Influence of the type of soil dewatering and land use on the dynamics of concentrations and volume of nitrogen discharged from agricultural areas

• Autorzy: Szymczyk S

Warianty tytułu

PL

Wplyw sposobu odwodnienia i uzytkowania gleb na dynamike stezenia i wielkosc odplywu azotu z obszarow rolniczych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Studies on the dynamics of concentrations and discharge of nitrogen load through draining systems were carried out in Olsztyn Lake District (Pojezierze Olsztyńskie) from 1994 to 2007. For the tests, three basins were selected: an agricultural basin drained with a drainage system, an agricultural and forested basin drained with a network of ditches and drains, and an agriculrual basin with a large forest cover (ca 30%), drained with ditches. The discharge of water through the draining facilities was measured every two weeks, and once a month, N-NO3, N-NO2, N-NH4 as well as Kjeldahl nitrogen were determined. It has been demonstrated that the volume of discharged water carried away through draining systems depends primarily on the amount and distribution of atmospheric precipitation, epsecially during the winter half-year. The dynamics of concentrations and loads of nitrogen in water discharged via draining systems varied with time and depended not only on the amount and distribution of precipitation over a year and in the multi-year period, but also on the type of land use in a given basin and a draining system. It was also found out that intensive rainfall in summer only slightly increased the discharge of water from the basin drained with the drainage system. The load of total nitrogen flowing away through the draining systems from agricultural basins was closely connected with the amount of discharged water and water levels of mineral nitrogen compounds, especially N-NO3. The highest nitrogen loss from drained areas appeared in spring, which was associated with the seasonal character of water outflow, culminating in March-April. The highest concentration of total nitrogen (16.69 mg dm-3) was determined in water discharged through the network of ditches and drains, but due to a more intensive dewatering of soils, a higher total nitrogen load (on average 33% more) was discharged through drains. Per 1 ha of an agricultural basin, the annual outflow of total nitrogen was up to 13.13 kg, including 12.04 kg of mineral nitrogen.

PL

Badania nad dynamiką stężenia i odpływu ładunku azotu systemami melioracyjnymi prowadzono na Pojezierzu Olsztyńskim w latach 1994-2007. Do badań wytypowano zlewnie: rolniczą odwadnianą siecią drenarską, rolniczo-leśną odwadnianą siecią rowów i drenów oraz rolniczą o dużym udziale obszarów leśnych (ok. 30%), odwadnianą rowami melioracyjnymi. Odpływ wód z urządzeń melioracyjnych mierzono co dwa tygodnie, a raz na miesiąc w wodzie oznaczano N-NO3 N-NO2, N-NH4 oraz azot metodą Kjeldahla. Wykazano, że o wielkości odpływu wody systemami melioracyjnymi decydują głównie ilość i rozkład opadów atmosferycznych, a szczególnie ich ilość w półroczu zimowym. Dynamika stężeń i ładunków azotu w wodach odpływających systemami odwadniającymi była zmienna w czasie i zależała nie tylko od ilości i rozkładu opadów w roku i wieloleciu, ale również od sposobu zagospodarowania zlewni i systemu odprowadzającego wodę. Stwierdzono, że intensywne opady w sezonie letnim zwiększają odpływ wody w niewielkim stopniu, i tylko w przypadku sieci drenarskiej. Ładunek azotu ogólnego odpływającego systemami melioracyjnymi ze zlewni rolniczych jest ściśle uzależniony od ilości odpływającej wody oraz od stężenia w niej mineralnych związków azotu, szczególnie N-NO3. Największe straty azotu z terenów zmeliorowanych występowały w okresie wiosennym, co wiąże się z sezonowym odpływem wód i jego kulminacją w miesiącach marzec-kwiecień. Największe stężenie azotu ogólnego (16,69 mg·dm-3) występowało w wodach odpływających siecią rowów i drenów, ale ze względu na intensywniejsze odwodnienie gleb większy jego ładunek, średnio o 33%, odpływał drenami. Z 1 ha zlewni rolniczej drenami odpływało do 13,13 kg azotu ogólnego rocznie, w tym do 12,04 kg azotu mineralnego.

Słowa kluczowe

EN

soil dewatering; dewatering system; land use; concentrations dynamics; nitrogen; agricultural area; dewatering; draining

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Elementology
• Rocznik: 2010
• Tom: 15
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.189-211,fig.,ref.

