Groundwater load of biogenic compounds after restoring the soil to agricultural use

W latach 1996-2008 na Pojezierzu Olsztyńskim we wsi Knopin prowadzono badania nad wpływem przywrócenia do produkcji rolniczej gleb odłogowanych i ugorowanych na jakość wód gruntowych. Badane gleby zostały wyłączone z użytkowania rolniczego w 1996 roku w postaci odłogu klasycznego oraz ugorów: czarnego oraz obsianych rośliną jednoroczną, wieloletnią motylkowatą (rutwica wschodnia - Galega orientalis Lam.), mieszanką rośliny motylkowatej z trawą (rutwica wschodnia ze stokłosą bezostną), trawą (stokłosa bezostna Bromus inermis Leyss.). W pobieranych raz w miesiącu wodach gruntowych oznaczono: azot mineralny (suma N-NH4, N-NO3 i N-NO2), fosfor ogólny oraz potas. Stwierdzono, że na zawartość związków azotu mineralnego, fosforu i potasu w wodach gruntowych znacząco wpływał sposób wieloletniego wyłączenia gleb z uprawy rolniczej oraz warunki meteorologiczne, w tym głównie opady atmosferyczne i temperatura powietrza, które modyfikowały obieg wody i składników pokarmowych w środowisku glebowym. Badania wykazały, że wpływ sposobu wieloletniego wyłączenia gleb z produkcji rolniczej był widoczny jeszcze w trzecim roku po ponownym ich zagospodarowaniu. Stwierdzono również, że największe zagrożenie zanieczyszczenia wód gruntowych azotem mineralnym stwarzało utrzymanie gleb w postaci ugoru czarnego i obsianego rośliną jednoroczną. Ze względu zaś na ochronę wód gruntowych przed zanieczyszczeniami fosforu ogólnego zaleca się stosowanie rutwicy wschodniej jako formę wyłączenia gleb z produkcji rolniczej.In 1996-2008 years on the Olsztyn Lakeland in the village of Knopin were carrying out research above the influence of restoring the agricultural production the fallow and abandoned soils to the quality of groundwaters. The research of soil, which was excluded from agricultural use in 1996 in various forms as abandoned land, as bare fallow and fallow sown with annual plant, perennial legumes (goat rue - Galega orientalis), a mixture of legumes and grass (goat rue and bromegrass) and grass (bromegrass - Bromus inermis Leyss.). Groundwater samples were collected once a month and analyzed to determine: mineral nitrogen (total of N-NO3, N-NH4 and N-NO2), phosphorus and potassium. As a result of examinations carried out, it was found that mineral nitrogen, total phosphorus and potassium concentration in groundwaters was affected the method of long-term exclusion of soils from agricultural use and meteorological conditions especially precipitations and the air temperature, which modified the water cycle and of nutrients in the soil environment. The obtained results indicate that the income of long-term excluding the soil from the agricultural production had been visible still in the third year after another for developing them. It also detected that the biggest groundwaters pollution with mineral nitrogen was on the soil in various forms of bare fallow and fallow sown with annual plant. The sowing of a perennial legumes (goat rue) as form excluded from agricultural use proved to be the most effective method of protecting groundwaters before total phosphorus

Effect of the willow planted to energy purposes on the nitrogen and phosphorus compounds in groundwaters

