Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav aplikované a krajinné ekologie. Měření infiltrace půdy na vybrané lokalitě Bakalářská práce

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav aplikované a krajinné ekologie Měření infiltrace půdy na vybrané lokalitě Bakalářská práce Vedoucí práce: Ing. Tomáš Mašíček, Ph.D. Brno 2012 Vypracoval: Vojtěch Hubáček

2

3 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Měření infiltrace půdy na vybrané lokalitě vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne. podpis studenta.

4 PODĚKOVÁNÍ Děkuji panu Ing. Tomáši Mašíčkovi za možnost zpracování bakalářské práce a velkou ochotu pomoci. Dále děkuji pracovníkům Ústavu aplikované a krajinné ekologie Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně a také svým rodičům, prarodičům a přítelkyni za podporu ve studiu. Bakalářská práce byla zpracována s podporou Výzkumného záměru č. MSM Biologické a technologické aspekty udržitelnosti řízených ekosystémů a jejich adaptace na změnu klimatu uděleného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy České republiky.

5 ABSTRAKT Bakalářská práce se zabývá měřením vsaku vody do půdy na vybrané lokalitě výtopovou metodou, rozborem půdních vzorků a výpočtem infiltrace pomocí Kostjakovy rovnice. Infiltrace je proces, při kterém se voda vsakuje z povrchu půdy do hloubky v určitém čase a při určité rychlosti. Může být ovlivněna přírodními vlivy, ale i lidskou činností, v tomto případě zejména špatnou agrotechnikou. Měření bylo provedeno v trvalém travním porostu v katastrálním území Sazomín v okrese Žďár nad Sázavou v období vegetace ve čtyřech termínech od května do října roku Klíčová slova: infiltrace, půda, voda, Kostjakov ABSTRACT The bachelor thesis deals with the measurement of water infiltration into the soil on a selected locality. The following methods were used: drench method, analysis of soil samples and calculation of infiltration using Kostjakov s equation. Infiltration is the process in which water seeps from the soil surface to a depth at a certain time and by a certain speed. It may be affected by natural influences, but also by human activities - in this case especially by poor farming techniques. Measurements were carried out in permanent grassland in the Sazomín cadastral area (Žďár nad Sázavou District) in vegetation period from May to October 2011 in four dates. Key words: infiltration, soil, water, Kostjakov

6 Obsah 1 ÚVOD CÍL PRÁCE LITERÁRNÍ REŠERŠE Infiltrace Metody měření infiltrace Metoda vsakovacích válců Metoda postřikovací Kompaktní infiltrometr Metoda horizontální infiltrace Faktory ovlivňující infiltraci Evapotranspirace Klimatické podmínky Půdní organismy Zhutnění půdy Fyzikální charakteristiky půdy POPIS ZÁJMOVÉHO ÚZEMÍ Lokalizace Klimatické poměry Horniny a reliéf Pedologie území Biogeografické poměry a biota METODIKA A MATERIÁL Měření infiltrace Odběr vzorků půdy a vyhodnocení hydro-fyzikálních charakteristik Zpracování údajů získaných z infiltračních pokusů VÝSLEDKY A DISKUZE Denní srážkové úhrny ve vegetačním období roku Vyhodnocení zrnitostního rozboru půdy Vyhodnocení neporušeného půdního vzorku Vyhodnocení měření infiltrace ZÁVĚR LITERATURA SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM TABULEK SEZNAM PŘÍLOH... 41

7 1 ÚVOD Vztah člověka a půdy je velmi úzký, neboť půda poskytuje člověku suroviny a je mu zdrojem obživy. Proto by měl člověk o půdu pečovat a snažit se pochopit půdní procesy, které ji mohou poškozovat. V posledních letech dochází nejen v ČR k větším srážkovým výkyvům. Nejčastěji se projevují delšími obdobími sucha, které zapříčiňují vznik větrné eroze a následnou degradaci půdy. Proto bychom měli s půdou hospodařit tak, abychom maximálně využili její potenciál a přitom ji co nejméně zatěžovali. Voda řídí veškeré procesy v půdě a přirozeně se dostává do půdy srážkami. Tento proces nazýváme infiltrace. Při dostatečné infiltrační schopnosti půdy je půda v optimálním stavu a schopna poskytnout rostlinám dostatečnou podporu růstu. Pokud je schopnost infiltrovat vodu nedostatečná, voda uniká po povrchu půdy a může docházet k vodní erozi a smyvu půdy. Snahou člověka je podpořit však zadržet vodu co nejdéle v půdě a udržovat optimální poměr vody, vzduchu a živin pro co nejlepší růst rostlin a zejména plodin. K tomu je nezbytné znát fyzikální a chemické vlastnosti půdy a dle nich zvolit správnou agrotechniku. 7

8 2 CÍL PRÁCE Cílem bakalářské práce bylo vyhodnotit infiltrační schopnost půdy v TTP během vegetačního období roku 2011 na zájmové lokalitě v k.ú. Sazomín. Součástí práce bylo vyhotovení literární rešerše, metodiky práce a charakteristiky zájmového území. Mezi hlavní úkoly patřilo: - měření infiltrace v terénu - odběr neporušených vzorků půdy - rozbor a vyhodnocení fyzikálních vlastností půdy - vyhodnocení naměřených hodnot infiltrační schopnosti půdy 8

9 3 LITERÁRNÍ REŠERŠE 3.1 Infiltrace Pojmem infiltrace rozumíme průtok vody přes topografický povrch do půdy. Celkové množství zasáklé vody se nazývá kumulativní infiltrace L, udává se podobně jako celková srážka nebo výpar v délkové míře, často v cm (Kutílek, 2000). Dle Riedla (1973) se infiltrací nazývá pronikání vody srážkové, či uměle dodané z povrchu půdy do jejich hlubších vrstev. Množství vody, která se vsákne do půdy za jednotku času, se nazývá intenzitou vsaku, nebo také rychlostí infiltrace. Velikost infiltrace je celkové množství vody, které se vsákne do půdy v určitém čase t (s jednotkami v mm, popř. v l.ha -1 ). Vsakování neboli infiltrace vody do půdy ovlivňuje značnou měrou vodní režim půdy a vodní bilanci, intenzitu povrchového odtoku a zásoby podzemní vody. Infiltrace vody do půdy má velký význam pro využití srážkové vody pro rostliny. Protože intenzita infiltrace je proměnlivá a závislá na půdních poměrech, je základní hodnotou pro určení intenzity postřiku při závlahách, ovlivňuje technický návrh závlahy výtopou a podmokem, návrhy protierozní ochrany a odvodňovacích meliorací (Kutílek, 1966). Infiltrace vody do půdy je ovlivněna dle Riedla (1973) mnoha faktory. Především intenzitou srážek a půdními poměry, jako jsou počáteční vlhkost, obsah vzduchu uzavřeného vsakující vodou do půdy, stabilizace agregátů a množství pseudoagregátů, objem volných pórů a nekapilární vodivost. Dle Herynka (1996) je intenzita infiltrace ovlivněna také mocností, formou, kompaktností a neporušeností nadložního humusu spolu s půdním druhem a typem, mocností půdního horizontu a jeho hydropedologickými charakteristikami. Voda se při vsaku pohybuje hlavně v nekapilárních pórech, ovšem dochází také k pohybu vody v kapilárních pórech obsažené v půdě před vsakem. Proto také zvýšená vlhkost půdy zmenšuje intenzitu infiltrace vody (Kutílek, 1966). Intenzita infiltrace je závislá na intenzitě srážek a množství vody spadené na povrch půdy. Jednotkami vyjadřujícími intenzitu infiltrace jsou mm.min -1 nebo l.s -1.ha -1. Jestliže je srážkou nebo uměle dodáno dostatečné množství vody, je intenzita infiltrace rovná vsakovací schopnosti (kapacitě) půdy. Je také známo, že intenzita infiltrace má největší hodnotu na svém počátku a s přibývajícím časem obvykle klesá, až se po určitém čase stane téměř konstantní. Odpor vzduchu má větší vliv na zpomalení vsaku při vsakování pod tlakem, tj. 9

