Effect of the quality of shallow groundwaters on the occurrence of selected relic plant species of peatlands in the Łęczna-Włodawa Lakeland

• Autorzy: Serafin Artur , Pogorzelec Magdalena , Bronowicka-Mielniczuk Urszula

Identyfikatory

DOI

10.24425/jwld.2020.133055

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to compare the physical-chemical quality parameters of shallow groundwater quality in peat bogs of the Łęczna-Włodawa Lake District in the context of the occurrence of selected boreal species of plant relics: dwarf birch (Betula humilis Schrank), downy willow (Salix lapponum L.) and swamp willow (Salix myrtylloides L.). Analyzes of shallow groundwater quality parameters included physical-chemical parameters: reaction (pH), electrolytic conductivity (EC), dissolved organic carbon (DOC), total nitrogen (TN), ammonium nitrogen (NH₄), nitrite nitrogen (NO₂), nitrate nitrogen (NO₃), total phosphorus (TP), phosphate (PO₄), sulfate (SO₂), sodium (Na), potassium (K), calcium (Ca) and magnesium (Mg) by certified laboratory tests. It was found that the natural hydrochemical specification of peat bogs is characterized by fluctuations associated with the dynamics of internal metabolism of peat ecosystems without the visible impact of anthropopressure. This is confirmed by the concentration of nutrients: TN at the study sites were within a broad range of mean values: 16.92–45.31 mg·dm^–3; NH₄ (0.55–0.76 mg·dm^–3); NO₂ (0.06–4.33 mg·dm^–3); and NO₃ did not exceed 0.2 mg·dm^–3, and concentration of TP adopted mean values in a range of 0.22–0.42 mg·dm^–3. The studied physical-chemical factors of shallow groundwater were within the habitat preferences of the studied species, but in differentiated qualitative and quantitative ways determined optimal conditions for building the population of the studied species. Particularly values of TP lower than other obtained values in a range of: 0.08–0.32 mg·dm^–3; PO₄ = 0.1 mg·dm^–3; TN = 2.2–21.2 mg·dm^–3; NH₄ = 0.1–0.46 mg·dm^–3; DOC = 24.6–55.9 mg·dm^–3, as well as higher than average pH values in a range of: 5.34–5.95 and concentration of Ca = 5.67–28.1 mg·dm^–3 and Mg = 0.56–2.41 mg·dm^–3, as well as EC = 72.1–142.3 μS·cm^–1 can be treated as a condition favouring proper development of the population of dwarf birch. For Salix lapponum: a reduced level of values of nitrogen fractions (TN = 3.01–18.84 mg·dm^–3; NH₄ = 0.1–0.41 mg·dm^–3), a reduced level of values of phosphorus fractions (TP = 0.09–0.44 mg·dm^–3; PO₄ = 0.1–0.44 mg·dm^–3), part of ions (Ca = 4.39–19.63 mg·dm^–3; Mg = 0.77–3.37 mg·dm^–3), pH = 5.9–6.4, EC = 124–266 μS·cm^–1 and DOC = 24.1–57.5 mg·dm^–3. For the equally studied Salix myrtylloides, such conditions were met by: TP = 0.1–0.41 mg·dm^–3; PO₄ = 0.1–0.18 mg·dm^–3, DOC = 27.5–50.9 mg·dm^–3, pH = 5.3–5.94 and EC = 62.2–139.3 μS·cm^–1.

Słowa kluczowe

EN

groundwater quality; peatlands; physical-chemical parameters; relic species; shallow groundwaters

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2020
• Tom: no. 45
• Strony: 133--142
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Serafin Artur

• University of Life Sciences in Lublin, Faculty of Production Engineering, Department of Environmental Engineering and Geodesy, Lublin, Poland

autor

Pogorzelec Magdalena

• University of Life Sciences in Lublin, Faculty of Biology, Animal Sciences and Bioeconomy, Department of Hydrobiology and Protection of Ecosystems, Lublin, Poland

autor

Bronowicka-Mielniczuk Urszula

• University of Life Sciences in Lublin, Faculty of Production Engineering, Department of Applied Mathematics and Computer Science, Lublin, Poland

