Prezentacja 4

FIZYKA I CHEMIA GLEB
Retencja gleb
Zwierciadło wody w glebie
Retencja, mała retencja, pojęcie
Retencja:
szeroki zakres działań technicznych i
nietechnicznych powodujących poprawę
jakościową i ilościową zasobów wodnych na
skutek spowolnienia obiegu wody i związków
chemicznych w małych zlewniach rzecznych
[wg Mioduszewskiego].
Można magazynować wodę w:
- zbiornikach o pojemności do 5 mln m3,
- stawach i oczkach wodnych,
- dolinach rzecznych,
- korytach rzek i rowów melioracyjnych wyposażonych w
urządzenia piętrzące,
- glebie i gruncie.
formy retencji w zlewni
Formy retencji w zlewni
krajobrazowa
torfowiska
bagna
mokradła
lasy
wód glebowych
i podziemnych
strefa aeracji
wód powierzchniowych
naturalna
sztuczna
strefa saturacji
koryt i dolin
rzecznych
jeziora i stawy
śnieżna
sterowana
zbiorniki
wodne na
potrzeby
gospodarcze
jednozadaniowe
wielozadaniowe
niesterowana
kąpieliska,
oczka ozdobne,
wędkarskie
zb. ekologiczne,
biofiltry,
infiltracyjne,
zapory przeciwrumowiskowe,
suche zbiorniki
przeciwpowodziowe
Kształtowanie zasobów - metody
ZASOBY WODY
METODY
poprawa struktury gleby, zabiegi agromelioracyjne, wapnowanie,
prawidłowa
agrotechnika, odpowiedni płodozmian, zwiększenie zawartości próchnicy
w glebie,
 układ pól ornych, użytków zielonych, lasów, użytków ekologicznych,
 zalesienia, tworzenie pasów ochronnych, zadrzewień, zakrzaczeń,
 zwiększenie powierzchni mokradeł, torfowisk, bagien
Retencja glebowa
i krajobrazowa

