MĚŘENÍ POVRCHOVÉHO ODTOKU VODY NA TRVALÝCH TRAVNÍCH POROSTECH MEASURING WATER SURFACE RUNOFF ON GRASSLAND

Transkript

1 MĚŘENÍ POVRCHOVÉHO ODTOKU VODY NA TRVALÝCH TRAVNÍCH POROSTECH MEASURING WATER SURFACE RUNOFF ON GRASSLAND R. Šindelář 3 ), P. Kovaříček ), M. Vlášková ), D. Andet ), J. Fydych ) ) Výzkumný ústav zemědělské techniky v.v.i., Paha, ) OSEVA PRO s..o. Výzkumná stanice tavinářská Zubří, 3) Česká zemědělská univezita v Paze, Technická fakulta, Paha 6 Suchdol Abstact On the gassland was evaluated wate suface unoff. Fo measuing was used ain simulato with measuing suface of 0,5 m. Wate suface unoff was measued on gassland and on gassland egeneation caused by additional gass seeding. The wate suface unoff speed and infiltation speed is detemined fom the defined ain intensity and wate suface unoff fom the measuing suface. The infiltation steady state speed and beginning of aea suface unoff at intensive ainfall ae compaable paamete chaacteistic fo defined soil popeties and measuing site. Unde simulated intensity of ain 87,78 mm.h - the dependence of the wate infiltation speed on slope, soil suface coveage and soil wate content was confimed at soil laye up to 50 mm depth. Keywods: wate suface unoff, ainfall intensity, gassland, soil suface coveage Úvod V letošním oce jsme hodnotili vliv obnovení tvalého tavního poostu (TTP) pomocí přísevu na infiltaci vody do půdy. Měření se uskutečnilo na pokusu založeném na stanovišti tvalého tavního poostu. Jedná se o louku, kteá je na stanovišti již více jak 0 let. V oce 006 na jaře před sečí byla část louky přiseta luční směsí v dávce 0 kg na hekta směs RTS č. 5. Louka je využívána po sklizeň sena, případně po sklizeň senáže. Výnos sena se pohybuje v půměu 7-8 t.ha -. ok -. Na stanovišti jsou pováděny -3 seči za ok. Na jaře se louka po zimě ošetřuje smykováním. Roční dávka dusíku se pohybuje v půměu 80 kg.ha - v kejdě nebo v močůvce, případně v ledku amonovápenatém. Metoda K sledování povchového odtoku vody při intenzivních dešťových sážkách využíváme simuláto deště s měřicí plochou 0,7x0,7 m (Výzkumný ústav zemědělské techniky). Při přívalové intenzitě deště od 50 do 00 mm.h - dosahuje kinetická enegie dešťových sážek u našeho zařízení od 9 do 7 J.m -.mm -. Ustálená ychlost infiltace a počátek povchového odtoku vody při intenzivních dešťových sážkách jsou poovnatelnými paamety. Půběh ychlosti povchového odtoku v závislosti na době dešťové sážky je ovlivněn vlastnostmi stanoviště - svažitostí, pokyvností půdy ostlinami, povchovou dsností půdy ve směu spádnice a půdními vlastnostmi - nejvíce vlhkostí půdy v povchové vstvě do 0, m. Zvolené místo měření je chaakteizováno vlastnostmi půdy a paamety povchu půdy, kteé se měří standadními postupy. V těsné blízkosti místa měření jsou z onice odebány vzoky půdy na učení vlhkosti a znitosti půdy, Kopeckého válečky k vyhodnocení objemové hmotnosti půdy a póovitosti. Přímo v místě měření učujeme digitálním sklonoměem svažitost a z digitálních fotogafií povchu půdy metodou analýzy obazu hodnotíme pokyvnost povchu