Bibliografia

• BANASZUK P., KAMOCKI A. K. 2016. Statyczny jakościowy bilans wodny jako podstawa renaturyzacji ekosystemów hydrogenicznych w dolinie górnej Biebrzy [Quality water balance as a base for wetlands restoration in the upper Biebrza Valley]. Inżynieria Ekologiczna. Vol. 48 p. 96–106. DOI 10.12912/ 23920629/63277.
• BURCZYK P., RAWICKI K., GAŁCZYŃSKA M., BRYSIEWICZ A., MARCINIAK A. 2015. Ocena stężenia magnezu i wapnia w wodach gruntowych na terenach rolniczych Pomorza Zachodniego [An assessment of magnesium and calcium content in groundwater in agricultural areas of Pomorze Zachodnie]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 15. Z. 3 (51) p. 15–23.
• GÓRNIAK A. 1996. Substancje humusowe i ich rola w funkcjonowaniu ekosystemów słodkowodnych [Humic substances and their role in the functioning of freshwater ecosystems]. Rozprawy Uniwersytetu Warszawskiego. T. 448. Białystok. Dział Wydawnictw Filii Uniwersytetu Warszawskiego. ISBN 83-86423-51-X pp. 151.
• GRANDCOLAS P., NATTIER R., TREWICK S. 2014. Relict species: A relict concept?. Trends in Ecology and Evolution. Vol. 29(12) p. 655–663. DOI 10.1016/j.tree.2014.10.002.
• GRZYWNA A. 2014. Chemiczne wskaźniki jakości wody w zlewni lasów parczewskich [Chemical water quality indicators in basin forest Parczew]. Inżynieria Ekologiczna. Vol. 36 p. 120–127. DOI 10.12912/2081139X.08.
• IGRAS J., JADCZYSZYN T. 2008. Zawartość azotanów i fosforanów w płytkich wodach gruntowych w Polsce [Contents of nitrogen and phosphorus compounds in the shallow groundwaters in Poland]. Problemy Inżynierii Rolniczej. Nr 2(60) p. 91–101.
• JABŁOŃSKA E. 2009. Brzoza niska Betula humilis Schrank w Polsce – status fitocenotyczny, warunki siedliskowe, zagrożenia i ochrona [Betula humilis Schrank in Poland – phytocoenotic status, habitat conditions, threats and protection]. PhD Thesis. [Access 29.11.2019]. Available at: https://www.researchgate. net/publication/270283403
• KIRYLUK A.,WIATER J. 2004. Stężenie składników pokarmowych w wodach odpływających z ekstensywnych ekosystemów łąkowych [Concentration of nutrients in water flowing from extensive meadow ecosystems]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 4. Z. 2a(11) p. 445–453.
• KÖSTER T. 2001. The productivity and nutrient cycle of natural grassland. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych. Z. 478 p. 47–53.
• LIGĘZA S., SMAL H. 2004. Odczyn, przewodnictwo właściwe oraz stężenie pierwiastków zasadowych w roztworach glebowych gleb użytkowanych jako wybiegi na fermach gęsi [Reaction, electrical conductivity and concentration of alkaline elements in soil solutions from the soils located in goose farms]. Annales UMCS. Sect. E. Vol. 59(4) p. 1613–1619.
• MARCINEK J., KOMISAREK J., KAŹMIEROWSKI C. 1994. Dynamika składników rozpuszczalnych w wodach gruntowych uprawnych gleb płowych i czarnych ziem [Dynamics of solutes concentration in ground water of cultivated Hapludalfs and Endoaquolls]. Roczniki AR Poznań. Melioracje i Inżynieria Środowiska. T. 268(15) p. 69–82.
• MISZTAL M., SMAL H., GÓRNIAK A. 1992. Ground water inflow of nutrients to the lake from differently utilized catchments. Water Research. Vol. 26. Iss. 9 p. 1237–1242. DOI 10.1016/ 0043-1354(92)90184-6.
