Hodnocení povrchového odtoku z vybraných zemědělských plodin ve vegetačním období

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav výživy zvířat a pícninářství Hodnocení povrchového odtoku z vybraných zemědělských plodin ve vegetačním období Diplomová práce Vedoucí práce: Ing. Stanislav Hejduk, PhD. Vypracoval: Vít Plíhal Brno 2011

2

3 Prohlášení Prohlašuji, ţe jsem diplomovou práci na téma Hodnocení povrchového odtoku z vybraných zemědělských plodin ve vegetačním období vypracoval samostatně a pouţil jen pramenů, které cituji a uvádím v seznamu pouţité literatury. Diplomová práce je školním dílem a můţe být pouţita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne podpis diplomanta

4 Poděkování Děkuji tímto Ing. Stanislavu Hejdukovi, PhD. za metodické vedení při sestavování této diplomové práce a pracovníkům Výzkumné stanice pícninářské ve Vatíně za měření a evidenci výzkumných dat. Děkuji své rodině za všemoţnou podporu ve studiu. Tato práce byla zpracována s podporou Výzkumného záměru č. MSM Biologické a technologické aspekty udrţitelnosti řízených ekosystémů a jejich adaptace na změnu klimatu uděleného Ministerstvem školství, mládeţe a tělovýchovy České republiky.

5 ABSTRAKT Cílem této práce s názvem Hodnocení povrchového odtoku z vybraných zemědělských plodin ve vegetačním období bylo zjistit rozdíly v povrchových odtocích z různých kultur na odtokoměrných parcelkách ve Výzkumné pícninářské stanici ve Vatíně. Bylo provedeno vyhodnocení sráţek a celkových povchových odtoků. Z celkových sráţek odteklo po povrchu z holé půdy 16,48% vody z celkového mnoţství dotace vláhy dešťovými sráţkami. Z kukuřice to bylo 16,01% z brambor potom povrchově odtéká 4,06% sráţkové vody. Z pšenice odteklo 1,20% a u extenzivního a intenzivního travního porostu 1,36% a 0,85%. Při hodnocení pouze dešťů způsobujících erozní smyv byl ochranný účinek proti povrchovému odtoku statisticky průkazně niţší u kukuřice a holé půdy neţ u travních porostů a pšenice. Výsledky ukazují dobrý ochranný účinek travních porostů a pšenice proti nadměrnému povrchovému odtoku, horší je pak tento účinek u brambor. Nejvyšší povrchové odtoky byly zaznamenány na kukuřici a holé půdě. klíčová slova: povrchový odtok, infiltrace, vegetace, dešťové sráţky, pokusná plocha ABSTRACT Object of this work called The assessment of surface runoff from some chosen crops during the vegetative season was to assess diferencies in surface runoff from different plantation on experimental plots in Forage research station in Vatín. Precipitation and total surface ronoff were analysed. On bare soil the surface runoff was 16,48% of precipitation. In maize stands the value was 16,01%, in potatoes 4,06%. Plots covered with wheat show 1,20% of flowed off watter and the values in extensively and intensively managed permanent grasslands were 1,36 and 0,85%, respectively. When only rains with appearance of wasout of soil were evaluated, the protection from runoff was statistically conclusive lower in maize stands and bare soil, than the both permanent grasslands and wheat one. The obtained results shows markedly good protection from surface runoff in permanent grasslans and wheat, less in potatoes than. The highest values of surface runoff were measured in maize and bare soil. key words: surface runoff, infiltration, vegetative cover, precipitations, experimental plots

6 OBSAH 1 ÚVOD CÍL PRÁCE LITERÁRNÍ PŘEHLED Voda v kulturní krajině Sráţky, odtok Bilance vody Voda a půda Pohyb vody v půdě Vybrané charakteristiky půdy a jejich vliv na hydrologické vlastnosti Vliv obhospodařování na hydrologické vlastnosti půdy Povrchový odtok Vymezení pojmu povrchový odtok a jeho vznik Odtok z povodí Intenzita povrchového odtoku a faktory, které ji ovlivňují Eroze půdy Stručná charakteristika eroze Vliv vegetace na povrchový odtok a erozi Mechanismus ochranného působení Ochranný vliv vegetace proti nadměrnému povrchovému odtoku a erozi MATERIÁL A METODIKA Obecný popis výzkumu Popis lokality Organizace pokusu Struktura plodin na pokusných parcelkách a jejich ošetřování Zjišťovaná data a jejich zpracování VÝSLEDKY A DISKUSE... 38

7 5.1 Výsledky měření za vegetační sezónu Statistické vyhodnocení výsledků ZÁVĚR SEZNAM POUŢITÉ LITERATURY SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM TABULEK... 58

8 1 ÚVOD Hospodaření s vodou v krajině je v dnešní době téma vysoce aktuální a to hned z několika důvodů. Hlavními tématy skloňovanými v souvislosti s vodou v kulturní krajině jsou eroze půdy, povodně a problém poklesu zásob podzemních vod vyuţitelných pro zásobení obyvatelstva pitnou vodou. Prvně jmenované téma, eroze se týká negativních jevů jako je ztráta půdy včetně ţivin (sniţování úrodnosti půdy), poškozování lidských sídel splavenou zeminou a eutrofizace vod. Další z uvedených témat se ukazuje jako stále aktuálnější především v posledních letech, kdy býváme svědky četnějších povodní neţ dříve. A to ať uţ se jedná o povodně způsobené dlouhotrvajícím deštěm z frontální a anticyklonální oblačnosti, ale i ty takzvaně bleskové, čili velice rychlé povodně z intenzivního přívalového deště, které zasahují menší území. Povodně jako jev tu byly vţdy, ovšem s rozvojem velkovýrobních technologií v zemědělské prvovýrobě se nabízí otázka, zda jejich zvýšená četnost není také důsledkem nesprávného hospodaření v krajině a zda by se zlepšením způsobu hospodaření nedalo povodním předejít nebo alespoň zmírnit jejich intenzitu a dopady na obyvatelstvo. Zásoby pitné vody, to je problém, o kterém se stále častěji hovoří. Dokonce se můţe jednat o problematiku palčivější, neţ například ztenčující se zásoby ropy. Můţeme pochopitelně vyuţívat zdrojů v hlubších nepropustných vrstvách, ale ty nejsou nevyčerpatelné. Pro udrţitelný způsob získávání pitné vody je proto třeba uvaţovat zásoby podzemní vody, které jsou svou kvalitou a mnoţstvím závislé na způsobu obhospodařování krajiny. Společná zemědělská politika, technologický rozvoj a obchodní zájem na zvyšování výnosů a sniţování nákladů měly především v posledních třiceti letech vliv na intenzifikaci zemědělství. Tento způsob hospodaření přináší ve zvýšené míře takové problémy, jako je eroze. Aţ v poslední době zavádí společná zemědělská politika také nástroje, jak s erozí bojovat. Ačkoliv byly učiněny kroky k lepšímu hospodaření, bylo moţné v některých oblastech sledovat neţádoucí trendy, jako převádění travních porostů na ornou půdu a s tím spojené obtíţe se zvyšujícím se povrchovým odtokem a ztrátami půdy (SOUCHÈRE et al., 2003). V evropských zemích se ovšem dbá na dohled nad postupy a uplatňovanými 8

9 technologiemi zemědělské produkce, jako je například kontrola dodrţování standardů Dobrého zemědělského a environmentálního stavu (GAEC), které jsou součástí Kontroly podmíněnosti (Cross Compliance) pro vyplácení dotací. Tyto standardy nalezneme v NAŘÍZENÍ VLÁDY Č. 479/2009 SB., O STANOVENÍ DŮSLEDKŮ PORUŠENÍ PODMÍNĚNOSTI POSKYTOVÁNÍ NĚKTERÝCH PODPOR. Konkrétně v Příloze 3 této normy Podmínky dobrého zemědělského a environmentálního stavu se můţeme seznámit mimo jiné s tím, co vše musí zemědělec dodrţovat, pokud ţádá o dotaci, aby bylo podpořeno dobré hospodaření s vodou a aby byla zajištěna ochrana před erozí. V bodě 1 se uvádí, ţe ţadatel na půdním bloku, popřípadě jeho dílu s druhem zemědělské kultury orná půda, jehoţ průměrná sklonitost přesahuje 7, zajistí po sklizni plodiny zaloţení porostu následné plodiny, nebo uplatní alespoň jedno z níţe uvedených opatření: a) strniště sklizené plodiny je ponecháno na půdním bloku, popřípadě jeho dílu minimálně do 30. listopadu, jestliţe to není v rozporu s bodem 2, nebo b) půda zůstane zorána, popřípadě podmítnuta za účelem zasakování vody minimálně do 30. listopadu, jestliţe operace není v rozporu s bodem 2. Dále v bodě 2: Ţadatel na ploše půdního bloku, popřípadě jeho dílu, označené v evidenci půdy jako silně erozně ohroţená, zajistí, ţe se nebudou pěstovat širokořádkové plodiny kukuřice, brambory, řepa, bob setý, sója a slunečnice. Porosty obilnin a řepky olejné na takto označené ploše budou zakládány s vyuţitím půdoochranných technologií, zejména setí do mulče nebo bezorebné setí. V případě obilnin nemusí být dodrţena podmínka půdoochranných technologií při zakládání porostů pouze v případě, ţe budou pěstovány s podsevem jetelovin. V bodě 8 potom: Ţadatel nezmění na jím uţívaném půdním bloku, popřípadě jeho dílu druh zemědělské kultury travní porost na druh zemědělské kultury orná půda. Jak je vidět, problematika hospodaření s vodou v krajině a ochrana půdy před erozí je věc, kterou berou váţně i naši zákonodárci a legislativní rámec vyţaduje i s vyuţitím sankcí takové hospodaření na zemědělské půdě, které by zajistilo její udrţení v dobrém stavu. V této normě se také mluví o konkrétních plodinách, které působí jako rizikový faktor při vzniku neţádoucího a nebezpečného jevu jako je eroze a také o způsobech hospodaření, kterými lze erozi omezit. 9