10 při udržování souvislé hladiny vody na povrchu půdy. V případě volného vsaku je vliv vzduchu zanedbatelný (Kutílek, 1966). Je-li v půdě obsaženo velké množství pseudoagregátů, dochází po zvlhčení půdy k rychlému rozpadu pseudoagregátů a uvolněná vysoce disperzní půdní hmota ucpává hrubé póry a celkově snižuje objem nekapilárních pórů a tím způsobuje snížení rychlosti infiltrace (Kutílek, 1966). Počáteční vlhkost půdy má vliv na objem uzavřeného vzduchu a na stabilitu polostabilních agregátů, takže hodnoty rychlosti vsaku se podstatněji mění s časem u suché půdy než u půdy vlhké (Kutílek, 1966). 3.2 Metody měření infiltrace Infiltrace vody do půdy se měří především v polních podmínkách. Pro potřeby projektování a zhodnocení půdních poměrů se provádí měření vsakovací schopnosti půdy při výtopě ve dvojitých vsakovacích válcích nebo postřikovací metodou, popřípadě kompaktním infiltrometrem (Krešl, 2001). Podrobněji se metodami měření infiltrace zabývá Miroslav Kutílek v knize Vodohospodářská pedologie (1966) Metoda vsakovacích válců Při metodě vsakovacích válců se použijí dva soustředné válce. Plocha mezikruží je stejná jako plocha vnitřního válce. Ve vnitřním válci se nachází zařízení měřící výšku hladiny nalévané vody, která musí být minimálně 0,5 cm. Princip spočívá v měření intervalů mezi přilitím určitého množství vody, jejím vsaku a následném zobrazení hlavičky měřícího zařízení. Do vnějšího válce se také přilévá voda za účelem snížení bočního průsaku (Kutílek, 1966). Metoda vsakovacích válců byla použita v této práci a více bude rozvedena v kapitole Metoda postřikovací Postřikovací metoda se nejčastěji využívá u měření infiltrace lesních půd kvůli nemožnosti zatlouci válce do půdy při neporušenosti struktury lesní půdy. Při této metodě se stanovuje velikost vsaku jako rozdíl mezi dodaným množstvím vody a odtokem z vymezené plochy (Kutílek, 1966) Modifikovaná metoda vsakovací dle Burgera Tato metoda modifikovaná dle Mařana a Lhoty (1952) je vhodná pro posuzování relativní velikosti infiltrace různých druhů vegetačního krytu. Při této metodě je použito 10

11 3-5 válců o průměru 10,2 cm a ploše 84,6 cm2. Mírou infiltrace je doba, za kterou dojde k úplnému vsaku jednoho litru vody (Kutílek, 1966) Kompaktní infiltrometr Kompaktní infiltrometr pracuje na principu Mariottovy láhve s čidlem pro měření výšky hladiny uvnitř. Přístroj obsahuje univerzální záznamovou jednotku datalogger s možností přenosu dat do PC. Zařízení je zvláště vhodné pro velmi málo až středně propustné materiály [1] Metoda horizontální infiltrace Při této metodě se nahutní do sešroubované kolony vyschlá zemina a kolona se upevní do horizontální polohy. Použijí se zde Mariottovy láhve. Do vyschlé zeminy se pouští voda a nechá se infiltrovat, až čelo zvlhčení dosáhne přibližně poloviny délky kolony. Poté se uzavře přívod vody a spočítá se čas t od počátku měření. Poté se zemina vyjme do vysoušeček a po vysušení na 105 o C se změří vlhkost a hmotnost zeminy (Kutílek, 1966). 3.3 Faktory ovlivňující infiltraci Z faktorů ovlivňujících infiltraci jsou nejdůležitější zejména fyzikální vlastnosti půdy, klimatické podmínky, zhutnění půdy, půdní organismy, půdní kryt a evapotranspirace Evapotranspirace Evapotranspirace je výpar, který se skládá z fyzikálního výparu (evaporace) a fyziologického (transpirace, výdej vody vegetací, zejména listy). Výpar vody je dle Kutílka (2000) jedním z relativně jednoduchých procesů ztrát vody do atmosféry. Evapotranspirace je jedním z faktorů ovlivňujících infiltraci Klimatické podmínky Klimatický faktor je dle Jandáka a kol. (2007) materiálním i energetickým, přímo i nepřímo působícím faktorem. Z povětrnostních prvků se uplatňují nejpronikavěji srážky a výpar, jejichž vzájemný poměr rozhoduje o stupni ovlhčení půdy ovlivňujícího intenzitu i kvalitu vnitřních pochodů v půdě včetně vsaku vody do půdy.teplo rozhoduje o účinnosti půdní vody, o rychlosti biologických a biochemických pochodů a svým vlivem na výpar spolurozhoduje o stupni ovlhčení 11

12 půdy. Značný přímý vliv je v síle větru, který napomáhá výparu vody a v konkrétních podmínkách může rozrušovat povrch půd při větrné erozi Půdní organismy Půdní organismy hrají dle Jandáka a kol. (2007) významnou roli ve všech půdních procesech, které mají také vliv na infiltraci. Působí na chemické a mechanické změny, jsou nezbytné při tvorbě půdních agregátů a rozhodují o bilanci živin. Půdní organismy, též označované jako edafon se podílejí na rozkladných procesech v půdě, jejím zvětrávání i přeměně organické či minerální hmoty. Organismy se v praxi dělí podle velikosti na mikroedafon, mezoedafon a makrodafon. Mikroedafon je tvořen zejména bakteriemi, jejichž počet se pohybuje v rozmezí 10 6 až 10 9 v 1g půdy. Nejvíce se v půdě objevují druhy jako Bacillus, Azotobacter, Nitrosomonas, Pseudomonas, aj. Mezoedafon je tvořen živočišnými druhy kromě obratlovců. Jsou to zejména háďátka, kterých je v půdě ze všech druhů mezoedafonu nejvíce, chvostoskoci, žížaly a měkkýši. Makroedafon je v půdě zastoupen obratlovci, jako jsou krtci, sysli, hraboši, myši. Jejich funkce jako edafonu je podobná jako u mezoedafonu, tedy provrtávání půdy, provětrávání a zatahování organických zbytků z povrchu půdy do hloubky Zhutnění půdy Zhutnění půdy se projevuje ve změně fyzikálních vlastností majících vliv na infiltraci, a to zejména zvýšené objemové hmotnosti a snížené pórovitosti (zvláště nekapilárních pórů). Mění se během ročních období působením porostu a zejména obděláváním (tlakem nářadí nebo naopak kypřením). Závisí na zrnitosti, struktuře a vlhkosti zemin (Jandák a kol., 2007) Fyzikální charakteristiky půdy Pórovitost půdy V části objemu půdy se nacházejí prostory nezaplněné tuhou fází. Tyto prostory jsou nazývány půdní póry a jsou většinou různých tvarů a velikostí a jsou různě propojeny. Pro zjednodušení volíme předpoklad, že jsou válcového tvaru a jsou charakterizovány jejich průměrem (Kutílek, 1984). Tento autor dělí póry podle velikosti na: - Submikroskopické (ultrakapilární) póry, které jsou tak malé, že nemohou obsahovat částice tekutiny, tj. jsou menší než střední volná dráha molekuly tekutiny. V těchto pórech nedochází ke konvenci a nelze zde obvykle použít zákony mechaniky 12

