The influence of structural and functional changes on N-P-K input of agricultural origin and surface water quality in the upper Dunajec River basin in the years 1980–2010
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Keywords
Abstrakt
The aim of the study was the prediction of N-P-K inputs (hereafter referred to as NPK load) from agricultural sources. The study aimed to determine relations between the structural changes and the N-P-K load (nitrogen-phosphorus-potassium) fertilizer components in the upper Dunajec River basin (the Carpathian region in Poland). Analysis included the level and nature of agricultural production, the land use structure and non-agricultural factors. Multiple regression analysis was used for the development of the model. Relationships were determined in the form of regression models in the system of N-P-K load-structural parameters-land use-surface water quality. The quality of surface water was assessed in a range of concentrations of N-NO3-, N-NH4+, PO43-, Cl-, and compared to the N-P-K load that was brought to the basin from agricultural sources. Significant structural and spatial changes took place in the upper Dunajec River basin that affected many social, economic and environmental factors. Agricultural production was reduced, resulting in a decrease of area of agricultural land between the year 1980 and 2010. The most important factors influencing the changes in biogenic load of an agricultural origin were: stocking density and mineral fertilization. Both of these parameters determined the amount of N-P-K load in approx. 80-90% (not counting the use of N-P-K components by crops). Surface water quality has generally improved, only higher concentrations of chlorides were recorded in small urbanized river basins. Therefore, the chemical composition of water plays the role of a simplified indicator of structural changes. Mathematical formulas proved changes in N-P-K load depending on variations of individual influencing factors. The development of the usable space of the investigated river basin must take into account agricultural and non-agricultural factors, as well as the proportions and relationships between them. Only then might the sustainable and multifunctional development of these areas be provided.
##plugins.generic.usageStats.downloads##
##plugins.generic.usageStats.noStats##
Bibliografia
Ding J., Jiang Y., Fu L., Liu Q., Peng Q. & Kang M., 2015. Impacts of Land Use on Surface Water Quality in a Subtropical River Basin: A Case Study of the Dongjiang River Basin, Southeastern China. Water, 7, 4427-4445.
Dojlido J.R., 2012. Chemia wód powierzchniowych. Ekonomia i Środowisko, Białystok.
Dynowska I., 1995. Wody. [in:] Warszyńska J. (red.), Karpaty Polskie: przyroda, człowiek i jego działalność, Wyd. UJ, Kraków, 49-67.
Elandt R.,1964. Statystyka matematyczna w zastosowaniu do doświadczalnictwa rolniczego. PWRiL, Warszawa.
Greń J., 1982. Statystyka matematyczna: modele i zadania. PWN, Warszawa.
Groch J. & Kurek W., 1995. Turystyka. [in:] Warszyńska J. (red.), Karpaty Polskie: przyroda, człowiek i jego działalność, Wyd. UJ, Kraków, 265-275.
Gutzler C., Helming K., Balla D., Dannowski R., Deumlich D., Glemnitz M., Knierim A., Mirschel W., Nendel C., Paul C., Sieber S., Stachow U., Starick A., Wieland R., Wurbs A. & Zander P., 2015. Agricultural land use changes - a scenario-based sustainability impact assessment for Brandenburg, Germany. Ecological Indicators, 48, 505-517.
Huang J., Zhan J., Yan H., Wu F. & Deng X., 2013. Evaluation of the impacts of land use on water quality: a case study in the Chaohu Lake Basin. The Scientific World Journal, article ID 329187, 1-7.
Kopacz M., 2003. Wody powierzchniowe potoków karpackich w warunkach zmian strukturalno-środowiskowych. Wyd. IMUZ, Kraków.
Kopacz M., 2004. Koncepcja uproszczonego modelowania relacji „Zanieczyszczenie wód - użytkowanie terenu w małych zlewniach górskich”. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 4, 2a, 465-479.
Kopacz M., 2007. Modelowanie zmian w jakości wód powierzchniowych na tle przeobrażeń użytkowo-przestrzennych w małych zlewniach górskich. [in:] Lipski C. (red.), Wpływ użytkowania małych zlewni górskich na występowanie i natężenie erozji wodnej: opracowanie monograficzne, Wyd. AR Kraków, 154-164.