10 V této práci se zaměřuji na porovnávání různých kulturních plodin ve vztahu k povrchovému odtoku. Nadměrný povrchový odtok způsobuje nejen povodně a ztráty vody, která by mohla být zadrţena v zemědělské krajině, ale také působí jako příčina vodní eroze. Lze říci, ţe některé jevy jsou zřejmé a není třeba je sloţitě dokazovat (jako například silná vodní eroze z kukuřičného pole na svahu při přívalovém dešti, která je na první pohled viditelná). Ovšem empirický výzkum zaměřený na porovnávání intenzity povrchového odtoku z různých kulturních plodin během sráţky nám přináší údaje o tom, jak která plodina konkrétně ovlivňuje vodní reţim. Tyto údaje jsou cenné právě pro posouzení účelnosti různých opatření k ochraně přírody a krajiny, jako jsou kupříkladu standardy Dobrého zemědělského a environmentálního stavu (GAEC). Výzkum a výsledky pokusů zabývajících se povrchovým odtokem prováděných na malých odtokoměrných parcelkách nelze aplikovat na vetší plochy, jako například povodí, kde se uplatňují další jevy, které se na malých ploškách neprojeví. Přesto však tyto experimenty mohou přispět k lepšímu pochopení toho, jak probíhají interakce mezi sráţkovou vodou, vegetačním krytem a půdou, a tak být uţitečným přínosem pro celkové pochopení sloţitých dějů, které v souvislosti s vodou probíhají v krajině. 10

11 2 CÍL PRÁCE Cílem této práce je zjištění rozdílů ve velikosti povrchových odtoků z přívalových dešťů na pokusných odtokoměrných parcelkách ve vegetační sezóně 2010 na Výzkumné pícninářské stanici ve Vatíně. Jedná se o vyhodnocení vlivu dešťových sráţek na objem povrchových odtoků z různě obhospodařovaných travních porostů, siláţní kukuřice, brambor, ozimé pšenice a holé půdy. Záměrem je vyhodnotit vliv dané kulturní plodiny či kultury na podíl vody povrchově odtékající z příčinné sráţky. 11

12 3 LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Voda v kulturní krajině Voda je základní podmínkou pro ţivot všech ţivých organismů a její přítomnost je tudíţ i základním předpokladem pro pěstování rostlin a chov zvířat v zemědělství. Hospodaření s vodou v krajině je významně ovlivňováno činností člověka. Zásahy do agroekosystémů mohou způsobit zvýšený odtok vody z krajiny a následný nedostatek v době sucha nebo mohou naopak přispět k lepšímu zadrţování vody v krajině. To je zvlášť důleţité v podmínkách České republiky, kde jediným zdrojem je sráţková voda a na naše území nepřitéká ţádný větší vodní tok. Z toho vyplývá, ţe je zde závislost na sráţkové vodě, a proto je důleţité optimalizovat hospodaření s ní Srážky, odtok Podle HUBAČÍKOVÉ (2002) atmosférickými sráţkami nazýváme výsledek nasycení vodních par z ovzduší, který padá k zemi v kapalném nebo tuhém skupenství. Sráţky lze dělit na pevné (sníh, kroupy) a kapalné (déšť, rosa). Sráţky dopadající na povrch Země jsou jednak zadrţovány na povrchu vegetace a půdy, jednak vsakují do půdy, popřípadě se vypařují zpět do ovzduší (KREŠL, 2001). Z vody, která dopadla na půdní povrch, stéká část ve struţkách do potoků, řek a v nich odtéká do moří a oceánů. Druhá část zasakuje do půdy póry a průlinkami a tvoří půdní vláhu, která se buď z půdy vypaří, nebo ji vyuţije rostlinstvo a transpirací ji opět vypaří. Další část prosákne nebo proteče většími póry nebo puklinami v půdě nebo horninách do podzemní vody (PATOČKA a NĚMEC, 1956). Povrchová voda odtékající z povodí hydrografickou sítí pochází z deště, ze sněhu, z výtoku podzemních vod nebo z ledovců. V poměrech ČR jsou převládajícím zdrojem povrchového odtoku atmosférické sráţky a sníh (TLAPÁK et al., 1992) Sráţkou začínají děje vyskytující se jako interakce vody z této sráţky s povrchovými útvary zemské litosféry, půdou a jejich vegetačním krytem a s horninovým podloţím. 12

13 Půdu je třeba chápat nejen jako základní výrobní prostředek zemědělské a lesní produkce, ale téţ jako významný hydrologický činitel, který spolu s rostlinstvem se výraznou měrou podílí na utváření vodního a vláhového reţimu krajiny (KASPRZAK, 1996). Deště lze rozdělit na dva od sebe značně odlišné druhy. Prvním druhem dešťů jsou deště regionální. Zasahují velkou plochu, často celou krajinu, trvají dlouhou dobu a mají malou intensitu. Tyto deště způsobují povodně hlavně na velkých řekách. Druhá skupina dešťů jsou deště přívalové které jsou v našich podmínkách krátkodobé, charakterizované tím, ţe trvají méně neţ dvě hodiny (nejnebezpečnější jsou s dobou trvání minut), zasahují jen menší území a mají značnou vydatnost. Jsou nebezpečné pro malé toky a potoky, na kterých způsobují povodně (tzv. bleskové povodně), a také pro městské kanalizace. Pro zemědělství jsou tyto deště většinou bez uţitku, protoţe půda nestačí pojmout velké mnoţství vody za krátkou dobu, ale mohou být i nebezpečné, protoţe voda, která se nestačí vsáknout do půdy, odtéká po povrchu a zvláště na orné půdě s velkým spádem je tento povrchový odtok příčinou vodní eroze (PATOČKA a NĚMEC, 1956). Obrázek 1: Následky bleskové povodně v roce 2003 ve Sloupu v Moravském krasu (zdroj: archiv městyse Sloup) FOHRER et al. (1999) při svých výzkumech zjistili, ţe fyzikální vlastnosti povrchu půdy, jako je přítomnost a kvalita krusty, infiltrační rychlost, obsah vody a objemová hmotnost povrchové vrstvy se během přívalového deště mění. 13

14 Přívalové deště, které se vyskytují nejčastěji od května do července působí destrukci agregátů na povrchu půdy (rozplavení) a zasakující suspenze ucpává půdní póry. Na povrchu půdy se vytváří membrána (krusta), která se po vyschnutí označuje jako půdní škraloup. Tato membrána, resp. škraloup dosahuje mocnosti pouze asi 10 mm přesto téměř zcela eliminuje vsakování vody do půdy. Následkem toho se sráţková voda hromadí na povrchu v prohlubních a na svazích vyvolává povrchový odtok (HEJDUK, 2008). Klimatické poměry, charakterizované intenzitou, mnoţstvím a časovým výskytem atmosférických sráţek, teplotními poměry a roční dobou, jsou základními předpoklady odtokového procesu. Mimořádně velké odtoky nastávají obvykle dvakrát ročně: v jarním období při náhlém oteplení a rychlém tání sněhu, kdy voda odtéká kryogenní vrstvou půdy, často bez jakékoliv moţnosti vsaku, a dále v létě, kdy příčinou nadměrných odtoků jsou letní přívalové deště, zvláště spadnou li na ulehlou půdu s nízkou vsakovací schopností nebo na půdu, která je vodou nasycena (TLAPÁK et al., 1992). Pokud se zaměříme na odtok z větších ploch, tak KREŠL (2001) uvádí, ţe mnoţství vody odtékající z povodí určitým profilem toku je výslednicí řady činitelů, z nichţ rozhodující v našich podmínkách jsou atmosférické sráţky, které svým mnoţstvím a časovým rozdělením předurčují časový průběh odtoku. Vztah mezi sráţkami a odtokem není však přímý. Je modifikován jednak aktivně ostatními klimatickými faktory, jejich dynamikou vývoje, jednak pasivně ostatními fyzickogeografickými činiteli, které jsou v daném povodí stálé. Mimoto se projevuje i vliv člověka. Z klimatických faktorů se uplatňuje rozhodující měrou sluneční záření, teplota a vlhkost vzduchu, intenzita výměny vzdušných mas, které ve svém komplexu ovlivňují výparnost, a tím bilanční poměry v povodí. Na rozdělení celkového odtoku mezi povrchový a podzemní působí činitelé ovlivňující vsak, tj. půdní a geologické poměry, vegetační kryt, úprava půdy na velkých výměrách při zemědělském a lesním hospodářství Bilance vody Pojmem vodní bilance se označuje algebraický součet přítoků a odtoků vody v definovaném prostoru za zvolený časový interval. Tímto termínem se také označuje 14

15 vzájemný poměr sloţek struktury bilance vody. Kvantitativně je bilance vody vyjádřená rovnicí bilance vody. Hydrologický cyklus začíná sráţkou, která dopadá na povrch Země. Část dopadající vody odteče (povrchový odtok), část vsákne do půdy. Specifickým způsobem akumulace vody na rostlinách je intercepce sráţek. Takto zachycená voda se z povrchu porostu vypaří. Část sráţek, která vsákne do půdy, se vypaří z její povrchové vrstvy. Zbytek vody je z půdy odebrán kořeny rostlin a transpiruje skrz ně, část prosákne do hlubších vrstev půdy, případně aţ do podzemních vod (NOVÁK, 1995). Půda ovlivňuje bilanci vody a hydrologický cyklus také díky tomu, ţe zadrţuje vodu na relativně dlouhou dobu a postupně ji uvolňuje povrchovým a podzemním odtokem. Má vliv na mnoţství nově infiltrované vody a tím i na mnoţství vody stékající po povrchu a velikost eroze a také na mnoţství i kvalitu vody v obou typech odtoků. Všechny poloţky vodní bilance půdy jsou tak závislé na stavu půdy, vegetace a zemědělských postupech (PIVNIČKA, 2002). 3.2 Voda a půda Pohyb vody v půdě Během sráţky (dešťové) voda nejprve vsakuje do půdy intenzivně, ovšem tato intenzita se sniţuje s postupným nasycováním půdy vodou. Postupně se mohou půdní póry zcela zaplnit vodou a dochází k saturovanému toku vody v půdě. Rozhodující silou pro saturovaný tok vody v půdě na vzdálenost d je gravitační potenciál, který je dán rozdílem výšek h. Mnoţství vody Qw, která proteče půdou o průřezu a za dobu t je pak dáno Darcyho vztahem: Qw = k. a. t. h / d kde k je hydraulická vodivost (cm.h -1 ). Saturovaná hydraulická vodivost nabývá hodnot 0,1 0,5 cm.h -1 v půdách málo propustných, 0,5 12,5 v půdách středně propustných a je větší neţ 12,5 25 v půdách velmi propustných pro vodu (ŠIMEK, 2003). Rychlost proudění vody v přes pórovité prostředí s plochou příčného řezu a kolmou na směr proudění můţeme vyjádřit rovnicí: v=v/(a.t) kde: t = čas, za který proteče objem vody V půdou s plochou příčného řezu A. 15