13 tekutin. - Kapilární póry, v nichž dvě nesmísitelné tekutiny jsou rozděleny rozhraním, jehož tvar je určen tvarem póru a silami působícími na rozhraní, tj. vznikají zde kapilární menisky. Při proudění kapalin v těchto pórech dochází převážně ke kapilárnímu proudění. - Makropóry (nekapilární póry) jejichž velikost je taková, že se v nich neuplatní kapilární síly a póry nemají vliv na utváření rozhraní mezi dvěma nemísitelnými tekutinami. Při proudění kapalin v těchto pórech může docházet k turbulentnímu proudění. Jandák a kol. (2007) uvádí následující dělení a charakteristiku jednotlivých kategorií pórů. -Jemné (kapilární) póry, jsou ty, v nichž voda je ovládána kapilárními silami, které vodu zadržují a umožňují její pohyb proti působení gravitace. Pohyb vzduchu je v nich omezený. -Hrubé (nekapilární) póry charakterizuje neomezené působení gravitace na vodu, která se v nich volně pohybuje do spodiny a na její místo se dostává volně vzduch. Významně se podílejí na vzájemné výměně plynné fáze mezi půdou a ovzduším. - Střední (semikapilární) póry jsou přechodem mezi póry kapilárními a nekapilárními. Zastoupení kapilárních a nekapilárních pórů v celkové pórovitosti se promítá do vodních a vzdušných poměrů v půdě, které jsou pro rostliny stejně důležité. Poměr objemu pórů Vp k celkovému objemu půdy Vs se nazývá pórovitost půdy a můžeme ji vypočítat několika různými způsoby. Ve všech případech se snažíme změřit určitou metodou poměr objemu pórů a objem pórovité látky (Kutílek, 1984). Pórovitost u půd kolísá v závislosti na zrnitosti, obsahu humusu, struktuře apod. (Matula, 1989). Celková pórovitost zemědělských půd se v ornici pohybuje většinou v rozmezí %, v podorničí %. Pórovitost umožňuje objektivně vyhodnotit kyprost či ulehlost půdy. (Pokorný, Šarapatka, 2007). Následující hodnoty pórovitosti (Tab.1) byly zjištěny pro povrchové vrstvy kulturních půd (Koorevaar, Menelik, Dirksen, 1983). 13

14 Tab.1: Hodnoty pórovitosti pro povrchové vrstvy kulturních půd (Koorevaar, Menelik, Dirksen (1983) písčité půdy % jílovité % hlinité 30 60% bahenní % Kritické hodnoty pórovitosti a vzdušnosti pro jednotlivé druhy půd dle Lhotského (2000) jsou uvedeny v Tab.2. Tab.2: Mezní hodnoty pórovitosti a minimální vzdušnosti (Lhotský, 2000) Půdní druh/půdní vlastnost Jílovitá Jílovitohlinithlinitpísčitá Hlinitá Písčito- Hlinito- Písčitá Pórovitost [%] < 48 < 47 < 45 < 42 < 40 < 38 Min. vzdušnost [% obj.] < 10 < 10 < 10 < 10 < 10 < Provzdušenost Obsah vzduchu v půdě je udáván provzdušeností půdy odpovídající momentnímu obsahu vzduchu při dané půdní vlhkosti, tedy objemu pórů vyplněných vzduchem. Vzdušná kapacita udává procentický podíl pórů zaplněných vzduchem při maximální kapilární vodní kapacitě. Optimální rozmezí hodnoty vzdušné kapacity po delší dobu je nezbytné pro zdárný rozvoj vegetace. Potřeba vzduchu v půdě je u různých kulturních plodin různá. Minimální vzdušnost u TTP by neměla dle Jandáka (2007) klesnout pod 9%. Půdní vzduch se může dělit na volný, sorbovaný a rozpuštěný. Volný vzduch se nachází ve velkých nekapilárních i kapilárních pórech, je charakteristický vysokou pohyblivostí a do půdy se tento vzduch dostává při nasycování půdy vodou. Sorbovaný vzduch je vázán na povrch tuhé fáze půdy a dostává se do něj při intenzivním vysušení půdy. Rozpuštěný půdní vzduch se v půdě vyskytuje v půdním roztoku (Kutílek, 1966) Měrná hmotnost půdy Měrná hmotnost (hustota) půdy s je hmotnost jednotkového objemu pevné fáze půdy bez pórů, tj. za předpokladu, že pevné částice zcela vyplňují daný prostor. Definujeme ji také jako poměrné číslo, které udává, kolikrát je určité množství zeminy vysušené při 105 o C těžší než stejný objem vody při 4 o C. Měrná hmotnost závisí na 14

15 obsahu různých minerálů a organické hmoty (humusu) v půdě, poněvadž tyto složky mají různou měrnou hmotnost. (Kutílek, 2000) Objemová (volumová) hmotnost půdy Objemová hmotnost půdy je hmotnost objemové jednotky půdy v neporušeném stavu, tj. s póry vyplněnými momentním obsahem vody a vzduchu. Její hodnota je závislá na měrné hmotnosti, na podílu pórů v půdě a míře jejich naplnění vodou. Je to hodnota nestálá, která se mění v průběhu roku v závislosti na vlhkostních poměrech v půdě. Její změny jsou ovlivněny nabobtnáním půdy při namočení, vysušením a následným smrštěním půdy až o pětinu svého objemu, mrazem, obděláváním. Objemová hmotnost je závislá také na výběru plodiny a půdním druhu (Kutílek, 2000). Limitní hodnoty objemové hmotnosti redukované dle Lhotského (2000) jdou uvedeny v Tab.3. Tab.3: Mezní hodnoty objemové hmotnosti redukované (Lhotský, 2000) Půdní druh jílovitá půda jílovitohlinitá hlinitá píščitohlinitá hlinitopísčitá písčitá objemová hmotnost red. [g.cm 3 ] >1,35 >1,40 >1,45 >1,55 >1,60 >1,70 A) Objemová hmotnost suché půdy (redukovaná) Objemová hmotnost suché půdy d je hmotnost jednotkového objemu vysušené půdy. Je to hodnota stálejší a pohybuje se ve svrchních půdních vrstvách nejčastěji v rozmezí 1,2-1,5 g cm -3. Do spodiny tato hodnota vzrůstá na 1,6-1,8 g cm -3. Objemová hmotnost suché půdy indikuje kyprost nebo ulehlost půdy a je potřebná pro výpočet pórovitosti (Jandák a kol., 2007). B) Objemová hmotnost vlhké půdy (neredukovaná) Objemová hmotnost vlhké půdy w je závislá na půdní vlhkosti a nemůže být tedy konstantní hodnotou. Mění se v průběhu roku podobně jako pórovitost v důsledku bobtnání a smršťování půdy při změnách vlhkosti, mrazem, obráběním, rozvojem kořenového systému, apod. Má tendenci narůstat směrem do hloubky půdního profilu (Kutílek, 2000). 15