Kopacz M., 2011. Zmienność obciążenia składnikami nawozowymi rolniczych obszarów karpackich w kontekście przeobrażeń strukturalno-przestrzennych. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. Rozprawy Naukowe i Monografie, 31, 1-122.
Kopacz M. & Twardy S., 2011. Factors reducing agricultural pollution of water and soil environment in the upper Dunajec River Basin. Polish Journal of Environmental Studies, 20, 4A, 136-140.
Kostrakiewicz L., 2003. Klimat. [in:] Godlewski B. (red.), Zespół zbiorników wodnych Czorsztyn-Niedzica i Sromowce Wyżne im. G. Narutowicza: Monografia, Wyd. RZGW i IMiGW, Kraków, 14-18.
Kowalczyk T., 2000. Link between grade measures of dependence and of separability of pairs of conditional distributions. Statistics and Probability Letters, 46, 371-379.
Kowalczyk T., Pleszczyńska E. & Ruland F., 2004. Grade Models and Methods for Data Analysis with Applications for the Analysis of Data Populations. Studies in Fuzziness and Soft Computing, 151, Springer Verlag, Berlin - Heidelberg - New York.
Lindeman R.H., Merenda P.F. & Gold Ruth Z., 1980. Introduction to Bivariate and Multivariate Analysis. Scott, Foresman.
Lubowski R.N., Bucholtz S., Claassen R., Roberts M.J., Cooper J.C., Gueorguieva A. & Johansson R., 2006. Environmental Effects of Agricultural Land-Use Change the Role of Economics and Policy. Economic Research Report Number 33591, United States Department of Agriculture, Economic Research Service.
Mateo-Sagasta J., Zadeh S.M., Turral H. & Burke J., 2017. Water pollution from agriculture: a global review. CGIAR Research Program on Water, Land and Ecosystems (WLE), FAO Colombo, Rome; International Water Management Institute (IWMI), Sri Lanka.
Parris K., 2011. Impact of Agriculture on Water Pollution in OECD Countries: Recent Trends and Future Prospects. International Journal of Water Resources Development, 27, 1, 33-52.
Pullanikkatil D., Palamuleni L.G. & Ruhiiga T.M., 2015. Impact of land use on water quality in the Likangala catchment, southern Malawi. African Journal of Aquatic Science, 40, 3, 277-286.
Stanley G., 1976. Metody statystyki w geografii. Wyd. 2. PWN, Warszawa.
Stevens J., 1986. Applied multivariate statistics for the social sciences. L. Erlbaum Associates, Hillsdale.
Twardy S., Kuźniar A. & Kopacz M., 2007. An impact of mountain meadow utilization on the yield and the soil-water environment. [in:] Ekológia travneho porastu VII: zbornik prispevkov: medzinarodna vedecka konferencia: 28.-30. november 2007, Banska Bystrica, Slovenska republika, 297-300.
Dojlido J.R., 2012. Chemia wód powierzchniowych. Ekonomia i Środowisko, Białystok.
Dynowska I., 1995. Wody. [in:] Warszyńska J. (red.), Karpaty Polskie: przyroda, człowiek i jego działalność, Wyd. UJ, Kraków, 49-67.
Elandt R.,1964. Statystyka matematyczna w zastosowaniu do doświadczalnictwa rolniczego. PWRiL, Warszawa.
Greń J., 1982. Statystyka matematyczna: modele i zadania. PWN, Warszawa.
Groch J. & Kurek W., 1995. Turystyka. [in:] Warszyńska J. (red.), Karpaty Polskie: przyroda, człowiek i jego działalność, Wyd. UJ, Kraków, 265-275.
Gutzler C., Helming K., Balla D., Dannowski R., Deumlich D., Glemnitz M., Knierim A., Mirschel W., Nendel C., Paul C., Sieber S., Stachow U., Starick A., Wieland R., Wurbs A. & Zander P., 2015. Agricultural land use changes - a scenario-based sustainability impact assessment for Brandenburg, Germany. Ecological Indicators, 48, 505-517.
Huang J., Zhan J., Yan H., Wu F. & Deng X., 2013. Evaluation of the impacts of land use on water quality: a case study in the Chaohu Lake Basin. The Scientific World Journal, article ID 329187, 1-7.
