Assessment of the possibility of applying selected pedotransfer functions for indicating the retention of forest soils in Poland

• Autorzy: Hewelke P. , Hewelke E. , Chołast S. , Żakowicz S. , Lesak M.

Identyfikatory

DOI

10.22630/PNIKS.2017.26.3.33

Warianty tytułu

PL

Ocena możliwości zastosowania wybranych funkcji pedotransfer do wyznaczania retencji gleb leśnych w Polsce

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Landscape retention influences the water balance of a catchment and the course of flooding events. The degree of retention capabilities of forest soils are much less known than the retention of land used for agriculture. Soil retention capacity influences the formation of a given forest habitat type, floristic species composition, as well as the type and quality of the stand of trees. The analysis was carried out for a regression model dedicated to selected forest soils within the area of Poland, as well as van Genuchten’s and Wösten’s, and Varallyay’s and Mironienko’s models. In order to assess the fit of the models, an independent series of forest soils were used. The models prepared for soils used for agricultural purposes do not result in statistically acceptable fit when it comes to the analyzed forest soils. The analysis of measured and calculated values of total available water indicate good fit of the regression model developed for the analyzed group of podzolic and brown forest soils.

PL

Retencja gleb leśnych w znacznym stopniu decyduje o bilansie wodnym zlewni i przebiegu zjawisk hydrologicznych, wpływa na kształtowanie się określonego typu siedliska lasu, skład florystyczny i jakość drzewostanu. Zdolności retencyjne gleb leśnych są znacznie mniej rozpoznane niż retencja gleb użytkowanych rolniczo. Retencja może być wyznaczona zarówno metodą bezpośrednią, jak i pośrednio za pomocą tzw. funkcji pedotransfer opisującej jej związek z określonymi właściwościami fizycznymi gleby. Analizę prowadzono dla modelu regresyjnego opracowanego dla wybranych gleb leśnych z obszaru Polski oraz dla modeli van Genuchtena i Wöstena oraz Varallyaya i Mironienki. Do oceny dopasowania modeli zastosowano niezależną serię gleb leśnych. Analiza pomierzonych i obliczonych wartości potencjalnej retencji użytecznej wskazuje na dobre dopasowanie modelu regresyjnego opracowanego dla badanej grupy gleb leśnych bielicowych i brunatnych. Modele opracowane dla gleb użytkowanych rolniczo nie dają akceptowalnego statystycznie dopasowania dla analizowanych gleb leśnych. Przeprowadzone badania potwierdzają lokalny charakter funkcji pedotransfer.

Słowa kluczowe

EN

soil moisture content; matrix potential; water retention; forest soils; pedotransfer functions

PL

wilgotność gleby; potencjał macierzysty; retencja wodna; gleby leśne; funkcja pedotransfer

• Wydawca: Wydawnictwo Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
• Czasopismo: Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 26, No. 3
• Strony: 336--345
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Hewelke P.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Katedra Kształtowania Środowiska, ul. Nowoursynowska 159, 02-787 Warszawa, Poland

autor

Hewelke E.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Katedra Kształtowania Środowiska, ul. Nowoursynowska 159, 02-787 Warszawa, Poland

autor

Chołast S.

• Mazowiecki Park Krajobrazowy, ul. Sułkowskiego 11, 05-400 Otwock, Poland

autor

Żakowicz S.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Katedra Kształtowania Środowiska, ul. Nowoursynowska 159, 02-787 Warszawa, Poland

autor

Lesak M.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Katedra Kształtowania Środowiska, ul. Nowoursynowska 159, 02-787 Warszawa, Poland

