Monitoring of selected fertilizer nutrients in surface waters and soils of agricultural land in the river valley in Central Poland

• Autorzy: Burzyńska Irena

Identyfikatory

DOI

10.2478/jwld-2019- 0061

Warianty tytułu

PL

Monitoring składników nawozowych w wodach powierzchniowych i glebach użytkowanych rolniczo w dolinie rzecznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to assess the content of soluble forms of fertilizer nutrients (N, P, K) in the cultivated soil layer up to 20 cm deep from agricultural land in the river valley, and the concentration of these nutrients in the surface waters of the Raszynka River. In the years 2016–2017, the surface water samples from the Raszynka Rriver (17 points) and soil (19 points) were collected from agricultural areas near the Raszynka River. The surface water samples were collected once a month during the March–October 2016–2017. The contents of nitrogen (N_tot, NO₃-N and NH₄-N), phosphorus (P_tot, PO₄-P), total organic carbon (TOC and K and Ca) in soils and in waters were determined in the sample solutions. It was shown that river water was of low quality due to the high concentration of nitrogen and phosphorus and electrical conductivity (EC). The most polluted were the waters of the lower section of the river located in the vicinity of arable land and agricultural built-up areas. The soluble forms of nutrients content in the cultivated soil layer was varied depending on the kind of nutrient, way of agricultural land use, and the term of soil sampling. The content of dissolved P forms in the soil was the highest in autumn on arable lands after harvesting of vegetables (GO-W: 10.24 mg P_tot∙kg^–1 in D.M.) and this component may migrate with surface runoff and increase the risk of surface water eutrophication.

PL

Celem pracy była ocena zawartości rozpuszczalnych form składników nawozowych (N, P, K) w uprawnej warstwie gleby do 20 cm głębokości na gruntach rolniczych w dolinie rzecznej oraz stężenia tych składników w wodach powierzchniowych rzeki Raszynki. W latach 2016–2017 do badań pobierano próbki wód powierzchniowych z rzeki (17 punktów) i gleby (19 punktów) z terenów rolniczych sąsiadujących z rzeką Raszynką. Próbki wód powierzchniowych pobierano raz w miesiącu w okresie III–X 2016–2017. W roztworach wodnym i po ekstrakcji gleby oznaczono zawartość związków azotu (N_og, N-NO₃ i N-NH₄), fosforu (P_og, P-PO₄), ogólnego węgla organicznego – OWO (ang. total organic carbon – TOC) oraz K i Ca. Wykazano, że wody rzeki były niskiej jakości ze względu na znaczne stężenie azotu i fosforu oraz wartości przewodności elektrycznej właściwej (EC). Najbardziej zanieczyszczone były wody dolnego odcinka rzeki położone w sąsiedztwie gruntów ornych oraz rolniczych terenów zabudowanych. Zawartość rozpuszczalnych form składników w uprawnej warstwie gleby była zróżnicowana w zależności od rodzaju składnika mineralnego, sposobu użytkowania gruntów rolnych oraz terminu pobrania próbek gleby. Zawartość rozpuszczonych form P w glebie była największa jesienią na gruntach ornych po zbiorze warzyw (GO-W: 10.24 mg P_og∙kg^–1 s.m.), a składnik ten może migrować ze spływem powierzchniowym i zwiększać ryzyko eutrofizacji wód powierzchniowych.

Słowa kluczowe

EN

agricultural catchment; cultivated soil layer; nutrients; surface waters; river valley

PL

dolina rzeczna; składniki biogenne; uprawna warstwa gleby; wody powierzchniowe; zlewnia rolnicza

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2019
• Tom: no. 43
• Strony: 41--48
• Opis fizyczny: Bibliogr. 45 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Burzyńska Irena

• Institute of Technology and Life Sciences, Falenty, al. Hrabska 3, 05-090 Raszyn, Poland

