H E N R Y K S O L A R S K I, J O W IT A S O L A R S K A , Z D Z IS Ł A W M IR O W S K I
M IG R A C J A S K Ł A D N IK Ó W N A W O Z O W Y C H W Z L E W N I R O L N IC Z E J N A P O J E Z IE R Z U M A Z U R S K IM
’Instytut G leboznaw stw a i M elio ra cji A R T w O lsztynie
Współczesne rolnictwo uzyskuje w ydatny wzrost plonów głównie przez intensywne stosowanie nawozów mineralnych i organicznych. Jed nakże nie wszystkie składniki pokarmowe dostarczone do gleby wraz z nawożeniem są zużywane przez rośliny. Część z nich w wyniku pro cesów w ym yw ania dostaje się do wód i odpływa do rzek lub zbiorni ków wodnych. Ilość przemieszczanych składników jest zmienna i za leży od wielu czynników, a mianowicie: od fizycznych i chemicznych właściwości gleby, sposobu użytkowania, warunków klimatycznych, na silenia procesów erozyjnych itp. [1, 2, 3, 4, 6].
Zachodzące zjawiska denudacji powodują zmniejszenie zasobności gleb w składniki pokarmowe, co w p ływ a na wzrost ich stężenia w w o dach powierzchniowych i podziemnych, powodując eutrofizację tych wód. Stwarza to potrzebę poznania w pływ u stosowanych środków, a zwłaszcza nawożenia mineralnego, na wielkość przemieszczania i w y m ywania składników pokarmowych.
Instytut Gleboznawstwa i M elioracji Akademii Rolniczo-Technicznej w Olsztynie prowadzi od kilku lat kompleksowe badania nad wpływ em nawożenia na zasolenie wód gruntowych i powierzchniowych.
Niniejsze opracowanie dotyczy hydrologii zlew ni oraz niektórych makrobiogenów odpływających siecią drenarską oraz rowam i otw artym i ze zlewni jeziora Bartąg pod Olsztynem.
M E T O D Y K A B A D A Ń
Badania nad przemieszczaniem składników mineralnych w zlewni rolniczej na Pojezierzu Mazurskim rozpoczęto w 1974 r. i przewiduje się ich kontynuację do roku 1980. Obecne opracowanie obejmuje lata 1974/75-1977/78.
Do realizacji tematu wybrano zlewnię nieopodal Olsztyna o pow ierz chni 460 ha; w jej skład wchodzi osiem działów drenarskich o areale
264 H. Solarski i in.
powierzchniowo row em z obszaru 73 ha do jeziora Bartąg (tab. 2). W okresie badawczym p rzepływ y w ody mierzono co dekadę, a w okre sach zwiększonych spływ ów — częściej.
A n alizy fizyczne i chemiczne w ody wykonywano w zasadzie w od stępach czterotygodniowych. Oznaczano: ogólną zawartość azotu — w e dług Kjeldahla, fosfor og — według Anthony i Long, potas i wapń — metodą A S A . Poza tym określano w badanych wodach: temperaturę wody, pH, przewodnictwo elektrolityczne, suchą pozostałość, pozosta łość po prażeniu, tlen, utlenialność, sód, magnez, żelazo, mangan, azot azotanowy, azot azotynowy, azot amonowy, fosforany, siarczany i chlor ki. Dane te w niniejszej pracy nie będą omówione.
Na podstawie miesięcznych odpływ ów (m8/ha) oraz zawartości po
szczególnych pierwiastków w badanych wodach obliczono w ym yw an ie składników ze zlewni w kg/ha w poszczególnych miesiącach oraz sumu jąc uzyskane średnie ważone otrzymano ilości wynoszonych biogenów
w cyklu rocznym.
W A R U N K I P R Z Y R O D N IC Z E
Pojezierze Mazurskie odznacza się klimatem dość w ilgotnym i chłod nym, cechuje go duża zmienność stanów pogody. Przebieg warunków m eteorologicznych za lata hydrologiczne 1974/75-1977/78 i średnio za trzydziestolecie 1931-1960 przedstawiono w tab. 1.