• OLACZEK R., KUCHARSKI L., PISAREK W. 1990. Zanikanie obszarów podmokłych i jego skutki środowiskowe na przykładzie województwa piotrkowskiego (zlewni Pilicy i Warty) [The disappearance of waterlands and its environmental effects on the basis of the Piotrkow Voivodeship (the Pilica and Warta basins)]. Studia Ośrodka Dokumentacji Fizjograficznej Vol. 18 p. 141–199.
• ORZEPOWSKI W., PARUCH A.M., PULIKOWSKI K., KOWALCZYK T., POKŁADEK R. 2014. Quantitative and qualitative assessment of agricultural water resources under variable climatic conditions of Silesian Lowlands (Southwest Poland). Agricultural Water Management. Vol. 138 p. 45–54. DOI 10.1016/ j.agwat.2014.02.012.
• ORZEPOWSKI W., PULIKOWSKI K. 2008. Magnesium, calcium, potassium and sodium content in groundwater and surface water in arable lands in the commune (gmina) of Kąty Wrocławskie. Journal of Elementology. Vol. 13. Iss. 4 p. 605–614.
• POGORZELEC M. 2008. Influence of chosen environmental abiotic factors on Salix lapponum L. populations functioning in Polesie Lubelskie Region. Polish Journal of Environmental Studies. Vol. 17(4) p. 139–144.
• POGORZELEC M. 2009. Downy willow (Salix lapponum L.) as a component of different phytocoenosis in Poleski National Park. Acta Agrobotanica. Vol. 62(1) p. 107–116. DOI 10.5586/aa.2009.013
• POGORZELEC M., BRONOWICKA-MIELNICZUK U., BANACH B., SZCZUROWSKA A., SERAFIN A. 2014. Relict boreal willows (Salix lapponum and Salix myrtilloides) as an element of phytocoenoses overgrowing the water bodies in Eastern Poland. Applied Ecology and Environmental Research. Vol. 12(2) p. 441–456. DOI 10.15666/aeer/1202_441456.
• POKŁADEK R., KOWALCZYK T., ORZEPOWSKI W., PULIKOWSKI K. 2011. Na, K, Ca and Mg concentrations in effluent water drained from agricultural catchment basins in Lower Silesia. Journal of Elementology. Vol. 16(3) p. 467–480. DOI 10.5601/jelem.2011.16.3.11.
• SAPEK B. 2014. Nagromadzanie i uwalnianie fosforu w glebach – źródła, procesy, przyczyny [Soil phosphorus accumulation and release – sources, processes, causes]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie T. 14. Z. 1(45) p. 77–100.
• SERAFIN A., POGORZELEC M. 2011. Changes in the flora of the eastern and southern parts of lake Piaseczno embankment in the years 2003–2010. Acta Agrobotanica. Vol. 64(4) p. 141–150. DOI 10.5586/aa.2011.055.
• SERAFIN A., POGORZELEC M., BANACH B., MIELNICZUK J. 2015a. Habitat conditions of the endangered species Salix myrtilloides in Eastern Poland. Dendrobiology. Vol. 73 p. 55–64. DOI 10.12657/denbio.073.006.
• SERAFIN A., POGORZELEC M., BANACH B., SZCZUROWSKA A., MIELNICZUK J. 2015b. Physico-chemical groundwater conditions at Salix lapponum stands in Eastern Poland. Dendrobiology. Vol. 73 p. 65–74. DOI 10.12657/denbio.073.007.
• SERAFIN A., URBAN D., BRONOWICKA-MIELNICZUK U., SZCZUROWSKA A. 2018. To what degree can the specifics of occurrence of glacial relic Betula humilis Schrank be an indicator of habitat conditions of moderate climate peatlands?. Water. Vol. 10, 1062 p. 1–19. DOI 10.3390/w10081062.
