MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

Transkript

1 MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BRNO 2014 JAN BRYCHTA

2 Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav aplikované a krajinné ekologie Měření infiltrace půd na vybrané lokalitě Bakalářská práce Vedoucí práce: Ing. Tomáš Mašíček, Ph. D. Vypracoval: Jan Brychta Brno 2014

3 Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem práci:. vypracoval samostatně a veškeré použité prameny a informace uvádím v seznamu použité literatury. Souhlasím, aby moje práce byla zveřejněna v souladu s 47b zákona č. 111/1998 Sb.,o vysokých školách ve znění pozdějších předpisů a v souladu s platnou Směrnicí o zveřejňování vysokoškolských závěrečných prací. Jsem si vědom, že se na moji práci vztahuje zákon č. 121/2000 Sb., autorský zákon, a že Mendelova univerzita v Brně má právo na uzavření licenční smlouvy a užití této práce jako školního díla podle 60 odst. 1 autorského zákona. Dále se zavazuji, že před sepsáním licenční smlouvy o využití díla jinou osobou (subjektem) si vyžádám písemné stanovisko univerzity, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity, a zavazuji se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla, a to až do jejich skutečné výše. V Brně dne:.... podpis

4 Poděkování Děkuji panu Ing. Tomáši Mašíčkovi, Ph.D. za trpělivost a odbornou pomoc při zpracování bakalářské práce a také rodině a přátelům za podporu během celého studia.

5 ABSTRAKT Bakalářská práce se zabývá měřením infiltrace vody do půdy v zájmové lokalitě Frýdek-Místek na orné půdě s porostem pšenice jarní. Měření probíhalo ve třech termínech , a na hnojené a nehnojené části pozemku. Na hnojené části pozemku byl na podzim roku 2011 aplikován chlévský hnůj v dávce 45 t/ha. Pro měření infiltrace byla použita metoda vsakovacích válců. Vyhodnocení rychlosti vsaku vody do půdy a kumulativní infiltrace bylo provedeno pomocí Kosťjakovy empirické rovnice. Současně s infiltračními pokusy byly pro stanovení fyzikálních charakteristik půdy a zrnitostního rozboru prováděny odběry neporušených vzorků půdy z hloubek 15 a 27 cm. Následným vyhodnocením výsledků byl porovnán vliv působení statkových hnojiv na infiltraci. Klíčová slova: infiltrace, voda, půda, Kosťjakova rovnice ABSTRACT The Bachelor s thesis is focused on measure of infiltration of water into the soil in locality Frydek-Mistek on arable land covered by spring wheat. The measurement took place in three dates (on 16 th July, 29 th August and 9 th October 2013) on the fertilized and the unfertilized part of land. In autumn 2011, the part of land was fertilized by dung in amount of 45 t/ha. For the measure of infiltration was used method soaking rollers. Evaluation of speed soak into the soil and cumulative infiltration was performed by Kostiakov empirical equation. At the same time of infiltration experiments were taken the soil samples in depth 15 and 27 cm for determination of soil physical properties and mechanical analysis. Subsequently, influence of dung on infiltration was compare with results. Key words: infiltration, water, soil, Kostiakov equation

6 OBSAH 1 ÚVOD CÍL PRÁCE LITERÁRNÍ REŠERŠE Infiltrace Metody měření a vyhodnocení infiltrace Metoda vsakovacích válců Metoda postřikovací Metoda kompaktního infiltrometu Metoda měření infiltrace v laboratoři Vyhodnocení infiltrace Fyzikální a chemické vlastnosti půdy Zrnitost půdy Pórovitost půdy Měrná hmotnost půdy Objemová hmotnost půdy Provzdušenost půdy Půdní voda Půdní hydrolimity Obsah a kvalita humusu Půdní reakce Množství prvků v půdě Faktory ovlivňující infiltraci Půdní organismy Vegetace... 23

7 3.4.3 Vliv člověka Klima POPIS ZÁJMOVÉHO ÚZEMÍ Lokalizace Horniny a reliéf Podnebí Půda Biota METODIKA Nástroje k měření infiltrace Postup měření infiltrace Odběr a vyhodnocení půdních vzorků Zpracování naměřených hodnot infiltrace HODNOCENÍ VÝSLEDKŮ Hodnocení zrnitosti půdy Vyhodnocení rozboru neporušeného půdního vzorku Vyhodnocení infiltrace ZÁVĚR SEZNAM POUŢITÉ LITERATURY SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM TABULEK SEZNAM PŘÍLOH... 49

8 1 ÚVOD Půda je důležitou součásti života na zemi. Pro člověka je nepostradatelná z hlediska pěstování rostlin. Vlivem neustále rostoucí lidské populace kvalitní, orné půdy značně ubývá a to si mnoho lidí neuvědomuje. Půdu ovlivňuje často nesmyslné vykupování a následná zástavba, ale i nesprávné agrotechnické operace, které zvyšují zhutnění půdy a tím nepřímo působí na infiltrační schopnost půdního profilu a celkově zhoršují stav i strukturu půd. Využívání protierozních, agrotechnických opatření a dodržování pravidel pěstování rostlin a obhospodařování pozemků, je důležitou součástí jak udržet kvalitní stav půdního profilu a tím i pozitivně ovlivňovat produkci. Také voda je důležitou součástí života na zemi. Z hlediska pěstování rostlin se významně podílí na růstu a vývoji rostlin a v půdním prostředí je důležitá pro transport živin a slouží i jako rozpouštědlo. Voda se do půdy dostává ve formě srážek nebo je uměle dodávaná lidskou činností. Přirozeným procesem vody, která dopadá na zemský povrch je infiltrace. Tento proces může být narušen škodlivým zhutněním půd, který negativně snižuje infiltrační schopnost půdy. Voda se nevsakuje a nastává smyv po povrchu horizontu, který s sebou odnáší živiny a negativně působí na celkový stav půdy a celkovou úrodnost. Tomuto jevu se říká vodní eroze. V přírodě všechny procesy a pochody na sebe navazují a ovlivnění jednoho negativně působí i na ostatní části. Člověk by si měl uvědomit význam půdy a pozitivně ovlivňovat její stav a kondici, dodržovat osevní postupy, vytvářet protierozní opatření a celkově nezatěžovat životní prostředí. 8

9 2 CÍL PRÁCE Cílem bakalářské práce je měření infiltrační schopnosti orné půdy v zájmové oblasti Frýdek-Místek. Hlavním úkolem je zpracování a vyhodnocení rychlosti infiltrace a kumulativní infiltrace v termínech , a na hnojené (45 t/ha chlévského hnoje) a nehnojené části pozemku. Mezi hlavní prováděné úkoly patří: - měření infiltrace pomocí vsakovacích válců - vyhodnocení rychlosti infiltrace a kumulativní infiltrace dle Kosťjakovy empirické rovnice - odběr vzorků půdy - fyzikální rozbor vzorků půdy v laboratoři a vyhodnocení vybraných fyzikálních charakteristik půdy 9