G leby na obszarze zlewni składają się z osadów plejstoceńskich w postaci glin zwałowych, iłów i pyłów zastoiskowych. W ystępują one
x a, u c x a 1 Średnie m iesięczne opady w mm według s t a c j i m e te o ro lo g ic z n e j O ls z t y n -D a jt k i
w la ta c h h ydro lo gicz ny ch 1974/75 - 19 77/78 Ь'.еап monthly p r e c ip it a t io n s in mm ac co rd in g to the M e t e o r o lo g ic a l S t a t io n O ls z t y n -D a jt k i in h y d r o lo g ic a l y e a rs 1974/75 - 19 77 /7 8 M iesiące .'.'ont ho Temperatura Temperature Opady w mm - P r e c i p i t a t i o n s , mn 1931-1960 1974/75-1977/78 1931-1960 1974/75 1975/76 1976/77 1977/78 1974/75-1977/78 X I 2,5 3,3 35 45 63 36 48 45 X I I -1 , 1 0 ,1 37 72 60 61 49 56 I -4 , 0 - 1 ,5 31 31 79 44 58 49 I I -3 ,2 - 2 , 9 34 12 2 37 19 21 I I I 0 ,1 1 ,8 26 31 20 83 21 28 IV 6 ,3 5,6 38 17 22 81 43 41 V 1 2 , 1 1 1 ,8 51 34 53 69 35 48 VI 15,8 15,2 72 94 42 23 101 66 V II 17,7 16 ,6 94 50 50 12 1 65 76 V I I I 16 ,9 16 ,0 79 18 52 76 172 79 IX 12 ,8 11,9 51 39 48 60 110 62 X 7 ,5 7 ,3 49 69 29 22 121 58 orc d n io , °C V: uE i, mm :>ican tempe r a t u r e , ^ mn 6 ,9 7,1 597 5 12 520 673 847 629
Zaw artość n ie k tó ry c h m e ta li c ię ż k ic h oraz N, P i S w r o ś lin a c h za w ie ra ją c y c h Cd Content o f heavy m etals and N, F, S in C d -c o n ta in in g p la n ta
R o ś lin a - P la n t
Cu Zn Fe Pb Cd N-N 03 Nogółem T o t a l N P S S tosun k i molowe - M olar r e l a t i o n s
ppm % Cd/Cu Cd/Zn Cd/Fe Cd/Pb
Szczaw - Dock 6,8 60,7 331,2 4,5 0,97 9 ,2 1,75 0,25 0,12 0,084 0,0096 0,0015 0,4091
Późne dw u liścien n e i motylkowe
V a rio u s d ic o ty lé d o n e s 13,5 129,7 452,5 3,5 0,70 97,0 3,31 0,37 0,35 0,028 0,0030 0,0007 0,3529 Różne trawy V a rio u s g r a s s e s 9,1 49,7 411,2 1,8 4,25 75,5 2 ,1 3 0,29 0,2 2 0,265 0,0500 0,0052 4,2220 Koniczyna czerwona Red c lo v e r 13,6 49,0 193,7 2 ,5 0,20 515,0 4,58 0,52 0 ,2 3 0,0093 0,0026 0,00058 0,1667 Trawy - G rasses 6 ,0 40,7 117,5 3,0 0,6 0 8 5 ,5 1,20 0,22 0 ,2 0 0,056 0,008 0,0024 0,3570 R a jg r a s - R yegrass 3,8 19,5 71,2 1,5 0,30 16 ,0 0,92 0,18 0,1 5 0 ,050 0,010 0 ,0023 0,4167 X 8 ,8 58,2 262,9 2,8 1,17 140,23 2,315 0,305 0,242 0,082 0,017 0,0021 0,9874 C h e m ia gl eb y 2 6 5 *
H. Solarski i in.
głównie w północnej i północno-wschoniej części zlewni, zajmując •około 43% powierzchni. Na utw ory średniozwięzłe przypada około 24% obszaru przeważnie w zachodniej i południowej partii zlewni. G leby piaszczyste zajm ują południowo-zachodnią połać, około 25% areału. W obniżeniach terenowych spotyka się osady holoceńskie w postaci tor
fów , kredy jeziorow ej oraz osadów deluwialnych na około 6% po
wierzchni. W zlewni zalegają głównie gleby brunatne II i IV klasy bo nitacyjnej.
