Dynamics of Water Content in Light Bare Soil in Summer Half-Year in the Period of 2003–2012 and its Agro-Meteorological Determinants

Open access

Abstract

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 2nd 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 3rd decade of May, July, and in the 3rd 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 1st and 2nd 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.

Baranowski P., Kossowski J., Usowicz B. 1994. Prze-strzenna zmiennosc wilgotności gleby na polach upraw-nych [Spatial variability of soil water content in cultivated fields]. Zeszyty Problemowe Postepów Nauk Rolni-czych. Z. 405 p. 9-19.

Biniak-PieróG M., ŻYromski A., Baryla 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.

Biniak M. 2004. Zmiennosc zasobów wodnych gleby pod powierzchnię nieporośnię 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.

Burszta-Adamiak E. 2012. Analysis of the retention capacity of green roofs. Journal of Water and Land Development. No. 16 p. 3-9.

Chen X., Hu Q. 2004. Groundwater influences on soil moisture and surface evaporation. Journal of Hydrology. Vol. 297 p. 285-300.

Doroszewski A., Jadczyszyn J., Kozyra J., PudeŁKo R., Stuczynski T., Mizak K., ŁOpatka A., Koza P., GóR-Ski T., WróBlewska E. 2012. Podstawy systemu moni-toringu suszy rolniczej [Fundamentals of the agricultural drought monitoring system]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 12. Z. 2(38) p. 77-91.

GóRski T. 2006. Zmiany warunków agroklimatycznych i długosc okresu wegetacyjnego w ostatnim stuleciu. W: Długookresowe przemiany krajobrazu Polski w wyniku zmian klimatu i użytkowania ziemi [Changes of agroc-limatic 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. Kędzio-ra, L. Starkel, L. Ryszkowski. Poznań. Komitet Naro-dowy Igbp p. 65-77.

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.

Janiszewski F. 1988. Wskazówka dla posterunków meteo-rologicznych [Guide for meteorological sations]. War-szawa pp. 242.

Jones S.B., Wraith J.M., Or D. 2002. Time domain reflec-tometry measurement principles and applications. Hy-drological Processes. Vol. 16 p. 141-153.

Kaczorowska Z. 1962. Opady w Polsce w przekroju wie-loletnim [Precipitation in Poland in long period averages]. Prace Geograficzne. Nr 33 pp. 112.

Kedziora A., Tucholka S., Kapuscinski J., Paszynski I., Lesny 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.

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.

Kowalik P. 2010. Agrohydrologia obliczeniowa [Computational agrohydrology]. Kgw Pan. Z. 33. Isbn 0867-786 pp. 207.

Kozminski Cz., Nidzgorska-Lencewicz J. 2002. Kształto-wanie się zasobów wody w profilu gleby lekkiej w Sta-cji Agrometeorologicznej w Lipkach koło Starogardu Szczecińskiego [Water resources in the sandy soil profile at the Agrometeorological Station in Lipki by Star-gard Szczeciński]. Acta Agrophysica. Nr 78 p. 133-150.

Krzysztofiak M., Urbanek D. 1978. Metody statystyczne [Methods in statistics]. Warszawa. Pwn. Isbn 83-01-00917-9 pp. 415.

Kundzewicz Z., Szwed M., Radziejewski M. 2006. Zmia-ny globalne i ekstremalne zjawiska hydrologiczne: po-wodzie i susze. W: Długookresowe przemiany krajobra-zu 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. Star-kel, L. Ryszkowski. Poznań. Komitet Narodowy Igbp p. 169-180.

ŁAbedzki 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.

ŁAbedzki 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.

ŁAbedzki 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.

ŁAbedzki L., Bak B. 2011. Prognozowanie suszy meteoro-logicznej 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.

Mazij S., Kowalski J., Wozny F., Szpakowski A., KręZel J. 1965. Ekspertyza hydrogeologiczna i gleboznawcza pól ustalonych na Swojcu k. Wrocławia - Warunki hy-drogeologiczne i glebowo-wodne pól ustalonych Insty-tutu Gospodarki Wodnej położonych na terenie Rzd w Swojcu k. Wrocławia. Katedra Agro- i Hydromete-orologii Akademii Rolniczej we Wrocławiu (typescript).

Niemczyk H., Kowalska B., Majewski G. 2010. Analiza zależności między aktualnę wilgotnościę gleby a wskaź-nikiem opadów uprzednich i temperature 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.

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.

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.

Olszewska B., Plywaczyk 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.

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.

Robock A., Mu M., Vinnikov K., Trofimova I.V., Ada-Menko T.I. 2005. Forty - five years of observed soil moisture in Ukraine: No summer desiccation (yet). Geophysical Research Letters. Vol. 32 p. 3401-3405.

Romano N. 2014. Soil moisture at local scale: Measurements and simulations. Journal of Hydrology. Vol. 516 p. 6-20.

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.

Rozbicki T. 1998. Związek między wskaźnikami opadu i wilgotnościę gleby dla ekosystemu stepu strefy umi-arkowanej [The relationship between precipitation indexes and soil moisture in the temperate grassland ecosystems]. Przegląd Naukowy Wydz. Melioracji i Inży-nierii Środowiska Sggw w Warszawie. Z. 16 p. 98-104.

Skierucha W., Slawinski C, Wilczek A., ŻYromski A., Biniak-PieróG M. 2012. Telemetryczny system pomia-ru wilgotności gleby działający w technice Tdr [Tele-metric system for the measurement of soil moisture based on the Tdr technique]. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 12. Z. 2(38) p. 257-267.

Speranskaya N.A. 2009. Soil moisture changes in non boral European Russia: in situ data. In: Regional aspects of climate-terrestrial-hydrologics interactions in non-boreal eastern Europe. Eds. P.Y. Groisman, S.V. Iva-nov. Springer p. 165-174.

StatSoft, Inc. 2011. Statistica (data analysis software system). Version 10.

Thoma D.P., Morgan M.S., Bryant R., Rahman R.R., Holifield Collins Cd., Keefer T.O., Noriega R., Osman I., Skirvin S.A.M., Tischler M.A., Bosch D.D., Starks P.J., Peters-Lidard Cd. 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.

Wasek 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.

WMO-No 8. Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation updated 2010. Geneva. ISBN 978-92-63-10008-5 pp. 681.

ŻYromski A. 2001. Czynniki agrometeorologiczne a kształ towanie sie zasobów wody w glebie lekkiej z podsia-kiem wód gruntowych w okresie wiosennym [The effect of agrometeorological conditions on water supplies in light soil characterized by spring ascent]. Zeszyty Na-ukowe Akademii Rolniczej we Wrocławiu. Nr 404. Rozprawy 178. ISSN 0867-7964 pp. 134.

Journal of Water and Land Development

The Journal of Committee for Land Reclamation and Environmental Engineering in Agriculture of Polish Academy of Sciences and Institute of Technology and Life Sciences in Falenty

Journal Information


CiteScore 2017: 1.04

SCImago Journal Rank (SJR) 2017: 0.304
Source Normalized Impact per Paper (SNIP) 2017: 1.024

Ministry of Science and Higher Education: 14 points

Cited By

Metrics

All Time Past Year Past 30 Days
Abstract Views 0 0 0
Full Text Views 83 83 23
PDF Downloads 25 25 5