10 3 LITERÁRNÍ REŠERŠE 3.1 Infiltrace Voda je jednou ze základních složek země a je důležitým prvkem života na zemi. Přirozenou schopností vody, dopadající na povrch země, přesněji na povrch půdy je infiltrace neboli vsakování. Vsakování vody do půdy celkově ovlivňuje vodní režim půd a vodní bilanci. Výrazně ovlivňuje stav hladiny podzemní vody a povrchový odtok půd. Podle Riedla (1973) je infiltrace proces pronikání vody (srážkové nebo uměle dodávané) z povrchu půdy směrem do nejhlubších vrstev. Při samotném procesu infiltrace jsou důležité faktory, které ovlivňují průběh infiltrace. Především intenzita srážek, vlhkost půdy, obsah půdního vzduchu, množství agregátů a pseudoagregátů, pórovitost a nekapilární vodivost půdy. Při vsaku se voda pohybuje v nekapilárních pórech, dochází však také k postupnému pohybu kapilární vody, obsažené v půdě před vsakováním. Týká se to především vody obsažené v semikapilárních pórech. Proto zvýšení vlhkosti půdy, obecně zmenšuje intenzitu infiltrace. Rychlost infiltrace ovlivňuje tlak uzavřeného vzduchu, který před sebou posouvá vsakující se voda. Postupně se tlak uzavřeného vzduchu zvětšuje a nemůže-li vzduch unikat, snižuje se rychlost vsaku. Vsakování není vždy stejnorodé, mění se s časem (intenzita se s časem snižuje), mění se podle současných půdních podmínek na daném stanovišti (uplatňují se trhliny, otvory po odumřelých kořenech rostlin nebo otvory vzniklé půdním edafonem apod.). Při vsaku vody do půdy se podle Kutílka (1966) a rozboru provedeného Colmanem a Bodmanem (1956) rozděluje půdní profil do několika oblastí vsaku: 1. Oblast s plným nasycením vodou na hodnotu plné vodní kapacity (PVK). Mocnost této oblasti je omezena. 2. Oblast přenosu s pomalou změnou vlhkosti v čase i hloubce. Vlhkost je menší něž PVK a mocnost se zvětšuje s dobou trvání infiltrace. 3. Oblast zvlhčení se změnou vlhkosti v čase i hloubce. 4. Oblast nasycení a přechodu vlhkosti půdy do původního stavu. Je patrná jako viditelná hranice vsaku vody. 10

11 Měření infiltrace vody do půdy zjišťujeme v polních podmínkách nebo v laboratoři. Vsakovací schopnost půdy se v závislosti na čase velmi rychle zmenšuje, až se dostává do mezní hodnoty vsaku, která se označuje jako vyrovnaná rychlost, kde je konstantní příjem vody a filtrace. To znamená, že vsak přechází po určité době v průsak. Zjištěné hodnoty měření infiltrace se mohou využívat ve vodohospodářské praxi při vodohospodářských bilancí a s ohledem na ni provádíme protierozní opatření a stavby, úpravy vodních toků, výstavby nádrží apod. (Vališ a Šálek, 1967). 3.2 Metody měření a vyhodnocení infiltrace Podle Riedla (1973) se měření provádí nejčastěji v přírodních podmínkách, metodami vsakovacích válců, postřikem nebo kompaktním infiltrometrem. Infiltraci také můžeme měřit i v laboratoři na velkých vzorcích odebraných v neporušené struktuře Metoda vsakovacích válců Při této metodě jsou použity dva válce s různými průměry, které se vloží do sebe a zatlučou do půdy. Do obou válců doléváme vodu z odměrné nádoby. Voda, která se nalévá do vnějšího válce, slouží ke snížení bočního průsaku a zkreslení měření infiltrace. Ve vnitřním válci je umístěno měřící zařízení, podle kterého doléváme vodu a sledujeme, aby hladina vody neklesla pod hrot. Během celé metody měříme interval vsakující se vody a při odhalení hrotu měřícího zařízení doléváme vodu (Krešl, 2001). Metoda vsakovacích válců, byla použita při měření infiltrace na vybraném území a bude podrobněji popsána v metodice práce Metoda postřikovací Metoda postřikovací se využívá u lesních půd, do kterých lze jen s obtížemi zatlouci vsakovací válce bez narušení přirozené struktury půdy. Velikost vsaku se stanovuje jako rozdíl mezi dodaným množstvím vody a odtokem z vymezené plošky. Tato metoda se nejvíce blíží skutečným poměrům při dešti (Krešl, 2001) Metoda kompaktního infiltrometu Kompaktní infiltrometr je přístroj na měření rychlosti infiltrace vody do půdy. Pracuje na principu Mariottovy láhve. Součástí přístroje je čidlo (datalogger), který měří každých 20s výšku hladiny uvnitř láhve. Po ukončení měření se naměřená data zpracovávají a přenáší do PC (Krešl, 2001). 11

12 3.2.4 Metoda měření infiltrace v laboratoři Provádí se na odebraných vzorcích v neporušeném stavu. Používá se vzorek půdy z nejsvrchnější vrstvy půdního profilu. K této metodě se využívají válečky z kovu nebo plexiskla (průměr válce je obvykle 120 mm a délka 60 cm), které se zatlačují ve svislé poloze do půdy. Následně válečky vykopeme i s částí zeminy a opatrně dopravíme do laboratoře, kde se začne s měřením. Měření probíhá stejným způsobem jako na poli. Díky této metodě můžeme určit vsakovací schopnost jílovitých, hlinitých nebo hlinitopísčitých půd (Vališ a Šálek, 1967) Vyhodnocení infiltrace Pro časový průběh infiltrace vody se při vyhodnocování používá empirických vztahů, které jsou odvozené z tvaru vsakovacích křivek. Vztahy vyjadřující průběh vsakovacích křivek v čase publikovali nejrůznější autoři např. Němec (1964), Budagovskij, A. I. (1955), Benetin, J. (1958). Pro jednoduchost se používá Kosťjakova rovnice, popř. v Mezencevově úpravě (Krešl, 2001). Kosťjakova rovnice: V t = V 1 / t α (mm/min) Kde: V t intenzita vsaku na konci časového úseku t V 1 intenzita na konci první časové jednotky (mm.min -1 ) t čas od začátku infiltrace (min.) α exponent, který nabývá hodnot podle půdních poměrů. Podle Kutílka (1966) je exponent pro ulehlé a písčité půdy α < 0,2, pro půdy s vyvinutou strukturou v humusovém horizontu α = 0,2 ~ 0,4 a pro hlinité a těžší půdy, bohaté na pseudoagregáty α = 0,4 ~ 0,6. Základní tvar Kosťjakovi rovnice nevystihuje skutečné podmínky a rozsah se omezuje pouze na rozmezí 1 t T. Koeficient T vyjadřuje dobu, kdy vsakovací schopnost poklesne na vyrovnanou hodnotu V c (která se blíží koeficientu filtrace půdy). Tento nedostatek upravil Mezencev jak uvádí Němec (1965) tím, že zavedl vyrovnanou hodnotu intenzity vsaku V c a upravil stávající podobu Kosťjakovij rovnice na tvar: 12

13 V t = V c + (V 1 V c ).t -β (mm/min), kde jednotlivé hodnoty jsou stejného významu jako u první rovnice. Konstanta β je závislá na půdních vlastnostech a na počáteční vlhkosti (Riedl, 1973). 3.3 Fyzikální a chemické vlastnosti půdy Vsak vody do půdy ovlivňují fyzikální a chemické vlastnosti půdního horizontu. Půda je obecně polydispezní systém hmoty. Skládá se z tuhé fáze (půdní částice), kapalné fáze (půdní voda) a plynné fáze (půdní vzduch). Půdní vlastnosti můžeme rozdělit na fyzikální a chemické. Mezi nejdůležitější fyzikální vlastnosti půdy, které mohou ovlivňovat infiltraci patří zrnitost, pórovitost, měrná a objemová hmotnost půdy, provzdušenost, půdní voda, půdní hydrolimity apod. Z hlediska chemických vlastností je podstatná půdní reakce, obsah a kvalita humusu a množství dostupných prvků v půdě (Jandák a kol., 2010) Zrnitost půdy Zrnitost půdy je jedna z nejdůležitějších půdních fyzikálních vlastností, která značně ovlivňuje průběh infiltrace. Podle Jandáka a kol. (2010) ovlivňuje poměry vody a vzduchu v půdě, poměr kapilárních a nekapilárních pórů, obsah i složení edafonu, adhezi a kohezi, chemické, fyzikálně chemické i biochemické procesy v půdě. Půda se jako polydispezní systém dělí z hlediska velikosti částic na: Hrubé disperze, tj. částice větší než 1 µm (prach, písek, štěrk a kameny). Koloidní disperze, tj. částice od 1 µm do 1 nm (koloidní jíl, kyselina křemičitá, hydratované sesquioxidy). Molekulární disperze, tj. částice menší než 1 nm (rozpuštěné soli v půdní vodě, kyseliny, zásady a disociované ionty). Jednotlivé půdní částice lze rozdělit podle velikostních frakcí do osmi kategorií (Tab. č. 1). Velikostní hranicí mezi jednotlivými frakcemi představuje průměr zrna 2 mm. Částice větší než 2 mm jsou skelet, menší než 2 mm jemnozem (Jandák a kol., 2010). 13

