The role of storage reservoirs in reducing calcium migration from agricultural catchments

• Autorzy: Koc J , Duda M.

Warianty tytułu

PL

Znaczenie zbiornika retencyjnego w ograniczeniu migracji wapnia ze zlewni rolniczej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This study was conducted on a storage reservoir situated in a valley, in the lower course of the Sząbruk stream in north-eastern Poland, the Olsztyn Lakeland mesoregion. The catchment area of the Sząbruk stream consists of an agricultural and an afforested part. A storage reservoir is found in the lower part of the Sząbruk stream valley. The reservoir was built 25 years ago. It is enclosed by a dike and equipped with an outlet box. Outflows from the reservoir pass through the terminal segment of the Sząbruk stream to Lake Wulpińskie. The results of the experiment indicate that the calcium content of water evacuated from the catchment was determined by the type and intensity of catchment use, ranging from 22.3 mg Ca⋅dm-3 to 178 mg Ca⋅dm-3. The highest calcium concentrations, 113 mg Ca⋅dm-3 on average, were noted in the agricultural catchment connected to a drainage network; lower levels, 78.7 mg Ca⋅dm-3, were found in farming areas drained via ditches, while the lowest Ca content in water, 38.7 mg Ca⋅dm-3 on average, was determined in outflows from afforested catchments. Calcium concentrations were lower during the growing season in all studied catchment types. The calcium load discharged from the catchment dependnded on the catchment management. The highest calcium loss per area unit was observed in the drained agricultural catchment (76.6 kg Ca⋅ha-1⋅year-1), followed by the catchment drained via ditches (56.3 Ca⋅ha-1⋅year-1) and the afforested catchment (31.8 Ca⋅ha-1⋅year-1). Despite the inflow of calcium-rich drainage water, calcium concentrations decreased by 11%, from 56.8 mg Ca⋅dm-3 to 50.3 mg Ca⋅dm-3, after the stream’s waters passed through the storage reservoir. An increase in Ca levels was noted in the girdling ditch. The flow of water through the ditch minimizes sedimentation, and higher quantities of Ca were supplied with drainage water. The reservoir accumulated 242.4 kg Ca per ha in the course of one year, mostly in the growing season (83%). The above indicates high involvement of biological processes. The reservoir fulfilled the role of a barrier inhibiting calcium loss from the catchment.

PL

Badania prowadzono na zbiorniku retencyjnym położonym w dolinie końcowego biegu strugi Sząbruk położonej w północno-wschodniej Polsce, w mezoregionie Pojezierza Olsztyńskiego. Zlewnia strugi Sząbruk składa siê z części leśnej i rolniczej. W dolnej części doliny strugi Sząbruk jest położony zbiornik retencyjny wykonany przed 25 laty, zamknięty groblą i mnichem. Odpływy ze zbiornika kierowane są końcowym odcinkiem strugi Sząbruk do Jeziora Wulpińskiego. W wyniku badań stwierdzono, że stężenie wapnia w wodzie odpływającej ze zlewni zależało od sposobu i intensyfikacji użytkowania i mieściło się w granicach od 22,3 mg Ca⋅dm-3 do 178 mg Ca⋅dm-3. Najwyższe stężenie, średnio 113 mg Ca⋅dm-3, wystąpiło w wodach zlewni rolniczych odwadnianych siecią drenarską, niższe, średnio 78,7 mg Ca⋅dm-3, w wodach z terenów rolniczych odwadnianych rowami, a najniższe, średnio 39,7 mg Ca⋅dm-3, w wodach ze zlewni leśnej. We wszystkich zlewniach cząstkowych mniejsze stężenia wapnia, stwierdzono w okresie wegetacyjnym niż poza nim. Ładunek wapnia odprowadzany z obszaru zlewni był uzależniony od sposobu jej zagospodarowania. Największy odpływ wapnia z jednostki powierzchni stwierdzono w zlewni rolniczej zdrenowanej (76,6 kg Ca⋅ha-1⋅rok-1), mniejszy ze zlewni odwadnianej rowami (56,3 kg Ca⋅ha-1⋅rok-1) i najmniejszy ze zlewni leśnej (31,8 kg Ca⋅ha-1⋅rok-1). W wyniku przepływu wody przez zbiornik retencyjny następowało zmniejszenie w niej stężenia wapnia o 11%, z 56,8 mg Ca⋅dm-3 do 50,3 mg Ca⋅dm-3, pomimo zasilania zasobnymi w wapń wodami drenarskimi. W wodach przepływających rowem opaskowym stwierdzono wzrost stężeń Ca, gdyż w czasie przepływu rowem procesy sedymentacji są dużo mniejsze, a o wzroście stężeń zadecydowało zasilanie wodami drenarskimi. W ciągu roku w misie zbiornika zostało zakumulowane 242,4 kg Ca na 1 ha jego powierzchni, z czego większość (83%) w okresie wegetacyjnym. Świadczy to o istotnym udziale procesów biologicznych. Zbiornik retencyjny pełnił funkcję bariery zatrzymującej odpływ związków wapnia ze zlewni.