16 Podle objemové hmotnosti suché půdy a podle pórovitosti můžeme hodnotit strukturu středně těžkých a těžkých půd, respektive jejich humusového horizontu. Pokud je pórovitost půdy vyšší než 54 % a objemová hmotnost suché půdy nižší než 1,2 g.cm -3, je strukturní stav humusového horizontu výborný (Kutílek, 1966). Naopak stav humusového horizontu těchto půd s pórovitostí v rozmezí % a objemovou hmotností suché půdy v rozmezí 1,6 1,8 g cm -3 označuje Kutílek (1966) jako nestrukturní. Strukturní stav humusového horizontu dle Kutílka (1996) je popsán v Tab.4. Tab.4: Strukturní stav humusového horizontu u středně těžkých a těžkých půd (Kutílek, 1996) Strukturní stav Objemové hmotnosti půdy Pórovitost (%) humusového horizontu redukované (g.cm -3 ) Výborný <1,2 >54 Dobrý 1,2 1, Nevyhovující 1,4 1, Nestrukturní 1,6 1, Půdní struktura Půdní strukturou rozumíme prostorové uspořádání částic, čili agregátů, v půdním prostoru. Tato struktura je podmíněna schopností půdy spojovat částice do větších agregátů nebo naopak drobit agregáty na menší částice buď samovolně, nebo vnějším tlakem. Půdní strukturu můžeme dělit podle několika hledisek, nejčastěji podle velikosti a tvaru agregátů (Jandák a kol., 2007). Dobrá struktura dle Jandáka a kol. (2007) se stabilními drobtovitými 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 obdělávatelná, s vyrovnaným poměrem kapilárních a gravitačních pórů, s dobrým zasakováním srážkové vody, s malým neproduktivním výparem. Agronomicky je významná také stabilita půdních agregátů (odolnost vůči rozplavování vodou nebo mechanickým tlakům), která se zvyšuje v přítomnosti dostatku kvalitních organických látek, vápníku a příznivého zrnitostního složení. Nejvýznamnějším rušivým činitelem půdní struktury je dešťová voda a půdní roztok. Dešťové kapky mohou v povrchové vrstvě mechanicky rozbíjet agregáty, při 16

17 nadměrném ovlhčování půd může docházet k jejich rozplavování, vyplavování koloidů a vyluhování iontů vápníku. Nevhodné obdělávání půdy, časté pojíždění těžkých mechanismů, peptizační účinky průmyslových hnojiv rovněž narušují půdní strukturu, což má negativní vliv na infiltraci vody do půdy (Jandák a kol., 2007) Půdní voda V půdě se voda vyskytuje vždy, ať ve skupenství kapalném, plynném či tuhém. Množství půdní vody v půdě se stanovuje v procentech a označuje se jako půdní vlhkost. Vlhkost je možné zjišťovat metodami přímými, při kterých se zjišťuje skutečné množství vody v půdě nebo nepřímými metodami, kdy se vlhkost odvozuje z vlastností objektů čidel umístěných v půdě, které jsou ovlivňovány půdní vlhkostí (Jandák a kol., 2007). Vlhkost půdy se mění v průběhu celého roku a je závislá například na velikosti srážek, půdní vegetaci, výparu z povrchu půdy a listů rostlin (evapotranspiraci), odtoku, ale i kapilárním vzlínání z hladiny podzemní vody (Kutílek, 1966). Dle převahy určitých sil dělí Jandák a kol. (2007) a Kutílek (1966) půdní vodu do tří kategorií: Adsorpční voda Voda zahrnuje molekuly vody poutané k povrchu pevných částic adsorpčními a osmotickými silami. Je poutaná povrchem půdních částic a v kapalném skupenství je téměř nepohyblivá. Nachází se v blízkosti povrchu pevné fáze půdy a sama o sobě existuje v půdě jen při velmi nízké vlhkosti půdy. Kapilární voda Voda kapilární je dána intervalem vlhkosti podmíněným výrazně převládajícími kapilárními silami, které rostou při zvětšování vzdálenosti od povrchu půdy. Adsorpční síly naopak klesají. Kapilárním silám navíc napomáhá zvyšující se půdní vlhkost. Gravitační voda Je ovlivněna převážně gravitačními silami. Při zvyšující se vlhkosti se kapilární voda více pohybuje a při dalším zvyšování vlhkosti začne voda zaplňovat hrubé póry, kde se nemohou vytvářet kapilární menisky a tím vzniká gravitační kategorie Půdní hydrolimity Půdní hydrolimity je možné definovat jako hraniční hodnoty vlhkosti, jimiž jsou vzájemně odděleny jednotlivé kategorie vody v půdním prostředí. Hranice mezi kategoriemi nejsou ostré, ale přecházejí mezi sebou v určitém intervalu vlhkosti. Jako 17

18 mezní hodnotu v rámci jednotlivých přechodových intervalů je možné zvolit střed těchto intervalů. Půdní hydrolimity je možné rozdělit na základní a aplikované. K základním půdním hydrolimitům řadíme retenční vodní kapacitu, lentokapilární bod a adsorpční vodní kapacitu (Jandák a kol., 2007). Retenční vodní kapacita Θ RVK Leží na rozhraní energetické kategorie vody kapilární a gravitační. Je to maximální množství vody, které je půda schopna zadržet vlastními silami v téměř rovnovážném stavu po nadměrném zavlažení. Odpovídá zhruba tlakovým výškám od 100 cm ( u písčitých půd ) po -500 cm ( u jílovitých půd ). Je obvykle stanovována v laboratořích dle Drbala (Jandák a kol., 2007). Lentokapilární bod Θ LB Vyjadřuje stav půdní vlhkosti ležící na rozhraní energetických kategorií těžce pohyblivé a lehce pohyblivé kapilární vody. Dochází k přerušení souvislosti kapilární vody, vznikají prstence na styku půdních částic a voda zůstává v nejjemnějších kapilárách. Snižuje se podstatně pohyblivost půdní vody a tím i přítok vody ke kořínkům rostlin. Odpovídající hodnota tlakové výšky je přibližně v rozpětí H = až cm. Vlhkost je přibližně v jedné třetině mezi polní kapacitou a bodem vadnutí. Pro stanovení tohoto hydrolimitu není zatím vypracována použitelná přímá metoda (Jandák a kol., 2007). Adsorpční vodní kapacita Θ AV Je množství vody poutané adsorpčními silami. Je to hydrolimit ležící na rozhraní kategorie sil adsorpčních a kapilárních. Přesná metoda pro stanovení není vypracována (Jandák a kol., 2007). K aplikovaným půdním hydrolimitům patří plná vodní kapacita, polní vodní kapacita, maximální kapilární kapacita, bod snížené dostupnosti, bod vadnutí. Plná vodní kapacita Θ S Je to hodnota půdní vlhkosti při úplném nasycení všech půdních pórů vodou. Prakticky ji můžeme považovat za rovnou půdní pórovitosti. K odlišnostem dochází v případech, kdy nastanou objemové změny v půdě, případně půdní vzduch uzavřený v pórech sníží hodnotu Θ S (Jandák a kol., 2007). 18