Badanym obiektem jest mała zlewnia rolnicza, o powierzchni 460 ha, położona w pobliżu wsi Bartąg, w odległości 7 km na południe od Olsztyna. T w o rzy ona owalną nieckę długości 3,4 km i szerokości około
2 km, o południowej orientacji osi podłużnej. Powierzchnia jeziora w y
nosi 0,723 km2, a objętość — 4,695 min m3; położone jest ono na w yso kości 110,8 m n.p.m. Zasilane jest wodami powierzchniowym i spływa jącym i z otaczających je wzgórz, za pośrednictwem sieci drenarskiej
lub drogą filtra c ji podziemnej bezpośrednio do jeziora (tab. 2). Teren
omawianej zlewni w ykazuje znaczne deniwelacje (15-25%), ze strom y mi zboczami oraz sporą ilością zagłębień powierzchniowo-bezodpływo- wych, co stanowi cechę charakterystyczną rzeźby m łodoglacjalnej. Zna czny procent powierzchni zlewni jest zdrenowany siecią niesystematycz ną, ułożoną przed kilkudziesięciu laty, a poddaną częściowej renowacji w roku 1973.
W A R U N K I B A D A N
S t o s u n k i h y d r o l o g i c z n e . Ogólny przebieg odpływ ów dre
narskich (tab. 2) zależy głównie od czynników meteorologicznych. W spół
zależność taka zarysowuje się we wszystkich badanych obiektach mimo pewnych różnic wynikających z odmiennych cech i właściwości układu topograficzno-glebowego poszczególnych działów drenarskich i zlewni cząstkowych [5].
W latach hydrologicznych 1974/75-1977/78 ilość odpływającej w ody z badanych drenów ulegała dużym wahaniom zarówno w cyklu rocz nym, jak i w poszczególnych miesiącach, wskutek bardzo zróżnicowa nych opadów występujących w tym okresie. Największe odpływ y rocz ne z działów drenarskich notowano w roku 1977/78 — od 1463 do
3718 m3/ha, natomiast najmniej w ody odprowadzały dreny w stosunko
wo chłodnym i suchym roku 1975/76 — od 218 do 842 ms/ha.
Ogólnie można stwierdzić, że w terenach pagórkowatych w dość chłodnym klimacie Pojezierza Mazurskiego znaczna ilość w ody opado w ej odpływa siecią drenarską. O dpływ kształtuje się zależnie od zróż nicowanych warunków topograficzno-glebowych w badanych działach drenarskich; wynosił rocznie średnio w latach 1974/75-1977/78 od 1021 do 2234 m3/ha (102-223 mm), co stanowi 16,2-35,4% rocznego opadu, p rzy czym zakres ten jest na ogół zbliżony do współczynników uzyska
nych w badaniach drenarskich w Polsce prowadzonych przez K ostrze wę (15-26%) i Solarskiego (20-30%) oraz Sauka (24-43%) na Ł otw ie [5]. Ze zlewni cząstkowej 9 odpływało razem średnio rocznie 982 ms/ha, co stanowi 15,6% wartości rocznego opadu. Natomiast ze zlew ni całko
w itej 10 odpływ średni roczny wyniósł 813 m8/ha, czyli 12,9% rocznego
opadu.
Na podstawie analizy zależności odpływ ów od warunków m eteoro logicznych można stwierdzić, że w ciągu rozpatrywanego okresu najczę ściej w ystępow ały trzy kulminacje odpływów, mianowicie: pierwsza
największa — wczesną wiosną, podczas tajania śniegów; druga — w okresie obfitych opadów letnich, wyraźnie ograniczona parowaniem te renowym; trzecia dość wysoka — związana z występowaniem deszczów jesiennych [5].
