Dynamics of water content in light bare soil in summer half-year in the period of 2003–2012 and its agro-meteorological determinants

• Autorzy: Biniak-Pieróg M.

Identyfikatory

DOI

10.2478/jwld-2014-0021

Warianty tytułu

PL

Zmienność zasobów wodnych w glebie lekkiej nieporośniętej w półroczu letnim w latach 2003–2012 i jej uwarunkowania agrometeorologiczne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The objective of the study was the estimation of decade variation of water content in layers with thickness of 0–10, 0–20, 0–40 and 0–60 cm of a bare light brown soil in the summer half-year (May–October) in the 10- year period of 2003–2012 against the background of agro-meteorological conditions. The study was based on results of measurement of the moisture of a bare soil with the use of the TDR method, sums of atmospheric precipitations and ground water levels, conducted in the area of the Agro- and Hydrometeorology Observatory of the Wrocław University of Environmental and Life Sciences, situated in Wrocław-Swojec. The analyses revealed slight variation of mean decade values of water content in the bare soil in the summer half-year during the ten-year period under analysis. Irrespective of the thickness of the soil layer, precipitation in the 10-year period of 2003–2012 had a highly significant effect on the water content in the 2^nd decade of July. In the case of soil layers with thickness down to 0–20 cm a statistically significant relation between soil water content and ground water levels was noted for the 3^rd decade of May, July, and in the 3^rd decade of September. In the layer with thickness of 0–60 cm the relations were statistically significant almost throughout the summer half-year, with the exception of the 1^st and 2^nd decades of May. Analysis of trends of mean water content of the bare soil over the 10-year period of 2003–2012 indicated their statistically significant increase in the case of most of the decades of the summer half-year only in soil layers with thickness of 0–10 and 0–20 cm.

PL

Celem pracy była ocena dekadowej zmienności zasobów wody w glebie lekkiej brunatnej nieporośniętej w półroczu letnim (maj–październik) w dziesięcioleciu 2003–2012 w warstwach miąższości 0–10, 0–20, 0–40 i 0–60 cm na tle warunków agrometeorologicznych. W pracy wykorzystano wyniki pomiarów wilgotności gleby nieporośniętej z zastosowaniem metody TDR, sum opadów atmosferycznych i stanów wody gruntowej, prowadzonych na terenie Obserwatorium Agro- i Hydrometeorologii Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu- Swojcu. Przeprowadzone analizy wykazały nieznaczne wahania średnich dekadowych wartości zasobów wody gleby nieporośniętej w półroczu letnim w przyjętym do analiz 10-leciu. Bez względu na miąższość warstwy gleby opady atmosferyczne w okresie 2003–2012 istotnie wpływały na zasoby wody w 2. dekadzie lipca. W warstwach gleby o miąższości do 0–20 cm stwierdzono istotną statystycznie zależność zasobów wody w glebie i stanów wody gruntowej w 3. dekadzie maja, lipcu oraz 3. dekadzie września. W warstwie miąższości 0–60 cm relacje te były istotne statystycznie niemal w całym półroczu letnim, z wyjątkiem 1. i 2. dekady maja. Na podstawie analizy tendencji średnich zasobów wody w glebie nieporośniętej w okresie 10-lecia 2003–2012 stwierdzono ich istotny statystycznie wzrost w większości dekad półrocza letniego jedynie w warstwach gleby miąższości 0–10 i 0–20 cm.

Słowa kluczowe

EN

groundwater level; precipitation; soil water content; summer half-year; trends

PL

opady; półrocze letnie; stany wody gruntowej; tendencje; zasoby wodne gleby

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2014
• Tom: no. 22
• Strony: 41--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 38 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Biniak-Pieróg M.

• Wrocław University of Environmental and Life Sciences, Faculty of Environmental Engineering and Geodesy, pl. Grunwaldzki 24, 50-363 Wrocław, Poland