19 Polní vodní kapacita Θ PK Je půdní vlhkost, kterou je půda v přirozeném strukturním uložení schopna udržet po delší dobu po úplném umělém nasycení vodou infiltrací, přičemž je po tuto dobu eliminována evapotranspirace. Z půdního profilu odtéká pouze voda gravitační. Tento půdní hydrolimit je nutné stanovit metodikou daným postupem v polních podmínkách. Hydrolimit Θ PK se prakticky shoduje s hydrolimitem Θ RVK, liší se metodou svého stanovení (Jandák a kol., 2007). Maximální kapilární kapacita Θ MKK Je půdní hydrolimit stanovující hodnotu maximálního nasycení kapilárních půdních pórů. Jeho stanovení je dáno laboratorní metodou dle Nováka. Stav půdní vlhkosti při Θ MKK se blíží hodnotám půdní vlhkosti při Θ RVK a Θ PK (Jandák a kol., 2007). Bod snížené dostupnosti Θ SD Je prakticky shodný s půdním hydrolimitem Θ LB. Pro jeho stanovení je doporučen výpočet dle vzorce Θ SD = Θ V + 0,5 (Θ PK Θ V ) (Jandák a kol., 2007). Bod vadnutí Θ V Je vlhkost půdy, kdy jsou rostliny trvale nedostatečně zásobeny půdní vodou a vadnou (Jandák a kol., 2007) Zrnitost půdy Zrnitost půdy má vliv na všechny ostatní půdní vlastnosti. Ovlivňuje poměr vody a vzduchu v půdě, poměr kapilárních a nekapilárních pórů, obsah i složení edafonu, velikost povrchové plochy a energie, adhezi a kohezi, chemické, fyzikálně chemické i biochemické procesy v půdách (Jandák a kol., 2007). Dle Pokorného a Šarapatky (2007) lze zařadit půdu do skupiny zrnitosti podle poměru jednotlivých frakcí po zrnitostním rozboru v laboratoři. Zrnitostní rozbor se provádí buď pipetovací metodou (Zbíral a kol., 1997) nebo hustoměrnou metodou podle Casagrande (metoda vychází z měření úbytku hustoty hydrosuspenze při usazování částic zeminy v předem zvolených časových intervalech). Zrna o průměru nad 2 mm se souhrnně označují jako skelet. Zemina zbavená skeletu se nazývá jemnozem. Částice pod 2 µm byly pojmenovány jako fyzikální jíl, pod 0,1 µm jako koloidní jíl (Kutílek, 1966). Dle kvantitativního zastoupení zrn o velikosti < 0,01 mm se půdy dělí do 3 klasifikačních oddílů a 7 druhů (Tab.5). 19

20 Tab.5: Klasifikační stupnice zemin podle Nováka (Jandák a kol., 2007). Obsah částic menších 0,01 Označení druhu půdy Klasifikace půdy mm v % Písčitá P Lehká Hlinitopísčitá HP Lehká Písčitohlinitá PH Středně těžká Hlinitá H Středně těžká Jílovitohlinitá JH Těžká Jílovitá J Těžká 7. Nad 75 Jíl J Těžká Procentické zastoupení půd různé zrnitosti na území ČR je uvedeno v Tab.6. Tab.6: Procentické zastoupení půd různé zrnitosti dle Jandáka a kol. (2007) Půdní druhy ČR % ZPF Písčité až hlinitopísčité (půdy lehké) 19 Písčitohlinité až hlinité (středně těžké) 59 Jílovitohlinité až jíly (půdy těžké) 17 Silně štěrkovité až kamenité 5 20

21 4 POPIS ZÁJMOVÉHO ÚZEMÍ 4.1 Lokalizace Zájmové území se nachází v k. ú. Sazomín (Obr.1), v okrese Žďár nad Sázavou na Českomoravské vrchovině. Zájmová lokalita se nachází ve vzdálenosti 7 km jihovýchodně od Žďáru nad Sázavou. Obcí Sazomín protéká řeka Oslava. Sazomín leží v nadmořské výšce 582 m a žije zde 219 obyvatel [1]. Obr.1: Mapa vybrané lokality 4.2 Klimatické poměry Dle Atlasu podnebí Česka (2007) průměrná roční teplota v lokalitě Sazomín se pohybuje v rozmezí 5-7 o C. Nejnižší průměrné teploty jsou v lednu v rozmezí -3 až -5 o C. Naproti tomu nejvyšší průměrné teploty jsou v červenci v rozmezí o C. Průměrný roční úhrn srážek se pohybuje v rozmezí od 650 do 750 mm, přičemž nejvíce srážek bývá v letních měsících, průměrně od 200 do 300 mm. Nejméně srážek bývá v ročním průměru v zimě, a to v rozmezí mm. Sněhová pokrývka se v Sazomíně vyskytuje průměrně 80 dní v roce a to v průměrné výšce cm. Roční průměr rychlosti větru je 3-5 m.s -1. Dle Quitta (1971) leží zájmové území v chladné oblasti CH Horniny a reliéf Podloží tvoří převážně nezpevněné migmatické ruly až migmatity s pruhy ortorul a amfibolitů, na severu vystupují i fylity a amfibolický grandiorit. Z pokryvů 21

22 mají největší význam především svahoviny, balvanové soliflukční proudy a rašeliny (Culek, 1996). Reliéf je v centrální části tvořen klenbovitě vyklenutým povrchem s charakteristickými protaženými plochými hřbety. Povrch je rozčleněn říční sítí s širokými rozevřenými údolími. Reliéf má na jihozápadním a severozápadním okraji charakter členité pahorkatiny s výškovou členitostí m. Nejnižší bod je údolí Svratky u Dalečína m, nejvyšší bod Devět skal 836m. Typická výška je 570 až 800 m (Culek, 1996). 4.4 Pedologie území Dle Culka (1996) převládají ve Žďárském bioregionu dystrické kambizemě, na nejvyšších hřbetech převládají kambizemní podzoly. V četných plochých sníženinách se objevují primární pseudogleje a typické gleje, místy též organozemní pseudogleje a ostrůvky organozemí (rašelinišť, vrchovišť). Zájmové území má kód BPEJ Tento kód byl poskytnut Výzkumným ústavem meliorací a ochrany půd v Praze. Právním předpisem, kterým se stanovuje charakteristika bonitovaných půdně ekologických jednotek a postup pro jejich vedení a aktualizaci je Vyhláška Ministerstva zemědělství č. 327/1998 Sb. v platném znění (vyhláška 546/2002 Sb.). Dle této vyhlášky vyjadřuje kód tyto charakteristiky půdy: -klimatický region: MT 4, mírně teplý, vlhký, -hlavní půdní jednotka: kambizemě modální eubazické až mezobazické včetně slabě oglejených variet, na rulách, svorech, fylitech, popřípadě žulách, středně těžké až středně těžké lehčí, bez skeletu až středně skeletovité, s převažujícími dobrými vláhovými poměry, -sklonitost: sklon mírný (3 o - 7 o ), -expozice: všesměrová -skeletovitost: bezskeletovitá, s příměsí, slabě skřetovitá -hloubka půdy: hluboká, středně hluboká 4.5 Biogeografické poměry a biota Zájmové území se nachází ve Žďárském bioregionu. Ten leží na pomezí jižní Moravy a východních Čech. Zabírá převážnou část geomorfologického podcelku Žďárské vrchy a okraje Železných hor a Křižanovské vrchoviny. Plocha bioregionu je 762 km 2. Bioregion je tvořen vrchovinou na rulách. Převládá zde 5. jedlovo - bukový 22

23 vegetační stupeň s typickou hercynskou biotou s horskými a exklávními prvky. Potencionální vegetaci tvoří květnaté a acidofilní horské bučiny a podmáčené smrčiny. V lesích v současnosti převládají kulturní smrčiny, zachován je malý zbytek bukového pralesa a blatkové rašeliniště. Louky jsou převážně poničeny melioracemi (Culek, 1996). 5 METODIKA A MATERIÁL 5.1 Měření infiltrace Pro měření infiltrace půdy metodou vsakovacích válců byl použit tento materiál: 1. Souprava dvou vsakovacích válců, kovové sítko, hrot pro sledování hladiny (Obr.2) 2. Láhev a odměrky pro dolévání vody 3. Stopky a formulář pro zápis 4. Zásobní nádoby s vodou (Obr.3) 5. Prkno a kladivo pro zatlačení válců, lopatka Obr.2,3: Soustava soustředných válců pro měření infiltrace s příslušenstvím. Měření infiltrační schopnosti půd bylo provedeno metodou vsakovacích válců, v níž se dva soustředné válce o různých průměrech pomocí kladiva a dřevěného prkénka zatlučou do země, do hloubky cca 10 cm. Nejprve se zatluče vnitřní válec o průměru 30 cm a poté válec vnější o průměru 55 cm tak, aby jejich středy byly soustředné. V případě vysokého porostu se provede jeho zastřižení. Na vnitřní válec se umístí měřící zařízení v podobě plastového držáku a měřícího kovového hřebu s bílým hrotem. Dovnitř vnitřního válce se vloží na povrch půdy také kovové sítko, aby se minimalizovalo mechanické narušení povrchu půdy při nalévání vody. Samotné měřící zařízení je tímto připraveno k měření. Na začátku měření se nalijí do vnitřního válce 2 nebo 3 litry vody tak, aby byl 23