Bibliografia

• BURZYNSKA I. 2015. Zmiany stężeń fosforanów w wodach rolniczej zlewni rzeki Raszynki [The dynamic of phosphate concentration in surface waters of agricultural catchment area Raszynka River]. Polish Journal of Agronomy. No. 23 p. 24–30.
• BURZYŃSKA I. 2016. Ocena wybranych wskaźników fizykochemicznych w wodach rzeki Raszynki [Evaluation on selected physical and chemical indicators in Raszynka River]. WodaŚrodowisko-Obszary Wiejskie. T. 16. Z. 3(55) p. 23–34.
• CIEĆKO Z., WYSZKOWSKI M., SZAGAŁA J. 1996. Efekt 4-letniego nawożenia mineralnego azotem na zawartość N-NO3 i N-NH4 w glebie [The effect of 4-year use of mineral nitrogen fertilizers on the content of NO3-N and NH4-N in soils]. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych. Z. 440 p. 27–33.
• CZARNECKA B. (ed.) 2005. Atlas podziału hydrograficznego Polski. Cz. 2. Zestawienia zlewni [Atlas of the hydrological division of Poland. Vol. 2. Catchment list]. Warszawa. IMGW. Ser. Atlas. ISBN 8388897667 pp. 562.
• DODDS W.Z. 2007. Trophic state, eutrophication and nutrient criteria in streams. Trends in Ecology and Evolution. Vol. 22 p. 669–676.
• HERMANOWICZ W., DOJLIDO J., DOŻAŃSKA W., KOZIOROWSKI B., ZERBE J. 1999. Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków [Physico-chemical study of the water and wastewater]. Warszawa. Arkady. ISBN 83-213-4067-9 pp. 558.
• DĄBKOWSKI SZ.L., PAWŁAT-ZAWRZYKRAJ A. 2003. Jakość wód Raszynki i jej dopływów [Water quality of the Raszynka River and its tributaries]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 3. Z. specj. 6 p. 111–123.
• FOTYMA M., MERCIK S., FABER A. 1987. Chemiczne podstawy żyzności gleb i nawożenia [Chemical basis for soil fertility and fertilization]. Warszawa. PWRiL. ISBN 83-09-00262-9 pp. 319.
• GAŁCZYŃSKA M., BUŚKO M. 2016. Stan zbiorników wodnych w Polsce oraz potencjalne i stosowane metody ich ochrony i rekultywacji [The state of water reservoirs in Poland and potential and used methods fot their protection and recultivation]. Wiadomości Melioracyjne i Łąkarskie. Nr 3 p. 140–143.
• GARG J., GARG H.K. 2002. Nutrient loading and its consequences in a lake ecosystem. Tropical Ecology. No. 43 p. 355–358.
• GŁODOWSKA M., GAŁĄZKA A. 2018. Intensyfikacja rolnictwa a środowisko naturalne [Unsustainable agriculture and its environmental consequences]. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych. Z. 592 p. 3–13.
• GORLACH E., GAMBUŚ F. 1997. Nawozy fosforowe i wieloskładnikowe jako źródło zanieczyszczenia gleby metalami ciężkimi. [Phosphate and multi-ingredient fertilizers as a source of soil contamination with heavy metals]. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych. Z. 448 p. 139–146.
• HOODA P.S., MOYNAGH M., SVOBODA I.F., EDWARDS A.C., ANDERSON H.A., SYM G. 1999. Phosphorus loss in drain flow from intensively managed grass-land soils. Journal of Environmental Quality. No. 28 p. 1235–1242.
• IGRAS J., PASTUSZAK M. (ed.) 2009. Udział polskiego rolnictwa w emisji związków azotu i fosforu do Bałtyku [Contribution of Polish agriculture to emission of nitrogen and phosphorus compounds to the Baltic Sea]. Puławy. IUNG-PIB pp. 416.
• JADCZYSZYN T., PIETRUCH C., LIPIŃSKI W. 2010. Monitoring zawartości azotu mineralnego w glebach Polski w latach 2007–2009 [The monitoring of mineral nitrogen content in Polish soils in 2007–2010]. Nawozy i Nawożenie. Nr 38 p. 84–110.