Bibliografia

• [1] BARANOWSKI P., KOSSOWSKI J., USOWICZ B. 1994. Przestrzenna zmienność wilgotności gleby na polach uprawnych [Spatial variability of soil water content in cultivated fields]. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych. Z. 405 p. 9–19.
• [2] BINIAK-PIERÓG M., ŻYROMSKI A., BARYŁA A. 2011. Ocena efektywności opadów atmosferycznych w kształtowaniu zasobów wody w glebie brunatnej nieporośniętej [An assessment of rainfall effectiveness in the formation of water resources in brown bare soil]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 12. Z. 4(40) p. 45–58.
• [3] BINIAK M. 2004. Zmienność zasobów wodnych gleby pod powierzchnią nieporośniętą i trawiastą w okresie zimy 2002/2003 [Variability of soil water reserves under the bare soil and grassy surface in winter 2002/2003]. Acta Agrophysica. T. 3. Z. 1 p. 13–19.
• [4] BURSZTA-ADAMIAK E. 2012. Analysis of the retention capacity of green roofs. Journal of Water and Land Development. No. 16 p. 3–9.
• [5] CHEN X., HU Q. 2004. Groundwater influences on soil moisture and surface evaporation. Journal of Hydrology. Vol. 297 p. 285–300.
• [6] DOROSZEWSKI A., JADCZYSZYN J., KOZYRA J., PUDEŁKO R., STUCZYŃSKI T., MIZAK K., ŁOPATKA A., KOZA P., GÓRSKI T., WRÓBLEWSKA E. 2012. Podstawy systemu monitoringu suszy rolniczej [Fundamentals of the agricultural drought monitoring system]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 12. Z. 2(38) p. 77–91.
• [7] GÓRSKI T. 2006. Zmiany warunków agroklimatycznych i długość okresu wegetacyjnego w ostatnim stuleciu. W: Długookresowe przemiany krajobrazu Polski w wyniku zmian klimatu i użytkowania ziemi [Changes of agroclimatic conditions and the lenght of vegetaion period during last 100 year period. In: Long term changes of Poland’s landscape resulting from climate change and land management]. Eds. M. Gutry-Korycka, A. Kędziora, L. Starkel, L. Ryszkowski. Poznań. Komitet Narodowy IGBP p. 65–77.
• [8] HUPET F., VANCLOOSTER M. 2002. Intraseasonal dynamics of soil moisture variability within a small agricultural maize cropped field. Journal of Hydrology. Vol. 261 p. 86–101.
• [9] JANISZEWSKI F. 1988. Wskazówka dla posterunków meteorologicznych [Guide for meteorological sations]. Warszawa pp. 242.
• [10] JONES S.B., WRAITH J.M., OR D. 2002. Time domain reflectometry measurement principles and applications. Hydrological Processes. Vol. 16 p. 141–153.
• [11] KACZOROWSKA Z. 1962. Opady w Polsce w przekroju wieloletnim [Precipitation in Poland in long period averages]. Prace Geograficzne. Nr 33 pp. 112.
• [12] KĘDZIORA A., TUCHOŁKA S., KAPUŚCIŃSKI J., PASZYŃSKI I., LEŚNY J., OLEJNIK J., MOCZKO J. 1997. Impact of plant cover on heat and water balance in agricultural landscapes located in humidity gradient. Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu. T. 294 p. 271–301.
• [13] KIMURA R., LIU Y., TAKAYAMA N., ZHANG X., KAMICHIKA M., MATSUOKA N. 2005. Heat and water balances of the bare soil surface and the potential distribution of vegetation in the Loess Plateau, China. Journal of Arid Environments. Vol. 63 p. 439–457.
• [14] KOWALIK P. 2010. Agrohydrologia obliczeniowa [Computational agrohydrology]. KGW PAN. Z. 33. ISBN 0867-786 pp. 207.
• [15] KOŹMIŃSKI CZ., NIDZGORSKA-LENCEWICZ J. 2002. Kształtowanie się zasobów wody w profilu gleby lekkiej w Stacji Agrometeorologicznej w Lipkach koło Starogardu Szczecińskiego [Water resources in the sandy soil profile at the Agrometeorological Station in Lipki by Stargard Szczeciński]. Acta Agrophysica. Nr 78 p. 133–150.
• [16] KRZYSZTOFIAK M., URBANEK D. 1978. Metody statystyczne [Methods in statistics]. Warszawa. PWN. ISBN 83-01-00917-9 pp. 415.
• [17] KUNDZEWICZ Z., SZWED M., RADZIEJEWSKI M. 2006. Zmiany globalne i ekstremalne zjawiska hydrologiczne: powodzie i susze. W: Długookresowe przemiany krajobrazu Polski w wyniku zmian klimatu i użytkowania ziemi [Global changes and extreme hydrological events: floods and droughts. In: Long term changes of Poland’s landscape resulting from climate change and land management]. Eds. M. Gutry-Korycka, A. Kędziora, L. Starkel, L. Ryszkowski. Poznań. Komitet Narodowy IGBP p. 169–180.
• [18] ŁABĘDZKI L. 2006. Susze rolnicze. Zarys problematyki oraz metody monitorowania i klasyfikacja [Agricultural droughts. An outline of problems and methods of monitoring and classification]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. Rozprawy naukowe i monografie. Nr 17. ISBN 83-88763-63-6 pp. 109.
• [19] ŁABĘDZKI L. 2009. Expected development of irrigation in Poland in the context of climate change. Journal of Water and Land Development. No 13b p. 17–29.