W okresie od stycznia do grudnia 2011 roku na terenie obiektu doświadczalnego UWM w Olsztynie, zlokalizowanego we wsi Samławki (ok. 80 km od Olsztyna), prowadzono badania nad dynamiką stężeń składników biogennych w wodach gruntowych pod plantacją wierzby krzewiastej (Salix viminalis L.), uprawianej na cele energetyczne, oraz na obiektach porównawczych. Wody gruntowe pobierano z sześciu piezometrów. Trzy z nich zainstalowano na plantacji wierzby: po jednym na wzniesieniu terenu, na stoku i w obniżeniu terenu oraz trzy w celach porównawczych umieszczono - na gruntach ornych (1 szt.) i dwa w lesie (po jednym na wierzchowinie i w obniżeniu terenu). Wody gruntowe do analiz chemicznych pobierano raz w miesiącu i oznaczono w nich standardowymi metodami: azot azotanowy(V) (N-NO3), azot azotanowy(III) (N-NO2), azot amonowy (N-NH4), a także fosfor ogólny (P) i fosforanowy (P-PO4). Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że na zawartość związków azotu i fosforu w wodach gruntowych znacząco wpływał sposób użytkowania terenu oraz jego ukształtowanie, a także warunki meteorologiczne, w tym przede wszystkim opady atmosferyczne, modyfikujące dostępność dla roślin i mobilność składników pokarmowych w środowisku glebowym. Ze względu na ochronę wód gruntowych przed zanieczyszczeniami związków fosforu zaleca się uprawę wierzby, która znacznie redukuje te związki.In the period from January to December 2011 in the area of the experimental object University of Warmia and Mazury in Olsztyn, located in the village Samławki (about 80 km from Olsztyn distance) the research was concerned of nutrients compounds on dynamics concentrations in groundwaters on the long-term plantation of the willow (Salix viminalis L.) and comparative points. Groundwaters were being taken up from 6 piezometers. Three of them were installed on the area of the planted willow: the elevation of land (1 piece), slope (1 piece), the depression of land (1 piece). The three comparative points was installed in the forest (2 pieces - elevation and depression of forest) and on the arable land (1 piece) located in the vicinity of the plantation. Groundwaters for chemical analyses have been taken up once a month to determine with standard methods: the nitrate nitrogen (N-NO3), nitrite nitrogen (N-NO2) ammonia nitrogen (N-NH4), as well as compounds of total phosphorus (P) and of phosphates (P-PO4). As a result of examinations carried out, it was found that nitrate, nitrite and ammmonia nitrogen, total phosphorus and phosphates concentration in groundwaters was affected the method of agricultural use, land form and meteorological conditions especially precipitations which modified the availability for plants and of nutrients in the soil environment. The willow plantation (Salix viminalis L.) as form excluded from agricultural use proved to be the most effective method of protecting groundwaters before total phosphorus

Influence of cultivation of willow on the content magnesium, calcium, sodium and potassium in groundwaters