• JANKOWSKA-HUFLEJT H. 2006. The function of permanent grasslands in water resources protection. Journal of Water and Land Development. No. 10 p. 55–65. DOI 10.2478/ v10025-007-0005-7.
• JEPPESEN E., MOSS B., BENNION H., CARVALHO L., DEMEESTER L., FEUCHTMAYR H., FRIBERG N., GESSNER M.O., HEFTING M., LAURIDSEN T.L., LIBORIUSSEN L., MALMQUIST H.J., MAY L., MEERHOFF M., OLAFSSON J.S., SOONS M.B., VERHOEVEN J.T.A. 2010. Interaction of climate change and eutropication. In: Climate change impacts on freshwater ecosystems: Direct effects and interactions with other stresses. Eds. M. Kernan, B. Moss, R. Battarbee. Blackwell Publishing Ltd. p. 119–151.
• LEE S.-W., HWANG S.-J., LEE S.-B., HWANG H.-S., SUNG H.-CH. 2009. Landscape ecological approach to the relationships of land use patterns in watersheds to water quality characteristics. Landscape and Urban Planning. Vol. 92 p. 80–89. DOI 10.1016/j.landurbplan.2009.02.008.
• LIU Y., VILLALBA G., AYRES R.U., SCHRODER H., 2008. Global phosphorus flows and environmental impacts from a consumption perspective. Journal of Industrial Ecology. Vol. 12. Iss. 2 p. 229–247.
• MARCINEK J., KOMISAREK J. (ed.) 2011. Systematyka gleb Polski [Systematics of Polish soils]. Roczniki Gleboznawcze. T. 62. Nr 3 pp. 171.
• MOOIJ W.M., HÜLSMANN S., DE SENERPONT DOMIS L.N., NOLET B.A., BODELIER P.L.E., BOERS P.C.M., DIONISIO PIRES L.M., GONS H.J., IBELINGS B.W., NOORDHUIS R., PORTIELJE R., WOLFSTEIN K., LAMMENS E.H.R.R. 2005. The impact of climate change on lakes in the Netherlands: A review. Aquatic Ecology. No. 39 p. 381–400. DOI 10.1007/s10452-005-9008-0.
• PAWŁAT-ZAWRZYKRAJ A. 2003. Inwentaryzacja i waloryzacja przyrodniczo-krajobrazowa górnego biegu rzeki Raszynka [Ecological and landscape inventory and evaluation of the upper course of the Raszynka River]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 3. Z. specj. 6 p. 97–110.
• PB/31/02/2014 Procedura badawcza. Mineralizacja próbek gleby w ciekłej fazie z zastosowaniem stężonych kwasów mineralnych [Research procedure. Mineralisation of soil samples in a liquid phase using of concentrated mineral acids].
• PB/31/03/2014. Oznaczanie całkowitego azotu w glebie za pomocą zmodyfikowanej metody Kiejdahl [Determination of total nitrogen in soil according to the modified Kjeldahl method] pp. 3.
• PN-EN 1484:1999. Analiza wody. Wytyczne oznaczania ogólnego węgla organicznego (OWO) i rozpuszczonego węgla organicznego (RWO) [Water analysis. Guidelines for determination of total organic carbon (TOC) and dissolved organic carbon].
• PN-EN 13652:2002. Środki poprawiające glebę i podłoża uprawowe. Ekstrakcja składników pokarmowych i pierwiastków rozpuszczalnych w wodzie [Soil improvers and growing media. Extraction of water soluble nutrients and elements].
• PN-EN 25667-2:1999. Jakość wody. Pobieranie próbek. Wytyczne dotyczące technik pobierania próbek [Water quality. Sampling. Guidance on sampling technique].
• PN-EN 27888:1999. Jakość wody. Oznaczanie przewodności elektrycznej [Water quality. Determination of electrical conductivity].
• PN-EN ISO 6878:2006. Jakość wody. Oznaczanie fosforu. Metoda spektrofotometryczna z molibdenianem amonu [Water quality. Determination of phosphorus. Ammonium molybdene spectrometric metod].
• PN-EN ISO 10390:1997. Jakość gleby. Oznaczanie pH [Soil quality. Determination pH].
• PN-EN ISO 10523:2012 Jakość wody. Oznaczanie pH [Water quality. Determination pH].