24 hrot měřícího hřebu zcela zatopen. Při prvním dodání vody se spustí stopky zaznamenávající celkovou dobu měření. Současně s prvním dolitím vody do vnitřního válce se dodá voda také do válce vnějšího tak, aby hladiny vody v obou válcích byly (přibližně) ve stejné výšce. Vnější válec se používá pro snížení vlivu bočního průsaku z vnitřního válce. Při poklesu hladiny na úroveň hrotu se do připraveného formuláře zaznamená čas objevení hrotu a množství dodané vody. Do vnitřního válce je poté při každém dalším dolití obvykle dodáván 1 litr. V případě prodloužení měřících intervalů vsaků vody způsobených nasycením půdy vodou se může snížit objem přilévané vody na 0,5 l, respektive 0,2 l. Hladina vody ve vnějším válci se neustále udržuje na stejné úrovni s hladinou ve vnitřním válci. Po ustálení vsaku vody do půdy po cca 1,5 až 2 hodinách a pěti po sobě jdoucích měřeních se stejným časovým intervalem se zaznamená čas posledního objevení hrotu a voda se již dále nepřilévá. Pokus je ukončen úplným vsakem zbývající vody do půdy ve vnitřním válci se současným ukončením měření času na stopkách. Voda dodávaná do vnějšího válce se nezaznamenává. Na lokalitě probíhají měření ve třech opakováních. 5.2 Odběr vzorků půdy a vyhodnocení hydro-fyzikálních charakteristik Odběr půdních vzorků byl proveden pomocí Kopeckého fyzikálních válečků o objemu 100 cm 3. Nejprve byla odstraněna povrchová vrstva ornice, či drnu v hloubce 10 cm, poté byla odkrytá ploška urovnána a svislým tlakem byl váleček vtlačen do půdy. K tomu byl použit násadec, jenž lícuje s vnitřní stěnou válečku. Váleček se zatlačí tak hluboko, až zemina vystoupí i do násadce. Váleček se opatrně vyryje rýčem nebo se vyřízne nožem, na spodní i na horní straně přečnívající zemina se hladce odřízne, aby byla v jedné rovině s okrajem. Na zarovnané okraje se nasadí víčka, která se obepnou gumičkou. Tento postup se provádí ve třech opakováních v hloubkách 10, 20 a 30 cm. Každý váleček je opatřen číslem, podle kterého se zapíše do zápisu o průzkumu a odběru vzorků. Válečky byly odeslány do laboratoře Ústavu agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně k rozboru půdních vzorků, kde byla zjištěna momentní vlhkost,hmotnost po30ti minutách odsávání, hmotnost po 2 hodinách a 24 hodinách odsávání, hmotnost po vysušení, hmotnost prázdného válečku a měrná hmotnost. Na základě uvedených charakteristik byly vypočteny parametry uvedené v Tab.7. 24

25 Tab.7: Výpočty parametrů odebraných vzorků půdy (Jandák a kol., 2007) Parametr Označení Výpočet Výsledek Momentní (okamžitá) vlhkost Θ A - C % obj. Nasáklivost (plná vodní Θ NS Θ S B - C % obj. kapacita) Vlhkost 30ti minutová Θ 30 B 30 - C % obj. Max. kapilární vodní kapacita Θ KMK B 2 - C % obj. Retenční vodní kapacita Θ RK Θ PK B 24 - C % obj. přibližná Pórovitost P % obj. Póry kapilární P K Θ RK % obj. Póry semikapilární P S Θ 30 - Θ RK % obj. Póry nekapilární P N P Θ 30 % obj. Objemová hmotnost redukovaná d C/V S g.cm -3 Provzdušenost A P-Θ % obj. Měrná hmotnost s zjištěno piknometricky g.cm -3 Vysvětlivky: A hmotnost vzorku ihned po odběru [g] B hmotnost vzorku nasyceného [g] B 30 hmotnost vzorku po 30 min. odsávání na filtračním papíře B 24 hmotnost vzorku po 24 hod. odsávání na filtračním papíře C hmotnost vzorku vysušeného při 105 o C [g] B 2 hmotnost vzorku po 2 hod. odsávání na filtračním papíře [g] V s objem válečku [cm 3 ] [g] [g] 5.3 Zpracování údajů získaných z infiltračních pokusů Infiltrace byla vyhodnocována dle Kostjakových rovnic. Do programu Microsoft Excel byla vložena data z infiltračních pokusů, tedy množství dodané vody a čas zaznamenávající okamžik objevení hrotu po vsaku dodaného množství vody. První hodnota množství vsáknuté vody, která odpovídá konci prvního časového intervalu, je rozdíl mezi první dodávkou vody a objemem prostoru ve vsakovacím válci po úroveň kontrolního hrotu. Obvykle byly na počátku dodány 2 litry vody a objem stále zaplněného prostoru na povrchu půdy činil 1,4 litru. Další hodnoty byly dále získány jednoduše přičítáním. Naměřený čas vsaku dodaného množství vody byl převeden na minuty 25

26 a množství vsáklé vody na cm 3. Dále byla vypočtena kumulativní infiltrace i t [cm] a okamžitá rychlost infiltrace v t [cm. min -1 ]. Kumulativní infiltrace i t je vyjádřena jako podíl vsáknutého množství vody [cm 3 ] a plochy vnitřního válce [cm 2 ]. Rychlost infiltrace odpovídá množství vsáknuté vody [l] poděleném součinem plochy vnitřního válce [cm 2 ] a času [min]. Dále byl v program Microsoft Excel vytvořen graf (Obr.4) s osami XY, přičemž na ose X byl vynesen čas [min] a na ose Y kumulativní infiltrace [cm]. Bylo použito logaritmické měřítko a hodnoty byly proloženy mocninou funkcí, čímž byla vytvořena rovnice regrese, jejíž hodnoty byly použity do rovnic Kostjaka pro výpočet rychlosti infiltrace v t a kumulativní infiltrace i t (Vališ, Šálek 1978): i t = i 1 *t β [cm] a v t = v 1 * t -α [cm.min -1 ], kde: it kumulativní infiltrace [cm] i1- vsakovací schopnost na konci první časové jednotky [minuty]; ( ) t - čas od počátku měření infiltrace [min] β konstanta závislá na vlastnostech půdy a na počáteční vlhkosti; (1-α) v t rychlost infiltrace [cm. min -1 ] v 1 vsakovací rychlost na konci první časové jednotky [minuty]; (v 1 = i 1 *β) α exponent závislý na půdních vlastnostech; (1-β) Obr.4: Příklad grafu kumulativní infiltrace použitého k získání parametrů Kosťjakových rovnic 26

