Wpływ stosowanych praktyk rolniczych na dopływ wód podziemnych oraz azotanów do Zatoki Puckiej

Potrykus, Dawid

doi:10.7306/2024.1

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Wpływ stosowanych praktyk rolniczych na dopływ wód podziemnych oraz azotanów do Zatoki Puckiej

Autorzy

Potrykus Dawid

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Potrykus_D_Wplyw_PG_Vol. 72_nr 1_2023.pdf

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.7306/2024.1

Warianty tytułu

The impact of agricultural practices on groundwater and nitrate discharge to Puck Bay, Poland

Języki publikacji

Abstrakty

Eutrophication of marine baśni associated with submarine groundwater discharge is currently one of the most important challenges in modern coastal hydrogeology, and is classified as a serious global environmental problem. Aparticular source of groundwater pollution is agricultural activity, which is commonly carried out in the coastal zone. Research was conducted on arepresentative part of the Bay of Puck watershed, dominated by agriculturall anduse. The geological setting of the study area is heterogeneous, which has a significant influence on groundwater flow and occurrence in the multi-aquifer hydrosystem, draining into Puck Bay. The impact of agricultural practices on groundwater and nitrate discharge to the Puck Bay was determined, byan integrated modeling approach, developed using combination of the SWAT, MODFLOW-NWT and MT3DMS codes. Spatial and seasonal variations of the N-NO3 load leached from the soil profile and the infiltration of precipitation are convergent with observed trends in the discharge of groundwater and N-NO3 loads into Puck Bay. The simulations show that 1,355.13 m³/h of ground- waterand1.87kg/h (16. 4 t/year) of N-NO₃ loadare discharged into Puck Bay from the aquifers analyzed, the majority of which comes froman upper aquifer. The distribution of the values as determined was found to be influenced by agricultural practices, resulting from changes in crop structure, fertilizer management, cultivation methods and grazing.

Słowa kluczowe

podwodny zrzut wód gruntowych SGD transport azotanów praktyki rolnicze Zatoka Pucka MODFLOW MT3DM SWAT

submarine groundwater discharge SGD nitrate transport agricultural practices Puck Bay MODFLOW MT3DM SWAT

Wydawca

Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy

Czasopismo

Przegląd Geologiczny

Rocznik

2024

Tom

Vol. 72, nr 1

Strony

15--25

Opis fizyczny

Bibliogr. 49 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Potrykus Dawid

dpot@pgi.gov.pl

Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Oddział Geologii Morza, ul. Kościerska 5, 80–328 Gdańsk
Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska, ul. Narutowicza 11/12, 80–233 Gdańsk