16 Takto určovaná rychlost se nazývá makroskopickou rychlostí proudění vody v pórech, protoţe je určená za předpokladu, ţe voda proudí celou plochou řezu A. Matematická charakteristika geometrických vlastností pórového prostoru není prakticky moţná a není moţné proto pouţít analytické metody výpočtu proudění vody přes půdu, které známe z hydrauliky. Proto se při výpočtech proudění vody přes půdu pouţívají integrální charakteristiky půdy, které ji charakterizují jen jako celek (PRAX a HYBLER, 2008). Průtok vody přes topografický povrch do půdy nazýváme infiltrace a rychlost tohoto průtoku je rychlost infiltrace v. Celkové mnoţství zasáklé vody nazýváme kumulativní infiltrace I [L], udává se v celkové míře, často v cm (KUTÍLEK et al., 1993) Vybrané charakteristiky půdy a jejich vliv na hydrologické vlastnosti Velký význam na hospodaření s vodou má půdní typ. Kaţdá půda podle svého typu specificky působí na zadrţování vody a odtok. Například BADOUX et al. (2006) při svých výzkumech na lesních půdách zjistili, ţe je typ půdy zásadní pro mnoţství povrchového odtoku. Ten vyjádřili koeficientem povrchového odtoku, který se vypočte jako poměr mnoţství vody odtékající po povrchu a mnoţstvím vody ze sráţky. Velké mnoţství povrchového odtoku bylo zjištěno na mokrém gleji (koeficient odtoku mezi 0,39 a 0,94). Naopak téměř ţádný povrchový odtok nebyl naměřen na kambizemi (koeficient 0,01 0,16). Struktura půdy patří k nejvýznamnějším fyzikálním charakteristikám půdy. Při posuzování struktury půdy se hodnotí velikost a tvar strukturních agregátů a jejich stabilita (zejména vodostálost) (ŠIMEK, 2003). Nejvýznamnějším rušivým činitelem půdní struktury je dešťová voda a půdní roztok. Dešťové kapky mohou v povrchové vrstvě mechanicky rozbíjet agregáty, při nadměrném ovlhčování půd můţe docházet k rozplavování agregátů, vyplavováním koloidů a vyluhováním iontů Ca 2+. Nevhodné obdělávání půdy, časté pojíţdění těţkých mechanismů, peptizační účinky průmyslových hnojiv rovněţ narušují půdní strukturu (PRAX, 2008). Dobrá struktura půdy se stabilními drobtovými agregáty (o průměru 1 10 mm) je podstatným znakem tzv. zralosti půdy, představující optimální stav fyzikálních a tím také biologických vlastností půdy. Strukturní ornice je celkově kyprá, snadno 16

17 obdělávatelná, s vyrovnaným poměrem kapilárních a gravitačních pórů, s dobrým zasakováním sráţkové vody, s malým neproduktivním výparem. Ornice se slitým povrchem jsou ulehlé, těţko obdělávatelné, mají převahu kapilárních pórů se špatným zasakováním sráţkové vody a silným povrchovým odtokem (PRAX, 2008). Jak píše ŠIMEK (2003), ze strukturního stavu půdy vyplývá další důleţitá vlastnost pórovitost půdy, tj. celkový objem pórů v neporušené půdě. Pórovitost půdy je charakterizována těmito parametry: celková pórovitost, tj. objem pórů, velikost (průměr a délka), tvar a distribuce pórů. Póry o průměru větším neţ 50 μm se nazývají makropóry, menší neţ 50 μm mikropóry. Toto dělení souvisí s jejich funkcí. Makropóry dovolují rychlý pohyb vody, např. průsak při silném dešti nebo závlaze. Jakmile se tyto póry zaplní, zasakování se silně zpomalí. Zajímavé je srovnání hydrologických vlastností středně těţké aţ těţké půdy ve stavu strukturním a nestrukturním. Při infiltraci sráţkové vody je jiţ počáteční rychlost infiltrace u půdy nestrukturní niţší, velmi rychle se dále sniţuje, zatímco u strukturní půdy se počáteční vysoká infiltrace během času sniţuje mírněji. Prudké sníţení na nestrukturní půdě je způsobeno rozpadem pseudoagregátů a vznikem půdního škraloupu. Vzduch uzavřený v pórech pod škraloupem zhoršuje průběh infiltrace, zatímco u strukturní půdy nedochází k rozplavení agregátů a vzduch z půdních pórů uniká (KUTÍLEK, 1978). Význam půdní struktury spočívá mimo jiné v rezistenci strukturní půdy k tvorbě povrchového škraloupu a intenzivní větrné a vodní erozi. Dva nejpouţitelnější ukazatelé půdní struktury jsou objemová hmotnost, která je nepřímo úměrná pórovitosti a stabilita agregátů, která je hodnocena jako soudrţnost půdních agregátů ve vodě (WHITE, 1997). Opatření, která zlepšují strukturu půdy (aplikace statkových hnojiv a zaorávání posklizňových zbytků), vedou ke zvýšení infiltrační rychlosti. Infiltraci zlepšují plodiny produkující velké mnoţství kořenů i zbytkové biomasy a plodiny, které nenechávají povrch půdy dlouho bez krytu. Staré pastviny s velkým mnoţstvím akumulované mrtvé biomasy a mohutným kořenovým systémem, navíc sečené nebo jen minimálně pasené (např. na konci sezóny) vykazují nejvyšší hodnoty infiltrace. Na pastvinách je nejdůleţitějším faktorem, který ovlivňuje rychlost infiltrace, intenzita pastvy, druh pasených zvířat a jejich pastevní chování, včetně organizace pastvy (PIVNIČKA, 2002). 17

18 Organické sloučeniny a zvláště humusové látky napomáhají tvorbě agregátů minerálních částic, jsou zásobárnou ţivin pro rostliny i mikroorganismy a zdrojem energie. Významně ovlivňují vodní reţim půdy (ŠIMEK, 2004). Vnášení organické hmoty do půdy mělo při experimentech s porosty kukuřice vliv na sníţení ztráty půdy a povrchového odtoku. Hnojení chlévským hnojem mělo statisticky významný vliv na sníţení ztrát půdy erozí a podílelo se rovněţ na sníţení povrchového odtoku, i kdyţ bez statistické průkaznosti. Menší účinek ve srovnání povrchového odtoku a ztráty půd erozí ve srovnání s variantou nehnojenou byl zaznamenán u varianty pěstování kukuřice po zeleném hnojení (TIPPL et al., 2003) Vliv obhospodařování na hydrologické vlastnosti půdy Fyzikální půdní vlastnosti jsou obvykle nejlepší pod trvalými travními porosty (nebo lesy) a zhoršují se v závislosti na klimatických poměrech, textuře půdy a obhospodařování, kdyţ je půda kultivována. Při vyuţití orby, poškození půdních agregátů vystaví dříve nedostupnou organickou hmotu útoku mikroorganismů a populace strukturu stabilizujících hub a ţíţal se značně zmenší. Odstranění ochranného vegetačního krytu vystavuje půdu přímým účinkům deště a ztráty povrchového humusu sniţují dobu pro zadrţení vody neţ začne povrchový odtok a následná eroze (WHITE, 1997). Ve svrchní vrstvičce povrchově kypřené půdy dochází k omezení biologické aktivity jednak vlivem působení přímého slunečního záření a jednak díky jejímu silnému prosychání. Struktura půdy je tímto poškozována a je tvořena zejména pseudoagregáty, které se ve vodě rychle rozplavují. Případné chodbičky a dutiny v povrchových vrstvách půdy (makroagregáty) jsou kultivací eliminovány. Proto dochází k situaci, ţe během přívalového deště odtéká ze svaţitých pozemků často více neţ polovina vody po povrchu, aniţ by se dostala do půdy. Na travních porostech sice také můţe vzniknout povrchový odtok, zejména díky zhutněné půdě ve stopách traktorů, ale je výrazně menší, neţ na půdě nekryté vegetací (HEJDUK, 2008). Kořeny trav jsou velkou měrou odpovědné za stabilní půdní agregáty, které provází staré pastviny. Jejich vláknité kořeny stlačují částečky půdy dohromady během jejich rozšiřování při růstu. Důkladně se v půdě větví a oddělují některé části, zatímco jiné stlačují, vysušují a během toho do nich také zabudovávají organickou hmotu 18