27 Kumulativní infiltrace a rychlost infiltrace (dle Kostjaka) získané z každého měření jsou vynášeny do grafu a jsou dále porovnávány s dalšími současně prováděnými měřeními na stejné lokalitě v průběhu vegetační sezony. Příklad vynesení rychlosti infiltrace a kumulativní infiltrace jednoho vsakovacího pokusu je uveden na Obr.5. Obr.5: Příklad grafu kumulativní infiltrace a rychlosti infiltrace 6 VÝSLEDKY A DISKUZE Měření infiltrace v průběhu vegetační sezony na vybrané lokalitě v k.ú. Sazomín se konalo v období roku 2011 od května do října ve dnech 12.5., 28.6., a Na každém výjezdu byly provedeny tři měření a zároveň byly odebrány neporušené půdní vzorky z hloubky 10, 20 a 30 cm. 6.1 Denní srážkové úhrny ve vegetačním období roku 2011 Denní srážkové úhrny [mm] ve vegetačním období byly poskytnuty ČHMÚ ze srážkové stanice ve Vatíně. Hodnoty denních úhrnů srážek pro každý měsíc jsou uvedeny na Obr

28 Obr.6: Denní srážkové úhrny [mm] za měsíc duben Obr.7: Denní srážkové úhrny [mm] za měsíc květen Obr.8: Denní srážkové úhrny [mm] za měsíc červen Obr.9: Denní srážkové úhrny [mm] za měsíc červenec Obr.10: Denní srážkové úhrny [mm] za měsíc srpen Obr.11: Denní srážkové úhrny [mm] za měsíc září Obr.12: Denní srážkové úhrny [mm] za měsíc říjen 28

29 6.2 Vyhodnocení zrnitostního rozboru půdy Dle zrnitostního rozboru neporušených půdních vzorků ze zájmové lokality byla sestavena křivka zrnitosti (Obr.13). Dle Novákovy klasifikace určené procentickým zastoupením jílnatých částic [< 0,01 mm] (viz. Tab.5) byla půda v hloubce 10 a 20 cm vyhodnocena jako písčitohlinitá (dále jen PH) a v hloubce 30 cm jako hlinitopísčitá (dále jen HP). V 10 cm byl podíl jílnatých částic 22 %, v hloubce 20 cm 21 % a v hloubce 30 cm 19 %. Obr.13: Graf zrnitosti 6.3 Vyhodnocení neporušeného půdního vzorku V Tab.8-12 jsou znázorněny výsledky rozboru neporušených odebraných vzorků. Blíže rozebírané jsou okamžitá vlhkost, objemová hmotnost redukovaná, pórovitost včetně poměru kapilárních, semikapilárních a nekapilárních pórů a provzdušenost. 29

30 Tab.8: Rozbor neporušeného půdního vzorku ze dne Rozbor neporušeného půdního vzorku ze dne Parametr v 10 cm ve 20 cm ve 30 cm Momentální (okamžitá) vlhkost [%] 23,43 23,56 20,23 Nasáklivost (plná vodní kapacita) [%] 46,25 43,06 42,81 Vlhkost 30ti minutová [%] 42,64 39,98 37,81 Maximální vodní kapacita [%] 39,30 37,27 31,52 Retenční vodní kapacita přibližná [%] 34,09 32,79 26,14 Pórovitost [%] 47,33 44,45 48,93 Póry kapilární [%] 34,09 32,79 26,14 Póry semikapilární [%] 8,55 7,20 11,67 Póry nekapilární [%] 4,69 4,47 11,12 Objemová hmotnost redukovaná [g.cm3] 1,41 1,48 1,38 Provzdušenost [%] 23,89 20,89 28,70 Měrná hmotnost [g.cm3] 2,67 2,66 2,71 Pro půdy písčito-hlinité jsou dle Lhotského mezní hodnoty 1,55 g.cm -3 a pro půdy hlinito-písčité 1,60 g.cm -3. V 10 cm hloubce je hodnota objemové hmotnosti redukované 1,41 g.cm -3, ve 20 cm 1,48 g.cm -3 a ve 30 cm 1,38 g.cm -3, z čehož vyplývá, že všechny tyto hodnoty se nacházejí pod limitními hodnotami uváděnými Lhotským. Pórovitost se ve všech hloubkách pohybuje nad mezní hodnotou pro PH (<42 %) a pro HP (<40 %). Zastoupení kapilárních pórů by mělo dosahovat optimálně 2/3 celkové pórovitosti. Této podmínky bylo dosaženo v hloubkách 10 a 20 cm se zastoupením kapilárních pórů 34 a 33 %. V hloubce 30 cm se obsah kapilárních pórů snižuje ve prospěch semikapilárních a nekapilárních pórů, na hodnotu 26,14 %. Okamžitá vlhkost má hodnotu v hloubce 10 a 20 cm téměř shodnou, a směrem do hloubky mírně klesá. V hloubce 30 cm je hodnota 20,23 %. Provzdušenost je v hloubkách 10 a 20 cm více než dvojnásobná a v hloubce dokonce téměř trojnásobná, než je mezní hodnota provzdušenosti dle Jandáka a kol. (2007) 9 %. Vysoká hodnota provzdušenosti v hloubce 30 cm souvisí s nízkou objemovou hmotností a z toho vyplývající vysokou pórovitostí a nižší okamžitou vlhkostí ve srovnání s hloubkou 10 a 20 cm. 30

31 Tab.9: Rozbor neporušeného půdního vzorku ze dne Rozbor neporušeného půdního vzorku ze dne Parametr v 10 cm ve 20 cm ve 30 cm Momentální (okamžitá) vlhkost [%] 21,40 19,90 18,22 Nasáklivost (plná vodní kapacita) [%] 46,05 40,53 39,59 Vlhkost 30ti minutová [%] 41,19 36,81 35,63 Maximální vodní kapacita [%] 35,61 33,68 32,21 Retenční vodní kapacita přibližná [%] 28,18 28,11 27,16 Pórovitost [%] 50,95 42,10 41,71 Póry kapilární [%] 28,18 28,11 27,16 Póry semikapilární [%] 13,01 8,70 8,47 Póry nekapilární [%] 9,76 5,29 6,09 Objemová hmotnost redukovaná [g.cm3] 1,29 1,53 1,56 Provzdušenost [%] 29,55 22,20 23,49 Měrná hmotnost [g.cm3] 2,62 2,65 2,69 Objemová hmotnost redukovaná s hloubkou roste. V hloubce 10 cm s hodnotou 1,29 g.cm -3 se nachází nad mezní hranicí pro PH půdy. V hloubce 20 cm se už téměř mezní hodnotě pro PH půdy (<1,55 g.cm -3 ) přibližuje a v hloubce 30 cm s hodnotou 1,56 g.cm -3 se blíží mezní hodnotě pro HP půdy (1,60 g.cm -3 ). Pórovitost směrem do hloubky klesá, což koresponduje se zvyšující se objemovou hmotností. V hloubce 10 cm je vysoce nad hranicí mezní hodnoty pro PH půdy, v hloubce 20 cm se hodnota pórovitosti téměř rovná mezní hodnotě pro PH půdy (42 %), stejně jako v hloubce 30 cm pro HP půdy (40 %). Póry kapilární jsou zastoupeny v hloubce 10 cm méně než ze 2/3 objemu celkové pórovitosti. V dalších dvou hloubkách 20 a 30 cm se podíl kapilárních pórů zvyšuje na úkor semikapilárních a nekapilárních pórů. Provzdušenost směrem do hloubky klesá. Nejvyšší hodnoty (29,55 %) je dosaženo v 10 cm. Tento stav je způsoben vysokou pórovitostí v této hloubce. Okamžitá vlhkost i přes zaznamenané srážkové úhrny (49,3 mm) v období 14 dnů před dnem měření dosahuje ve srovnání se situací z předchozího měření (12.5.) ve všech zjišťovaných hloubkách nižších hodnot kolem 20 % s mírným poklesem s rostoucí hloubkou. 31

