The Soil Moisture Regime Study of Fen Peat Soils in the Middle Biebrza Basin as a Basis for Soil Protection

摘要

Die Bestimmung des Wasserhaushaltes in teilweise entwässerten Niedermooren des mittleren Becken der Biebrza soll den Zielen des Bodenschutzes dienen. Die für die Verdunstung natürlicher Pflanzengesellschaften berechnete Klimatische Wasserbilanz der Vegetationsperiode schwankt zwischen +92 mm und -348 mm, bei einem Mittelwert von -171 mm. Die höchsten Defizite werden im Juni-August gemessen. Im feuchten Jahr 1990, mit einem KWB von -70 mm, wurden anaerobe Bedingungen in der Wurzelzone der Pflanzen festgestellt. Die damit verbundenen Grundwasserstände und Bodenfeuchtigkeiten sind für den Bodenschutz günstig. In sehr trockenen Jahr 1992 (KWB -341 mm) steigen die PF-Werte bis 4,2. Wenn das Grundwasser unter 30 cm sinkt, liegt die kapillare Aufstiegsrate bei 0,5 mm/d. Dieser Zufluß kann aber die Bodenfeuchte nicht entsprechend hoch halten und die Mineralisierung des Torfes nicht hemmen. Für einen effektiven Bodenschutz der Torfe sollte pF 1,7 in der Wurzelzone angenommen werden. Dabei kommt es zum Absenken der im Boden gespeicherten Wassermenge um 50 mm. Wenn als minimale Bodenfeuchte der Wert pF 2,7 angenommen wird, entspricht das den Anforderungen der Gräser, und gleicht einer Verminderung der Wasserspeicherung um 90 mm. Zur Hemmung der Mineralisierung von Torfen ist es notwendig, anaerobe Verhältnisse in der Wurzelzone zu sichern. Das kann nur durch extensive Entwässerung im Frühjahr und Bewässerung im Sommer erreicht werden.%The present paper outlines soil water regime problems invoked in the study for renaturalization of the soil water conditions in partly drained peatlands in Middle Basin of the Biebrza River Valley. The calculated values of precipitation deficit for natural wetland plant communities for growing season were in the range from -92 mm to 348 mm with the average value of 171 mm. The highest values of precipitation deficit were observed in the months of June, July and August. The analysis of soil water regime in 1990 (wet year, precipitation deficit for vegetation period 70 mm) show that there were anaerobic conditions in the root zone during growing period and such course of moisture content and groundwater levels is suitable for peat-moorsh soil preservation. During very dry years, such as 1991 (precipitation deficit of 341 mm) a drop in pressure head in the root zone even below pF = 4.2, as well as groundwater inflow of 0.5 mm d~(-1) through phreatic surface can be expected. Such inflow appears when water level is lower than 30 cm below the soil surface and is not sufficient to keep the moisture content required to protect peat-moorsh soil against mineralization process. Assuming allowable decrease of soil moisture content in the root zone to pF = 1.7 (anaerobiosis point), which seems to be an adequate criterion for peat-moorsh soil renaturalization, the corresponding allowable decrease in soil water storage can be estimated as 50 mm. On the other hand, assuming minimum allowable moisture content as corresponding to pF = 2.7 (lower limit of easily available water), which is used as a criterion of water management in the grass root zone, the allowable decrease in soil water storage can be estimated as 90 mm. To prevent peat soils against the mineralization process the anaerobic condition in the root zone have to be kept. To create such conditions it is required to reduce drainage of the soil profile and to deliver water to the soil profile during dry periods in summer.