14 Tab. č. 1: Klasifikační stupnice zrnitostních kategorií (Jandák a kol., 2010). Velikost zrn [mm] < 0,001 0,001 0,01 Označení frakcí jíl jemný a střední prach 0,01 0,05 hrubý prach 0,05 0,25 jemný písek 0,25 2,00 střední písek 2,00 4,00 hrubý písek 4,00 30,00 štěrk > 30,00 kámen Podle procentického zastoupení jednotlivých velikostních frakcí zrn se půdy rozdělují na půdní druhy. Ke klasifikaci se používá klasifikační diagram (Spirhanzlův, trojúhelníkový diagram) nebo tabulka (Kopeckého, Nováka). U nás byla zavedena při komplexním průzkumu půd Novákova stupnice (Tab. č. 2), která rozlišuje sedm druhů zemin podle zastoupení částic < 0,01 mm v jemnozemi (Jandák a kol., 2010). Tab. č. 2: Klasifikační stupnice zemin podle Nováka (Jandák a kol., 2010). Obsah částic menších 0,01 mm v % Označení duhu půdy Klasifikace půdy 0-10 písčitá P lehká hlinitopísčitá HP lehká písčitohlinitá PH středně těžká hlinitá H středně těžká jílovitohlinitá těžká jílovitá JV těžká nad 75 jíl J těžká 14

15 3.3.2 Pórovitost půdy Pórovitost půdy má velký význam při rychlosti infiltrace vody do půdy. V půdním horizontu se nacházejí prostory, které nejsou zaplněné tuhou fází půdy. Tyto volné prostory se nazývají půdní póry. Póry jsou většinou vzájemně propojeny, ale mají rozdílný tvar a velikost. Pórovitost je důležitá z hlediska vodních a vzdušných poměrů v půdě, zejména pro zásobení rostliny vodou. Množství pórů se mění v závislosti na druhu půdy. U půd silně humózních a rašelinných může dosahovat %, u půd zamokřených i pod 30 %. U zemědělských půd se pórovitost pohybuje v rozmezí %. Póry se rozdělují podle druhu a velikosti sil, které působí na vodu v jednotlivých pórech na kapilární (jemné) póry, nekapilární (hrubé) póry a semikapilární (střední) póry. Voda se v kapilárních pórech pohybuje proti směru gravitace, protože je ovládána kapilárními silami. Vzduch se zde pohybuje neomezeně. Kapilární póry jsou místem pro chemické, fyzikálně chemické a biologické pochody. V nekapilárních pórech se voda pohybuje volně do spodiny díky působení gravitace. Na místo vody se dostává volně vzduch. Hrubé póry jsou důležité při výměně plynné fáze mezi půdou a ovzduším. Semikapilární póry tvoří přechod mezi kapilárními a nekapilárními póry (Jandák a kol., 2010). V tabulce č. 3 jsou uvedeny kritické hodnoty pórovitosti dle Lhotského. Při překročení dochází k negativnímu vlivu, který ovlivňuje půdu a nepřímo i infiltraci, rostliny a edafon. Tab. č. 3: Limitní hodnoty pórovitosti pro jednotlivé půdní druhy (Lhotský, 2000). Fyzikální vlastnost Půdní druh (obsah částic pod 0,01 mm v %) J JV - JH H PH HP P > < 10 Pórovitost (%) < 48 < 47 < 45 < 42 < 40 < 38 Legenda: J- jíl, JV- půda jílovitá, JH- půda jílovitohlinitá, H- půda hlinitá, PH- půda písčitohlinitá, HP- půda hlinitopísčitá, P- půda písčitá. 15

16 3.3.3 Měrná hmotnost půdy Měrná hmotnost půdy vyjadřuje hmotnost jednotkového objemu půdy bez pórů za předpokladu vyplnění volného prostoru půdními částicemi. Měrnou hmotnost můžeme vyjádřit jako číslo, které udává kolikrát je určité množství zeminy (vysušené při 105 C) těžší než objem vody při 4 C. Průměrná hodnota měrné hmotnosti se díky přítomnosti křemene v minerálním podílu většiny půd blíží k hodnotě 2,65 g/cm 3. Hodnota měrné hmotnosti je důležitá pro výpočet objemové hmotnosti a celkový výpočet pórovitosti. Stanovuje se ve vzduchových pyknometrech nebo xylolovou metodou (Jandák a kol., 2010) Objemová hmotnost půdy Objemová hmotnost půdy vyjadřuje aktuální hmotnost jednotkového objemu půdy v neporušeném stavu s aktuálním množstvím a obsahem vody a vzduchu. Hodnota je závislá na měrné hmotnosti půdy, množství pórů v půdě a jejich zaplnění vodou. Hodnota objemové hmotnosti se mění během roku vlivem rozdílných vlhkostních poměrů. Rozlišujeme objemovou hmotnost suché a vlhké půdy (Jandák a kol., 2010). Objemová hmotnost suché půdy se ve svrchních vrstvách půdního horizontu pohybuje v rozmezí 1,2 1,5 g/cm 3. Směrem do hloubky hodnota vzrůstá na rozmezí 1,6 1,8 g/cm 3. Objemová hmotnost suché půdy ovlivňuje kyprost a ulehlost půdy a je důležitá při výpočtu celkové pórovitosti (Jandák a kol., 2010). V tabulce č. 4 jsou dle Lhotského (2000) uvedeny limitní hodnoty objemové hmotnosti suché půdy pro jednotlivé půdní druhy. Tab. č. 4: Limitní hodnoty objemové hmotnosti suché půdy (Lhotský, 2000). Fyzikální vlastnost Objemová hmotnost suché půdy (g/cm 3 ) Půdní druh (obsah částic pod 0,01 mm v %) J JV - JH H PH HP P > < 10 > 1,35 > 1,40 > 1,45 > 1,55 > 1,60 > 1,70 Legenda: J- jíl, JV- půda jílovitá, JH- půda jílovitohlinitá, H- půda hlinitá, PH- půda písčitohlinitá, HP- půda hlinitopísčitá, P- půda písčitá. 16