W ł a ś c i w o ś c i c h e m i c z n e b a d a n y c h w ó d . Nasilenie pro cesów w ym ywania m akroelem entów z gleb jest zmienne i zależy od ge- ologiczno-glebowej budowy podłoża, konfiguracji terenu, chemicznych i fizycznych właściwości gleb, ich rodzaju i zasobności, struktury użytko wania gruntów, szaty roślinnej, terminu i dawek nawożenia m ineral nego oraz organicznego. Szczególnie ważne w badaniu wód drenarskich jest poznanie, w jakich ilościach w ym yw ane są podstawowe składniki nawozowe: N, P, К i Ca (w okresie badań stosowano w zlew ni Bartąg azotu do 170, fosforu 100 i potasu 140 kg/ha). P rz y większym stężeniu makrobiogenów w wodach drenarskich mogą one ujemnie oddziaływać na życie biologiczne wód w zlewniach intensywnie rolniczo
użytkowa-T a b e l a 3
Sredr.ia zaw arto ść az o tu , f o s f o r u , potasu i wapnia /mg/l/ w wodach zle w n i B a rtą g w la t a c h h y d ro lo giczn y ch 1974/75 - 1977/78
Mean n it r o g e n , phosphorus, potassium and calcium content /mg/1/ in w a te rs o f the B a rtą g catchment a re a in the h y d r o lo g ic a l уеагз 1974/75-1977/78 Nazwa - S p e c if ic a t io n N og Pog К Ca D z i a ł drenarsldL D rain age s e c to r 6,93 0,059 0,67 111 D z i a ł d re n a rs k i D rain age se c to r 2,17 0,156 13,28 130 D z i a ł d re n a r s k i Drainage s e c to r 2,20 0,137 0,54 86 D z i a ł drenarsldL Drainage s e c to r 8,2 4 0,114 2,40 S1 D z i a ł d re n a rs k i D rain age se c to r 2,80 0,103 1,81 68 D z i a ł d r e n arsk i D rain age se c to r 3,34 0,132 2,71 69 D z i a ł d r e n a rs k i D rain age e e cto r
9,04 0,105 3,04 114 D z i a ł d r e n arsk i D rain age se c to r 12,29 0,133 1,43 122 Rów dopływowy Lea d in g in d it c h 1,97 0,110 1,99 51 Rów odpływowy ze z le w n i c a łk o w it e j L e ad in g out d it c h from the t o t a l catchment a re a
268 H. Solarski i in.
i1 а о в 1 а 4 ś r e d n ia roczna suma wynoszonych m akroskładr.ików /kg/ha/ ze z le w n i B artąg
w la t a c h h y d ro lo gicz n y ch 1974/75 - 1977/78
Mean annual sum /kg/ha/ o f elem ents c a r r ie d away from the B a r tą g catchment a re a in the h y d r o lo g ic a l y e a rs 1974/75 - 1977/78 Nazwa - S p e c if i c a t io n N P2°5 1^0 CaO D z i a ł d r e n a rs k i D rain age s e c to r 8,80 0 ,2 4 1,38 221 D z i a ł d r e n a r s k i D rainage s e c to r 2,78 0 ,7 3 29,60 370 D z i a ł d r e n a rs k i D rain age s e c to r 2,17 0,34 0,7 4 157 D z i a ł d re n a r s k i D rain age se c to r 6,38 0,36 3,44 146 D z i a ł d r e n a r s k i D rainage se c to r 2,53 0,26 3,34 101 D z i a ł d r e n a r s k i D rainage s e c to r 2,33 0,28 4,22 85 D z i a ł d re n a r s k i D rain age se c to r 10,78 0,35 6,50 245 D z ia ł d r e n a r s k i D rainage s e c to r 12,88 0,46 3,72 272 Rów dopływowy L eadin g in d it c h 1,46 0,29 2,47 57 Rów odpływowy ze zle w n i c a łk o w it e j Leadin g out d it c h from the t o t a l catchment a rea
0,59 0,14 5,52 53
nych. D opływ bowiem dodatkowych składników nawozowych ze źródeł uruchamianych świadomie lub bezwiednie przez człowieka może spowo dować nadmierny wzrost naturalnej żyzności wód i przyspieszyć nie korzystne procesy eutrofizacji środowisk wodnych, powodując pogar szanie jakości wód oraz ich ogólną degradację.