• PN-EN ISO 13395:2001. Jakość wody. Oznaczanie azotu azotynowego i azotanowego oraz ich sumy metodą analizy przepływowej (CFA i FIA) z detekcją spektrofotometryczną [Water quality. Determination of nitrite nitrogen and nitrate nitrogen and the sum of both by flow analysis (CFA and FIA) and spectrometric detection].
• PN-ISO 9964-2:/Ak:1997 Jakość wody. Oznaczanie potasu w ściekach metodą atomowej spektrometrii atomowej [Water quality. Determination of potassium in waste by atomic absorption spectrometry].
• PRIJONO S.M., IDIYANINGRUM R.N., AFRIESA S. 2015. Infiltration and evaporation rate in different landscape in the Bango Watershed. Malang District. Indonesia. International Journal of Agriculture and Research. Vol. 3. Iss. 4 p. 1061–1067.
• Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 21 lipca 2016 w sprawie sposobu klasyfikacji stanu jednolitego części wód powierzchniowych oraz środowiskowych norm jakości dla substancji priorytetowych [Ordinance of the Environmental Minister of July 21, 2016 on the method of classification the state a uniform the surface water and environmental quality standards for priority substances]. Dz. U. RP. 2016 poz. 1187.
• RYSZKOWSKI L., BAŁAZY S., KĘDZIORA A. 2003. Zarządzanie i ochrona zasobów wodnych na obszarach wiejskich [Management and protection of water resources in rural areas]. Poznań. ZBŚRiL. PAN pp. 70.
• SAPEK A., SAPEK B. 1997. Metody analizy chemicznej gleb organicznych [Methods of chemical analysis of organic soils]. Materiały Instruktażowe. Nr 115. Falenty. IMUZ. ISBN 83-85735-66-6 pp. 80.
• SAPEK B. 2010. Uwalnianie azotu i fosforu z materii organicznej gleby [Nitrogen and phosphorus release from soil organic matter]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 10. Z. 3(31) p. 229–256.
• SAVCI S. 2012. An agricultural pollutant: Chemical fertilizer. International Journal of Environmental Science and Development. Vol. 3. No. 1 p. 77–80.
• SURYOPUTRO N., SUHARDJONO, SOETOPO W., SUHARTANTO E.S., LIMANTARA L.M. 2018. Evaluation of infiltration models for mineral soils with different land uses in the tropics. Journal of Water and Land Development. No. 37 (IV–VI) p. 153–160. DOI 10.2478/wld-2018-0034.
• VOS J., MACKERRON D.K.L. 2000. Basic concepts of the management of supply of nitrogen and water in potato production. In: Management of nitrogen and water in potato production. Eds. A.J. Haverkort, D.K.L. Mackerron. Wageningen. Wageningen Academic Publ. p. 138–154.
• WWAP 2009. Water in a changing world. The United Nations Water Development. Report 3. Paris, London. UNECSO, Earthscan. ISBN 978-92-3-104095-5 pp. 318.
• ZAK D., KRONVANG B., CARSTENSEN M.V., HOFFMAN C.C., KJELDGAARD A., LARSEN S.R., AUDET J., EGEMOSE S., JORGENSEN C.A., FEURBACH P., GERTZ F., HENNING S., JENSEN H. 2018. Nitrogen and phosphorus removal from agricultural runoff in integrated budffer zones. Environmental Science and Technology. Vol. 52. Iss. 11 p. 6508–6517. DOI 10.1021/acs.est.8b01036.
• ZBIERSKA J. (ed.) 2002. Bilans biogenów w agrosystemach Wielkopolski w aspekcie jakości wody na przykładzie zlewni Samica Stęszewska [Biogen balance in the Wielkopolska agrosystems in the aspect of water quality on the example of the catchment Samica Stęszewska]. Poznań. AR pp. 133.
• ZBYTEK Z., TALARCZYK W. 2012. Sposoby ograniczania negatywnego oddziaływania agregatów ciągnikowych na glebę [Ways to limiting the negative impact of traktor aggregates on the soil]. Problemy Inżynierii Rolniczej. Nr 4(78) p. 57–68.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).