17. Lipiec J., Hatano R., Słowińska-Jurkiewicz A.: The fractal dimension of porę distribution pattems in variously-compacted soil. Soil Tillage Res., 47, 61-66, 1998.
• 18. Lipiec J., Usowicz B.: Spatial variability of penetration resistance of soil at different compac- tion level. Bibliotheca Fragmenta Agronomica. t.2b, 423-426, 1997.
• 19. Malicki M.A.: Reflectometric (TDR) meter of moisture content in soils and other capillary- porous materials. Zesz. Prób. Post. Nauk Rok, 388:107-114, 1990.
• 20. McBratney A.B., Webster R.: How many observations are needed for regional estimation of soil properties. Soil Sci., 135(3), 177-183, 1983.
• 21. Moreno F., Usowicz B., Fernandez J.E., Andreu L.: Spatial distribution of salinity and water content in the reclaimed salt-affected soils of south-westem Spain. Proc Int. Conf. "Wastewater re-use in irrigated agriculture" 22-26 September 1997, vol. IV, 83-93, Valenzano (Bari), Italy.
• 22. Pachepsky Y.A., Korsumskaja L. P., Hajnos M.: Fractal parameters of soil porę surface area under a developing crop. Fractals, 4, 97-104, 1996.
• Pachepsky Y.A., Polubesova T.A., Hajnos M., Józefaciuk G., Sokołowska Z.: Parameters of surface heterogeneity from laboratory experiments on soil degradation. Soil Sci. Soc. Am. J., 59, 410-417, 1995.
• 24. Pachepsky Y.A., Polubesova T.A., Hajnos M., Sokołowska Z., Józefaciuk G.: Fractal parameters of porę surface area as influenced by simulated soil degradation. Soil Sci. Soc. Am. J., 59, 68-75, 1995.
• 25. Pannatier Y.: Variowin 2.1. Program for geostatistical analysis. University of Lausanne, 1994.
• 26. Papritz A.J.: Estimating temporal change of soil properties. PhD Thesis, Swiss Federal Institute of Technology Zurich, 166pp, 1993.
• 27. Patrykiejew A., Sokołowski S., Sokołowska Z.: On the nonideality effects in adsorption of anions in soils. Int. Agrophysics, 3, 165-176, 1987.
• 28. Patrykiejew A., Sokołowski S., Sokołowska Z.: On the kinetics of phosphate sorption by soils. Int. Agrophysics, 5, 13-25, 1989.
• 29. Perfect E., Groenevelt P. H., Kay B. D., Grant C. D.: Spatial variability of soil penetrometer measurements at the mesoscopic scalę. Soil Tillage Res., 16, 257-291, 1990.
• 30. Perfect E., Kay B. D.: Application of fractals in soil and tillage research: a review. Soil Tillage Res., 36, 1-20, 1995.
• 31. Polubcsova T.A., Pachepsky Y.A., Hajnos M., Józefaciuk G., Sokołowska Z.: Comparison of three techniques to assess surface heterogeneity of solids in soils. Int. Agrophysics, 11, 189-198, 1997.
• 32. Rasiah V., Alymore A. G.: Characterizing the changes in soil porosity by computed tomography and fractal dimension. Soil Sci., 163, 203-211, 1998.
• 33. Rieu M., Sposito G.: Fractal fragmentation, soil porosity, and soil water properties. Soil Sci. Soc. Am. J„ 55, 1231-1244, 1991.
• 34. Sokołowska Z.: Rola niejednorodności powierzchni w procesach adsorpcji zachodzących na glebach. Problemy Agrofizyki 58, 1989.
• 35. Sokołowska Z.: On the role of energetic and geometrie heterogeneity in sorption of water vapour by soils. Geoderma, 45,251-265, 1989.
• 36. Sokołowska Z., Hajnos M., Sokołowski S.: Effect of leaching of dissolved organie carbon on fractal dimension of soils. 231-239, W: Fractals and Beyond: Complexities in the Science. Novak M. M. (Ed.), World Sci. Pub. Co. Pte. Ltd., Singapore, New Jersey, London, Hong Kong, 1998.
• 37. Sokołowska Z., Sokołowski S.: Teorie fraktalne adsorpcji. Problemy Agrofizyki 55, 1988.
• 38. Sokołowska Z., Sokołowski S.: Water sorption in soils: The role of energetic and geometrie heterogeneity. Int. Agrophysics, 5, 247-254, 1989.
• 39. Sokołowska Z., Sokołowski S.: Influence of humic acid on surface fractal dimension of kaolin: analysis of mercury porosimetry and water adsorption data. Geoderma 88, 233-249, 1999.
• 40. Sokołowska Z., Stawiński J., Patrykiejew A., Sokołowski S.: A notę on fractal analysis of adsorption process by soils and soil minerals. Int. Agrophysics, 5, 3-12, 1989.
• 41. Usowicz B., Kossowski J., Baranowski P.: Spatial variability of soil thermal properties in cultivated fields. Soil Tillage Res., 39, 85-100, 1996.
• 42. Usowicz B.: Time and space variability of soil thermal properties in cultivated fields. Proc. 16th World Congress of Soil Science, Montpellier, France, 20-26 August 1998, CD 253-t.pdf, 1-9.
• 43. Walczak R.: Struktura bilansu promieniowania i stosunki termiczno-wilgonościowe gleby. Sprawozdanie Grantu PB 1679/5/91, 1994.
• 44. Walczak R. Usowicz B.: Variability of moisture, temperaturę and thermal properties in bare soil and in crop field. Int. Agrophysics, 8, 161-168,1994.
• 45. Webster R.: Quantitative Spatial Analysis of Soil in the Field. Advances in Soil Science. 3:1- 70, 1985.
• 46. Webster R., Burgess T.M.: Sampling and bulking strategies for estimating soil properties in smali regions. J. Soil Sci., 35, 127-140, 1984.