Unsaturated water conductivity and diffusivity in soil aggregates

• Autorzy: Witkowska-Walczak B , Slawinski C.

Warianty tytułu

PL

Przewodnictwo i dyfuzja wody w agregatach glebowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the results of a study on the effect of the soil aggregate sizes of Orthic Podzol and Haplic Phaeozem on the values of coefficients of unsaturated water conductivity and diffusivity. It was found that extreme values of the coefficient of unsaturated water conductivity in Orthic Podzol varied from 0.2 10³ cm day⁻¹ for aggregates of 0.25-0.5 mm to 0.8 10⁻⁹ cm day⁻¹ for aggregates of 5-10 mm, and in Haplic Phaeozem - from 0.2 10³ cm day⁻¹ for aggregates of 0.25-0.5 mm to 0.6 10⁻⁹ cm day⁻¹ for aggregate fractions of 3-5 and 5-10 mm. Extreme values of the water diffusivity coefficient in Orthic Podzol were 0.13 10⁶ cm² day⁻¹ for aggregates smaller than 0.25 mm and 0.96 10⁻³ cm² day⁻¹ for aggregate fraction of 5-10 mm, and in Haplic Phaeozem 0.97 10⁵ cm² day⁻¹ for aggregate fractions of 0.25-0.5 mm and 0.6 10⁻³ cm² day⁻¹ for aggregates larger than 3 mm. The study showed that the character of the relation of the dynamic water characteristics, i.e. the coefficients of water conductivity and diffusivity, to soil water content and its potential is directly affected by static water characteristics, i.e. the form of the water retention curves of the soils. The study also showed that water movement in the unsaturated zone of the soils is reflected, with good approximation, by both the water conductivity coefficient and the water diffusivity coefficient.

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu wielkości agregatów glebowych Orthic Podzol i Haplic Phaeozem na wartości współczynników nienasyconej przewodności i dyfuzji wodnej. Stwierdzono, że ekstremalne wartości współczynnika przewodnictwa wodnego w strefie nienasyconej Orthic Podzol wahały się od 0.2·10³ cm dobę⁻¹ dla agregatów 0.25-0.5 mm do 0.8·10⁻⁹ cm dobę⁻¹ dla agregatów 5-10 mm, a dla Haplic Phaeozem - od 0.2·10³ cm dobę⁻¹ dla agregatów 0.25-0.5 mm do 0.6·10⁻⁹ cm dobę⁻¹ dla agregatów frakcji 3-5 i 5-10 mm. Natomiast ekstremalne wartości współczynnika dyfuzji wodnej w Orthic Podzol wynosiły: 0.13·10⁶ cm² dobę⁻¹ dla agregatów mniejszych od 0.25 mm i 0.96·10⁻³ cm² dobę⁻¹ dla agregatów frakcji 5-10 mm, a w Haplic Phaeozem: 0.97·10⁵ cm² dobę⁻¹ dla frakcji agregatów 0.25-0.5 mm i 0.6·10⁻³ cm² dobę⁻¹ dla agregatów większych od 3 mm. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że na charakter przebiegu zależności dynamicznych charakterystyk wodnych, tj. współczynnika przewodnictwa wodnego i dyfuzji wodnej od zawartości wody i jej potencjału bezpośrednio wpływają statyczne charakterystyki wodne, tj. kształt krzywej retencji wodnej gleb. Przeprowadzone badania wykazały, że ruch wody w strefie nienasyconej gleb the dobrym przybliżeniem opisuje zarówno współczynnik przewodnictwa wodnego jak i współczynnik dyfuzji wodnej.

Słowa kluczowe

EN

soil aggregate; unsatureted water conductivity; water conductivity; diffusivity; conductivity coefficient; water diffusivity coefficient; saturated condition; unsaturated condition

• Wydawca: -
• Czasopismo: Polish Journal of Soil Science
• Rocznik: 2005
• Tom: 38
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.11-22,fig.,ref.

Twórcy

autor

Witkowska-Walczak B

• Polish Academy of Sciences, Doswiadczalna 4, 20-290 Lublin, Poland

autor

Slawinski C.

Bibliografia

• [1] Ahuja L. R., Naney J. W., Green R.E., Nielsen D. R.: Soil Sci. Soc. Am. J., 48, 699,1984.
• [2] Amoozegar A., Nielsen D. R., Warrick A. W.: Soil Sci. Am. J., 46, 3, 1982.
• [3] Arya L.M., Leij F.J., Shouse P. J., van Genuchten M. Th.: Soil Sci. Soc. Am. J., 63, 1063, 1999.
• [4] Bloemen G.W.: Z. Pflanzener. Bodenkd., 143, 581, 1980.
• [5] Crank J.: The Mathematics of Diffusion. Oxford Univ. Press, London, 1956.
• [6] Dobrzański B., Witkowska-Walczak B.: Roczn. Glebozn., 32, 17, 1981.
• [7] Gaudet J.P., Jegat H., Vachaud G., Wierenga P.J.: Soil Sci. Soc. Am. J.,41, 665,1977.
• [8] Horton R., AllmarsR.R., Cruse R.M.: Tillage and compactive effect on soil hydraulic properties and water flow. In: W.E. Larson, G.R. Blake, R.R. Allmars, W.B. Voorhees, S.C. Gupta (Eds), Mechanics and Related Processes in Structured Agricultural Soils. Kluwer, Dordrecht, the Netherlands, 187-203, 1989.
• [9] Klute A., Dirksen C.: Hydraulic conductivity and diffusivity: In: Methods of Soil Analysis. Part 1: Physical and Mineralogical Methods (Ed. A. Klute), Monograph, No.9, Am. Soc. Agron., Madison, WI, 1986.
• [10] Kutilek M., Nielsen D.: Soil Hydrology. Catena Verlag, Cremlingen-Destedt, 1994.
• [11] Lipiec J.: Problemy Agrofizyki (Monography),40, 5, 1983.
• [12] Mualem Y.: Water Resour. Res.,12, 513, 1976.
• [13] Parlange M.B., Katul G.G., Nielsen D.R.: Water Resuor. Res.,29, 1279, 1993.
• [14] Philip J.R.: Proc. NATL. Acad. Sci. India, 24A, 93, 1955.
• [15] Rappoldt C.: Diffusion in aggregated soil. Ed. Wageningen Agricultural Univ., Wageningen, the Netherlands, 1, 1992.
• [16] Rasmuson A.: Geoderma, 38, 41, 1986.
• [17] Vereecken H., Maes J., Feyen J.: Soil Sci., 149, 1, 1990.
• [18] Wagner B., Tarnawski V.R., Hennings V., Muller U., Wessolek G., Plagge R.: Geoderma, 102, 275, 2001.
• [19] Walczak R., Witkowska-Walczak B., Sławiński C.: Pedotransfer studies in Poland. In: Development of Pedotransfer Functions in Soil Hydrology. Eds Pachepsky Ya., Rawls W.J., Development in Soil Science, 30, 449, Elsevier, Amsterdam-London-New York-Tokio, 2004
• [20] Walczak R., Rovdan E., Sławiński C.: Polish J. Soil Sci., XXXV(2), 11, 2002.
• [21] Witkowska-Walczak B.: Acta Agrophysica (Monography), 30, 5, 2000.
• [22] Witkowska-Walczak B., Sławiński C.: J. Hydrol. Hydromech., 50, 1, 2002.
• [23] Wosten J. H. M., Lilly A., Nemes A., Le Bas C.: Geoderma, 90, 169, 1999.
• [24] Zhuang J., Nakayama K., Yu G.R., Miyazaki T.: Soil Till. Res., 59, 143, 2001.