• [20] ŁABĘDZKI L., ADAMSKI P. 2010. Związek między opadami uprzednimi a uwilgotnieniem gleby w uprawie buraków cukrowych na Kujawach [Relationship between previous period precipitation and soil moisture under sugar beet in Kujawy region]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 10. Z. 3(31) p. 165–174.
• [21] ŁABĘDZKI L., BĄK B. 2011. Prognozowanie suszy meteorologicznej i rolniczej w systemie monitorowania suszy na Kujawach i w dolinie górnej Noteci [Predicting meteorological and agricultural drought in the system of drought monitoring in Kujawy and the upper Notec valley]. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich. Nr 5 p. 19–28.
• [22] MAZIJ S., KOWALSKI J., WOŹNY F., SZPAKOWSKI A., KRĘŻEL J. 1965. Ekspertyza hydrogeologiczna i gleboznawcza pól ustalonych na Swojcu k. Wrocławia – Warunki hydrogeologiczne i glebowo-wodne pól ustalonych Instytutu Gospodarki Wodnej położonych na terenie RZD w Swojcu k. Wrocławia. Katedra Agro- i Hydrometeorologii Akademii Rolniczej we Wrocławiu (typescript).
• [23] NIEMCZYK H., KOWALSKA B., MAJEWSKI G. 2010. Analiza zależności między aktualną wilgotnością gleby a wskaźnikiem opadów uprzednich i temperaturą powietrza [Analysis of the relationship between actual soil moisture and anterior precipitation indexes and air temperature]. Przegląd Naukowy – Inżynieria i Kształtowanie Środowiska. Nr 1(47) p. 13–19.
• [24] NOVAK M.D. 2010. Dynamics of the near-surface evaporation zone and corresponding effects on the surface energy balance of a drying bare soil. Agricultural and Forest Meteorology. Vol. 150 p. 1358–1365.
• [25] NYC K. 1994. Rola retencji gruntowej w bilansowaniu zasobów wodnych [Soil retention part in water resources balance]. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej we Wrocławiu. Konferencje V. Nr 248 p. 248–251.
• [26] OLSZEWSKA B., PŁYWACZYK L. 1999. Groundwater participation in water management of the soils in the Odra valley in the region of the Brzeg Dolny dam. Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu. T. 310. Nr 20(2) p. 211–221.
• [27] PARENT A.C., ANCTIL F., PARENT L.E. 2006. Characterisation of temporal variability in near-surface soil moisture at scales from 1 h to 2 weeks. Journal of Hydrology. Vol. 325 p. 56–66.
• [28] ROBOCK A., MU M., VINNIKOV K., TROFIMOVA I.V., ADAMENKO T.I. 2005. Forty – five years of observed soil moisture in Ukraine: No summer desiccation (yet). Geophysical Research Letters. Vol. 32 p. 3401–3405.
• [29] ROMANO N. 2014. Soil moisture at local scale: Measurements and simulations. Journal of Hydrology. Vol. 516 p. 6–20.
• [30] ROXY M.S., SUMITRANANDAN V.B., RENUKA G. 2010. Variability of soil moisture and its relationship with surface albedo and soil thermal diffusivity at Astronomical Observatory, Thiruvananthapuram, south Kerala. Journal of Earth System Science. Vol. 119. No 4 p. 507–517.
• [31] ROZBICKI T. 1998. Związek między wskaźnikami opadu i wilgotnością gleby dla ekosystemu stepu strefy umiarkowanej [The relationship between precipitation indexes and soil moisture in the temperate grassland ecosystems]. Przegląd Naukowy Wydz. Melioracji i Inżynierii Środowiska SGGW w Warszawie. Z. 16 p. 98–104.
• [32] SKIERUCHA W., SŁAWIŃSKI C., WILCZEK A., ŻYROMSKI A., BINIAK-PIERÓG M. 2012. Telemetryczny system pomiaru wilgotności gleby działający w technice TDR [Telemetric system for the measurement of soil moisture based on the TDR technique]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 12. Z. 2(38) p. 257–267.
• [33] SPERANSKAYA N.A. 2009. Soil moisture changes in non boral European Russia: in situ data. In: Regional aspects of climate-terrestrial-hydrologics interactions in nonboreal eastern Europe. Eds. P.Y. Groisman, S.V. Ivanov. Springer p. 165–174.
• [34] StatSoft, Inc. 2011. Statistica (data analysis software system). Version 10.
• [35] THOMA D.P., MORGAN M.S., BRYANT R., RAHMAN R.R., HOLIFIELD COLLINS C.D., KEEFER T.O., NORIEGA R., OSMAN I., SKIRVIN S.A.M., TISCHLER M.A., BOSCH D.D., STARKS P.J., PETERS-LIDARD C.D. 2008. Appropriate scale of soil moisture retrieval from high resolution radar imagery for bare and minimally vegetated soils. Remote Sensing of Environment. Vol. 112 p. 403–414.
• [36] WĄSEK A. 1980. Zasoby wodne w górnej warstwie aeracji a wskaźnik wilgotności gruntu [Water storage in the upper layer of aeration zone and soil moisture index]. Przegląd Geofizyczny. Nr 25 (33). Z. 1 p. 71–78.
• [37] WMO-No 8. Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation updated 2010. Geneva. ISBN 978-92-63-10008-5 pp. 681.
• [38] ŻYROMSKI A. 2001. Czynniki agrometeorologiczne a kształtowanie się zasobów wody w glebie lekkiej z podsiąkiem wód gruntowych w okresie wiosennym [The effect of agrometeorological conditions on water supplies in light soil characterized by spring ascent]. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej we Wrocławiu. Nr 404. Rozprawy 178. ISSN 0867-7964 pp. 134.