Wody gruntowe
i podziemne

Wody
powierzchniowe

ograniczenie spływu powierzchniowego,
 zwiększenie przepuszczalności gleb,
 zabiegi przeciwerozyjne, fitomelioracyjne i agromelioracyjne, regulowanie
odpływu z sieci drenarskiej,
 stawy i studnie infiltracyjne
małe zbiorniki wodne, piętrzenia na ciekach,
 regulacja odpływu ze stawów, oczek wodnych,
 gromadzenie wody w rowach melioracyjnych, kanałach,
 retencjonowanie odpływów z systemów drenarskich,
 zwiększenie retencji dolinowej
Wielkość porów glebowych w µm (1µm=0,001mm) i
występujące w nich rodzaje wód
Woda
kapilarna
Woda
kapilarna
(woda łatwo dostępna)
4-0,2
<0,2
woda
Woda
kapilarna
higroskopowa
błonkowata
chem.związ.
(trudno dostępna) (niedostępna)
pF = 2,9
pF = 2,0
pF = 0
(odcieka)
8,5-4
Efektywna retencja użyteczna ERU
Potencjalna retencja użyteczna PRU
pF = 4,2
Woda
grawitacyjna
30-8,5
(3,0)
>30mm
Retencja użyteczna
Retencja użyteczna R jest ilością wody , którą można wykorzystać z gleby na
procesy ewapotranspiracji.
Rmax – jest różnicą pomiędzy PPW i wilgotnością współczynnika więdnięcia
Ru – efektywna jest różnicą pomiędzy PPW i POS
Gdy założymy głęboki poziom zwg w przybliżony sposób możemy obliczyć:
Ru = 10hc Wg (mm), gdzie Wg = 0,4 - 0,2 PPW (% obj)
Wg – woda łatwo dostępna
0,4-0,2 – część PPW wyraża wodę łątwo dostępną (piaski 0,4; średnio zwięzłe 0,3; zwięzłe 0,2)
hc – czynna warstwa gleby (głębokość przenikania głównej masy korzeni
Głębokość przenikania głównej masy korzeni - h
Zboża
0,4 – 0,6
Kukurydza
0,4 – 0,8
Buraki cukrowe
0,4 – 0,8
Ziemniaki
0,4 – 0,6
Sady i winnice
0,3 – 1,0
Potencjalna retencja użyteczna dla różnych gleb
Stosunki wodne w profilu glebowym (wg Somorowskiego)
1, 2, 3 różnice poziomu wód gruntowych
4, 5, 6 pojemność przy PPW
7, 8, 9 pojemność przy POS
10 – porowatość gleby
11 - zapasy przy PPW
12 - zapasy przy POS
R – retencja użyteczna
dn – dawka netto, O - odciekalność
Potencjalna i efektywna retencja użyteczna
Normy osuszenia na glebach z płytkim
zwierciadłem wody (wg Somorowskiego)
norma osuszenia (m)
miń
śednia
max
lekkie (piasek luźny)
0,35
0,40
0,45
średnie (glina lekka)
0,50
0,55
0,70
ciężkie (mada ciężka)
0,60
0,70
0,90
Gleby torfowe (torf głęboki)
0,50
0,70
0,90
Gleby mineralne
Retencjonowanie wody w zlewni
Retencjonowanie wody w zlewni
∆L
∆h
∆F
∆F
∆C
∆R=∆F+∆L+∆C
pp
∆F – zmiany zasobów wód powierzchniowych
∆L – zmiany zasobów wilgoci w warstwie gruntu ponad
zwierciadłem wody gruntowej
∆C – zmiany zasobów wilgoci w obrębie wahań poziomu
W zlewniach o sporych zdolnościach retencyjnych można obserwować
zmiany ∆R od – 46mm do + 51mm (Ostromęcki)
Przykład przebiegu stanów retencyjnych w profilu
glebowym zależny od wahań zwierciadła wody gruntowej
R5
h5
h4
teren
100%obj
R4
R3
R3
R2
h3
∆R1-2
H – zmienne zwierciadło wód
gruntowych
R – zapasy wody w profilu
szkielet
∆R – przyrosty retencji
R2
h2
∆R = α ∆h
R1
∆h
∆R
R1
h1
h0
pp
R0
Stan retencji R
n
∆R = β h ∆h
Przybliżone wartości współczynnika α, (wg
Somorowskiego)
Piasek luźny
0,37
Piasek słabo gliniasty
0,31
Glina lekka
0,30
Glina ciężka
0,25
Torf głęboki średnio rozłożony
0,25-0,37
Torf płytki średnio rozłożony, średnio zmurszały
0,48
Opady [mm]
Przykład zretencjonowanych zasobów wody w
roku mokrym na glebach ciężkich (grunty orne)
90
60
30
0
Zapasy wody [mm]
250
Z1 Z2
200
150
dz.1
Z3
dz.11
100
sr.wyp
50
IV
V
VI
VII
VIII
Zapasy wody [mm]
400
IX
Z2
350
Z1
300
dz.1
250
dz.11
sr.wyp
Z3
200
IV
V
VI
VII
VIII
IX
IV
V
VI
VII
VIII
IX
Poziom wody [cm]
0
50
100
150
200
Przykład wyczerpywania się zasobów wilgoci
glebowej w okresie IV-IX
Przykład zretencjonowanych zasobów wody w
roku suchym na glebach ciężkich (grunty orne)
Opady
90,0
60,0
30,0
0,0
Zapasy wody [mm]
250
Z1 Z2
200
150
dz.1
100
dz.11
Z3
śr.wyp
50
IV
V
VI
VII
VIII
Zapasy wody [mm]
400
IX
Z2
350
Z1
300
250
200
Z3
IV
V
VI
VII
VIII
IX
IV
V
VI
VII
VIII
IX
Poziom wody [cm]
0
50
100
150
200
Przykład wilgotności średniej w warstwie 0-50cm na początku okresu
wegetacyjnego
500
400
300
200
-1 00
0
10 0
200
30 0
4 00
5 00
6 00
Średnia wilgotność przy niskim pwg w czerwcu Oznaczenia:
w profilu 0-50cm (kolor czerwony) i 0-100cm (kolor zółty)
Przykład
5 00
4 00
3 00
2 00
-10 0
0
10 0
20 0
30 0
4 00
500
600
Optymalne poziomy wód gruntowych w okresie
wegetacji
Orientacyjne normy odwodnienia (wg Ostromęckiego)
Rodzaj gleby
grunty mineralne
torfy
Inne źródła podają:
Łąki
0,5 – 0,75
GO
0,7 – 1,25
Sady
1,0 – 1,75
Rodzaje użytków rolnych
Łąki
Pastwiska Pola orne
0,5 - 0,8
0,7 - 1,0
0,9 - 1,2
0,4 - 0,6
0,6 - 0,7
0,7 - 0,8
Korzystne głębokości zalegania wody gruntowej
(wg Schroedera)
Łatwo przepuszczalne
mineralne
Trudno przepuszczalne
mineralne
Torfowiska
Łąki
50-70
Pastwiska
70-90
Pola
80-100
60-80
80-100
100-120
40-50
60-70
70-90
Odporność roślin na zalewy powierzchniowe
Zależy od: gatunku roślin, rodzaju gleby, temperatury i
natlenienia wody, pory roku (fazy rozwojowe)
Dopuszczalny czas trwania zalewu (wg Kostiakowa):
wiosna
lato
Warzywa
3-5 dni
0,2-0,3
zboża ozime
5-7 dni
Pastewne
10-15 dni
0,75-0,8
Okopowe
0,3-0,5
łąki
20-25 dni
1-1,5
wg Juvy:
Zbożowe
Okopowe
Pastewne
Trawy
3-5 dni
1-2
2-4
3-6 (8)
Spadek plonów w zależności od trwania zalewu
gleby (wg Juva) w % plonów danej uprawy
czas zalewu w dniach
0
1
3
5
10
20
30
pszenica ozima
wiosna
100
95
91
79
62
45
39
burak cukrowy
lato wiosna
100
100
96
87
92
65
81
19
64
18
41
17
27
16
Łąka
lato wiosna
100
100
89
97
70
90
53
84
25
68
5
47
0
37
lato
100
99
97
93
75
19
0
Wpływ głębokiej orki na rozkład zapasów i uwilgotnienie profilu w glebie ilastej
Zmiany retencji potencjalnej, użytecznej i
efektywnej gleb po wykonaniu orek
Kształtowanie się krzywych desorpcji pod
wpływem orki (wg Miatkowskiego)