Twórcy

autor

Szymczyk S

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn, pl.Lodzki 2, 10-718 Olsztyn, Poland

Bibliografia

• Allan A., Chapman D. 2001. Impacts of afforestation on groundwater resources and quality. Hydrogeol. J., 9: 390-400.
• Grabińska B., Koc J., Glińska-Lewczuk K. 2005. Sezonowość odpływu azotu azotanowego ze zlewni rolniczo-leśnych. [Seasonal exsport of nitrate nitrogen from agricultural-forested catchments]. J. Elementol., 10(2): 277-288. [in Polish].
• Heathwaite A.L., Griffiths P., Parkinson R.J. 1998. Nitrogen and phosphorus in runoff from grassland with butter strips following application of fertilizers and manures. Soil Use Manag., 14: 142-148.
• Herzog F., Prasuhn V., Spiess E., Richner W. 2008. Environmental cross-compliance mitigates nitrogen and phosphorus pollution from Swiss agriculture. Environ. Sci. & Policy, 2: 655-668.
• Koc J., Koc-Jurczyk J., Solarski K. 2009. Wielkość i dynamika odpływu azotu z wodami z obszarów rolniczych. [Scale and dynamiks of nitrogen outflow in water from rural areas]. Zesz. Nauk. P-W O/PTIE i O/PTG Rzeszów, 11: 121-128. [in Polish].
• Koc J., Solarski K., Rochwerger A. 2007. Effect of land reclamation on the system volume and seasonality of nitrate runoff from croplands. J. Elementol., 12(2): 121-133.
• Kopacz M., Twardy S., Kostuch M. 2007. Ładunek azotu pochodzącego ze źródeł rolniczych a zmiany użytkowania zlewni w dorzeczu górnej Wisły. [Nitrogen load from agricultural sources and changes in the land use in the upper Vistula basin. Woda Środ. Obsz. Wiej., IMUZ Falenty, 7, 2b(21): 87-97. [in Polish].
• Kowalik P., Kulbik M. 2002. Wpływ pokrywy glebowej w zlewni na kształtowanie się obszarowego spływu niektórych zanieczyszczeń do wód powierzchniowych. [The influence of soils in river on surface runoff and nitrate and phosphate leaching into riversj. Woda Środ. Obsz. Wiej., 2 1(4): 211-223. [in Polish].
• Lipiński J. 2002. Odpływ składników chemicznych z gleby przez sieć drenarską. [Outflow of chemical components from soil through the drainage networkj. Woda Środ. Obsz. Wiej., IMUZ Falenty, 2, 2(5): 151-170.
• Lipiński J. 2003. Drenowanie gleb mineralnych a środowisko przyrodnicze. [Drainage of mineral soils and natural environment]. Wiad. Mel. Łąk., 2(397): 74-76.
• Oenema O., Van Liere L., Schumans O. 2005. Effects of lowering nitrogen and phosphorus surpluses in agriculture on the quality of groundwater and surface water in the Netherlands. J. Hydrol., 304: 289-301.
• Pulikowski K., Hus T., Kostrzewa S., Paluch J., Pęczkowski G. 2008. Zawartość azotu i fosforu w wodach odpływających z małych zlewni użytkowanych rolniczo. [Concentration of nitrogen and phosphorus in the effluent waters from little agricultural catchments]. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 528: 157-164. [in Polish].
• Spruill T.B. 2004. Effectiveness of riparian buffers in controlling groundwater discharge of nitrate to streams in selected hydrogeologic settings on the North Carolina Coastal Plain. Wat. Sci. Tech., 49 (3): 63-70.
• Szymczyk S., Szyperek U. 2005. Erozja chemiczna gleb obszarów pojeziernych. Cz. 1. Odpływ mineralnych związków azotu. [Chemical erosion of soil on lakeland area. Part. 1. The outflow of mineral nitrogen compounds]. Acta Agroph., 5(1): 175-178. [in Polish].
• Szymczyk S., Szyperek U., Rochwerger A., Rafałowska M. 2005. Wpływ opadów atmosferycznych na odpływ wapnia i magnezu z gleb obszarów pojeziernych. [Influence of precipitation on calcium and magnesium outflows from soils in young glacial areas]. J. Elementol., 10(1): 155-166. [in Polish].
• Vagstad N., Jansons V., Loigu E., Deelstra J. 2000. Nutrient losses from agricultural areas in the Gulf of Riga drainage basin. Ecol. Engin., 14: 435-441.