půdy ostlinami (tab. ). Botanické složení tvalého tavního poostu na stanovišti byla hodnocena na ploše 0 x 0 m podle Baun Blanquetovi stupnice pokyvnosti (tab. ). Voda z povchového odtoku se váží a filtuje přes filtační papí. Po vysušení se zjišťuje hmotnost splavené půdy a po vzájemnou poovnatelnost přepočítá na jednotku plochy. Významnost vlivu půdních a povchových faktoů u měřených vaiant na hydaulické ukazatele byly hodnoceny vícenásobnou vaiační analýzou pomocí statistického pogamu Statgaphics. Chaakteistika stanovištních podmínek Po přísušcích v oce 006 a 007 se přiseté távy plně nezapojily, byly stále jasně zřetelné jejich vyseté řádky ve směu vstevnice. Složení půdních podmínek a botanické složení tvalého tavního poostu je shnuto v tabulce. Měření povchového odtoku vody při simulovaném zadešťování poběhlo ve fázích. V čevnu 3 týdny po. seči a v září 5. týden po. seči. V obou temínech se významně lišila vlhkost půdy (tab. ). V čevnu se pohybovala v ozmezí 8 až 4,4 % hm., po hlinitou půdu lze přiřadit kategoii sucho. Měření v září poběhlo týden po silných dešťových sážkách ve výši 30 mm, vlhkost půdy byla od 9 do 4 % hm. Měřicí plochy byly vybány do vzdálenosti 5 m od ozhaní přisetého a nepřisetého poostu. Zapojení řádků na plochách v kategoii nižší zapojení (tab. ) vykazují přeušení všech 5 řádků (ozteč 50 mm) na měřicí ploše, při středním zapojení přeušení spojitosti na až 3 řádcích. Měřicí místa bez přísevu měla 5 % povchu s volnou půdou. Tato chaakteistika zapojení poostu slouží jen k popisu, nebyla použita k statistickému vyhodnocování.

2 Tab. Chaakteistika pokusných měřicích míst na stanovišti Lešná - Příluky Stanoviště vaianta IV/007 pokyvnost půdy 70 až 74 %, sucho vaianta 4 IV/007 pokyvnost půdy 7 až 77 %, sucho vaianta IX/007 vyšší zapojení pokyvnost půdy 85 až 93 %, moko vaianta IX/007 bez přísevu pokyvnost půdy 60 až 67 %, moko vaianta 4 IX/007 bez přísevu pokyvnost půdy 80 až 8 %, moko FOTO Půdní podmínky Pozoované duhy Duh a od jetel luční šťovík tupolistý pcháč oset kostival lékařský hacho luční duh půdy řebříček obecný střední půdy hlinitá až kamenitá lopuch plstnatý locika kompasová pcháč obecný půdní typ tolice setá hnědozem až podzolovaná půda mochna plazivá pampeliška jitocel kopinatý Ph 5,8 jitocel větší ozazil douškolistý podíl humusu popenec břečťanolistý,5 % třezalka tečkovaná opletka obecná hloubka onice kopetina bílá 0,5 m svízel povázka heřmánkovec nevonný expozice bšlice kozí noha stanoviště JV kopřiva dvoudomá nadmořská výška melík bílý bojínek luční 97 m kostřava luční jílek vytvalý svažitost tojštět žlutavý - S kostřava ákosovitá sha laločnatá pý plazivý BaunBlanquetova stupnice Hodnocení ze dne Výsledky a diskuse vykazují příznivější hodnoty po vsakování vody. Před měřením povchového odtoku vody při simulovaném zadešťování byl ze 3 měření na měřicí ploše zjištěn digitálním sklonoměem půměný povchový sklon (tab. 3) a pořízena svislá fotogafie na vyhodnocení pokyvnosti povchu poostem. Vláhové poměy v půdě ve 3 povchových vstvách po 50 mm jsou půměnou hodnotou