W latach hydrologicznych 1974/75-1977/78 na podstawie przeprowa dzonych badań wody drenarskiej i powierzchniowej określono natęże nie przemieszczania składników biogennych odpływających ze zlewni rolniczej (tab. 3 i 4). Ogólnie można stwierdzić, że zdecydowanie większe ilości składników są przemieszczane za pośrednictwem sieci drenarskiej, przy czym są one znacznie wyższe w porównaniu do ich zawartości w ba danych wodach powierzchniowych. Na ogół najniższe ilości spotyka się
V/ wodach odpływających z jeziora, co świadczy o tym, że.. naturalny
zbiornik wodny gromadzi znaczną część przemieszczanych biogenów z otaczających je pól uprawnych, które tam się kumulują, ponieważ obszar pól jest pięciokrotnie większy od powierzchni jeziora.
W N IO S K I
1. O dpływ wód powierzchniowych, jak również z działów drenar
skich był uzależniony od ilości i rozkładu opadów atmosferycznych, tem peratury powietrza oraz warunków fizjograficzn ych i glebow ych po szczególnych zlewni.
2. W ielkość odpływu rocznego dla zlewni drenarskich wynosiła
wierzchniowych odpowiednio 81-98 mm, co stanowi 12,9-15,6*Vo roczne go opadu.
3. Ilości przemieszczanych makroskładników, w przeliczeniu na jed nostkę powierzchni i rok, kształtują się średnio w sposób następujący (kg/ha): 0,59-12,88 N og, 0,14-0,73 Р20 5ое, 0,74-29,60 K2 0 i 53-370 CaO.
4. Ilość składników doprowadzona siecią drenarską i rowam i otw ar tym i do jeziora z reguły jest wyższa w stosunku do wartości odpływa jących z jeziora. Świadczy to o znacznej akumulacji m akroelem entów w jeziorze.
5. Na podstawie przeprowadzonych badań można stwierdzić, że w y mycie poszczególnych pierwiastków w ciągu roku hydrologicznego za leżało w dużym stopniu od ilości i rozkładu opadów atmosferycznych, natężenia odpływ ów oraz warunków fizjograficzn ych danej zlewni i jej rolniczego użytkowania.
L IT E R A T U R A
[1] B o l t o n E. F., A y l e g w o r t h J. W., Н о г е F. R.: Nutrient losses through tile drains under three cropping systems and tw o fe r tility levels on a brookston clay soil. Can. J. S oil Sei. 50, 1970, 3, 275-279.
[2] B o r o w i e c S., S k r z y c z y ń s k i T., K u c h a r s k a T.: M igra cja składm ków m ineralnych z gleb niziny szczecińskiej. P W N , 1978, s. 68.
{3] К o t e r М., S o l a r s k i H., S o l a r s k a J.: Zaw artość składników naw ozo w ych w rzekach Ł y n ie i Pasłęce. Rocz. Nauk roi. 75-F-4, 1963, 731-741. [4] S o l a r s k i H., S k r o d z k i M.: O d p ływ oraz chem izm wód rzecznych i dre
narskich w terenie pagórkow atym . W iad. IM U Z 6, 1966, 3, 147-156.
[5] S o l a r s k i H.: C harakterystyka odpływ u wód z sieci drenarskiej na P o je zierzu Mazurskim. W iad. IM U Z 11, 1973, 2, 75-88.
[6] S z y m a ń s k a H.: Badania nad zaw artością zw iązk ów biogennych w od p ły wach z pól zm eliorow anych. Gospod. W odna 1978, 10, 295-297.