• SERAFIN A., POGORZELEC M., BRONOWICKA-MIELNICZUK U. 2019a. Hierarchisation of abiotic environmental properties – methodical study for research on the ecology of plants conducted in peat bog habitats. Applied Ecology and Environmental Research. Vol. 17. Iss. 2 p. 4081–4096. DOI 10.15666/aeer/1702_40814096.
• SERAFIN A., SENDER, J., BRONOWICKA-MIELNICZUK U. 2019b. Potential of shrubs, shore vegetation and macrophytes of a lake to function as a phytogeochemical barrier against biogenic substances of various origin. Water. Vol. 11, 290 p. 1–33. DOI 10.3390/w11020290.
• SMOLDERS A.J.P., LAMERS L.P.M., LUCASSEN E.C.H.E.T., VAN DER VELDE G., ROELOFS J.G.M. 2006. Internal eutrophication: How it works and what to do about it – A review. Chemistry and Ecology. Vol. 22(2) p. 93–111. DOI 10.1080/ 02757540600579730.
• SOŁTYS M., RÓŻYCKI A. 1996. Rzadkie i zagrożone gatunki flory naczyniowej w Poleskim Parku Narodowym. W: Funkcjonowanie ekosystemów wodno-błotnych w obszarach chronionych Polesia [Rare and endangered vascular flora species in the Polesie National Park. In: The functioning of wetland ecosystems in protected areas of Polesie]. Ed. S. Radwan. Lublin. Wydaw. UMCS p. 89–93.
• SOOMERS H., KARSSENBERG D., VERHOEVEN J.T.A., VERWEIJ P.A., WASSEN M.J. 2013. The effect of habitat fragmentation and abiotic factors on fen plant occurrence. Biodiversity and Conservation. Vol. 22 p. 405–424. DOI 10.1007/s10531-012-0420-1.
• STOLARCZYK M., GUS M., JELONKIEWICZ Ł. 2017. Zmiany we właściwościach chemicznych gleb torfowych wskutek odwodnienia na przykładzie Tarnawy Wyżnej (Bieszczady Zachodnie) [Changes in the chemical properties of peat soils as a result of drainage on the example of Tarnawa Wyżna (Western Bieszczady Mts.)]. Roczniki Bieszczadzkie. T. 25 p. 387–402.
• SZAFRAŃSKI CZ., FIEDLER M., BYKOWSKI J. 1998. Czasowo-przestrzenna zmienność chemizmu wód na Pojezierzu Gnieźnieńskim na przykładzie obiektu Mokronosy [Groundwater quality in the agricultural microcatchment on Gniezno Lakeland]. Przegląd Naukowy Wydziału Melioracji i Inżynierii Środowiska. Vol. 16 p. 262–269.
• URBAN D., WAWER M. 2001. Salix lapponum L. i S. myrtilloides L. in the area of Sobibór in the Łęczyńsko-Włodawskie Lake District. Annalles UMCS. Vol. 56(11) p. 83–93.
• WASSEN M.J., VENTERINK H.O., LAPSHINA E.D., TANNEBERGER F. 2005. Endangered plants persist under phosphorus limitation. Nature. Vol. 437 p. 547–550. DOI 10.1038/nature03950.
• WOJCIECHOWSKI I. 1997. Funkcjonowanie ekosystemów torfowiskowych [The functioning of peat ecosystems]. Lublin. AR w Lublinie – Katedra Ekologii Ogólnej pp. 23.
• ZARZYCKI K., KORZENIAK U. (eds.). 2002. Ecological indicator values of vascular plants of Poland. Kraków. Inst. Botaniki PAN. ISBN 83-85444-95-5 pp. 182.
• ZBIERSKA J., ŁAWNICZAK A.E., KUPIEC J., ZBIERSKA A. 2011. Stężenie składników biogennych w wodach gruntowych i podziemnych w zlewni bezpośredniej Jeziora Niepruszewskiego narażonego na zanieczyszczenia pochodzenia rolniczego [Nutrient concentration in ground and underground water in the Niepruszewskie Lake catchment vulnerable to nitrate from agricultural sources]. Nauka Przyroda Technologie. T. 5. Z. 5 #103.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).