Badania nad wpływem uprawy wierzby krzewiastej na jakość wód gruntowych pod względem zawartości sodu, wapnia, potasu i magnezu realizowano od stycznia 2011 roku do grudnia 2012 roku na terenie północno-wschodniej Polski. Obiekt badawczy znajduje się na gruntach należących do Stacji Dydaktyczno-Badawczej Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie z siedzibą w Łężanach - obiekt Samławki. W celu analiz chemicznych wody gruntowe pobierano systematycznie raz w miesiącu z zainstalowanych 7 piezometrów. Cztery z nich zostały zlokalizowane na plantacji wierzby: po jednym na wierzchowinie, stoku oraz dwa o zróżnicowanej głębokości (A - 1,62 m głębokości i B - 2,65 m głębokości) w obniżeniu terenu. Trzy pozostałe punkty stanowiły obiekty porównawcze i umieszczono je: na gruncie ornym oraz w lesie (na wierzchowinie i w obniżeniu terenu). W pobranych wodach oznaczono standardowymi metodami stężenia magnezu, wapnia, sodu i potasu. Na podstawie przeprowadzonych obserwacji można zauważyćć, że najwyższy poziom zalegania wód gruntowych stwierdzono na gruntach ornych (110,8±53,7 cm p.p.t.), z kolei najniższy występował na wierzchowinie w lesie (572,8±27,0 cm p.p.t.). Na terenie plantacji najwyższe stany wód były charakterystyczne dla punktu w obniżeniu terenu (272,0±25,4 cm p.p.t.). Uprawa wierzby wiciowej na cele energetyczne w istotny sposób wpłynęła na zawartość w wodach gruntowych magnezu i wapnia, które występowały w największych stężeniach w wodzie gruntowej na stoku plantacji (15,1±3,8 mg Mg·dm–3 oraz 88,8±26,4 mg Ca·dm–3) oraz na wierzchowinie (13,6±4,5 mg Mg·dm–3 i 109,1±22,3 mg Ca·dm–3). Największe koncentracje sodu również występowały w wodzie gruntowej na wierzchowinie plantacji (10,2±1,6 mg Na·dm–3) oraz na gruntach ornych (11,5±2,0 mg Na·dm–3). Stężenia potasu w wodach gruntowych uzależnione były od poziomu zalegania, co potwierdzają najwyższe koncentracje w punktach zlokalizowanych na wierzchowinie zarówno na plantacji wierzby (5,2±4,4 mg K·dm–3), jak i w lesie (4,3±2,7 mg K·dm–3).The research about the influence of willow cultivation on content magnesium, calcium, sodium and potassium in groundwater was implemented from January 2011 to December 2012, in the north-eastern Polish. The tested object was located in the Research Station in Lezany (Samlawki) belonging to the University of Warmia and Mazury in Olsztyn. For analysis of groundwater were installed 7 piezometers. Four of them was located in the willow planted: on the elevation, slope and depression of land (two with different depths: A: 1.62 m and B: 2.65 m deep) and from three points of comparison object (of arable land located in the vicinity on the plantation, and the elevation and depression of forest). The chemical analysis of sampling water was determined by standard methods of magnesium, calcium, sodium and potassium. On the basis of observations can be concluded that the highest level of residual groundwater was characteristic areas of arable land (110.8±53.7 cm below the surface under area), while the lowest occurred on elevation of forest (572.8±27.0 cm below the surface under area). On area of plantation of willow highest water level were characteristic of point in the depression of land (272.0±25.4 cm below the surface under area). Willow planted significantly influenced the content in groundwater compounds of magnesium and calcium, which were the highest values in piezometer located on the slope of plantation (15.1±3.8 mg Mg·dm–3, and 88.8±26.4 mg Ca·dm–3) and elevation of land (13.6±4.5 mg Mg·dm–3 and 109.1± 2.3 mg Ca·dm–3). The highest concentrations of sodium occurred in piezometer located elevation of land plantation (10.2±1.6 mg Na·dm–3) and arable land (11.5±2.0 mg Na·dm–3) also. Content of potassium in groundwaters were dependent retention of the groundwater, which was confirmed by the highest concentrations at point located on the elevation of land plantation (5.2±4.4 mg K·dm–3) and forest (4.3±2.7 mg K·dm–3)