19 (MARSHALL A HOLMES, 1988). Půdní struktura pod travními porosty je ve vodě stabilnější díky vyššímu obsahu humusu a díky vyšší biologické aktivitě. Je prokázána souvislost mezi počtem a délkou vláken mikromycet a aktinomycet a stabilitou mikroagregátů (VAN EEKEREN et al. 2007). Ačkoliv travní porosty obecně zlepšují půdní vlastnosti a hospodaření s vodou, můţe nastat také situace opačná. Pokud je pozemek vystaven vysokému pastevnímu zatíţení, jak uvádí MWENDERA A SALEEM (1997), sniţuje se mnoţství nadzemní biomasy zvyšuje se povrchový odtok a ztráty půdy a sniţuje se infiltrace vody do půdy. Také uvádějí, ţe při stejně vyvinutém vegetačním krytu jsou ztráty půdy vyšší na strmějších svazích. Hydrologické vlastnosti půdy ovlivňuje také způsob zpracování. Při zkoumání vlivu způsobu zakládání porostu na infiltrační schopnost půdy byl mezi variantami klasické a minimalizační technologie (přímé setí) zakládání porostů obilnin zjištěn zřetelně patrný rozdíl. Varianta s orbou pojme v suchém stavu 1,09 mm vody za 1 min, po zvlhčení 0,77 mm za min, zatímco do půdy zpracované minimalizačními technologiemi se za 1 min vsákne 0,46 0,54 mm sráţkové vody. Povrchový odtok sráţkové vody nastane při dešťových sráţkách s 20letou intenzitou u orané varianty za 1,8 2,4 min. Vhodnější infiltrační schopnosti tedy vykazuje klasicky zaloţený porost (LUKAS et al., 2007). HŮLA et al., 2008 uvádějí, ţe prostup vody povrchovou vrstvou u přímého setí je niţší oproti orbě. Také rostlinné zbytky promíchané s povrchovou vrstvou půdy často sniţují prostup vody do hloubky u půdoochranného zpracování půdy. U orby je typické nasycení profilu do hloubky orby, avšak u přímého setí proniká voda do větší hloubky. Technologie vyuţívající orbu tedy můţe mít pozitivní vliv na zadrţení niţších sráţek, pokud však mnoţství sráţkové vody nepřekročí určité mnoţství, nad které se z hlediska zadrţování vody půdou jeví jako lepší technologie přímého setí. ZHANG et al. (2006) ve svém experimentu porovnávají hydrologické vlastnosti půdy po 24 letech přímého setí s ponecháním slámy a konvenčního zpracování s pálením slámy. V povrchové vrstvě do pěti centimetrů vykazovala půda při pouţití přímého setí větší vodní stabilitu makroagregátů větších neţ 2 mm a také vyšší mnoţství pórů větších neţ 60 μm. Při simulovaném dešti (100 mm/h) byl povrchový 19

20 odtok a ztráty půdy výrazné vyšší u konvenčního způsobu zpracování půdy. Velikost infiltrace byla 3,7krát vyšší u varianty přímého setí. Díky lepší struktuře povrchové vrstvy půdy (vyšší stabilita půdních agregátů, více makropórů) ve variantě přímého setí byl výrazně sníţen povrchový odtok a nebezpečí eroze. Při zkoumání infiltrační rychlosti zjistili HEJDUK a KASPRZAK (2005) nejvyšší hodnoty na jednosečném travním porostu a naopak nejniţší na holé, kypré půdě. Rychlost postupu přeronové vlny byla nepřímo úměrná infiltrační rychlosti. Travní porosty celoročně chrání půdu před účinky přívalových dešťů a vytváří příznivé mikroklima pro rozvoj půdních organismů, které svou činností výrazně přispívají ke zvyšování propustnosti půdy pro vodu. Jednou ročně kosený porost vykazoval téměř dvojnásobnou infiltrační rychlost ve srovnání s porostem čtyřikrát koseným a téměř sedmkrát vyšší neţ holá kyprá půda po orbě. 3.3 Povrchový odtok Vymezení pojmu povrchový odtok a jeho vznik Po dopadu na půdu je sráţková voda jednak bezprostředně vázána na jejím povrchu, dále se vsakuje, čili proniká z povrchu půdy do jejich hlubších vrstev. Mnoţství vody, které vsákne do půdy za jednotku času, označujeme jako intenzitu vsaku čili rychlost infiltrace (mm.min -1 nebo l.s -1.ha -1 ). Velikost infiltrace je celkové mnoţství vody, které vsákne do půdy od počátku vsaku do doby t (s jednotkami v mm, popřípadě v l.ha -1 ) (KREŠL, 2001). Povrchový odtok vody při kterém dešťová voda nebo voda z tajícího sněhu odtéká plošně nebo v drobných rýţkách, nastává tehdy, převyšuje-li objem spadlé sráţky intercepci, výpar, vsakovací schopnost půdy a akumulaci půdního povrchu. Proces nejprve probíhá jako plošný odtok (plošný ron) postupně přecházející v odtok soustředěný, který nakonec vytváří hydrografickou síť. Podle uvedeného odtokového procesu se povrchové vody rozdělují na plošný sráţkový odtok, vodní toky a vody stojaté. Mnoţství plošného sráţkového odtoku je ovlivňováno především klimatickými, územními, půdními a biologickými poměry povodí i stupněm hospodářského vyuţívání povodí (TLAPÁK et al., 1992). Při intenzitě deště vyšší neţ je intenzita vsaku, popřípadě při tání sněhu, stéká sráţková voda nejprve v souvislé vrstvě jako nesoustředěný (také svahový) povrchový 20

21 odtok, aţ posléze se rozčleňuje erozivními rýhami do struţek a jimi odtéká do bystřin, potoků, řek, které vytvářejí říční hydrografickou síť (KREŠL, 2001). Povrchový odtok je výsledkem sráţky, která nebyla kvantitativně vstřebána zemským povrchem a její část tedy opouští místo této sráţky v podobě povrchového odtoku. Odtok vody do povrchových vod se dělí na povrchový odtok, podpovrchový odtok a podzemní odtok. Povrchový odtok představuje tu část vody z celkového odtoku, která odtéká po povrchu terénu. Podpovrchový odtok je ta část vody, která odtéká pod povrchem terénu, ale není v kontaktu s hladinou podzemní vody. Podzemní odtok je potom ta část celkového odtoku vody, která odtéká jako součást podzemní vody (HUBAČÍKOVÁ, 2002) Na našem území se průměrně v kaţdém místě vyskytne 1x za rok 5 aţ 6 krátkodobých přívalových, zpravidla bouřkových dešťů se sráţkovými úhrny nad 10 mm. Při těchto deštích, jejichţ úhrn a intenzita překračuje počáteční akumulaci půdy a intenzitu infiltrace dochází, zejména na svaţitých pozemcích, k zvýšenému povrchovému odtoku. Obdobný jev se vyskytuje i při jarním tání, kdy voda z tání sněhu nestačí vsakovat do vodou nasycené, často ještě zmrzlé půdy. V důsledku morfologické rozmanitosti půdního povrchu se povrchově odtékající voda soustřeďuje a vytváří v orné půdě drobné rýţky, rýhy, někdy aţ strţe. Odtok vznikající v horních částech povodí stéká pak dolů různými druhy proudění, které jsou ovlivňovány velkým počtem faktorů, jako je rozdělení sráţek v prostoru a čase, akumulace v povodí a korytech, hydraulikou vodního toku apod. (JANEČEK, 2002) Odtok z povodí Mnoţství povrchově odtékající vody měříme přímo jen z malých plošek při studiu odtoku ve vztahu k jednotlivým činitelům. V běţných podmínkách praxe se odtok z povodí stanoví podle měření průtoku v určitých vodoměrných profilech toků (KREŠL, 2001). Přímý odtok zahrnuje odtok povrchový a odtok hypodermický. Podíly těchto sloţek celkového odtoku se oceňují pomocí čísel odtokových křivek CN. K hypodermickému odtoku, podílejícímu se na přímém odtoku dochází tehdy, kdyţ do půdy infiltrovaná voda stéká po mělce uloţené, málo propustné vrstvě a vyvěrá opět na 21

22 povrch, na rozdíl od základního odtoku, na jehoţ tvorbě se podílí voda, které infiltruje aţ k hladině podzemní vody. Čím větší CN, tím je pravděpodobnější, ţe se přímý odtok týká povrchového odtoku. Základním vstupem metody CN křivek je sráţkový úhrn, za předpokladu jeho rovnoměrného rozdělení po ploše povodí. Objem sráţek je transformován na objem odtoku pomocí čísel odtokových křivek CN. Jejich hodnoty jsou závislé na hydrologických vlastnostech půd respektive infiltraci, obsahu vody v půdě, vegetačním pokryvu, velikosti nepropustných ploch, retenci, respektive intercepci a povrchové akumulaci. Doba doběhu (T t ) je čas, který potřebuje částice vody (kapka) k přemístění z jednoho místa povodí na jiné. Je to část doby koncentrace (T c ), která znamená čas potřebný pro odtok z hydraulicky nejvzdálenějšího bodu povodí do uzávěrového profilu povodí. Doba koncentace ovlivňuje tvar a vrchol hydrogramu odtoku. Intenzifikace zemědělského vyuţití pozemků v krajině obvykle zkracuje T c, čímţ se zvyšuje vrcholový průtok. V původní metodě CN křivek se počítá s tím, ţe voda v povodí stéká z horních částí jako plošný povrchový odtok, přechází v soustředěný odtok o malé hloubce a končí soustředěným odtokem v otevřeném korytě (JANEČEK, 2002). Experimentální výzkum na malých pokusných parcelkách je zaměřen právě na plošný povrchový odtok, který lze teoreticky vypočítat pomocí Manningovy kinematické rovnice po dosazení patřičného součinitele drsnosti povrchu. V tabulce jsou uvedeny hodnoty Manningova součinitele drsnosti n pro plošný odtok o maximální hloubce do 3 cm pro různé druhy povrchu, včetně vlivu dopadu dešťových kapek, odporu povrchu (překáţek v podobě posklizňových zbytků) a transportu sedimentů. 22

23 Tabulka 1: Manningův součinitel drsnosti (n) pro plošný odtok Popis povrchu n Hladký povrch (beton, asfalt, štěrk, holá půda) 0,01 Úhor bez posklizňových zbytků 0,05 Obdělávaná půda s posklizňovými zbytky pokrývajícími Travní porost Les s bylinným porostem do 3 cm <20 % povrchu >20 % povrchu nízký střední vysoký, hustý slabý hustý 0,06 0,17 0,15 0,24 0,41 0,40 0,80 Pro plošný povrchový odtok o délce proudění kratší neţ 100 m lze pro výpočet doby doběhu T ta pouţívat Manningovu kinematickou rovnici: T ta =0,007*(nl/0,3048) 0,8 /((H S2 /25,4) 0,5 *s 0,4 ) kde: T ta = doba doběhu (h) n = Manningův součinitel drsnosti l = délka proudění (m) H S2 = dvouletý 24 hodinový déšť (mm) s = hydraulický sklon povrchu (tg) Tento zjednodušený tvar Manningova kinematického řešení je zaloţený na předpokladu mělkého ustáleného rovnoměrného proudění, konstantní intenzitě efektivní sráţky, 24 hodinovém trvání deště a malém vlivu rychlosti infiltrace na dobu doběhu (JANEČEK, 2002). 23

