Antecedent conditions, hydrological connectivity and anthropogenic inputs: Factors affecting nitrate and phosphorus transfers to agricultural headwater streams

This paper examines relationships between rainfall-runoff, catchment connectivity, antecedent moisture conditions and fertiliser application with nitrate-N and total phosphorus (TP) fluxes in an arable headwater catchment over three hydrological years (2012-2014). Roczne sumy opadów nie różniły się istotnie w poszczególnych latach, jednak termin wystąpienia opadów silnie wpłynął na generowanie odpływu, a następnie na strumienie azotanów-N i TP. Największe strumienie azotanów-N (> 250 kg N dzień- 1) i TP (> 10 kg TP dzień- 1) występowały tylko wtedy, gdy płytkie wody gruntowe znajdowały się w odległości do 0,6 m od powierzchni terenu, a współczynniki spływu były większe niż 0,1. W roku 2012 progi te były osiągane rzadziej ze względu na odbudowę suszy, co skutkowało niższymi rocznymi strumieniami azotanów-N (7,4 kg N ha- 1) i TP (0,12 kg P ha- 1) w porównaniu z rokiem 2013 (15,1 kg N ha- 1; 0,21 kg P ha- 1). Wilgotna zima 2013 roku z podwyższonym poziomem płytkich wód gruntowych spowodowała częstszą aktywację dróg podpowierzchniowych i spływu wód drenażowych. W całym okresie przejściowy wpływ na wzrost ładunków TP miały suche warunki antecedencji. Dowody na wyczerpywanie się źródeł TP po kolejnych burzach można przypisać powtarzającemu się wyczerpywaniu się tymczasowo połączonych krytycznych obszarów źródłowych z siecią rzeczną przez nieprzepuszczalne powierzchnie dróg. Stosowanie nawozów różniło się znacznie w ciągu trzech lat ze względu na różnice w płodozmianie między gospodarstwami, przy czym roczne dawki nawozów N i P różniły się odpowiednio o 21% i 41%. U wylotu zlewni cząstkowej nie zaobserwowano proporcjonalnego zmniejszenia rocznego ładunku azotanów-N i TP w rzece, ponieważ na ładunek ten duży wpływ miał odpływ roczny. Ładunki azotanów były nieco wyższe podczas stosowania nawozów, ale nie było zależności między stosowaniem nawozów P a ładunkiem TP w rzece. Dane te wskazują, że ta intensywnie uprawiana zlewnia może znajdować się w stanie biogeochemicznej stacjonarności, w którym dawne zapasy składników odżywczych buforują zmiany we współczesnych dopływach składników odżywczych.

.