https://orcid.org/0000-0001-6533-0674

Bibliografia

1. ANDERSEN J.H., AXE P., BACKER H., CARSTENSEN J., CLAUSSEN U., FLEMING-LEHTINEN V., JÄRVINEN M., KAARTOKALLIO H., KNUUTTILA S., KORPINEN S., KUBILIUTE A., LAAMANEN M., LYSIAK-PASTUSZAK E., MARTIN G., MURRAY C., MOHLENBERG F., NAUSCH G., NORKKO A., VILLNÄS A. 2011 - Getting the measure of eutrophication in the Baltic Sea: towards improved assessment principles and methods. Biogeochemistry, 106 (2): 137-156.
2. ALORDA-KLEINGLASS A., RUIZ-MALLEN I., DIEGO-FELIU M., RODELLAS V., BRAUCH-MENCHEN J.M., GARCIA-ORELLANA J. 2021 - The social implications of Submarine Groundwater Discharge from an Ecosystem Services perspective: A systematic review. Earth-Sci. Rev., 221: 103742.
3. AUGUSTOWSKI B. 1977 - Pomorze. Państw. Wyd. Naukowe, Warszawa.
4. BOLAŁEK J., FALKOWSKA L., KORZENIOWSKI K. 1993 - Hydrochemia Zatoki. [W:] Zatoka Pucka, Korzeniewski K. (red.), Gdańsk.
5. BURNETT W.C., BOKUNIEWICZ H., HUETTEL M., MOORE W.S., TANIGUCHI M. 2003 - Groundwater and pore water inputs to the coastal zone. Biogeochemistry, 66: 3-33.
6. CHMURA K., CHYLIŃSKA E., DMOWSKI Z., NOWAK L. 2009 - Rola czynnika wodnego w kształtowaniu plonu wybranych roślin polowych. Infrastruktura i ekologia terenów wiejskich, 9: 33-44.
7. CRUZ J.V., ANDRADEC., PACHECO D., MENDES S., CYMBRON R. 2017 - Nitrates in Groundwater Discharges from the Azores Archipelago: Occurrence and Fluxes to Coastal Waters. Water, 9: 125.
8. DYBOWSKI D., DZIERZBICKA-GŁOWACKA L., PIETRZAK S., JUSZKOWSKA D., PUSZKARCZUKT. 2020 - Estimation of nitrogen leaching load from agricultural fields in the Puck Commune with an interactive calculator. PeerJ, 8:e8899; https://doi.org/10.7717/peerj.8899
9. DZIERZBICKA-GŁOWACKA L., JANECKI M., DYBOWSKI D., SZYMCZYCHA B., OBARSKA-PEMPKOWIAK H., WOJCIECHOWSKA E., ZIMA P., PIETRZAK S., PAZIKOWSKA-SAPOTA G., JAWORSKA-SZULC B., NOWICKI A., KŁOSTOWSKA Ż, SZYMKIEWICZ A., GALER-TATAROWICZ K., WICHOROWSKI M., BIAŁOSKÓRSKI M., PUSZKARCZUK T. 2019a - A New Approach for Investigating the Impact of Pesticides and Nutrient Flux from Agricultural Holdings and Land-Use Structures on Baltic Sea Coastal Waters. Pol. J. Environ. Stud., 28, (4): 2531-2539.
10. DZIERZBICKA-GŁOWACKA L., PIETRZAK S., DYBOWSKI D., BIA1OSKÓRSKI M., MARCINKOWSKI T., ROSSA L., URBANIAK M., MAJEWSKA Z., JUSZKOWSKA D., NAWALANY P., PAZIKOWSKA-SAPOTA G., KAMIŃSKA B., SELKE B., KORTHALS P., PUSZKARCZUK T. 2019b - Impact of agricultural farms on the environment of the Puck Commune: Integrated agriculture calculator - Calc-GosPuck. PeerJ 7:e6478; https://doi.org/10.7717/peerj.6478
11. DZIERZBICKA-GŁOWACKA L., DYBOWSKI D., JANECKI M., WOJCIECHOWSKA E., SZYMCZYCHA B., POTRYKUS D., NOWICKI A., SZYMKIEWICZ A., ZIMA P., JAWORSKA-SZULC B., PIETRZAK S., PAZIKOWSKA-SAPOTA G., KALINOWSKA D., NAWROT N., WIELGAT P., DEMBSKA G., MATEJ-ŁUKOWICZ K., SZCZEPAŃSKA K., PUSZKARCZUK T., 2022 - Modellingtheimpact of the agricultural holdings and land-use structure on the quality of inland and coastal waters with an innovative and interdisciplinary toolkit. Agricultural Water Management, 263: 107438.
12. FRĄCZEK E. 1998 - Objaśnienia do Mapy hydrogeologicznej Polski w skali 1:50 000, ark. Puck. Państw. Inst. Geol.
13. GUSTAFSSON B.G., SCHENK F., BLENCKNER T., EILOLA K., MEIER M.H.E., MÜLLER-KARULIS B., NEUMANN T., RUOHO-AIROLA T., SAVCHUK O.P., ZORITA E. 2012 - Reconstructing the Development of Baltic Sea Eutrophication 1850-2006. AMBIO, 41 (6): 534-48.