17 V tabulce č. 4 je uveden strukturní stav humusového horizontu u středně těžkých a těžkých půd podle objemové hmotnosti a pórovitosti (Kutílek, 1966). Tab. č. 5: Strukturní stav humusového horizontu u středně těžkých a těžkých půd (Kutílek, 1966). Strukturní stav humusového horizontu Objemová hmotnost suché půdy (g/cm 3 ) Pórovitost (%) Výborný < 1,2 > 54 Dobrý 1,2 1, Nevyhovující 1,4 1, Nestrukturní 1,6 1, Objemová vlhkost vlhké půdy: necharakterizuje stálé vlastnosti půdy, protože je proměnná v závislosti na okamžité vlhkosti půdy. Jé méně významná než objemová hmotnost suché půdy (Vališ a Šálek, 1967) Provzdušenost půdy Půdní póry jsou vyplňovány vzduchem a vodou. Provzdušenost je obsah vzduchu v objemové jednotce půdy, vyjádřený v procentech. Vzduch, který vyplňuje půdní póry má mnohonásobný význam. Ovlivňuje chemické a biologické procesy v půdě, rostliny, které mají za svého růstu určité nároky na provzdušenost půdy a ovlivňuje i průběh infiltrace vody do půdy (Kutílek, 1966). Provzdušenost půdy je závislá na pórovitosti půdy a okamžité vlhkosti. Ideální hodnoty provzdušenosti se dle Jandáka a kol. (2010) pohybují v rozmezí % Půdní voda Voda se vyskytuje v půdě v kapalném, plynném nebo tuhém skupenství. Celkové množství vody v půdě se během roku mění, je závislé na srážkách, výparu, odtoku, spotřebě a transpiraci rostlinami nebo kapilárním vzlínání podzemní vody (Kutílek, 1966). Dle Kutílka (1966) má půdní voda mnohostranný význam. Ovlivňuje transport mnohých látek v půdním profilu. Má vliv na řadu fyzikálních vlastností, ovlivňuje tepelný režim půd, objemové změny apod. Půdní voda je nepostradatelná pro přijímání 17

18 vody rostlinou a působí na půdní organismy. Podle Jandáka a kol. (2010) půdní voda slouží jako velmi dobré rozpouštědlo látek a disperzní prostředí. Podílí se na chemických i biochemických procesech v půdě, má velký význam z hlediska půdotvorných procesů a výživy rostlin. Půdní voda se liší svými vlastnostmi a není vždy stejně pohyblivá. Metody zjišťování půdní vody můžeme rozdělit na přímé a nepřímé. Při využívání přímých metod se zjišťuje skutečné množství vody v půdě. Při využívání nepřímých metod se půdní vlhkost odvozuje z čidel umístěných v půdě (Jandák a kol., 2010). U přímé metody se podle Jandáka a kol. (2010) využívá vážková (gravimetrická) metoda, u které se stanovuje půdní vlhkost vážením vlhkého a vysušeného půdního vzorku. U metod nepřímých se využívají čidla, která jsou zabudována do půdního prostředí. Jsou to metody elektrometrické (využívající elektrickou vodivost s vlhkostí půdy), kapacitní (založeny na měření změn permitivity), neutronové (pracující s neutrony o vysoké energii) a gamaskopické metody (založeny na adsorbci nebo rozptylu γ- fotonů). Podle Kutílka (1966) je půdní voda různě pohyblivá díky odlišným vlastnostem a různorodým působením sil. Na základě převahy sil, rozdělujeme půdní vodu na adsorpční, kapilární a gravitační vodu. Adsorpční voda Adsorbční voda je poutaná povrchem půdních částic adsorpčními a osmotickými silami. Vyskytuje se u povrchu tuhé fáze půdy. V kapalném skupenství je téměř nepohyblivá. Samotná v půdě se vyskytuje pouze při velmi nízké vlhkosti (Kutílek 1966, Jandák a kol., 2010). Kapilární voda Kapilární voda je poutaná kapilárními silami, které vznikají na rozhraní pevné, kapalné a plynné fáze půdy. Na základě vlhkosti a struktury půdy rozeznáváme několik forem kapilární vody: styková, pendulární, funikulární, zavěšená, vzlínající a další. Tyto formy se liší pohyblivostí (Jandák a kol., 2010, Krešl, 2001). 18

19 Gravitační voda Gravitační voda je voda poutaná gravitačními silami. Při značném zvyšování vlhkosti začne voda zaplňovat hrubé póry a nemohou se zde vytvářet kapilární menisky a vzniká gravitační voda (Jandák a kol., 2010) Půdní hydrolimity Půdní hydrolimity jsou hranice, které oddělují jednotlivé kategorie vody v půdním prostředí. Hranice nejsou ostré, vycházejí z plynulého intervalu vlhkosti. Uprostřed tohoto intervalu předpokládáme charakteristickou vlhkost a místo, které nazýváme hydrolimit. Půdní hydrolimity rozdělujeme na základní a aplikované. K základním řadíme retenční vodní kapacitu, lentokapilární bod a adsorpční vodní kapacitu. K aplikovaným pak plnou vodní kapacitu, polní vodní kapacitu a maximální kapilárni kapacitu (Jandák a kol., 2010). Retenční vodní kapacita Θ RVK Retenční vodní kapacita vyjadřuje maximální množství vody, které dokáže půda vlastními silami udržet a to i při nadměrném zavlažení. (Drbal, 1962). Leží na rozhraní vody kapilární a gravitační a odpovídá tlakovým výškám od 100 cm (písčité půdy) po 500 cm (jílovité půdy) (Jandák a kol., 2010). Lentokapilární bod Θ LB Lentokapilární bod je významným hydrolimitem z hlediska přístupnosti vody pro rostliny. Při poklesu půdní vlhkosti se snižuje proud kapilární vody natolik, že nestačí doplňovat vodu, kterou spotřebuje vegetace. Díky snížené pohyblivosti se stává pro rostliny voda nedostupnou. Lentokapilární bod je rozmezí mezi dynamicky přístupnou a nepřístupnou vodou (Drbal, 1962). Adsorpční vodní kapacita Θ AV Adsorbční vodní kapacita leží na rozmezí adsorpčních a kapilárních sil. Je základním hydrolimitem, který vyjadřuje maximální množství vody, které dokáže půda poutat adsorpčními silami. Odpovídá přibližně hodnotě pf= 4,8 5,2 (Jandák a kol., 2010). 19

20 Plná vodní kapacita Θ PVK Plná vodní kapacita je hodnota při plném zaplnění půdních pórů vodou. Výrazně se přibližuje hodnotě půdní pórovitosti. Hodnotu výrazně snižují a ovlivňují objemové změny v půdě, případně půdní vzduch (Jandák a kol., 2010). Polní vodní kapacita Θ PK Polní vodní kapacita je vlhkost, kterou je schopna půda po delší dobu udržet po umělém nasycení infiltrací. Z půdního profilu odtéká pouze voda gravitační. Hydrolimit se shoduje s retenční vodní kapacitou, pouze se liší metodou svého stanovení. Odpovídá hodnotě pf = 2,0 2,7 (Jandák a kol, 2010). Maximální kapilární kapacita Θ MKK Maximální kapilární kapacita stanovuje maximální nasycení kapilárních půdních pórů. Blíží se hodnotám vlhkosti retenční vodní kapacity a polní vodní kapacity. Stanovuje se metodou dle Nováka (Jandák a kol., 2010) Obsah a kvalita humusu Obsah a kvalita humusu je důležitou chemickou vlastností půd, která do určité míry ovlivňuje infiltraci. Předmětem bakalářské práce bylo porovnání infiltrace na hnojeném a nehnojeném pozemku, tedy s vyšším a nižším obsahem humusu. Podle Jandáka a kol. (2010) je humus organická látka, která prochází neustálými změnami. Je tvořen zbytky rostlin a živočichů v různém stupni rozkladu, které se nacházejí v půdě nebo na půdě. Humus rozdělujeme na základě složení do dvou skupin na specifické a nespecifické humusové látky. Mezi specifické humusové látky patří humínové kyseliny, hymatomelanové kyseliny, fulvokyseliny a humíny a humusové uhlí. Nespecifické humusové látky tvoří organické, lehce rozložitelné látky (Jandák a kol., 2010). Při posuzování kvality humusu se využívá poměr zastoupení humínových kyselin a fulvokyselin (HK : FK). Zvyšováním obsahu HK stoupá kvalita humusu. U většiny našich půd je tento poměr menší než 1. Kvalita humusu se dále posuzuje i poměrem C : N, který je daný hodnotou 10 : 1 (Jandák a kol., 2010). 20