24 3.3.3 Intenzita povrchového odtoku a faktory, které ji ovlivňují Povrchový odtok je odvislý od několika činitelů, kteří jej podstatně ovlivňují. Jsou to atmosférické sráţky, jejich intenzita, časové a plošné rozdělení, vlhkost vzduchu, druh a velikost výparu, systém říční sítě, charakteristika povodí, geologické i pedologické poměry, geomorfologické vlastnosti koryt řek apod. (HUBAČÍKOVÁ, 2002). Územní poměry se uplatňují v procesu odtoku především konfigurací terénu v povodí, polohou, délkou, tvarem a sklonem svahů. Sklonitost území a délka svahů jsou v přímé úměrnosti k velikosti a rychlosti povrchového odtoku vody a jejího soustředění v koncovém profilu povodí. Proto menší odtoky vznikají v povodí rovinném, a naopak větší v povodí výškově členitém, popř. horském. Na soustředění povrchové vody se výrazně podílí tvar povodí, který můţe být zaokrouhlený, vějířovitý, protáhlý nebo prutovitý. Při plošně stejných povodích se voda u zaokrouhlených tvarů soustřeďuje rychleji a vytváří větší odtoky neţ u tvarů protáhlých, kde jsou odtoky objemově niţší a časově delší (TLAPÁK et al., 1992). Půdní poměry rozhodují o průběhu a intenzitě vsakování vody především poměry zrnitostními, strukturou, propustností a humózností. Přitom strukturní půdy a půdy lehčí s vyšší infiltrační schopností jsou příčinou menšího podílu sráţkové vody na odtoku, a naopak půdy nestrukturní nebo utuţené pojezdy mechanizace, půdy svahové, na strmých úbočích sráţkový odtok prakticky nesniţují (TLAPÁK et al., 1992). Stupeň hospodářského vyuţívání, charakterizovaný obděláváním a hnojením zemědělské půdy, umístěním prvků ekologické stability, biokoridorů, volbou osevních postupů, vedením cest i technickými úpravami, můţe pozměnit původní poměry přírodní i odtokové. Vysokou vsakovací schopnost vykazuje dobře zapojený lesní porost s podrostem, stejně jako kvalitní luční porosty. Naproti tomu nesprávně prováděná agrotechnika, svahová pole bez vegetačního krytu nebo cesty zaloţené po spádnici zvyšují povrchový odtok a všechny jeho neblahé důsledky. Ze stejné sráţky odtékají různě velká odtoková mnoţství v závislosti na podmínkách stanoviště, kde se tato sráţka vyskytla. Přívalové deště, které jsou nejčastěji příčinou vzniku nebezpečných sráţkových odtoků, zasahují obvykle malá povodí, o plošné rozloze do 100 km 2. 24

25 Povrchový odtok je přímo závislý na vsakovací schopnosti půdy, proto vzrůstá v průběhu deště úměrně s poklesem infiltrace, aţ dosáhne konstantní hodnoty (TLAPÁK et al., 1992). HEJDUK A KASPRZAK (2004) zkoumali na pokusných parcelách přednosti a rizika travních porostů z hlediska výskytu povodní při přívalových deštích a v zimním období. Velikost přívalového deště byla vyjádřena veličinou M D ( mohutnost deště ), M D = i s.t 0,5 D, kde i s = intenzita deště (mm.min -1 ) a t D = doba trvání deště (min). Jako ukazatel velikosti povrchového odtoku z příčinného deště byl zvolen součinitel povrchového odtoku φ, který je definován vztahem: φ = H o /H s, kde H o = výška (úhrn) odtoku (mm) a H s = výška (úhrn) sráţky (mm). Obrázek 2: Součinitel povrchového odtoku jako funkce mohutnosti deště a typu stanoviště (HEJDUK A KAZPRZAK, 2004) Je zřejmé, ţe k povrchovým odtokům z přívalových dešťů ve vegetačním období z holé půdy s vlhkou půdní kůrou dochází při hodnotě M D větší neţ 0,9, zatímco u obrůstajících travních porostů začíná povrchový odtok aţ při hodnotě M D nad 1,7. Maximální součinitel povrchového odtoku φ dosáhl na holé (vegetací nepokryté) půdě 0,675, zatímco při stejném dešti dosáhl součinitel φ na travním porostu hodnoty pouze 0,020, coţ je 33,5krát méně. 25

26 Ve svém výzkumu LEITINGER et al. (2010) analyzovali sezónní variabilitu povrchového odtoku na nevyuţívaných plochách a pastvinách v povodí Kaserstattalm ve Stubaiském údolí. Při vyhodnocování více neţ 30 simulovaných dešťů na parcelkách 10 m 2 o intenzitě 90 mm/h bylo zjištěno, ţe z nevyuţívaných ploch odtéká průměrně 1% sráţky povrchovým odtokem a z pastvin průměrně 18%. Co se týče sezónní variability, podzimní odtok z pastvin činil 25%. Na pastvině vedla přítomnost dobytka během sezóny k výraznému zvýšení objemové hmotnosti vrstvy půdy do 10 cm. Ačkoliv toto způsobilo sníţení infiltrace o 60%, objemová hmotnost se opět sníţila během zimního období pravděpodobně díky procesům mrznutí a tání a díky působení edafonu, sniţující utuţení půdy. 3.4 Eroze půdy Stručná charakteristika eroze Velké přívalové deště jsou pravidelně příčinou vodní eroze, která se projevuje splachem ornice a vymíláním, smyvem půdy, zhoršováním fyzikálních i chemických vlastností, a tím i zhoršením vodního reţimu. Zhoršení infiltračních a adsorpčních schopností erodovaných půd se projevuje i menším vyuţitím ţivin v půdě, a to především ţivin dodaných ve formě průmyslových hnojiv. Vodní eroze se stupňuje se svaţitostí území. Na rovině a mírných sklonech není obvykle eroze škodlivá, pokud nejde o soustředěný pohyb vody. Se zvětšujícím se sklonem se účinek eroze zesiluje úměrně se zvětšující se energií odtoku aţ do té míry, ţe znemoţňuje polní hospodářství a připouští jen trvalé travní porosty, popřípadě zalesnění půdy. Tuhé zemité částice spolu s chemickými látkami pouţívanými k ochraně a hnojení rostlin se smyvem půdy dostávají do vodních toků a nádrţí. Tím dochází k znečištění povrchových vod erozní činností na celé ploše ohroţeného území bez moţnosti čištění, které lze uplatňovat u bodových zdrojů znečištění z průmyslu a sídlišť (TLAPÁK et al., 1992). Velikost eroze půdy souvisí s mnoha podmínkami prostředí. Často je určující sklon a délka svahu, druh a typ půdy, pouţívané zemědělské technologie aj. V přirozených podmínkách hrají významnou roli klimatické faktory a vegetační kryt. Při odstranění vegetace se eroze často mnohonásobně zvýší (Tabulka 2). 26

27 Tabulka 2: Vliv vegetace na povrchový odtok a ztráty půdy erozí v podmínkách humidního klimatu v západní Africe. Využívání půdy pro polní kultury a zejména půda nechráněná vegetací umožňují velký povrchový odtok vody a vodní erozi půdy (UPRAVENO PODLE: PIERRE, 1992, CIT. IN BRADY A WEIL, 1999, CIT. IN ŠIMEK, 2004) Typ porostu Počet Průměrné srážky Povrchový odtok Ztráty erozí stanovišť (mm.rok -1 ) (% srážek) (t.ha -1.rok -1 ) les chráněný před poţáry les s občasnými poţáry přirozený travní porost porost podzemnice olejné ,9 0, ,1 0, ,6 4, ,7 7,70 rýţové pole ,3 5,52 kukuřice ,7 7,62 nechráněná půda, černý úhor ,5 21,28 (ŠIMEK, 2004) V našich podmínkách se 10 mm půdy tvoří i déle neţ 100 let. Tato vrstva můţe být odnesena jedním přívalovým deštěm nebo jednou větrnou, prachovou bouří. Erodovaná půda s mělkým humusovým horizontem má silně sníţenou retenční schopnost pro vodu a pro ţiviny (HEJDUK, 2008). 27

28 3.5 Vliv vegetace na povrchový odtok a erozi Mechanismus ochranného působení Vliv vegetačního pokryvu na smyv půdy se projevuje jednak přímo ochranou povrchu půdy před destruktivním působením dopadajících dešťových kapek a zpomalováním rychlosti povrchového odtoku a jednak nepřímo působením vegetace na půdní vlastnosti, zejména pórovitost a propustnost včetně omezení moţnosti zanášení pórů rozplavenými půdními částicemi a mechanickým zpevněním půdy kořenovým systémem (PODHRÁZSKÁ A DUFKOVÁ, 2005). Ochranný vliv vegetace je přímo úměrný pokryvnosti a hustotě porostu v době nejčastějšího výskytu přívalových dešťů (vegetační období duben říjen). Dokonalou protierozní ochranu proto představují porosty trav jetelovin, zatímco běţným způsobem pěstované širokořádkové plodiny (kukuřice, okopaniny), ovocné výsadby a vinice chrání půdu nedostatečně (JANEČEK, 2002). Vegetační pokryv půdy působí jako disipátor kinetické energie deště a chrání tak povrch půdy před jejím přímým působením a tvorbou půdní membrány. Největším disipačním účinkem se vyznačují víceleté trávy, jejichţ nadzemní biomasa je schopna disipovat aţ 99,5 % kinetické energie dešťových kapek, pak následuje vojtěška (98 %), pšenice ozimá po jetelovinách (92 %), pšenice ozimá po obilovinách (86 %), ječmen jarní (83 %), brambory (54 %), řepa (46 %) a kukuřice (40 %). Disipační účinek travního porostu exponenciálně roste s přibývající hmotností nadzemních orgánů. Při hmotnosti sušiny nadzemní biomasy kolem 0,2 t/ha je disipace kinetické energie dešťových kapek dopadajících do plně zapojeného travního porostu téměř stoprocentní (KASPRZAK, 1996). Ochranný vliv vegetace je přímo úměrný pokryvnosti a hustotě porostu v době přívalového deště. Proto dokonalou protierozní ochranu představují porosty trav a jetelovin, zatímco běţným způsobem pěstované širokořádkové plodiny (kukuřice, okopaniny, ovocné výsadby a vinice) chrání půdu nedostatečně (PODHRÁZSKÁ A DUFKOVÁ, 2005). 28