Słowa kluczowe

EN

storage reservoir; calcium migration; reduction; agricultural catchment; water; calcium content

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Elementology
• Rocznik: 2009
• Tom: 14
• Numer: 3
• Opis fizyczny: p.467-476,fig.,ref.

Twórcy

autor

Koc J

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn, pl.Lodzki 2, 10-719 Olsztyn, Poland

autor

Duda M.

Bibliografia

• Borowiec S., Pieńkowski P. 1993. Oddziaływanie geochemiczne i antropogeniczne na chemizm wód obszarów rolniczo-leśnych Pomorza Zachodniego [The geochemical and anthropogenic impact of agricultural and afforested areas in Western Pomerania]. Geoekosystem obszarów nizinnych, Ossolineum, Wrocław, 19-23. [in Polish]
• Bowszys T., Ruszkowski K., Bobrzecka D., Wierzbowska J. 2005. Wpływ wapnowania i nawozów wieloskładnikowych na odczyn i zawartość niektórych metali ciężkich w glebie [Effect of liming and multicomponent fertilizers on reaction and content of some heavy metals in soil]. J. Elementol., 10(1): 33-40. [in Polish]
• Cymes I., Szymczyk S. 2005. Wpływ użytkowania i typu gleby na zawartość sodu, wapnia i magnezu w wodzie śródpolnych małych zbiorników [Effect of land use and type on the content of sodium, calcium and magnesium in water of small mid-field water bodies]. J. Elementol., 10(2): 249-257. [in Polish]
• Föllmi K. B. 1989. Evolution of the Mid-Cretaceous Triad. Platform carbonates, Phosphatic sediments, and pelagic Carbonates along the Northern Tethys Margin. Lec. Notes Earth Sci., 23: 1-153.
• Haycock N.E., Pinay G., Burt T.P., Goulding K-W.T. 1996. Buffer zones: Currcnt concems and future directions. In: Buffer zones: Quest Environmcntal. Hertfordshire, UK, 305-312.
• Hermanowicz W., Dojlido J., Dożańska W., Koziorowski B., Zerbe J. 1999. Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków [Physicochemical examination of water and sewage]. Arkady, Warszawa, ss. 556. [in Polish}
• Koc J., Koc-Jurczuk J., Sidoruk M. 2006. Effect of renaturization of a lake on the quality of its waters: a case study of Ardung Lake in the capture basin of the Łyna river. Pol. J. Environ. Stud., 15(5D): 586-591.
• Koc J., Skonieczek P. 2006. Concentration of trace elements in bottom sediments of a stream, a pond and a lake loaded with runoffs from an agricultural catchment. Pol. J. Environ. Stud., 15 (2a): 356-363.