21 Tabulka č. 7 klasifikuje půdy podle obsahu humusu do čtyř základních kategorií (Kutílek, 1966). Tab. č. 6: Klasifikace půd podle obsahu humusu (Kutílek, 1966). Půdy Obsah humusu v půdách (% hmotnosti) lehkých středních a težkých Bezhumózní 0 0 Slabě humózní < 1 < 2 Středně humózní Silně humózní > 2 > Půdní reakce Půdní reakce je významná chemická vlastnost, ovlivňující půdotvorné procesy, přeměnu organických látek, růst rostlin, půdní organismy a nepřímo tak ovlivňuje infiltraci. Půdní reakce je dána aktivitou a přítomností vodíkových iontů, které tvoří s molekulou vody anionty H 3 O +. Půdní reakce jsou vyjádřeny reakčním číslem ph, které vyjadřuje záporný logaritmus koncentrace vodíkových iontů. Na základě této koncentrace rozdělujeme půdy na neutrální (ph 6,6 7,2), kyselé (ph 0-6,5) a alkalické (ph 7,3 14) [1]. Podle Vališe a Šálka (1976) rozeznáváme čtyři základní skupiny půdních reakcí: aktivní, potencionální, výměnnou a hydrolytickou Mnoţství prvků v půdě Prvky tvoří významnou část půdy, ovlivňují růst a vývoj rostlin, podmiňují různé fyziologické pochody a jsou důležitými stavebními prvky. Podle procentuálního zastoupení prvky dělíme na makroelementy, mikroelementy a ostatní prvky. Převážné zastoupení mají makroelementy, které tvoří z celkového počtu 97,85 %. Patří sem prvky, které tvoří základní složky organických látek a vyskytují se od desetiny po desítky procent. Nejvýznamnějšími jsou C, O, H, N, P, K, Ca, Mg a S. Mezi mikroelementy, které jsou zastoupeny pod desetinu procenta jsou nejvýznamnější Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo, Al aj. Ostatní prvky jsou obsaženy v rostlinách nebo vznikají lidskou činnosti např. Cd, Pb, Cr, As, Ni aj.[2]. 21

22 3.4 Faktory ovlivňující infiltraci Je mnoho faktorů, které ovlivňují pozitivně nebo negativně infiltraci a vodní režim půd. Kromě fyzikálních a chemických vlastností půd mají důležitou roli půdní organismy, půdní vegetace, činnost člověka a klima Půdní organismy Organismy, které se nacházejí v půdním prostředí se nazývají edafon. Tyto organismy se podílí na všech půdních procesech, ovlivňují chemické i mechanické změny struktury půdního profilu, podílí se na rozkladu organických látek i látek minerálních mineralizací, unifikací nebo humifikací. Významně se podílí na mechanickém rozrušování půdy a kypření. Některé druhy ovlivňují vodní režim půd vytvářením chodbiček a kanálků, do kterých vniká srážková voda a půdní vzduch. Půdní edafon je ovlivňován podmínkami daného prostředí jako je vlhkost, provzdušenost, teplota, půdní reakce atd. Na základě velikosti, množství a hmotnosti, rozdělujeme půdní organismy na mikroedafon, mezoedafon a makroedafon (Jandák a kol., 2010). Mikroedafon Mikroedafon zastupují heterotrofní organismy. V půdě se vyskytují druhy aerobní, fakultativně anaerobní a anaerobní, které se podílí na procesech přeměny a rozkladu organických i minerálních látek. Mezi nejrozšířenější zástupce patří rody Pseudomonas, Athrobacter, Clostridium, Penicillium, Bacillus, Micrococcus, Rhizobium, Nitromonas a Nitrobacter aj. (Jandák a kol., 2010). Mezoedafon Mezoedafon je tvořen zástupci živočišné říše mimo obratlovců. V půdním profilu se podílí na mechanickém rozrušování a kypření půdy, zatahování organických zbytků do půdy, vytvářením chodbiček a kanálků, které vyplňuje srážková voda a půdní vzduch. Jejich množství je ovlivněno vlastnostmi a složením půd. Tyto organismy vyžadují dostatečnou zásobu organických zbytků, dobré provzdušnění, vlhkost a teplotu půdního profilu. Mezi nejrozšířenější zástupce patří háďátka, členovci, červy, měkkýši a žížaly. (Jandák a kol., 2010). 22

23 Makroedafon Makroedafon je tvořen zástupci obratlovců, kteří žijí v půdě. Jejich hlavní význam je mechanické provětrávání, prohrabování a zatahování organických zbytků do půdy, obohacování organické hmoty svými odumřelými tělními zbytky a exkrementy. Mezi nejrozšířenější zástupce patří krtek, sysel, křeček, hraboš, myš atd. (Jandák a kol., 2010) Vegetace Rostliny výrazně ovlivňují infiltraci, celkový stav a spotřebu půdní vody prokořeněním půdního profilu. U spotřeby vody rostlinami hraje roli hloubka kořenů a také hustota i celistvost vegetačního pokryvu. Rostliny vydávají vodu z půdy zpět do atmosféry ve formě vodních par. Tento jev se nazývá transpirace. U půdy, která je bez vegetace, probíhá spotřeba vody výparem ze svrchní vrstvy půdy. Voda ze spodní vrstvy postupně putuje do svrchní části, kde dochází k jejímu výparu, což vede k prosychání půdy a ovlivnění vsakovací schopnosti půdy (Vaša, Drbal, 1975) Vliv člověka Člověk svou nesprávnou činností výrazně ovlivňuje vodní režim půd. Například pěstováním kulturních plodin, které jsou náročné na vodu, způsobem nesprávného obdělávání půdy a to zejména nedostatečným přísunem půdní organické hmoty, používáním těžké mechanizace, která vede ke zhutnění půd a výraznému snížení infiltrace vody do půdy. Zhutnění půdy obecně zhoršuje půdní prostředí, negativně působí na produkci plodin, výrazně zpomaluje vsak vody do půdy, což má za následek vznik vodní eroze. Díky zhutnění půdy se zvyšuje objemová hmotnost půdy a snižuje se pórovitost a dochází k destrukci půdních agregátů (Javůrek, Vach, 2008) Klima Klimatické podmínky jsou energetickým i materiálním působícím faktorem, který má přímý a nepřímý vliv na intenzitu infiltrace vody do půdy. Poměr srážek a výparu ovlivňuje vlhkost půdy, která má vliv na intenzitu i kvalitu vnitřních pochodů v půdě. Významným klimatickým faktorem je teplo, které ovlivňuje stav půdní vody, rychlost biologických a biochemických procesů v půdě a má vliv i na výpar, který rozhoduje 23