32 Tab.10: Rozbor neporušeného půdního vzorku ze dne Rozbor neporušeného půdního vzorku ze dne Parametr v 10 cm ve 20 cm ve 30 cm Momentální (okamžitá) vlhkost [%] 23,90 17,32 15,28 Nasáklivost (plná vodní kapacita) [%] 47,14 38,00 33,20 Vlhkost 30ti minutová [%] 43,29 33,64 29,04 Maximální vodní kapacita [%] 38,57 28,46 23,53 Retenční vodní kapacita přibližná [%] 29,56 20,28 16,52 Pórovitost [%] 47,98 41,60 37,16 Póry kapilární [%] 29,56 20,28 16,52 Póry semikapilární [%] 13,73 13,26 12,52 Póry nekapilární [%] 4,69 7,96 8,12 Objemová hmotnost redukovaná [g.cm3] 1,37 1,57 1,69 Provzdušenost [%] 24,08 24,28 21,88 Měrná hmotnost [g.cm3] 2,63 2,69 2,69 Objemová hmotnost redukovaná se s rostoucí hloubkou zvyšuje. V hloubce 10 cm nepřesahuje kritickou hodnotu Lhotského pro půdy PH, zatímco v hloubkách 20 a 30 cm se již nachází nad limitní hodnotou pro PH (1,55 g.cm -3 ) a HP (1,60 g.cm -3 ), která je ukazatelem zhutnění. S vysokými hodnotami objemové hmotnosti redukované v hloubkách 20 a 30 cm koresponduje pokles pórovitosti pod kritické hodnoty půd PH a HP. V hloubce 20 cm se pórovitost pohybuje 0,4 % pod mezní hranicí pro PH půdy, a v hloubce 30 cm 2,84 % pod mezní hranicí pro HP půdy. Podíl kapilárních pórů směrem do hloubky klesá pod optimální poměr 2/3 z celkové pórovitosti. Okamžitá vlhkost je v tomto měření nejnižší z celého vegetačního období. Směrem do hloubky klesá a v hloubce 30 cm dosahuje k hodnotě 15,28 %. Hodnoty provzdušenosti ve všech hloubkách korespondují se zjištěnými hodnotami objemové hmotnosti redukované a okamžité vlhkosti. 32

33 Tab.11: Rozbor neporušeného půdního vzorku ze dne Rozbor neporušeného půdního vzorku ze dne Parametr v 10 cm ve 20 cm ve 30 cm Momentální (okamžitá) vlhkost [%] 25,11 23,96 26,48 Nasáklivost (plná vodní kapacita) [%] 44,46 42,98 40,94 Vlhkost 30ti minutová [%] 39,60 37,98 36,20 Maximální vodní kapacita [%] 36,32 34,58 33,83 Retenční vodní kapacita přibližná [%] 30,06 29,17 29,06 Pórovitost [%] 45,20 43,72 43,06 Póry kapilární [%] 30,06 29,17 29,06 Póry semikapilární [%] 9,54 8,81 7,14 Póry nekapilární [%] 5,60 5,74 6,87 Objemová hmotnost redukovaná [g.cm3] 1,42 1,47 1,49 Provzdušenost [%] 20,09 19,75 16,58 Měrná hmotnost [g.cm3] 2,60 2,61 2,62 Objemová hmotnost redukovaná ani v jedné hloubce nepřekračuje mezní hodnoty dle Lhotského pro PH a HP půdy a směrem do hloubky se zvyšuje. Pórovitost koresponduje s do hloubky se zvyšující objemovou hmotností. V žádné hloubce ovšem není překročená kritická hodnota pro PH (10 a 20 cm) a HP (30 cm) půdy. Zastoupení kapilárních pórů, které dosahuje ve všech hloubkách optimálních 2/3 celkové pórovitosti, charakterizuje příznivé poměry. Poměr semikapilárních a nekapilárních pórů, který by se měl podílet na zbylé 1/3 celkové pórovitosti rovným dílem, je charakterizován téměř u všech měření větší či menší převahou semikapilárních pórů nad nekapilárními. V tomto termínu měření byly zjištěny nejvyšší hodnoty okamžité vlhkosti za celé vegetační období, nejvyšší hodnota (26,48 %) byla zjištěna v hloubce 30 cm. 33

34 6.4 Vyhodnocení měření infiltrace Výsledky vyhodnocení jednotlivých terénních měření infiltrace jsou uvedeny na obr a následně okomentovány. Obr.14: Kumulativní infiltrace a rychlost infiltrace ze dne První sada měření vykazuje vyšší hodnoty kumulativní infiltrace a rychlosti infiltrace oproti druhé a třetí sadě měření. Tato skutečnost může být způsobena preferenčními cestami (trhliny, cestičky mezo a makroedafonu). Průběh infiltrace vody do půdy byl u 2. a 3. sady měření téměř shodný. Zjištěné hodnoty kumulativní infiltrace a rychlosti infiltrace těchto dvou měření byly nejnižší za celé vegetační období. V 60. minutě dosahovala hodnota kumulativní infiltrace u druhé sady 9,02 cm a třetí 7,41 cm. Obr.15: Kumulativní infiltrace a rychlost infiltrace ze dne

35 V tomto termínu měření jsou i přes vyšší objemové hmotnosti půdy ve 20 a 30 cm hodnoty kumulativní infiltrace vyšší než v předchozím měření. Na této skutečnosti se mohly podílet nižší hodnoty okamžité vlhkosti. U první sady byla zjištěna hodnota kumulativní infiltrace v 60. minutě 17,16 cm, u třetí sady 12,77 cm. Měření u druhé sady vykazuje vyšší hodnoty kumulativní infiltrace a rychlosti infiltrace oproti první a třetí sadě, což může být způsobeno preferenčními cestami. Obr.16: Kumulativní infiltrace a rychlost infiltrace ze dne I přes nejvyšší zaznamenané objemové hmotnosti v hloubkách 20 a 30 cm přesahujících Lhotského kritickou hodnotu zhutnění vykazuje půda nejvyšší infiltrační schopnost po 60-ti minutách za celou vegetační sezonu (kumulativní infiltrace u první sady 49,34 cm, u druhé sady 34,8 cm a u třetí sady 23,57 cm). Vliv nejvyšších objemových hmotností mohl být redukován nejnižšími zaznamenanými okamžitými vlhkostmi v uvedených hloubkách. Toto měření je charakterizováno největším rozptylem naměřených hodnot kumulativní infiltrace a rychlosti infiltrace u všech tří sad. Tento rozptyl je způsoben heterogenitou půdního profilu, např. překážkami v cestě vsakující vody (kameny, vzduchem uzavřeným v pórech a jinými vlivy). 35

36 Obr.17: Kumulativní infiltrace a rychlost infiltrace ze dne V tomto termínu měření došlo opět ke snížení infiltrační schopnosti půdy. Tento pokles je způsoben nejvyššími zaznamenanými okamžitými vlhkostmi půdy. První dvě sady měření se dají považovat za zcela vyrovnaná. Po hodině měření dosahují hodnoty kumulativní infiltrace u první sady 9,39 cm a u druhé 10,25 cm. Třetí sada se výrazně liší od dvou zmíněných opakování, tudíž není povážována za reprezentativní. U této sady byly zaznamenány vysoké hodnoty kumulativní infiltrace a rychlosti vsaku, které byly opět pravděpodobně způsobeny preferenčními cestami. Obr.18: Kumulativní infiltrace a rychlost infiltrace za celé vegetační období 36