14. HELCOM 2009 - Eutrophication in the Baltic Sea. An integrated thematic assessment of the effects of nutrient enrichment in the Baltic Sea region. Baltic Sea Environ. Proc., 115B. Helsinki Commission, Baltic Marine Environment Protection Commission.
15. HELCOM 2010 - Ecosystem Health of the Baltic Sea 2003-2007: HELCOM Initial Holistic Assessment. Baltic Sea Environ. Proc., 122.
16. HWANG D.-W., KIM G., LEE Y.-W., YANG H.-S. 2005a - Estimating submarine inputs of groundwater and nutrients to a coastal bay using radium isotopes. Marine Chem., 96: 61-71.
17. HWANG D.-W., LEE Y.-W., KIM G. 2005b - Large submarine groundwater discharge and benthic eutrophication in Bangdu Bay on volcanic Jeju Island, Korea. Limnol, Oceanogr., 50 (5): 1393-1403.
18. JADCZYSZYN T. 2013 - Bilans podstawą zrównoważonego zarządzania składnikami pokarmowymi. [W:] Igras J. (red.), Dobre praktyki rolnicze w nawożeniu użytków rolnych. Centrum doradztwa rolniczego w Brwinowie, 6-14.
19. JANKOWSKA H. 1993 - Wody podziemne w utworach trzeciorzędowych i czwartorzędowych w regionie Puckim. [W:] J. Pliński (red.), Ekologia rejonów lądowych, przybrzeżnych i morskich Bałtyku - ochrona i kształtowanie, materiały konferencyjne, Sopot, 11-12 grudnia 1992, Fundacja Rozwoju Uniwersytetu Gdańskiego: 41-50.
20. JANKOWSKA H., BOLAŁEK J. 1990 - Jon chlorkowy w wodach porowych osadów dennych Zatoki Puckiej. Prz. Geol., 38(5-6): 253-259.
21. JANKOWSKA H., MATCIAK M., NOWACKI J. 1994 - Salinity variations as an effect of groundwater seepage through the seabed (Puck Bay, Poland). Oceanlogia, 36 (1): 33-46.
22. JIAO J., POST V. 2019 - Coastal hydrogeology. Cambridge University Press.
23. KŁOSTOWSKA Ż., SZYMCZYCHA B., LENGIER M., ZARZECZAŃSKA D., DZIERZBICKA-GŁOWACKA L. 2020 - Hydrogeochemistry and magnitude of SGD in the Bay of Puck, southern Baltic Sea. Oceanologia, 62 (1): 1-11.
24. KOCOŃ A. 2014 - Potrzeby pokarmowe roślin. Studia i raporty IUNG-PIB, 37(11): 19-31.
25. KUS J. 2016 - Gospodarowanie wodą w rolnictwie. Studia i raporty IUNG-PIB, 47(1): 83-104.
26. LEE C.M., JIAO J.J., LUO X., MOORE W.S. 2012 - Estimation of submarine groundwater discharge and associated nutrient fluxes in Tolo Harbour, Hong Kong. Science of the Total Environ., 433: 427-433.
27. MATCIAK M., PRUSZKOWSKA-CACERES M., SZYMCZYCHA B., KOBOS J., KŁOSTOWSKA Ż., MISIEWICZ M., OWSIANNY P.M. 2022 - Dopływ wód podziemnych do Zatoki Puckiej. [W:] Bolałek J., Burska D.(red.), Zatoka Pucka, t. 1 - Aspekty geologiczne i fizyczne. Wyd. Uniw. Gdańskiego.
28. MATEJ-ŁUKOWICZ K., WOJCIECHOWSKA E., NAWROT N., DZIERZBICKA-GŁOWACKA L. 2020 - Seasonal contributions of nutrients from small urban and agricultural watersheds in northern Poland. PeerJ 8:e8381;https://doi.org/10.7717/peerj.8381
29. NEITSCH S.L., ARNOLD J.G., KINIRY J.R., WILLIAMS J.R. 2011 - Soil and Water Assessment Tool Theoretical Documentation Version 2009; Texas Water Resources Institute: College Station, TX, USA.
30. NIENCHESKI L.F., WINDOM H.L. 1994 - Nutrient fluxand budget in Patos Lagoon estuary. The Science of the Total Environ., 149: 53-60.
31. NIENCHESKI L.F.H., WINDOM H.L., MOORE W.S., JAHNKE R.A. 2007 - Submarine groundwater discharge of nutrients to the ocean along a coastal lagoon barrier, Southern Brazil. Marine Chem., 106: 546-561.
32. NISWONGER R.G., PANDAY S., IBARAKI M. 2011 - MODFLOW-NWT, A Newton formulation for MODFLOW-2005: U.S. Geol. Survey Techniques and Methods, 6-A37.