29 Obrázek 3: Porost kukuřice u Bobrové, výsledek rozrušení agregátů na povrchu půdy s následným vytvořením slité struktury půdy při současném nasycení půdy vodou. Vzniká vodní laguna ve které není možný vývoj rostlin (foto S. Hejduk) Ochranný vliv vegetace proti nadměrnému povrchovému odtoku a erozi Při měření povrchových odtoků na pokusných parcelkách byly porovnávány některé kulturní plodiny (extenzivní a intenzivní travní porost, kukuřice, ozimá pšenice, brambory) a černý úhor ve vztahu k povrchovému odtoku. Během vegetační sezóny oba typy travních porostů vykázaly výrazný ochranný efekt před povrchovým odtokem. Avšak v zimním období intenzivně obhospodařovaný porost ztratil svou ochrannou funkci. V období let byl průměrný odtok z extenzivního travního porostu 1,0% sráţek, z intenzivního 1,3%, z brambor 9,5% a z kukuřice 8,3%. Při srovnání odtoků v zimním období byl odtok z extenzivního a intenzivního travního porostu 0,4% a 1,0% (HEJDUK, 2009). MERZ et al. (2009) ve svých experimentech zkoumali efekt různého vegetačního krytu na povrchový odtok a ztráty půdy v centrální části švýcarských alp. Na pastvinách zavlaţovali umělým deštěm 22 pokusných parcelek o ploše 1 m 2. Parcelky se vzájemně lišily sloţením porostu (podle podílu travin) a intenzitou vyuţití, u všech však tvořil vegetační pokryv více neţ 90% jejich plochy a také půdní typ byl stejný. Před opakováním závlahy byl porost sesečen pro simulaci intenzivní pastvy. Povrchový odtok se pohyboval mezi 0,1% a 25% a ztráty půdy byly mezi 0 a 0,053 g/m 2. Plný vegetační kryt tedy zajišťuje velice nízkou erozi. Povrchový odtok nebyl závislý na zastoupení travin v porostu. Při rozdílné intenzitě vyuţívání mělo sesečení významný efekt na povrchový odtok. Po posečení intenzivně vyuţívaného porostu se povrchový odtok sníţil, zatímco u extenzivně vyuţívané plochy se odtok zvýšil. 29

30 HILL a PEART (1998) hodnotili ve svém výzkumu na pokusných parcelách vliv vegetace na povrchový odtok a erozi. Z výsledků vyplývá, ţe vegetační kryt zásadním způsobem ovlivňuje povrchový odtok a odnos půdních částic. Nejmenší erozi vykazoval lesní porost (0,05 t/ha/rok). Následoval porost sloţený z trávy a křovisek. Na obdělávaných svazích byla eroze 62,4 t/ha/rok a na holé půdě 153 t/ha/rok. Povrchový odtok byl zjištěn od nejmenších hodnot po nejvyšší v tomto pořadí: lesní porosty, travní porost s křovisky, ovocné stromy. Vyšší povrchový odtok byl zjištěn u kultivované půdy neţ u černého úhoru. Travní porosty mají vysokou ochrannou funkci před povodněmi z přívalových dešťů. Tato schopnost je dána disipací kinetické energie dešťových kapek a také vyšší infiltrační schopností půdy pod travními porosty, která souvisí se stabilnějšími půdními agregáty a zpomalením pohybu povrchového odtoku mezi stébly, listy a opadem nad povrchem půdy. Na druhé straně můţe vysoký podíl intenzivně obhospodařovaných travních porostů v krajině způsobit zvýšené nebezpečí zimních a jarních povodní. K nebezpečně intenzivním odtokům dochází v předjaří při kombinaci tání sněhu a deště. Menší riziko zimních a jarních povodní existuje v krajině, která je z části pokrytá lesem, travními porosty a ornou půdou. Kulminace odtoků je u těchto kultur časově oddělena (HEJDUK a KASPRZAK, 2004). HEJDUK A KAZPRZAK (2010) se zabývali hodnocením vlivu kultivace zemědělských půd na povrchové odtoky v zimním a předjarním období. Kryogenní procesy v půdách mohou způsobovat dočasnou redukci jejich infiltrační rychlosti. V obdobích tání sněhu a dešťů vytváří podmínky pro výskyt povrchového odtoku a povodní. V letech byl sledován na výzkumné stanici v Brně-Kníničkách vliv kultivace zemědělských půd na povrchové odtoky. Během deseti hodnocených zimních období byl povrchový odtok z víceletých pícnin průkazně vyšší (2,05krát) neţ z pšenice. FULLEN (1998) ve svém výzkumu zjistil, ţe ponechání travního porostu bez obhospodařování (travní úhor) přispívá ke sníţení eroze a povrchového odtoku. Navzdory výskytu dešťů, které mohly způsobit erozi byly eroze a povrchový odtok nízké. Eroze postupně klesala jak se rozvíjel vegetační kryt. Míra eroze nebyla příliš závislá ani na svaţitosti terénu, lze tedy konstatovat, ţe úhor má dobrý ochranný vliv i na svazích s vyšší sklonitostí. Z toho vyplývá, ţe travní úhor je vyuţitelný způsob pro 30

31 půdoochranná opatření a také jej lze vyuţít pro zbrzdění povrchového odtoku zasakovacími pásy. Na základě čtrnácti let měření na spraších v kopcovité oblasti Číny zkoumali WEI et al. (2007) erozi a povrchový odtok v závislosti na porostu pokrývajícím půdu. Sráţky rozdělili do třech skupin. Do první skupiny zařadili sráţky se střední intenzitou, střední dobou trvání a nízkým výskytem. Do druhé sráţky s vysokou intenzitou, krátkým trváním a častým výskytem. Do třetí potom sráţky s nízkou intenzitou, dlouhým trváním a nepravidelným výskytem. Velikost povrchového odtoku a eroze byla zjištěna od nejvyšších hodnot po nejniţší v tomto pořadí: orná půda, vojtěška, lesní pozemky, travní porosty, křoviny. Nejvyšší povrchový odtok a ztráty půdy vykazovala druhá skupina sráţek, méně potom první a třetí. Erozní a odtokové procesy jsou komplikované s ohledem na interakci mezi sráţkou a vyuţitím půdy a také na vegetační stadium rostlin. Lze však konstatovat, ţe z výsledků tohoto experimentu vyplývá, ţe jako nejlepší pro ochrnu půdy před erozí se jeví křoviska (případně travní porosty a les), méně pak vojtěška. Během výzkumu v Meandu Mine, Tarong byl zjišťován vliv vegetace na vodní erozi v rekultivované teţební oblasti. Vegetační kryt tvořil 0, 23%, 37%, 47%, a 100% povrchu na 15% svahu o délce 12m. S rozvíjejícím se vegetačním krytem se silně zvyšuje infiltrace do půdy. Eroze se sniţuje od t/ha na holé půdě do 0.5 t/ha na půdě pokryté ze 47% (LOCH, 2000). Nejlépe ze všech zemědělských kultur dokáţí chránit půdu proti vodní i větrné erozi travní porosty. Je to zejména díky celoročnímu pokryvu půdy travním drnem a vyšší infiltrační schopnosti zatravněných půd. Na půdě pokryté travním drnem zůstává neustále poměrně velké mnoţství biomasy (ať uţ ţivé či mrtvé), které brání přímému mechanickému působení kinetické energie dešťových kapek na půdní agregáty. Tato biomasa je zároveň úkrytem i zdrojem potravy pro řadu organismů ţijících v půdě a na jejím povrchu, které v půdě vytváří různé chodbičky a dutiny zvyšující infiltrační rychlost vody do zatravněných půd (HEJDUK, 2008). Výsledky výzkumu PODWOJEWSKÉHO et al. (2011) ukazují, ţe vegetační kryt (v tomto případě procento pokrytí půdy travním porostem) a nadměrná pastva hrají velkou roli při erozi půdy. V experimentu bylo zjištěno, ţe ztráty půdy výrazně rostly se sniţujícím se podílem vegetačního pokryvu. 31

32 Hmotnost, stratifikace a diverzita kořenové fytomasy a dobré prokořenění na lučním stanovišti přispívají ke zpevňování půdy na svazích a vytváří spolu s nadzemní fytomasou optimální ochranu proti odnosu zeminy a ţivin z ekosystému (HRABĚ a BUCHGRABER, 2004). Dle KASPRZAKA et.al. (1984), cit. in HRABĚ a BUCHGRABER (2004) byl v modelových pokusech zjištěn při přívalovém dešti odnos zeminy z 1 ha za 30 minut z černého úhoru 47,3 67,4 t, při travním pokryvu (3 měsíce stáří, jen kořenová fytomasa) dle travního druhu 3,3 10,4 t. K téměř úplnému zamezení eroze půdy dochází při hmotnosti sušiny nadzemní fytomasy 180 g/m 2 tj. v období spásání mladého pastevního porostu (HRABĚ a BUCHGRABER, 2004). Během výzkumu na pokusných parcelkách v letech byl porovnáván povrchový odtok a smyv půdních částic z holé půdy, kukuřice, brambor, obilovin a dvou variant travních porostů (extenzivně pěstovaný a intenzivně pěstovaný). Obilovina redukovala povrchový odtok oproti holé půdě o 86 % a smyv půdy o 99%, zatímco u kukuřice byly hodnoty podstatně niţší (sníţení povrchového odtoku o 21% a smyvu půdních částic o 11 %). Obecně řečeno, širokořádkové plodiny vykazovaly narozdíl od obilovin a trvalých travních porostů jen velmi nízké sníţení povrchového odtoku a smyvu půdy (PODHRÁZSKÁ et al., 2009). Obrázek 4: Vodní eroze na kukuřičném poli u Humpolce ( ). Při vysychání splavené půdy se tvoří půdní škraloup (foto S. Hejduk) Obrázek 5: Erozní rýhy tvořící se na kukuřičném poli jako následek nadměrného povrchového odtoku (foto S. Hejduk) 32

