Procesy hydrologiczne, straty składników pokarmowych i erozja

Procesy hydrologiczne, straty składników pokarmowych i erozja

Procesy hydrologiczne, straty składników
pokarmowych i erozja gleby w małych
zlewniach rolniczych, modele i RDW
Johannes Deelstra
Bioforsk, Norway.
Co robimy i dlaczego
• Co jest specjalnego w hydrologii małych zlewni w porównaniu do zlewni
dużych?
• Czy hydrologia krajów Europy Północnej i Zachodniej różni się od hydrologii
krajów Południa Europy?
• Czy małe zlewnie różnią się hydrologicznie glebowo i stratą składników
odżywczych od zlewni dużych?
Lokalizacja zlewni
Program monitoringu i ochrony terenów rolniczych (JOVA), podobne
programy na Łotwie i w Estonii.
Quantifying runoff, nutrient and soil loss
Zlewnie różnią się zabiegami technologicznymi i
klimatem.
Charakterystyka zlewni
Średnia temp.
Średni opad (mm) Main crops
(ºC)
5.6
829
Cereals
Nawożenie(N/P)
Høgfoss
Rozmiar
(ha)
29500
Hotran
2000
5.3
892
Cereals, ley
131/21
Mørdre
Skuterud
Kolstad
Volbu
Naurstad
Vandsemb
Bye (subs. dr.)
Vinningland
680
450
308
166
140
6,5
4
2,4
4
5.3
3.6
1.6
4.5
4
3.6
7.1
665
785
585
575
1020
665
585
1189
Cereals
Cereals
Cereals
Ley
Ley
Cereals
Cer., pot
Ley
127/24
157/25
159/28
130/23
134/23
127/24
159/28
415/50
Räpu (Est.)
2550
5.5
742
Cereals, ley
60/9
Rägina (Est.)
2130
5.8
642
Cereals, ley
30/4
Mellupite (Lat.)
Mellupite_d (Lat.)
964
12
6.1
6.1
633
633
Cereals
Cereals
55/16
55/16
Catchment
157/25
Odpływ i straty składników pokarmowych
Straty fosforu w zlewni kg/ha
Sezonowość przepływów
W sezonie wegetacyjnym odpływ bardzo mały.
Zlewnia
Høgfoss
Skuterud,
Vandsemb
Vinningland
Räpu (Est.)
Mellupite drainage (Lat.)
Zima
Gru - Luty
0.30
0.28
0.23
0.39
0.35
0.45
Wiosna
Mar - Kwi
0.25
0.27
0.33
0.12
0.36
0.22
Lato
Maj - Sie
0.17
0.13
0.16
0.09
0.15
0.07
Jesień
Wrz- Lis
0.28
0.33
0.28
0.39
0.15
0.25
Roczny odpływ i straty są generowane w niewielkiej liczbie dni.
odpływ
%
50
90
100
26
118
365
Zawi.
Stała Cał.P
dni
12
16
66
80
365
365
Cał.N
23
106
365
Przykładowa zlewnia Skuterud ,
Norway
Wpływ drenażu podziemnego na straty N, P i erozję
Vinningland, 1997 - 2006
N-loss (kg/ha)
35
P-loss (kg/ha)
0.3
SS(kg/ha)
56
Runoff (mm)
664
Vandsemb, 1992 - 2004
N-loss (kg/ha)
P-loss (kg/ha)
SS(kg/ha)
Runoff (mm)
Bye, 1994 - 2007
N-loss (kg/ha)
P-loss (kg/ha)
SS(kg/ha)
Runoff (mm)
sur
1.1
0.3
220
14
subs
29
0.04
20
165
sur
2
0.6
470
126
Kolstad
52
0.5
170
330
Podziemny drenaż znacząco podnosi straty
subs
22
0.5
90
202
Mørdre
20
1.6
1300
287
Dla wielu zlewni typowa jest duża zmienność
dzienna.
Ta zmienność może być wyrażona poprzez
współczynnik spłaszczenia, wskazujący
prędkość zmian.
- bazujący na wartościach średnich dla dnia
- bazujący na wartościach godzinowych
day
n
FI day =
∑q
i =1
i
hour (in- day variation)
− q i −1
FI hr =
n
∑q
i =1
n
i
∑ Δq
i =1
hr
n
∑q
i
i
Jakie czynniki wpływają na odpływ
• Rozmiar zlewni,
• Typ gleby,
• Użytkowanie gruntu,
• Uważa się że drenaż podziemny ma duży wpływ
na odpływ.
Modelowanie odpływu ze zlewni, skala zlewni i
drenaż podziemny.
Subs dr.
Subs dr.
Subs dr.
Scale effect
Czy drenaż ma wpływ na odpływ.?
Skuterud, 1994 - 2006
N_strata (kg/ha)
45
P_strata (kg/ha)
0.2
SS(kg/ha)
1190
Avrenning (mm)
504
Proces tworzenia odpływu.
• W wilgotnym klimacie umiarkowanym spływ powierzchniowy jest
często generowany na skutek nasycenia warstw podziemnych.
• Jednym z powodów drenażu podziemnego w wielu europejskich krajach
jest odprowadzenie nadmiaru wody z strefy korzeniowej, pośrednio
zapobiegając spływowi powierzchniowemu.
• W takich warunkach również procesy erozji wymagają szczególnej
uwagi.
• W małych zlewniach duża zmienność odpływu w krótkim czasie ma
prawdopodobnie duży wpływ na erozję i straty składników
pokarmowych.
• W klimacie chłodniejszym, specjalnej uwagi wymagają procesy
zamarzania i rozmarzania gleby, opadów śniegu i deszczu oraz
wiosennych roztopów.
• Aby prawidłowo planować uprawy i zabiegi technologiczne ważne jest
używanie modeli które są w stanie uwzględniać ww zjawiska.
Czy mamy modele odpowiednie do sytuacji
• Wiele modeli jest obecnie testowanych w zlewniach norweskich
• SWAT(Bilans wodny, straty składników pokarmowych i erozyjne.)
– SWAT był testowany w Dwu projektach europejskich EUROHARP i STRIVER.m
– Obecnie jest testowany e Skuterud.
• DRAINMOD, symulujący drenaż podziemny/ spływ
powierzchniowy/dynamikę azotu.
• HBV – model (hydrolologiczny)
• INCA – model (hydrologia, dynamika składników pokarmowych)
• SOIL/SOIL_NO and COUP (hydrologia,dynamika azotu); (stworzony
przez SLU)
• WEPP (model do symulowania erozji wodnej) testowamy na małych
poletkach
Procesy Hydrologiczne, straty składników
pokarmowych i gleby, modele i RDW
Tylko model który dobrze symuluje przepływy w zlewni
w lokalnych warunkach klimatycznych, można z
sukcesem stosować przy wdrożeniu RDW.