ze odběů v těsné blízkosti měřicí plochy. Na stanovišti byly po hodnocení vodních a vzdušných poměů v půdě před měřením odebány nepoušené půdní vzoky do Kopeckého válečků. V tabulce jsou půměné výsledky ozboů ze 3 odběů po sledované půdní vstvy a vaianty. Výsledky naznačují, že vlivem setí ve vaiantě s přísevem došlo v povchové vstvě k poušení půdních agegátů. Všechny paamety v povchové vstvě půdy do hloubky 50 mm u vaiant bez přísevu objemová hmotnost edukovaná, MKVK, póovitost, MVK i nasáklivost,

3 Tab. Fyzikální vlastnosti půdy na obnoveném TTP a TTP bez přísevu (půměné hodnoty ze tří opakování) Vaianta Bez přísevu S přísevem Hloubka Objemová hmotnost edukovaná Maximální kapilání vodní kapacita Póovitost Maximální vodní kapacita Kapilání nasáklivost [mm] [g.cm -3 ] [% obj.] [% obj.] [% obj.] [% obj.] 0-50,44 37,44 43,65 6, 38, ,55 34,03 39,04 5,0 35, ,57 34,0 38,45 4,35 35, ,53 3,85 39,9 7,06 34,5 0-50,5 36,7 40,33 4,06 37, 50-00,54 33,86 39,80 5,95 35, ,5 34,38 40,47 6,09 35, ,53 34,73 40, 5,39 35,5 Tab. 3 Vlastnosti povchu měřicího místa a vlhkost půdy před simulovaným zadešťováním půdy v hloubce Sklon Pokyvnost Vaianta Poost 0-50 mm mm mm [ ] [%] [% hm] [% hm] [% hm] _IV přísev 6,0 59,97 4,4 3,4 3, _IV přísev 5,7 73,87, 3,4 3, 3_IV přísev 4,9 70,99 3,0 9,8, 4_IV přísev 5,7 76,48 8,0, 3, _IX bez přísevu 7,9 59,73 4,8,3,5 4_IX bez přísevu 5,7 80,9 3,3,, 7_IX přísev 7,4 86,4 3, 9,5 0, 8_IX přísev 3, 84,7 3,3,3 9,5 _IX přísev 3, 9,73, 9,8 9,9 Rychlost povchového odtoku [l.min -.m - ] Rychlost infiltace [l.min -.m - ],0,8,6,4,,0 0,8 0,6 0,4 0, tp = 3,3 min Intenzita sážky Rychlost povchového odtoku Rychlost infiltace Počátek povchového odtoku tp 0, Čas [min] Ob. Příklad gafického časového půběhu ychlosti infiltace vody do půdy a ychlosti povchové odtoku vody s vyznačením počátku povchového odtoku tp 3

4 Tab. 4 Paamety dosažené ve vaiantách měření infiltace Počátek Rychlost povchového odtoku Rychlost infiltace Rychlost ztáty odtoku vody Vaianta zeminy tp 5 min 30 min 45 min 5 min 30 min 45 min [min] [l.m -.min - ] [l.m -.min - ] [g.m -.h - ] _IV 3, 0,7 0,4 0,43,9,3,30 0,99 _IV 3,3 0,99 0, 0,7,64,4,46 0,53 3_IV 3,5 0,83 0,7 0,33,80,46,30 0,93 4_IV 5,05 0,38 0,76 0,4,35,87,3 0,478 _IX 4,9,088,380,4 0,375 0,083 0,04,00 4_IX 5,8 0,388 0,763 0,838,075 0,700 0,65,369 7_IX 5, 0,93,038,088 0,550 0,45 0,375,0 8_IX 6,75 0,3 0,67 0,880,50 0,79 0,583 0,448 _IX 0,3 0,058 0,39 0,39,405,34,34 0,0 Tab. 5 Odhad koelací a statistické významnosti mezi dvojicemi všech hodnocených poměnných při měření infiltace (Peasonův test) Koelace Sklon Pokyvnost Sklon Pokyvnost půdy V5 půdy V0 půdy V5 Infiltace I5 Infiltace I30 Infiltace I45 Počátek odtoku tp -0,5579 0,85 0,0607 0,8767-0,044 0,958 0,0865 0,848-0,7884 0,06-0,5833 0,099-0,490 0,785-0,5746 0,056-0,5579 0,85 0,740 0,4756 0,3897 0,999 0,3870 0,3035 0,446 0,558 0,099 0,7783 0,663 0,8736 0,749 0,00 půdy V5 0,0607 0,8767 0,740 0,4756 0,957 0,0003 0,943 0,000-0,5907 0,0940-0,768 0,07-0,7988 0,0098 0,4966 0,739 půdy V0-0,044 0,958 0,3897 0,999 0,957 0,0003 0,9596-0,470 