33 4 MATERIÁL A METODIKA 4.1 Obecný popis výzkumu Ve vegetačním období (květen říjen) roku 2010 byly na odtokoměrných parcelkách měřeny povrchové odtoky z vybraných zemědělských plodin a černého úhoru. Tyto povrchové odtoky byly porovnávány se zaznamenanou sráţkou. Následně bylo provedeno statistické zhodnocení výsledků a srovnání vlivu jednotlivých způsobů obhospodařování na velikost povrchového odtoku. 4.2 Popis lokality Data byla naměřena ve Výzkumné stanici pícninářské ve Vatíně na odtokoměrných parcelkách, kde se zjišťuje celkový povrchový odtok, mnoţství odnesené půdy v povrchově odtékající vodě a na stanovišti se také měří sráţky. Odtokoměrné parcelky byly zaloţeny v roce V této práci je zahrnuto vyhodnocení povrchových odtoků ve vegetačním období roku Odtokoměrné plochy se nachází na katastrálním území Vatín , sedm kilometrů na jih od Ţďáru nad Sázavou, nadmořská výška 540 m. n. m. GPS lokace: 49 31'04.57"N, 15 58'14.47"E. Průměrná teplota na stanovišti je 6,9 C, ve vegetačním období 12,2 C, průměrné sráţky dosahují 617,5 mm/rok, ve vegetačním období potom 440 mm (třicetiletý průměr ). Půdní typ pokusných ploch je hlinitopísčitá kambizem na deluviu orthoruly. Průměrná hloubka ornice činí 20 cm. Rok 2010 byl sráţkově nadprůměrný (celkem 881,8 mm sráţek), ve vegetačním období tohoto roku spadlo 561,9 mm sráţek. Obrázek 6: Odtokoměrné parcelky na VPS Vatín (ortofotomapa, ČÚZK 2010) 33

34 4.3 Organizace pokusu Výzkum probíhal na dvanácti pokusných odtokoměrných parcelkách. Rozměr kaţdé z nich je 2,5 metru na 4 metry a sklon 5. Šest z nich má severní expozici a šest jiţní expozici. Viz obrázek 6 a 7. Kaţdá parcelka je ohraničena betonovým obrubníkem. Ve spodní části parcelek jsou umístěny sběrné ţlábky. Sběrným ţlábkem, který je opatřen krytem z plechu, se kvantitativně shromaţďuje povrchový odtok a následně je zachycená voda odváděna do barelů v podzemní šachtě. Mnoţství vody v těchto barelech bylo měřeno ručně po kaţdé sráţce. Přesnost měření je však ovlivňována tím, ţe pravidelná kaţdodenní měření byla prováděna pouze v průběhu pracovního týdne (pondělí aţ pátek). Ve vodě shromáţděné z povrchového odtoku se při výskytu přívalového deště stanovuje také mnoţství sedimentů, které jsou součástí vody odtékající z parcelek. Zjišťování mnoţství zeminy odtékající z parcelek však nebylo součástí tohoto výzkumu. 6B 5B 4B 3B 2B 1B N 6A 5A 4A 3A 2A 1A S Obrázek 7: Schematické znázornění odtokoměrných parcelek Na parcelkách byly zaloţeny porosty vybraných kulturních plodin, kaţdá plodina se severní a jiţní expozicí. Kaţdá plodina tedy byla pěstována na dvou parcelkách. Na jednotlivých dvojicích parcelek byly pěstovány tyto plodiny: siláţní kukuřice, brambory, ozimá pšenice a dále dvě varianty trvalých travních porostů (TTP), na jedné dvojici parcelek extenzivně vyuţívaný porost, na další s intenzivním vyuţíváním. Jedna dvojice parcelek byla ponechána ladem (holá půda). 34

35 Obrázek 8: Odtoková pole holá půda a kukuřice, (foto S. Hejduk) Obrázek 9: Odtoková pole brambory a ozimá pšenice, (foto S. Hejduk) 4.4 Struktura plodin na pokusných parcelkách a jejich ošetřování Během let výzkumu probíhá na parcelkách rotace plodin takovým způsobem, aby toto střídání v rámci moţností (v běţné pěstitelské praxi například není zhrnuta do osevního postupu holá půda a spektrum pěstovaných plodin je pestřejší) odpovídalo standardním osevním postupům uplatňovaným v dané lokalitě. Travní porosty jsou pěstovány jako trvalé, čili jejich umístění (parcelky 1 a 2) se nemění. Kultury jsou na parcelkách zařazeny v následujícím sledu: kukuřice, holá půda, brambory, pšenice, kukuřice. Všechny porosty byly během vegetace udrţovány v bezplevelném stavu (ručním pletím). Trvalý travní porost s intenzivním vyuţíváním je hnojený a třikrát za rok kosený. Extenzivní trvalý travní porost je nehnojený a kosený pouze dvakrát, na konci vegetačního období před začátkem zimy je ponechán nepokosený. Brambory jsou organicky hnojeny dávkou 30 tun chlévského hnoje na hektar. Kukuřičné osivo je mořeno a po zasetí je plocha ošetřena preemergentním herbicidem. Holá půda je během celého roku udrţována v bezplevelném stavu jako tzv. černý úhor. V tabulce 3 je znázorněno umístění plodin, travních porostů a holé půdy na pokusných parcelkách ve vegetačním období zkoumaného roku

36 Tabulka 3: Způsob obhospodařování jednotlivých parcelek (2010) Pokusná parcelka Způsob obhospodařování 1A, 1B TTP intenzivní vyuţití 2A, 2B TTP extenzivní vyuţití 3A, 3B pšenice ozimá 4A, 4B brambory 5A, 5B kukuřice 6A, 6B lad 4.5 Zjišťovaná data a jejich zpracování Na pokusných odtokoměrných parcelkách byl měřen povrchový odtok při výskytu sráţky, která takovýto odtok vyvolá. Bylo zjištěno, ţe při intenzitě sráţky do 0,1 mm/min na suché půdě bez vytvořené povrchové krusty povrchový odtok vůbec nevzniká (KASPRZAK, 1987). Pokud je půda vlhká s vytvořenou povrchovou krustou po dešti, který se vyskytl ne více neţ tři dny před příčinnou sráţkou, potom tato sráţka způsobí povrchový odtok při intenzitě vyšší neţ 0,05 mm/min (PRETL, 1973). Tato práce zpracovává data pouze za vegetační období, to znamená za květen aţ říjen, kdy se také na pokusných plochách nacházejí uvedené porosty. Je třeba poznamenat, ţe rok 2010 se vyznačoval vlhkým počasím (spadlo o 43% více sráţek neţ je dlouhodobý průměr), coţ mělo za následek zvýšenou půdní vlhkost a špatný růst kukuřice, především její vzcházení, kdy v důsledku zamokření seťového lůţka kukuřice nevzešla a musel být proveden její opětovný výsev. Do také řádně nefungoval ombrograf pro kontinuální měření průběhu sráţky, tudíţ směrodatná jsou pouze data získaná z klasického sráţkoměru se záchytnou plochou 200 cm 2, kterým byl měřen celkový úhrn sráţky. Měření bylo také limitováno objemem záchytného barelu 160 l. Vyšší odtok není měřitelný a je moţný pouze kvalifikovaný odhad míry odtoku extrapolací známých hodnot. 36

37 Výsledky měření povrchových odtoků byly statisticky zpracovány. Typické hodnocení výsledků bylo prováděno v programu STATISTICA 8.0 metodou analýzy variance s následným testováním podle TUKEYE na hladině výslednosti 0,95. Statisticky vyhodnocená data následně poslouţila k interpretaci naměřených hodnot povrchových odtoků z přívalových dešťů vyvolávajících smyv půdy, kdy příčinná sráţka byla uvaţována jako jedno opakování. Bylo provedeno srovnání ochranného účinku siláţní kukuřice, ozimé pšenice a travních porostů proti nadměrnému povrchovému odtoku. Obrázek 11: Povrchový odtok zachycený z pšenice a kukuřice, ilustrační snímek (foto S. Hejduk) Obrázek 10: Odtok z holé půdy a kukuřice, ilustrační snímek (foto S. Hejduk) Obrázek 12: Začátek odtoku z brambor, (foto S. Hejduk) 37

38 5 VÝSLEDKY A DISKUSE 5.1 Výsledky měření za vegetační sezónu 2010 Povrchové odtoky byly měřeny ve vegetačním období roku 2010 na parcelkách se severní a jiţní expozicí. Písmenem A je v Tabulce 8 označena jiţní expozice, písmenem B potom severní expozice. Jak jiţ bylo uvedeno výše, rozměr jedné parcelky je 2,5x4 m. Plocha je tedy 10 m 2, čili jedna tisícina hektaru. Z toho vyplývá, ţe odtok 1 litr na parclku se rovná odtoku 1m 3 na hektar. Bylo provedeno celkem dvacet měření po deštích, které byly příčinou povrchového odtoku. Celkem bylo zaznamenáno sedm přívalových dešťů, které způsobily smyv půdy. Celkový úhrn sráţek za vegetační sezónu činil 561,9 mm, z toho však pouze sráţky o celkovém úhrnu 500,9 mm způsobily povrchový odtok. Některé hodnoty musely být dopočítány z důvodu chybějících dat. U chybějících údajů z (všechny severní parcelky) byl zvolen následující postup: u kaţdé jednotlivé kultury byl zjištěn koeficient (poměr odtoku ze severní a jiţní plochy u následného odtoku) a tímto koeficientem byl vynásoben odtok z naměřený na jiţní ploše. Jiná situace nastala při přívalovém dešti Odtok byl sice naměřen, ale pro jeho vysoký objem u kukuřice a holé půdy nedostačovala kapacita sběrného barelu v podzemní šachtě, který přetekl a data tak nemohla být odečtena. V tomto případě byla rovněţ data dopočítána. Byl spočítán poměr následného odtoku (26.7. oproti 19.7.) u brambor a takto získaným koeficientem byl vydělen odtok z Výpočet byl proveden pro kukuřici i holou půdu se severní i jiţní expozicí. Při přepočtu celkových sráţek zjistíme, ţe na jeden hektar dopadlo v dešťových sráţkách 5619 m 3 vody. Toto číslo je důleţité pro výpočet odtokového součinitele, neboli procenta vody z celkových sráţek, která odtéká po povrchu. V Tabulce 4 jsou uvedeny hodnoty měsíčních úhrnů sráţek. Celkové sráţky za rok 2010 činily 881,8 mm, coţ je nadprůměrná hodnota. V období zájmu (vegetační období) byl úhrn sráţek 561,9 mm a to včetně těch, které nezpůsobily povrchový odtok. Tabulka 4: Měsíční úhrny srážek Vatín 2010 Měsíc I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII celkem Srážkový úhrn 81,3 16,8 36,5 64,8 117,3 79,9 131,6 159,2 73,9 11,0 43,3 66,2 881,8 Za vegetační období (květen až září) 561,9 38