24 o množství vody v půdě. Výpar vody z půdy přímo ovlivňuje vítr, který má vliv na rozrušování povrchu půdy a napomáhá vzniku větrné eroze (Jandák, 2010). 4 POPIS ZÁJMOVÉHO ÚZEMÍ 4.1 Lokalizace Zájmové území se nachází v jihovýchodní části Moravskoslezského kraje asi 2 km jižně od města Frýdek-Místek na ulici Palkovická (Obr. č. 1 a 2) v blízkosti vodní nádrže Olešná. Město Frýdek-Místek leží na středním toku řeky Ostravice na rozhraní Moravy a Slezska v oblasti pod CHKO Beskydy. Zaujímá rozlohu 5131 ha se střední nadmořskou výškou 304 m n. m. Dle statistik půdního fondu, zemědělskou půdu zaujímá rozloha 2526,6 ha, která je členěna na ornou půdu (1562,8 ha), zahrady (406,7 ha), ovocné sady (8,2 ha), louky (377,3 ha) a pastviny (174,6 ha) [3]. Tato oblast se dle Culka (1996) řadí do Podbeskydského bioregionu. Obr. č. 1: Lokalizace zájmové oblasti [4]. 24

25 Obr. č. 2: Lokalizace s vyznačením zájmové oblasti [5]. 4.2 Horniny a reliéf Podbeskydský bioregion, ve kterém se nachází naše zájmové území, tvoří vápnitý flyš spodní křídy, který je tvořen zejména jílovcem, slínovcem, slíny a vápencem. V kotlinách a plošinách jsou časté glaciální a glacifluviální sedimenty překryté sprašovými hlínami a svahovinami. V blízkosti Beskyd jsou typické pískovcové štěrky. Bioregion má charakter pahorkatiny s výškou m. Ve střední části bioregionu se vyskytují výrazně strmé kopce a hřbety. V plošších částech jsou typická drobná stržovitá údolíčka. Oblast Frýdku-Místku má podobu členité vrchoviny až ploché hornatiny s průměrnou nadmořskou výškou m (Culek, 1996). 4.3 Podnebí Dle Quitta (1971) leží bioregion na severním okraji v klimatickém regionu MT 10 (mírně teplá oblast), převážná část v MT 9 a úpatí Beskyd v chladném a vlhkém klimatickém regionu MT 2. Podle Atlasu podnebí ČR [6] se zájmová oblast nachází v mírně teplé oblasti s průměrnou roční teplotou 9 C. Průměrný roční úhrn srážek 25

26 v oblasti je 850 mm. Počet letních dní je 40 až 50 s průměrnou nejvyšší teplotou v červenci 17 až 18 C. Počet ledových dní je 30 až 40 s nejnižší průměrnou teplotou v lednu -2 až -3 C. Průměrná roční relativní vlhkost vzduchu je 75 až 80 %. Průměrná sezónní rychlost větru na podzim 3 až 3,5 m.s Půda Zájmová oblast má dle katastru nemovitostí výměru m 2. Je evidovaná jako orná půda. Číslo BPEJ zájmové oblasti je Bonitovaná půdní ekologická jednotka je vyjadřována v číselných pětimístných kódech. První číslo vyjadřuje klimatický region, v našem případě 7 (mírně vlhký, teplý MT4). Druhé a třetí číslo vyjadřuje hlavní půdní jednotku, na našem sledovaném území 46 (oglejená půda, středně těžká, dočasně zamokřená, středně skeletovitá). Čtvrté číslo vyjadřuje sklonitost a expozici pozemku. Na našem pozemku je sklonitost 1 až 3. Jedná se o rovinu s možností plošné vodní eroze. Páté číslo vyjadřuje skeletovitost a hloubku půdy. Na našem území je středně skeletovitá půda s hloubkou do 30 cm (mělká půda) [7]. Na hnojené části pozemku byl na podzim roku 2011 aplikován chlévský hnůj v dávce 45 t/ha s následnou orbou na hloubku 24 cm. V březnu (2013) byla půda vláčena s následným výsevem pšenice jarní. Na konci července proběhla sklizeň pěstované plodiny bez ponechání slámy na povrchu půdního profilu. V srpnu byla provedena podmítka na hloubku 8 cm s výsevem hořčice na zelené hnojení. 4.5 Biota Biota je ovlivněna geomorfologií a geologii Karpatské soustavy. Z rostlinného pohledu jsou zde druhy obecně rozšířené, subatlanské, jako bezosetka štětinovitá (Isolepis setacea), sítina cibulkatá (Juncus bulbosus) a štírovník bažinný (Lotus uliginosus) nebo druhy submediteránní, jako modravec chocholatý (Leopoldia comosa), voskovka menší (Cerinthe minor). Charakteristickým znakem je výskyt mezních prvků, alpínské nebo karpatské povahy např. bika žlutavá (Luzula luzulina), vrba šedá (Salix eleagnos), židovník německý (Myricaria germanica) atd. Fauna je nejčastěji zastoupena druhy jako ježek východní (Erinaceus concolor), plch lesní (Dryomys nitedula), břehule říční (Riparia riparia), jasoň červenooký (Panassius apollo) atd. Pro bioregion je typická mozaiková fauna podkarpatských pahorkatin (Culek, 1996). 26

27 5 METODIKA Na vybraném pozemku v blízkosti Frýdku-Místku jsme měřili rychlost infiltrace do půdy. Pro stanovení v přírodních podmínkách jsme použili metodu vsakovacích válců. Měření probíhalo ve třech termínech , a vždy po třech opakováních, na části pozemku druhým rokem po aplikaci chlévského hnoje v dávce 45 t/ha, a na nehnojené části pozemku. Dále jsme v zájmové lokalitě odebírali vzorky půdy k následnému hydro-fyzikálnímu rozboru a vyhodnocení vybraných hydro-fyzikálních charakteristik. 5.1 Nástroje k měření infiltrace Potřebné nástroje a pomůcky pro měření infiltrace pomocí vsakovacích válců: 1. souprava dvou vsakovacích válců, měřící zařízení s hrotem pro sledování hladiny a ocelové sítko, 2. odměrné nádoby na vodu, 3. dostatečné množství vody, 4. nářadí pro zatlučení válců do půdy, prkno nebo hranol pro rovnoměrné zatloukání, 5. stopky a záznamový list k zapisování naměřených hodnot (Obr. č. 3) 27

28 Obr. č. 3: Nástroje k měření infiltrace metodou vsakovacích válců 5.2 Postup měření infiltrace Pro měření infiltrace v terénu jsme jako výchozí použili metodu vsakovacích válců, kterou detailněji popisují Vališ a Šálek (1967). Před začátkem měření je důležité vybrat správné místo mimo preferenční cesty, bez viditelných trhlin a otvorů po kořenech rostlin, které by ovlivňovaly měření. Vybíráme vodorovné místo, které se očistí, aniž by se narušil přirozený stav povrchu půdy. Po úpravě povrchu můžeme zatloukat dva nerezové válce o různých průměrech. Nejprve zatloukáme menší válec o průměru 30 cm a vetší válec o průměru 55 cm. K zatloukání se používá kladivo, kterým zatloukáme válce přes dřevěné prkno nebo hranol do půdy. Válce vpravíme do hloubky 10 až 15 cm a dbáme, aby válec vnikal do půdy svisle a aby nedocházelo ke stlačování zeminy. Po zatlučení válců utěsníme povrchové spáry kolem stěn válců a umístíme do vnitřního válce ocelové sítko, které zabraňuje rozplavování půdy během nalévání vody. Dále umístíme měřící kovové zařízení s hrotem. V blízkosti měřící sestavy umístíme 50 l barel vody a odměrné 28