Г. С О Л Я Р С К И Й , И. С О Л Я Р С К А Я , 3. М И Р О В С К И Й М И Г Р А Ц И Я У Д О Б Р И Т Е Л Ь Н Ы Х Э Л Е М Е Н Т О В В В О Д О С Б О РН О М Б А С С Е Й Н Е Н А М А З У Р С К О М П О О З Е РЬЕ Институт почвоведения и мелиорации, сельскохозяйственно-техническая академия в О лы иты не Р е з ю м е На М азурском П оозерье в гидрологических годах 1974/75 — 1977/78 п р о водились исследования на водосборной площ ади размером 460 га под г. О л ь - штыном по перемещению м инеральны х элементов в поверхностны х водах (2 объекта) и в дренаж ны х водах (8 объектов). Годичны й отток из дренированных площ адей составлял в среднем от 102 до 223 мм т.е. 16,2 — 35,4% годовы х атмо сф ерны х осадков; в поверхностных водах соответственно от 81 до 98 мм, т.е. 12,9 — 15,6%. Количество элементов в пересчете в кг на га и год к олебалось в зависимости от объекта в пределах: 0,59— 12,88N; 0,14— 0,73Р20 Б об 0,74— 29,60 К 20
270 H. Solarski i in. и 53— 370 CaO. К оличество элементов, попадающ их в озеро с водами дренаж ной сети и откры ты х канав, как правило, бы ло выше по сравнению с в ели чи нами оттекаю щ их макроэлементов, что свидетельствует о аккум уляции хим и ческих элементов в озере. Н . S O L A R S K I , J. S O L A R S K A , Z. M I R O W S K I 'M I G R A T I O N OF F E R T IL IZ E R E L E M E N T S IN A N A G R IC U L T U R A L C A T C H M E N T A R E A I N T H E M A S U R IA N L A K E D IS T R IC T
Departm ent o f S oil Science and Reclam ation, A gricu ltu ra l U n iversity of Olsztyn
S u m m a r y
In the M asurian L a k e District in vestigation in an agricultural catchment area of 460 hectares in size in the v ic in ity of O lsztyn w ere carried out in. the' h ydrological years 1974/75-1977/78. T h ey concerned m igration of m ineral elements in surface w aters (2 catchment areas) and in drain w aters (8 catchment areas). The mean annual o u tflo w from drain catchment areas was fro m 102 to 223 mm, i.e. 16.2-35,4% o f the annual precipitations, that o f surface w aters accordingly from 81 to 98 m m and 12.9-15.6%. Quantities o f particular elem ents in conversion to kilogram s per hectare and year varied depending on the character of catchment area: 0.59-12.88 total N, 0.14-0.73 total P 20 5, 0.74-29,60 K 20 and 53-370 CaO. T h e amount of elem ents led out by the drainage n etw ork and open ditches was, as a rule, higher in relation to that ou tflow in g from the lake, w hat proves- the accumulation of elements in this lake.
Pro f. clr hah. H e n ry k Solarski instytu t G lebozn aw stw a i M e lio ra c ji A R T O ls z ty n -K o rto w o
162
,
J. We bei'w h ich th e m agn esiu m co n ten t reach es 96%. T he ratio b etw een ex c h a n g e a b le Ca and Mg cation s, p a rticu la rly in leach ed brow n soils, is ev en of 100 : 8866.
T he ch em ica l com p osition of so ils a n alysed is ch a racterized by a high m a g n esiu m con ten t. The p ercen ta g e of this ele m e n t in creases w ith depth, bein g lo w er th an in se rp en tin ites, w h a t p roves its rapid release; In a ll p ro files an in c r e a s e of A120 3 is observed as com pared w ith the parent rock, w h ereas in proper brow n soils an en rich m en t in F e20 3 occurs. A characteristic fea tu re of so ils u n der stu d y is a v e r y h igh con ten t of som e trace elem en ts o rig in a tin g from th e paren t rock (3666 ppm of Cr, 4200 ppm of N i and 180 ppm of Co).
Dr J e r z y W e b e r I n s t y t u t Ch em ii R o ln ic z e j, G l e b o z n a w s t w a i M ik ro b io lo g ii AR W r o c ła w , ul. G r u n w a l d z k a 53 E RR ATA
W n u m erze 3/4 tom u 21 z w in y drukarni za m ien io n e z o sta ły w dw u pracach ta b ele nr 2. M ia n o w icie na str. 265 w y d ru k o w a n o tabelę, która p ow in n a się zn a leźć na str. 284, a tab ela ze str. 284 ma sw o je m iejsce na str. 265.
P rzep raszam y