0,06-0,69 0,039-0,7366 0,036 0,68 0,0794 půdy V5 0,0865 0,848 0,3870 0,3035 0,943 0,000 0,9596-0,5680 0,06-0,749 0,00-0,7703 0,05 0,6009 0,0870 Infiltace I5-0,7884 0,06 0,446 0,558-0,5907 0,0940-0,470 0,06-0,5680 0,06 0,934 0,000 0,8850 0,005 0,474 0,705 Infiltace I30-0,5833 0,099 0,099 0,7783-0,768 0,07-0,69 0,039-0,749 0,00 0,934 0,000 0,995-0,046 0,970 Infiltace I45-0,490 0,785 0,663 0,8736-0,7988 0,0098-0,7366 0,036-0,7703 0,05 0,8850 0,005 0,995-0,0487 0,900 Počátek odtoku tp -0,5746 0,056 0,749 0,00 0,4966 0,739 0,68 0,0794 0,6009 0,0870 0,474 0,705-0,046 0,970-0,0487 0,900 Vysvětlivka: Koelační koeficient (počet případů) minimální hladina významnosti Po simulované zadešťování byl ve všech vaiantách dodžen postřikový tlak před tyskou 00 kpa. Tomu odpovídá intenzita dešťové sážky 87,78 mm.h -. Ve všech vaiantách měření došlo k ustálení povchového odtoku vody z měřicí plochy po více než 40 minutách. Zachycené povchové odtoky do nádoby na digitální váze byly zazname- návány v intevalu 5 s po celou dobu měření a zpacovány do gafického časového půběhu ychlosti infiltace vody do půdy (ob. ) a ychlosti povchové odtoku vody. Důležitým paametem po poovnání hydaulických poměů hodnocených vaiant je vyznačený počátek povchového odtoku vody tp. Na zobazeném gafu vodoovná přímka vyznačuje intenzitu dešťové sážky,463 mm.h -, stoupající záznam bodů od 0 do úovně 0,4 l.min -.m - zachycuje půběh ychlosti povchového odtoku vody. Rychlost infiltace (honí sestupný záznam bodů) je ozdílem mezi in- 4

5 tenzitou deště a ychlostí povchového odtoku vody. Záznamy ychlostí povchového odtoku i infiltace jsou do času počátku povchového odtoku vody konstantní, do tohoto okamžiku všechna voda ze simulované dešťové sážky vsakuje do půdy. Všechny popisované poměnné jsou po danou intenzitu deště poovnatelné Hodnoty dosažené ychlosti povchového odtoku a infiltace v čase 5, 30 a 45 minut měření byly spolu s časem počátku povchového odtoku vody a vypočtenou ztátou zeminy jako důsledek vodní eoze (tab. 4) byly zaznamenány do databáze po statistické poovnání vaiant. V statistickém pogamu Statgaphics byl po vybané poměnné poveden odhad koelací a statistické významnosti mezi dvojicemi všech hodnocených poměnných při měření infiltace - Peasonův test (tab. 5). Z výsledků statistické analýzy nás nejvíce zajímá významnost závislosti infiltace v 5., 30. a 45. minutě zadešťování I5, I30, I45 a počátku povchového otoku na vstupních paametech sklonu povchu, pokyvnosti a vlhkosti půdy ve vstvách 0 až 50, 50 až 00 a 00 až 50 mm. Z tabulky vyplývá, že hladinu významnosti na vyznačené úovni i lepší lze předpokládat po následující dvojice: 99 %: půdy V5 - Infiltace I45 95 %: Sklon - Infiltace I5 půdy V5 - Infiltace I30 Pokyvnost - Počátek odtoku tp půdy V0 - Infiltace I30 půdy V0 - Infiltace I45 půdy V5 - Infiltace I30 půdy V5 - Infiltace I45 90 % Sklon - Infiltace I30 půdy V5 - Infiltace I5 půdy V0 - Počátek odtoku tp půdy V5 - Počátek odtoku tp Analýza potvdila předpoklad, že ychlost infiltace vody do půdy na tvalých tavních poostech je