39 Tabulka 5 obsahuje informace o jednotlivých měřeních povrchových odtoků. Jak je vidět, celkový počet sráţek, které způsobily povrchový odtok ve vegetační sezóně 2010 byl dvacet. V tabulce je uvedeno vţdy datum odečítání hodnot povrchového odtoku po sráţce, úhrn sráţky a povrchové odtoky z jednotlivých kultur (průměrné hodnoty z dvojice sever-jih). Na konci tabulky je pak součet všech hodnot za celé vegetační období. Nejvyšší povrchový odtok vykazovala holá půda, ze které odteklo za období květen říjen 925,9 m 3 /ha. Druhý nejvyšší odtok, jen o málo menší, byl zjištěn na kukuřici (899,4 m 3 /ha). Zhruba čtvrtinový odtok oproti kukuřici vznikl na bramborách (228,2 m 3 /ha). Nejniţší povrchové odtoky byly naměřeny na pšenici (67,2 m 3 /ha) a na travních porostech (TTP extenzivní 76,6 m 3 /ha, TTP intenzivní 47,6 m 3 /ha). K travním porostům je však třeba poznamenat, ţe v běţných podmínkách zemědělských podniků pravděpodobně bude míra povrchových odtoků u srovnatelných kultur odlišná. Poněvadţ veškeré práce na parcelkách byly prováděny ručně, nejsou v tomto experimentu vůbec zahrnuty vlivy, jako pojezdy těţké mechanizace a pastva, které jsou běţnou součástí působení zemědělce na agroekosystém v provozních podmínkách. Přitom mohou být zásadní zejména pro povrchovou vrstvu půdy, která je pojezdy a pastvou utuţována a toto utuţení má následně vliv na hydrologii travních porostů. Největší sráţková událost nastala 19.7., kdy napadlo během deště 84,5 mm vody. Trvalý travní porost dosahoval v té době výšky přibliţně 20 cm, kukuřice 40 cm, pšenice 50 cm a brambory 30cm. Povrchový odtok z holé půdy a kukuřice byl velmi vysoký a tudíţ neměřitelný. Data byla proto dopočítána způsobem uvedeným výše. U holé půdy tento odtok činil 480,6 m 3 /ha, u kukuřice jen o málo méně a to 462,2 m 3 /ha. To je překvapivé, neboť porost kukuřice byl jiţ poměrně vzrostlý, přesto však nedokázal povrchový odtok prakticky vůbec omezit ve srovnání s holou půdou. Naproti tomu brambory vykázaly příznivější ochranný účinek, kdy celkový povrchový odtok byl 65 m 3 /ha. Vzrostlý porost pšenice a také trvalé travní porosty pak zachytily sráţku téměř celou a povrchový odtok byl minimální (pšenice 13,5 m 3 /ha, TTP extenzivní 9,0 m 3 /ha a TTP intenzivní 10,5 m 3 /ha). 39

40 Tabulka 5: Povrchové odtoky z odtokoměrných parcelek za vegetační sezónu roku 2010 Datum srážky (mm) TTP intenzivní TTP extenzivní Průměrný povrchový odtok [m3/ha] pšenice brambory kukuřice holá půda ,3 0,7 1,0 0,4 0,9 0,7 0, ,6 0,6 2,0 0,9 0,8 1,5 1, ,1 0,6 1,5 0,6 0,5 0,8 0, ,5 2,8 3,9 1,4 2,6 2,3 1, ,3 0,5 0,9 0,1 0,7 0,5 0, ,0 0,9 2,8 0,7 0,5 1,2 1, ,8 0,9 4,7 5,0 2,8 4,4 9, ,8 1,2 5,0 5,0 29,0 46,0 45, ,8 1,6 2,0 1,9 7,2 13,6 12, ,0 4,5 5,8 12,5 61,5 70,5 76, ,5 0,5 1,3 0,8 0,5 3,3 3, ,5 0,5 1,8 0,9 6,5 20,5 18, ,5 10,5 9,0 13,5 65,0 462,2 480, ,5 5,3 7,5 9,0 21,0 141,0 142, ,1 5,5 4,5 1,5 2,6 4,5 8, ,0 4,8 7,8 7,4 10,0 52,5 51, ,2 1,2 3,0 0,6 1,0 1,6 2, ,2 1,8 2,5 1,0 5,0 51,0 59, ,2 2,5 4,3 1,8 4,8 16,8 10, ,0 1,3 5,8 2,5 5,5 4,8 1,0 celkem 500,9 47,6 76,6 67,2 228,2 899,4 925,9 Na Obrázku 13 je dobře patrné srovnání součtu všech povrchových odtoků z dané kultury za vegetační sezónu Velký rozdíl u kukuřice a holé půdy oproti ostatním kulturám je způsoben z velké části vydatnými dešti způsobujícími také erozní smyv. Obrázek 13: Celkový povrchový odtok z pokusných ploch za vegetační období 2010 v m 3 /ha 40

41 Z celkově dvaceti sráţkových událostí, při kterých byl zjišťován povrchový odtok, bylo sedm takových, které způsobily smyv půdy. Největší sráţková událost s výskytem přívalového deště způsobujícího erozní smyv byla zaznamenána Celkový úhrn této sráţky byl 84,5 mm. Jednotlivé erozní deště jsou zaznamenány v Tabulce 6. Tabulka 6: Přívalové deště způsobující erozní smyv a povrchové odtoky přívalový déšť č. srážka (mm) TTP intenzivní TTP extenzivní pšenice brambory kukuřice holá půda 1 30,8 1, ,8 0,6 2 1,9 7,2 13,6 12,7 3 31,0 1,8 1 13,5 5,5 14 1,5 4 11,5 0,5 1,8 0,9 6,5 20,5 18,5 5 84, , ,2 480,6 6 45,5 4 7, ,0 1,8 2, ,5 celkem 242,1 18,8 28,8 49,8 139,2 748,3 705,8 Na Obrázku 14 jsou tyto sráţky znázorněny graficky. Při samostatném hodnocení erozních dešťů byl zjištěn nejvyšší odtok za vegetační období nikoliv z holé půdy, jako tomu bylo u celkových povrchových odtoků, ale z kukuřice. To by znamenalo, ţe kukuřice má vliv na zvýšení povrchového odtoku oproti holé půdě. Rozdíl je však malý a můţe být způsoben různými jinými vlivy, nejen kulturou pěstovanou na pokusné ploše. Obrázek 14: Součet povrchových odtoků z dešťů způsobujících erozní smyv v m 3 /ha 41

42 Pro účely procentického srovnání povrchových odtoků je moţné pouţít odtokový součinitel. Je to procento vody která odtéká po povrchu z celkového mnoţství sráţek. Zde vypočítané hodnoty vycházejí z celkového povrchového odtoku přepočítaného na m 3 /ha a jsou porovnávány s celkovými sráţkami včetně těch, které nezpůsobily povrchový odtok. V Tabulce 7 jsou uvedeny hodnoty pro jednotlivé kultury včetně absolutního čísla povrchového odtoku. Tabulka 7: Odtokové součinitele u jednotlivých kultur Plocha celkový odtok odtokový součinitel TTP intenzivní 47,6 0,85% TTP extenzivní 76,6 1,36% pšenice 67,2 1,20% brambory 228,2 4,06% kukuřice 899,4 16,01% holá půda 925,9 16,48% Jak jiţ je zřejmé z uvedených absolutních hodnot, nejvyšší odtokový součinitel vykazuje holá půda (16,48% vody z celkového mnoţství dotace vláhy sráţkami odtéká po povrchu). Niţší je součinitel u kukuřice (16,01%). Hodnoty u holé půdy a kukuřice jsou však srovnatelné. U brambor povrchově odtéká 4,06% sráţkové vody. U pšenice je to jen 1,20%, u extenzivního travního porostu 1,36% a u intenzivního travního porostu 0,85%. Srovnání jednotlivých kultur je na Obrázku 15. Obrázek 15: Odtokový součinitel 42

43 Na dalším obrázku (Obrázek 16) je potom v jednotlivých sloupcích znázorněno, jak vypadá srovnání mnoţství vody, která se vsákne a mnoţství vody povrchově odtékající. Přestoţe i u kukuřice a holé půdy většina vody vsákne, je procento povrchově odtékající vody z těchto kultur ve srovnání s ostatními vysoké. Obrázek 16: Srovnání množství vsakující se vody a vody povrchově odtékající Pokud se zaměříme na vliv expozice na celkový povrchový odtok za vegetační období, potom kromě kukuřice můţeme konstatovat vyšší odtoky na plochách se severní expozicí (Tabulka 8, Obrázek 17). To můţe být způsobeno převládajícím směrem proudění na dané lokalitě, ovšem pro spolehlivé určení příčin by bylo třeba podrobnějšího výzkumu. V této práci byly výsledky měření na severních a jiţních plochách zprůměrovány (aritmetický průměr) a tyto hodnoty byly brány jako směrodatné pro další hodnocení a porovnávání povrchových odtoků. 43

44 B - severní A - jižní Tabulka 8: Porovnání celkových povrchových odtoků z parcelek se severní a jižní expozicí Expozice Plocha Povrchový odtok [m 3 /ha] 1A - TTP intenzivní 26,9 2A - TTP extenzivní 49,5 3A - pšenice 28,4 4A - brambory 185,9 5A - kukuřice 939,2 6A - holá půda 929,2 1B - TTP intenzivní 68,3 2B - TTP extenzivní 103,8 3B - pšenice 106,1 4B - brambory 270,4 5B - kukuřice 859,7 6B - holá půda 922,7 příčinné srážky za vegetaci (mm) 500,9 Obrázek 17: Srovnání odtoků z ploch se severní a jižní expozicí 44