Kopacz M., 2003. Wody powierzchniowe potoków karpackich w warunkach zmian strukturalno-środowiskowych. Wyd. IMUZ, Kraków.
Kopacz M., 2004. Koncepcja uproszczonego modelowania relacji „Zanieczyszczenie wód - użytkowanie terenu w małych zlewniach górskich”. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 4, 2a, 465-479.
Kopacz M., 2007. Modelowanie zmian w jakości wód powierzchniowych na tle przeobrażeń użytkowo-przestrzennych w małych zlewniach górskich. [in:] Lipski C. (red.), Wpływ użytkowania małych zlewni górskich na występowanie i natężenie erozji wodnej: opracowanie monograficzne, Wyd. AR Kraków, 154-164.
Kopacz M., 2011. Zmienność obciążenia składnikami nawozowymi rolniczych obszarów karpackich w kontekście przeobrażeń strukturalno-przestrzennych. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. Rozprawy Naukowe i Monografie, 31, 1-122.
Kopacz M. & Twardy S., 2011. Factors reducing agricultural pollution of water and soil environment in the upper Dunajec River Basin. Polish Journal of Environmental Studies, 20, 4A, 136-140.
Kostrakiewicz L., 2003. Klimat. [in:] Godlewski B. (red.), Zespół zbiorników wodnych Czorsztyn-Niedzica i Sromowce Wyżne im. G. Narutowicza: Monografia, Wyd. RZGW i IMiGW, Kraków, 14-18.
Kowalczyk T., 2000. Link between grade measures of dependence and of separability of pairs of conditional distributions. Statistics and Probability Letters, 46, 371-379.
Kowalczyk T., Pleszczyńska E. & Ruland F., 2004. Grade Models and Methods for Data Analysis with Applications for the Analysis of Data Populations. Studies in Fuzziness and Soft Computing, 151, Springer Verlag, Berlin - Heidelberg - New York.
Lindeman R.H., Merenda P.F. & Gold Ruth Z., 1980. Introduction to Bivariate and Multivariate Analysis. Scott, Foresman.
Lubowski R.N., Bucholtz S., Claassen R., Roberts M.J., Cooper J.C., Gueorguieva A. & Johansson R., 2006. Environmental Effects of Agricultural Land-Use Change the Role of Economics and Policy. Economic Research Report Number 33591, United States Department of Agriculture, Economic Research Service.
Mateo-Sagasta J., Zadeh S.M., Turral H. & Burke J., 2017. Water pollution from agriculture: a global review. CGIAR Research Program on Water, Land and Ecosystems (WLE), FAO Colombo, Rome; International Water Management Institute (IWMI), Sri Lanka.
Parris K., 2011. Impact of Agriculture on Water Pollution in OECD Countries: Recent Trends and Future Prospects. International Journal of Water Resources Development, 27, 1, 33-52.
Pullanikkatil D., Palamuleni L.G. & Ruhiiga T.M., 2015. Impact of land use on water quality in the Likangala catchment, southern Malawi. African Journal of Aquatic Science, 40, 3, 277-286.
Stanley G., 1976. Metody statystyki w geografii. Wyd. 2. PWN, Warszawa.
Stevens J., 1986. Applied multivariate statistics for the social sciences. L. Erlbaum Associates, Hillsdale.
Twardy S., Kuźniar A. & Kopacz M., 2007. An impact of mountain meadow utilization on the yield and the soil-water environment. [in:] Ekológia travneho porastu VII: zbornik prispevkov: medzinarodna vedecka konferencia: 28.-30. november 2007, Banska Bystrica, Slovenska republika, 297-300.
##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##
Opublikowane
Aug 7, 2018
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Jak cytować
Kopacz, M., Kowalczyk, A., Smoroń, S., & Rychtarczyk, M. (2018). The influence of structural and functional changes on N-P-K input of agricultural origin and surface water quality in the upper Dunajec River basin in the years 1980–2010. Geology, Geophysics and Environment, 44(3), 295. https://doi.org/10.7494/geol.2018.44.3.295
Numer
Dział
Articles
Authors have full copyright and property rights to their work. Their copyrights to store the work, duplicate it in printing (as well as in the form of a digital CD recording), to make it available in the digital form, on the Internet and putting into circulation multiplied copies of the work worldwide are unlimited.
The content of the journal is freely available according to the Creative Commons License Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)