Wpływ uprawy Salix viminalis L. na zawartość składników w wodach gruntowych

The influence of the cultivation of the common osier on sodium, calcium, potassium and magnesium concentrations in groundwater was evaluated between January 2011 and December 2012 in north-eastern Poland. The analyzed site is situated in Samławki on the premises of the Educational and Research Station in £ężany administered by the University of Warmia and Mazury in Olsztyn. Groundwater samples for chemical analyses were collected once a month from seven piezometers. Four piezometers were installed in a willow plantation: one on a hilltop, one on a slope and two varied-depth piezometers (904A – depth of 1.62 m, 904B – depth of 2.65 m) in a surface depression. The remaining three piezometers were installed for comparative purposes on arable land, in a forest on a hilltop and in a surface depression. Magnesium, calcium, sodium and potassium concentrations were determined in water samples by standard methods. The highest groundwater levels were noted in arable land (110.8·53.7 cm below ground level), and the lowest levels – on the forest hilltop (572.8·27.0 cm below ground level). In the willow plantation, the highest groundwater table was noted in a surface depression (272.0·25.4 cm below ground level). Growing common osiers for energy significantly influenced magnesium and calcium concentrations in groundwater, which were highest on the slope of the plantation (15.1·3.8 mgMg·dm-3 and 88.8·26.4 mgCa·dm-3) and on the hilltop (13.6·4.5 mgMg·dm-3 and 109.1·22.3 mgCa·dm-3). The highest sodium levels in groundwater were noted on the plantation hilltop (10.2·1.6 mgNa·dm-3) and in arable land (11.5·2.0 mgNa·dm-3). Potassium concentrations in groundwater were determined by the height of the groundwater table, and they were highest on hilltops in the willow plantation (5.2·4.4 mgK·dm-3) and in the forest (4.3·2.7 mgK·dm-3).Badania nad wpływem uprawy wierzby krzewiastej na jakość wód gruntowych pod względem zawartości sodu, wapnia, potasu i magnezu realizowano od stycznia 2011 roku do grudnia 2012 roku na terenie Polski północno-wschodniej. Obiekt badawczy znajduje się na gruntach należących do Stacji DydaktycznoBadawczej Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie z siedzibą w Łężanach – obiekt Samławki. W celu analiz chemicznych wody gruntowe pobierano systematycznie raz w miesiącu z zainstalowanych 7 piezometrów. Cztery z nich zostały zlokalizowane na plantacji wierzby: po jednym na wierzchowinie, stoku oraz dwa o zróżnicowanej głębokości (904A – 1,62 m głębokości i 904B – 2,65 m głębokości) w obniżeniu terenu. Trzy pozostałe punkty stanowiły obiekty porównawcze i umieszczono je: na gruncie ornym oraz w lesie na wierzchowinie i w obniżeniu terenu). W pobranych wodach oznaczono standardowymi metodami stężenia magnezu, wapnia, sodu i potasu. Na podstawie przeprowadzonych obserwacji można stwierdzić, że najwy ższy poziom zalegania wód gruntowych stwierdzono na gruntach ornych (110,8·53,7 cm p.p.t.), z kolei najniższy występował na wierzchowinie w lesie (572,8 ·27,0 cm p.p.t.). Na terenie plantacji najwyższe stany wód były charakterystyczne dla punktu w obniżeniu terenu (272,0 ·25,4 cm p.p.t.). Uprawa wierzby wiciowej na cele energetyczne w istotny sposób wpłynęła na zawartość w wodach gruntowych magnezu i wapnia, które występowały w największych stężeniach w wodzie gruntowej na stoku plantacji (15,1·3,8 mgMg·dm-3 oraz 88,8·26,4 mgCa·dm-3) oraz na wierzchowinie (13,6·4,5 mgMg·dm-3 i 109,1·22,3 mgCa·dm-3). Największe koncentracje sodu również występowały w wodzie gruntowej wierzchowinie plantacji (10,2·1,6 mgNa·dm-3) oraz na gruntach ornych (11,5·2,0 mgNa·dm-3). Stężenia potasu w wodach gruntowych uzależnione były od poziomu zalegania, co potwierdzają najwyższe koncentracje w punktach zlokalizowanych na wierzchowinie zarówno na plantacji wierzby (5,2·4,4 mgK·dm-3), jak i w lesie (4,3·2,7 mgK·dm-3)

Rola jeziora Symsar w zmniejszaniu stężenia fosforu w wodach odpływających z terenów użytkowanych rolniczo