29 nádoby. Před zahájením infiltrace si nachystáme do odměrných nádob vodu (obvykle 2 litry), nachystáme stopky a záznamový list. Měření metodou vsakovacích válců začalo nalitím vody do obou dvou nerezových válců a současně byly spuštěny stopky. Na základě rychlosti vsaku se na začátku měření v našem případě nalilo množství 2 litrů do vnitřního válce. Voda se současně nalila i do vnějšího válce, abychom dosáhli stejné výšky hladiny. Voda, která se dolívá do vnějšího válce, slouží ke snížení bočního průsaku a ovlivnění měření infiltrace. Na začátku infiltrace byl zapsán počáteční čas do záznamového listu (0:00) a množství vody dodané na začátku měření (2, 3 nebo 4 l). Do připravených nádob jsme si mezitím odměřili potřebné množství vody (1 l) a při poklesu hladiny na úroveň hrotu, jsme vodu nalili do vnitřního válce. Současně byl zapsán čas poklesu do záznamového listu. Během měření se kontroluje těsnost a zaražení válců do půdy, aby nedocházelo k bočnímu úniku vody a udržuje se hladina vody ve vnějším válci. Při poklesu hladiny na úroveň hrotu opět dolijeme nachystané množství vody (1 l) do vnitřního válce, zapíšeme čas do záznamového listu a dolijeme vodu do vnějšího válce. Při ustálení a snížení rychlosti infiltrace vlivem nasycení půdního profilu vodou se snížilo množství dodávané vody nejprve na 0,5 l a v některých případech i na 0,2 l. Po ustálení intervalu mezi doléváním vody a dvou hodinách měření bylo ukončeno dodávání vody do vsakovacích válců. Do záznamového listu byl zaznamenán čas poklesu hladiny na úroveň hrotu a úplný vsak vody z vnitřního válce. Měření pobíhalo ve třech opakování z důvodu získání přesnějších výsledků. 5.3 Odběr a vyhodnocení půdních vzorků Odběr půdních vzorků v zájmovém území byl prováděn pomocí Kopeckého fyzikálních válečků o objemu 100 cm 3 (Jandák, 2009). Odběr byl prováděn v blízkosti měření infiltrace, kde byla vykopána sonda o rozměrech 30 x 50 cm. Odběr probíhal v hloubkách 15 a 27 cm zvlášť na hnojené (45 t/ha) a nehnojené části pozemku (Obr. č. 4). Pro přesnost rozboru se pro každou hloubku odebíraly tři válečky, které se zatlačily do půdy v dané hloubce až po okraj válečku. Poté byly válečky opatrně vyjmuty z půdy a pomocí nože seříznuty okraje, které přečnívaly. Seříznuté, očištěné a pečlivě označené válečky byly připravené na transport do laboratoře, kde probíhal následný půdní rozbor. Půdní rozbor byl prováděn v laboratoři Ústavu agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. 29

30 Obr. č. 4: Odběr půdních vzorků Na základě půdního rozboru, byly vypočítány parametry momentní (okamžité) vlhkosti, plná vodní kapacity, 30ti minutové vlhkosti, maximální kapilární vodní kapacity, retenční vodní kapacity, pórovitosti, množství kapilárních, nekapilárních a semikapilárních pórů, objemové hmotnosti redukované, provzdušenosti a měrná hmotnosti (Tab. č. 7). 30

31 Tab. č. 7: Parametry pro výpočet hodnot odebraných vzorků (Jandák a kol., 2010). Parametr Označení Výpočet Jednotky Momentní okamžitá vlhkost Θ A - C % obj. Plná vodní kapacita Θ NS Θ S B - C % obj. 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 S B 24 - C % obj. Pórovitost P ρ s - ρ d * 100 / ρ s % obj. Póry kapilární P k Θ RK % obj. Póry nekapilární P n P - Θ 30 % obj. Póry semikapilární P s Θ 30 - Θ RK % obj. Objemová hmotnost redukovaná ρ d C / V S g.cm -3 provzdušenost A P - Θ % obj. Měrná hmotnost Legenda: A - hmotnost vzorku ihned po odběru [g] ρ s zjištěno piknometricky g.cm -3 B hmotnost nasyceného vzorku [g] B 30 hmotnost vzorku po 30 min. odsávání na filtračním papíře [g] B 24 hmotnost vorku po 24 hod. odsávání na filtračním papíře [g] B 2 hmotnost vzorku po 2 hod. odsávání na filtračním papíře [g] C objem vzorku vysušeného při 105 C [g] V S objem válečku [cm 3 ] 5.4 Zpracování naměřených hodnot infiltrace Hodnoty, které jsme naměřili v zájmové lokalitě byly vyhodnocovány pomocí Kosťjakových empirických rovnic v programu Microsoft office Excel, do kterého byly všechny naměřené hodnoty vkládány (Kutílek, 1966). 31

32 V programu byla vytvořena tabulka (Příloha č. 7), kam se vkládala změřené data dodávky vody v závislosti na čase (min). Dále byly vypočteny hodnoty vsáklé vody (l) a interval mezi dodáním vody v minutách. Počáteční hodnota objemu vody byla vypočítána jako rozdíl celkového množství vody nalité do vnitřního válce na začátku měření a objem vody od povrchu půdy po úroveň hrotu. Tento objem vody ve vnitřním válci odpovídá hodnotě 1,413 litrů. Další hodnoty byly dopočítány přičtením dolité vody. K poslední hodnotě vsáklého množství vody byla přičtena hodnota 1,413 litrů. Následně byly časové hodnoty převedeny na minuty a vypočítaly se hodnoty okamžité rychlosti infiltrace i t (cm.min -1 ) a kumulativní infiltrace i t (cm). Rychlost infiltrace byla stanovena jako podíl objemu dodané vody (cm 3 ) a plochy válce (cm 2 ) násobený časovým intervalem (min). Kumulativní infiltrace byla stanovena jako podíl objemu vsáklé vody (cm 3 ) a plochy vnitřního válce (cm 2 ). Dalším krok byl sestavení bodového grafu XY (Obr. č. 5). Na osu X byly vynášeny hodnoty času (min) a na osu Y kumulativní infiltrace i t (cm). Pro zobrazení grafu bylo použito logaritmické měřítko. Body vyobrazené v grafu byly proloženy mocninnou spojnicí trendu s rovnicí regrese. Hodnoty z rovnice regrese se použily do Kosťjakových rovnic pro výpočet kumulativní infiltrace i t a rychlosti infiltrace v t. Výpočet kumulativní infiltrace i t a rychlosti infiltrace v t : i t = i 1 * t β (cm), v t = v 1 * t -α (cm.min-1), kde: i t koeficient vsakovací schopnost půdy na konci první časové jednotky (min), číselně se rovná kumulativní infiltraci na konci první časové jednotky, t čas od počátku měření infiltrace (min), β konstanta daná půdními vlastnosti, odvozená z rovnice regrese (výpočet 1- α), v 1 koeficient vsakovací schopnosti půd na konci první časové jednotky (min), číselně se rovná rychlosti infiltrace na konci první časové jednotky, α exponent závislý na půdních vlastnostech (výpočet 1- β). 32

33 kumulativní infiltrace [cm] 100,00 y = 2,95x 0,687 10,00 1,00 0,10 0,10 1,00 10,00 100, ,00 čas [min] Obr. č. 5: Příklad grafu kumulativní infiltrace použitý při vyhodnocování měření. Při postupu vyhodnocování jsme pro každé měření na hnojené a nehnojené části pozemku zpracovávaly graf rychlostní infiltrace a kumulativní infiltrace dle Kosťjakových empirických rovnic. Výsledné grafy a vzájemné porovnání hnojené a nehnojené části je zpracováno ve výsledcích práce. 6 HODNOCENÍ VÝSLEDKŮ Měření infiltrační schopnosti půdy probíhalo v lokalitě Frýdek-Místek. Byly provedeny tři měření ve dnech , a Měření bylo naplánováno i v květnu, ale z důvodu nepříznivého počasí v místě bylo zrušeno. Měření probíhalo na hnojené (45 t/ha) a nehnojené části pozemku vždy po třech opakováních. Dále byly na lokalitě odebrány vzorky půdy z hloubek 15 a 27 cm k hydro-fyzikálnímu rozboru půdy. 6.1 Hodnocení zrnitosti půdy Na základě odebraných vzorků půdy z hloubek 15 a 27 cm byla vyhotovena zrnitostní křivka pro nehnojenou (Obr. č. 6) a hnojenou část pozemku (Obr. č. 7). 33