závislá na sklonu. Snižující se hladina významnosti s časem zadešťování však signalizuje, že významu po ovlivnění vsakování dešťové vody po poměně kátké době nabývají jiné faktoy. Nejvýznamnějším faktoem je vlhkost půdy před počátkem zadešťování, nejvíce v povchové vstvě do 50 mm. Počátek povchového odtoku je závislý na pokyvnosti povchu měřicí plochy na signifikantní úovni 95 % a na počáteční vlhkosti půdy v hloubce od 50 do 50 mm. Závě Infiltace vody do půdy na tvalých tavních poostech je významně závislá na počáteční vlhkosti půdy. Pokyvnost ji ovlivňuje v počátku zadešťování. Po namočení povchu ostlin tento fakto po vsakováni vody do půdy ztácí na významu. Také vliv sklonu povchu se s časem zadešťování významně snižuje. Největší váhu na půběh infiltace při simulovaném zadešťování tvalého tavního poostu má vlhkost půdy. Zjištění síly sledovaných faktoů půběhu infiltace při simulovaném zadešťování signalizuje, že je nutné zaměřit pozonost při dalších expeimentálních měřeních na počáteční vlhkost půdy do větší hloubky. K objasnění vsakování vody by mělo přispět sledování ychlosti změny vlhkosti půdy v závislosti na hloubce a na čase měření pomocí intevalového snímání hodnot z vlhkostních čidel zapuštěných pod měřicí plochou do půdy. Poděkování Měřící zařízení a metodika měření jsou výsledkem řešení výzkumného záměu MZE Výzkum nových poznatků vědního obou zemědělské technologie a technika a aplikace inovací obou do zemědělství České epubliky, měření povchového odtoku vody na tavních poostech jsou součástí řešení gantového pojektu NAZV MZe ČR QG Hospodaření na půdě v hoských a podhoských oblastech se zřetelem na tvalé tavní poosty. Liteatua VÝZKUMNÝ ÚSTAV ZEMĚDĚLSKÉ TECHNIKY, v.v.i. PRAHA. Zadešťovací zařízení po měření infiltace vody do půdy. Původce vynálezu: Pavel KOVAŘÍČEK, Josef HŮLA, Rudolf ŠINDELÁŘ. Int.CI.: G0N 33/4. Česká epublik. Užitný vzo Anotace Na tvalém tavním poostu byl hodnocen povchový odtok vody. Po měření byl využit dešťový simuláto s měřící plochou 0,5 m. Povchový odtok vody byl měřen na tvalém tavním poostu bez přísevu a s obnovovacím přísevem. Rychlost povchového odtoku vody a ychlost infiltace učujeme z definované intenzity deště a povchového odtoku vody z měřicí plochy. Ustálená ychlost infiltace a počátek plošného povchového odtoku vody při intenzivních dešťových sážkách jsou poovnatelným paametem chaakteistickým po definované půdní vlastnosti a měřicí stanoviště. Při intenzitě zadešťování 87,78 mm.h - se potvdila závislost ychlosti infiltace vody do půdy na sklonu a pokyvnosti povchu půdy a na vlhkosti půdy v povchové vstvě do hloubky 50 mm. Klíčová slova: tvalý tavní poost, simuláto deště, ychlost infiltace, pokyvnost povchu půdy Kontaktní adesa: Ing. Pavel Kovaříček,CSc., Ing. Rudolf Šindelář, Ing. David Andet, CSc, Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i.dnovská 507, 6 0 Paha 6 Tel: , Fax: , pavel.kovaicek@vuzt.cz, udolfs8@seznam.cz, andet@vuzt.cz Ing. Jan Fydych OSEVA PRO, Výzkumná stanice tavinářská Hameská 698, Zubří Tel: , FAX: , fydych@quick.cz 5