The study was aimed at assessing the role of Lake Symsar in the reduction of phosphorus delivered mainly by the Symsarna River. Studies were carried out since March 2011 till October 2013 in the catchment basin of Lake Symsar situated in north-eastern Poland. Every month surface water samples representative for the catchment were taken for phosphate-phosphorus (PO4-P) and total phosphorus (TP) analyses. Obtained results were analysed with the distinction of vegetative and non-vegetative season. Lake Symsar is the last water body in the Symsarna River system. The river divides the lake into main basin and a bay part. Concentrations of PO4-P were higher by 17% in the former than in the latter part, TP concentrations showed reverse proportions. The highest concentrations of TP were noted in a forest stream and the highest concentrations of PO4-P in the Tolknicka Struga. Reduced concentrations of both P forms were found in waters of the Symsarna River downstream its outflow from the lake. With respect to the concentrations of PO4-P and TP, waters of the Symsarna River up- and downstream the lake were ascribed to the 1st class of water quality. Through-flow Lake Symsar improves the quality of waters (the Symsarna River and smaller streams) draining agricultural catchment by the reduction of concentrations of phosphorus compounds.Celem badań była ocena roli jeziora Symsar w zmniejszaniu ilości fosforu, dopływającego do akwenu głównie rzeką, Symsarna. Badania nad wpływem jeziora Symsar w zmniejszaniu stężenia fosforu pochodzącego ze zlewni rolniczej były realizowane od marca 2011 do października 2013 r. w zlewni jeziora Symsar usytuowanego w północno-wschodniej Polsce. Obejmowały comiesięczne pobieranie próbek wody powierzchniowej, reprezentatywnych dla badanej zlewni, w celu przeprowadzenia analizy oceny zawartości w nich fosforu fosforanowego (PO4-P) oraz ogólnego (TP). Uzyskane wyniki poddano analizie z uwzględnieniem sezonu wegetacyjnego i pozawegetacyjnego. Jezioro jest ostatnim zbiornikiem w systemie rzeki Symsarna. Rzeka dzieli akwen na dwie części – akwen główny oraz część zatokową. W wodach głównego akwenu stężenie fosforu fosforanowego było o 17% większe niż w części zatokowej, z kolei zawartość fosforu ogólnego była mniejsza. Największą koncentrację odnotowano w wodzie cieku leśnego (TP) oraz Tolknickiej Strugi (PO4-P). W wodzie rzeki Symsarna, poniżej wypływu z jeziora zaobserwowano zmniejszenie zawartości badanych form fosforu. Ze względu na zawartość fosforu fosforanowego oraz fosforu ogólnego wody rzeki Symsarna powyżej oraz poniżej jeziora kwalifikowały się do I klasy jakości. Przepływowe jezioro Symsar – poprzez zmniejszenie zawartości form fosforu w wodach rzeki Symsarna – wpłynęło na poprawę jakości wód odpływających z akwenu

Influence of the change of using soil to the water quality on the drainage systems in object Lidzbark Warmiński

Badaniami objęto wody gruntowe, odpływające siecią drenarską oraz zretencjonowane w oczku wodnym zlokalizowanym na obszarze użytkowanym rolniczo, w części działu drenarskiego obiektu Lidzbark Warmiński na Równinie Sępopolskiej. Badania wykonywano w latach 1998–2000 po zdrenowaniu użytków zielonych oraz w latach 2008–2010, po transformacji gruntu obsianego pszenicą ozimą. Celem badań było określenie zmian jakości wód po zmianie sposobu użytkowania terenu. Badania wykazały, że na skutek zmiany sposobu użytkowania ziemi i zaniechaniu nawożenia mineralnego w oczkach wodnych stwierdzono zmniejszenie stężeń większości składników mineralnych, oraz zwiększenie wartości pH, stężeń potasu, magnezu siarczanów i wodorowęglanów. W wodach gruntowych zanotowano wzrost stężeń mineralnych form azotu, fosforu fosforanowego, potasu, magnezu oraz żelaza ogólnego i wodorowęglanów, zaś zmniejszenie stężeń wapnia, sodu, siarczanów i chlorków. W wodzie drenażowej nastąpił wzrost stężeń większości oznaczanych składników, oprócz azotu amonowego i chlorkówThe study included groundwater outflow drainage systems and collected in the pond located at the agricultural use area in the portion of the drainage facility Lidzbark Warminski located on the Sępopolska Plain. The study was performed in two periods: the first one was in 1998–2000 (just after was made drainage), in which the discussed area was used as pasture, and the second in 2008–2010, in which after plowed of the soil was cultivated winter wheat. The aim of the study was to determine changes in water quality after the change of the way of land use. Examinations showed that as a result of the change of the way of using the area and ceasing of mineral fertilizing in waters of the pond was a reduction in the concentrations of the most mineral components, but an increase of pH reaction and concentrations of potassium, magnesium of sulfates and bicarbonates. In groundwaters observed increased the content of concentrations of mineral forms of nitrogen, phosphatic phosphorus, potassium, magnesium, general iron and bicarbonates, and a reduction in the concentrations of calcium, sodium, sulfates and chlorides. However in the water which outflow from drainage pipelines system from the research area was an increase of concentrations most of the determined substances, apart from ammonia nitrogen and chlorides