34 Obr. č. 6: Zrnitostní křivka pro nehnojenou část pozemku. Obr. č. 7: Zrnitostní křivka pro hnojenou část pozemku 34

35 Zrnitostní křivku jsme vyhodnocovali pomocí Novákovy klasifikace půd. Na hnojené i nehnojené části pozemku, byla půda klasifikována jako hlinitá a středně těžká. Obsah jilnatých částic (< 0,01 mm) na hnojeném pozemku byl v hloubce 15 cm 38 % a v hloubce 27 cm 40 %. Na nehnojeném pozemku byl obsah jilnatých částic (< 0,01 mm) v hloubce 15 cm 37 % a 27 cm 38 %. 6.2 Vyhodnocení rozboru neporušeného půdního vzorku Vyhodnocování odebraných vzorků půdy ze zájmového území Frýdek-Místek, proběhlo v laboratoři Ústavu agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. Výsledky jsou zobrazeny v Tab. č Tabulky srovnávají hnojenou a nehnojenou část pozemku v hloubkách 15 a 27 cm. Vybranými hodnotami, které jsou okomentovány pod tabulkou je objemová hmotnost redukovaná, okamžitá vlhkost, pórovitost (kapilární, semikapilární a nekapilární póry) a provzdušenost. Tab. č. 8: Rozbor půdního vzorku ze dne Hloubka odběru 15 cm 27 cm N H N H Okamţitá vlhkost (%) 35,47 35,28 32,65 29,17 Plná vodní kapacita (%) 41,14 43,27 38,36 38,77 Vlhkost 30ti minutová (%) 38,09 39,57 36,25 36,39 Maximální kapilární vodní kapacita (%) 36,80 38,12 35,31 34,86 Retenční vodní kapacita přibližná (%) 33,76 33,19 32,96 30,98 Pórovitost (%) 43,27 44,58 38,68 36,63 Póry kapilární (%) 33,76 33,19 32,96 30,98 Póry semikapilární (%) 4,33 6,38 3,29 5,41 Póry nekapilární (%) 5,18 5,01 2,44 0,24 Objemová hmotnost redukovaná (g.cm -3 ) 1,47 1,44 1,59 1,66 Měrná hmotnost (g.cm -3 ) 2,59 2,59 2,60 2,62 Provzdušenost (%) 7,80 9,30 6,04 7,46 Legenda: N Nehnojeno, H Hnojeno. 35

36 Objemová hmotnost redukovaná dle Tab. č. 8 narůstá se zvětšující se hloubkou. V porovnání s limitními hodnotami fyzikálních vlastností zhutnělé půdy (Lhotský, 2000) je u hlinitých půd maximální hodnota objemové hmotnosti redukované 1,45 g.cm -3. Tato hodnota je překročena na nehnojené části pozemku v hloubce 15 cm a 27 cm. Hodnota je překročena i na hnojeném pozemku v hloubce 27 cm. Na nehnojeném pozemku v hloubce 15 cm se hodnota blíží kritickému stavu. Z výsledku vyplývá, že díky vyšším hodnotám objemové hmotnosti redukované je půda zhutnělá. Hodnoty pórovitosti jsou na nehnojeném a hnojeném pozemku všechny pod hranicí limitní hodnoty, která je pro hlinité půdy dle Lhotského (2000) 45 %. Pouze v hloubce 15 cm se hodnota přibližuje kritické hodnotě. Zastoupení kapilárních pórů by mělo být zhruba 2/3 k celkové pórovitosti. Tento poměr je překročen u všech hodnot zastoupení kapilárních pórů. Poměr semikapilárních a nekapilárních pórů (1:1) je v hloubce 15 cm na hnojeném i nehnojeném pozemku téměř stejný. V hloubce 27 cm je poměr semikapilárních a nekapilárních pórů stejný na nehnojeném pozemku. Větší množství semikapilárních pórů je na hnojeném pozemku v hloubce 27 cm. Okamžitá vlhkost na nehnojeném i hnojeném pozemku s hloubkou klesá. Ideální hodnoty provzdušenosti by se dle Jandáka a kol. (2010) mely pohybovat v rozmezí %. Ideální hodnoty provzdušenosti nejsou dosaženy v žádné hloubce. Z půdního rozboru byla zjištěna nejvyšší okamžitá vlhkost za sledované období, která negativně ovlivnila hodnoty provzdušenosti. Dle Lhotského (2000) je minimální vzdušnost pro hlinité půdy 10 %. Tato hodnota nebyla dosažena u žádné hloubky. 36

37 Tab. č. 9: Rozbor půdního vzorku ze dne Hloubka odběru 15 cm 27 cm N H N H Okamţitá vlhkost (%) 27,79 24,89 27,72 21,63 Plná vodní kapacita (%) 39,11 43,21 40,13 46,2 Vhkost 30ti minutová (%) 36,66 38,08 37,2 40,37 Maximální kapilární vodní kapacita (%) 35,67 35,43 35,85 36,79 Retenční vodní kapacita přibližná (%) 32,74 31,55 32,83 32,69 Pórovitost (%) 38,29 43,84 40,05 50,71 Póry kapilární (%) 32,74 31,55 32,83 32,69 Póry semikapilární (%) 3,92 6,53 4,36 7,68 Póry nekapilární (%) 1,63 5,76 2,86 10,35 Objemová hmotnost redukovaná (g.cm -3 ) 1,60 1,48 1,57 1,30 Měrná hmotnost (g.cm -3 ) 2,60 2,63 2,62 2,64 Provzdušenost (%) 10,5 18,95 12,33 29,08 Legenda: N Nehnojeno, H Hnojeno. Rozbor půdního vzorku druhého měření ukazuje překročení limitních hodnot objemové hmotnosti redukované v hloubce 15 cm na hnojeném i nehnojeném pozemku a také v hloubce 27 cm na nehnojeném pozemku. V hloubce 27 cm na hnojeném pozemku není zdaleka dosažena hranice limitní hodnoty objemové hmotnosti redukované (1,45 g.cm -3 ), která indukuje škodlivé zhutnění půd. Pórovitost dosahuje kritické hodnoty pro půdy hlinité (45%) v hloubce 15 cm na hnojené i nehnojené části pozemku a v hloubce 27 cm na nehnojeném pozemku. V hloubce 27 cm na hnojené částí je pórovitost daleko nad hranicí kritické hodnoty. Ideální poměr kapilárních pórů k celkové pórovitosti je téměř splněn pouze v hloubce 27 cm na hnojeném pozemku. Zastoupení nekapilárních a semikapilárních pórů je zhruba stejné v hloubce 15 cm na hnojeném pozemku. Na nehnojeném pozemku v hloubce 15 a 27 cm je větší množství semikapilárních pórů a na hnojeném pozemku v hloubce 27 cm je větší zastoupení nekapilárních pórů. Okamžitá vlhkost na hnojeném i nehnojeném pozemku s hloubkou klesá a při porovnání s prvním a třetím měřením jsou hodnoty nejnižší za celou vegetační sezónu Ideální hodnoty provzdušenosti % jsou dosaženy na hnojeném pozemku v obou hloubkách narozdíl od nehnojeného pozemku, kde jsou 37