Bibliografia

• Dexter, A.R., Czyż, E.A., Richard, G. & Reszkowska, A. (2008). A user-friendly water retention function that takes account of the textural and structural pore spaces in soil. Geoderma, 143(3), 243-253.
• Donatelli, M., Wösten J.H.M. & Belocchi, G. (2004). Evaluation of pedotransfer functions, 357-362. In Y. Pachepsky & W.J. Rawls (Eds). Development of pedotransfer functions in soil hydrology, 30. Elsevier.
• Boczoń, A., Kowalska, A., Dudzińska, M. & Wróbel, M. (2016). Drought in Polish Forests in 2015. Polish Journal of Environmental Studies, 25(5), 1857-1862.
• Brooks, R.H. & Corey, A.T. (1964). Hydraulic properties of porous media and their relation to drainage design. Transactions of the ASAE, 7(1), 26-28.
• Carsel, R.F. & Parrish, R.S. (1988). Developing joint probability distributions of soil water retention characteristics. Water Resources Research, 24(5), 755-769.
• Fisher, P. & Binkley, P. (2000). Fuzzy modelling. In Geocomputation (pp. 161-186). CRC Press.
• van Genuchten, M.Th. (1980). A Closed-Form Equation for Predicting the Hydraulic Conductivity of Unsaturated Soils. Soil Science Society of American Journal, 44, 892-898.
• Gnatowski, T., Szatyłowicz, J., Brandyk, T. & Kechavarzi, C. (2010). Hydraulic properties of fen peat soils in Poland. Geoderma, 154(3), 188-195.
• Guber, A.K. & Pachepsky, Y.A. (2010). Multi-modelling with Pedotransfer Functions. Documentation and User Manual for PTF Calculator. Version 2.0. Environmental Microbial and Food Safety Laboratory, Hydrology and Ramote Sensing Laboratory, Beltsville Agricultural Research Center, USDA-ARS.
• Gupta, S.C. & Larson, W.E. (1979). Estimating Soil Water Retention Characteristics From Particle-Size Distribution, Organic Matter Percent, and Bulk Density. Water Resources Research, 15, 1633-1635.
• Hewelke, P., Gnatowski, T., Hewelke, E., Tyszka, J. & Żakowicz, S. (2015). Analysis of Water Retention Capacity for Select Forest Soils in Poland. Polish Journal Environmental of Studies, 24(3), 1013-1019.
• Hewelke, P., Gnatowski, T. & Żakowicz, S. (2013). The Analysis of Water Retention Capacity of Mineral Soils. Acta Scientiarum Polonorum Formatio Cirtcumiectus, 12(1), 43-52.
• Klute, A. (1986). Methods of soil analisis. Part 1. Physical and Mineralogical Methods. Agronomy Monographs 9 ASA and SSA. A. Klute, Madison, Wisconsin.
• Liberacki, D., Kozaczyk, M.K.P., Stachowski, P. & Stasik, R. (2016). Effects of Implementation of Small Retention Programme on the Example of Two Forest Districts of Lowland Area. Annual Set The Environment Protection, 18, 428-438 [in Polish].
• Nussbaum, M., Papritz, A., Zimmermann, S. & Walthert, L. (2016). Pedotransfer function to predict density of forest soils in Switzerland. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 179(3), 321-326.
• Pachepsky, Y.A. & Rawls, W.J. (Eds) (2004). Development of Pedotransfer Functions in Soil Hydrology, 30, Elsevier.
• Paschalis-Jakubowicz, P. (2010). Analysis of selected factors in the processes of globalization and their impact on global trends in forestry. III. Role, place and importance of forests and forestry in a global perspective. Sylwan, 154(3), 147-159 [in Polish].
• Pierzgalski, E. (2008). Relationship between forest and water– review of problems. Studia i Materiały Centrum Edukacji Przyrodniczo- -Leśnej, 10(2), 18, 13-23 [in Polish].
• Puhlmann, H. & von Wilpert, K. (2012). Pedotransfer Functions for Water Retention and Unsaturated Hydraulic Conductivity of Forest Soils. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 175, 221-235.
• Rawls, W.J. & Brakensiek, D.L. (1982). Estimation Soil Water Retention from Soil Properties. Journal Irrigation Drainage, 108(2), 166-171.
• Rezaee, L., Shabanpour, M. & Davatgar, N. (2011). Estimating the soil water retention curve from soil particle size distribution using the Arya and Paris model for Iranian soils. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 35, 649-657.
• Skalova, J., Čistý, M. & Bezák, J. (2011). Comparison of Three Regression Models for Determining Water Retention Curves. Journal of Hydrology and Hydromechanics, 59(4), 275-284.
• Schaap, M.G., Leij, F.J. & Van Genuchten, M.Th. (2001). Rosetta: A Computer Program for Estimating Soil Hydraulic Parameters with Hierarchical Pedotransfer Functions. Journal of Hydrology, 251, 163-176.
• Teepe, R., Dilling, H. & Beese, F. (2003). Estimating Water Retention Curves of Forest Soils From Soil Texture and Bulk Density. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 166, 111-119.
• Trzecki, S. (1974). Determination of Water Capacity of Soils on the Basis of their Mechanical Composition. Roczniki Gleboznawcze, 25.
• Trzecki, S. (1976). Possibility of determination of the moisture of permanent wilting of plants on the basis of maximal higroscopicity and content of clayey particles in mineral soils. Roczniki Gleboznawcze, 27, 11-17 [in Polish].
• Varallyay, G. & Mironienko, E.V. (1979). Soil Water Relationships in Saline and Alkali Conditions. V.A. Kovda, I. Szabolces (Eds). Modeling of Salinization and Alkalization. Agrokemia es Talatjan, 28, 33-82.
• Varallyay, G., Rajkai, K, Pachepsky, Y.A. & Shcherbakov, R.A. (1982). Mathematical Description of Soil Water Retention Curve. Pochvovedenie, 4, 77-89 [in Russian].
• Vereecken, H., Maes, J., Feyen, J. & Darius, P. (1989). Estimating the Soil Moisture Retention Characteristic from Texture, Bulk Density, and Carbon Content. Soil Science, 148, 389-403.
• Vereecken, H., Weynants, M., Javaux, M., Pachepsky, Y., Schaap, M.G. & Van Genuchten, M.Th. (2010). Using Pedotransfer Functions to Estimate the Van Genuchten-Mualem Soil Hydraulic Properties: a Review. Vadose Zone Journal, 9, 1-26.
• Wahren, A., Feger, K.H., Schwärzel, K. & Münch, A. (2009). Land-Use Effects on Flood Generation – Considering Soil Hydraulic Measurements in Modelling. Journal of Advances Geosciences, 21, 99-107.
• Walczak, R., Witkowska-Walczak, B. & Sławiński, C. (2004). Pedotransfer Studies in Poland. Developments in Soil Science, 30, 449-463.
• Wösten, J.H.M., Lilly, A., Nemes, A. & Le Bas, C. (1999). Development and Use of a Database of Hydraulic Properties of European Soils. Geoderma, 90, 169-185.
• Żakowicz, S., Hewelke, P. & Gnatowski, T. (2009). Basics of technical infrastructure in the agricultural space. Warszawa: Wydawnictwo SGGW [in Polish].

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).