33. OJAVEER H., JAANUS A., MACKENZIE B.R., MARTIN G., OLENIN S., RADZIEJEWSKA T., TELESH I., ZETTLER M.L., ZAIKO A. 2010 - Status of biodiversity in the Baltic Sea. PLOS ONE, 5 (9): e12467.
34. ORŁOWSKI R. 1998 - Objaśnienia do Mapy hydrogeologicznej Polski w skali 1:50 000, ark. Rumia. Państw. Inst. Geol.
35. PIEKAREK-JANKOWSKA H. 1994 - Zatoka Pucka jako obszar drenażu wód podziemnych. Wyd. Uniw. Gdańskiego.
36. PIEKAREK-JANKOWSKA H. 1996 - Hydrochemical effects of submarine groundwater discharge to the Puck Bay (southern Baltic Sea, Poland). Geogr. Polon., 67: 103-119.
37. POTRYKUS D., PRUSZKOWSKA-CACERES M., JAWORSKA-SZULC B., GUMUŁA-KAWĘCKA A., SZYMKIEWICZ A. 2020 - Skład chemiczny wód podziemnych dopływających z Pobrzeża Kaszubskiego do Zatoki Puckiej. Prz. Geol., 68(9): 691-700.
38. RAPORT WFOSiGW 2007 - Dostawa zanieczyszczeń rzekami przymorskimi do Zatoki Puckiej. Katedra Hydrologii Uniw. Gdańskiego.
39. SPITERI C., SLOMP C.P., TUNCAY K., MEILE C. 2008 - Modeling biogeochemical processes in subterranean estuaries: Effect of flow dynamics and redox conditions on submarine groundwater discharge of nutrients. Water Res. Res., 44, W02430.
40. SZYMCZYCHA B., VOGLER S., PEMPKOWIAK J. 2012 - Nutrient fluxes via submarine groundwater discharge to the Bay of Puck, southern Baltic Sea., Science of The Total Environ., 438: 86-93.
41. SZYMCZYCHA B., KŁOSTOWSKA Ż., LENGIER M., DZIERZBICKA-GŁOWACKA L. 2020 - Significance of nutrient fluxes via submarine groundwater discharge in the Bay of Puck, southern Baltic Sea. Oceanologia, 62 (2): 117-125.
42. SZYMKIEWICZ A., POTRYKUS D., JAWORSKA-SZULC B., GUMUŁA-KAWĘCKA A., PRUSZKOWSKA-CACERES M., DZIERZBICKA-GŁOWACKA L. 2020 - Evaluation of the influence of farming practices and land use on groundwater resources in a coastal multiaquifer system in Puck region (northern Poland). Water, 12 (4): 1042.
43. SWIĘTOCHOWSKI B., JABŁOŃSKI B., RADOMSKA M., KRĘŻEL R. 1996 - Ogólna upraw roli i roślin. Wydanie IV poprawione. Państw. Wyd. Rolnicze i Leśne, Warszawa.
44. TANIGUCHI M., BURNETT W.C., CABLE J.E., TURNER J.V. 2002 - Investigation of submarine groundwater discharge. Hydrological Processes, 16 (11): 2115-2129.
45. WIELGAT P., KALINOWSKA D., SZYMKIEWICZ A., ZIMA P., JAWORSKA-SZULC B., WOJCIECHOWSKA E., NAWROT N., MATEJ-ŁUKOWICZ K., DZIERZBICKA-GŁOWACKA L. 2021 - Towards a multi-basin SWAT model for the migration of nutrients and pesticides to Puck Bay (Southern Baltic Sea). PeerJ 9:e10938; https://doi.org/10.7717/peerj.10938
46. ZHENG C. 1990 - Modular three-dimensional transport model for simulation of advection, dispersion, and chemical reactions of contaminants in groundwater systems. S.S. Papadopulos & Associates. Rocville, Maryland.
47. ZHENG C. 2010 - MT3DMS v5.3: A modular three-dimensional multispecies transport model for simulation of advection, dispersion, and chemical reactions of contaminants in groundwater systems; supplemental user's guide. Contract Report SERDP-99-1, U.S. Army Engineer Research and Development Center, Vicksburg, MS.
48. ZHENG C., WANGP.P. 1999 - MT3DMS: A modular three-dimensional multispecies transport model for simulation of advection, dispersion, and chemical reactions of contaminants in groundwater systems; documentation user's guide. Technical Report. The University of Alabama.
49. ŻUREK A. 2002 - Azotany w wodach podziemnych. Biul. Państw. Inst. Geol., 400: 115-141.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-8a37de1e-53b2-4727-a5a3-05dae757d7b8