Vodorovná a zvislá priestorová premenlivosť vodivosti zeminy s biologickou vrchnou vrstvou – Materiál a metódy

Bádateľská rovina
Merania boli urobené na mieste Mláky II pri Sekuliach
na juhozápadnom Slovensku. Študovaná oblasť je
súčasťou geomorfologického celku Dolnomoravský
úval, ktorý je najsevernejším výbežkom Viedenskej panvy, ktorá je súčasťou Panónskej panvy.

Obec Sekule
leží v severozápadnej časti Borskej nížiny pri sútoku
riek Moravy, Dyje a Myjavy. Ráz okolia obce je nížinný.
Reliéf záujmového územia sa vyznačuje mimoriadne
malou vertikálnou členitosťou.
Celé územie má charakter roviny v nadmorskej výške
okolo 150 m n. m. Študované územie patrí k najteplejším
oblastiam SR. Patrí k suchým a teplým oblastiam
s miernou zimou, pričom priemerné ročné teploty vzduchu
sa pohybujú okolo 9°C. Najteplejším mesiacom
roka je júl, keď sa priemerné mesačné teploty blížia
k 20°C, najchladnejším mesiacom roka je január, keď
priemerné mesačné teploty neklesajú pod –2,0°C
(Kolektív, 1958).
Pokusné plochy boli v poraste asi 10-ročných borovíc
Pinus sylvestris, pod ktorými sa nachádzajú machorasty
Polytrichum piliferum, ďalej lišajníky (Cladonia sp.),
z vyšších rastlín sa tu sporadicky vyskytuje druh
Corynephorus canescens (Lichner et al., 2005). Porast
machov a lišajníkov bol rovnomerne pokrytý opadanými
ihlicami Pinus sylvestris. Pôda na tomto stanovišti je
piesočnatá, pôdny subtyp regozem modálna, na
eolickom piesku, nekarbonátová (MKSPS, 2000).
Vymeriavanie K (-2 cm) a R
Na meranie infiltrácie vody do zeminy sme používali
podtlakový infiltrometer Model S – Decagon Devices,
Pullman, WA. Infiltrometer má dĺžku 32,7 cm, priemer
disku zo sintrovanej ocele je 4,5 cm, objem zásobnej
nádoby infiltrometra je 100 ml, podtlak je nastaviteľný
v rozmedzí od –0,5 do –7 cm. Pri experimentoch s infiltráciou
etanolu sme použili zariadenie s polykarbonátovou
zásobnou nádobou.
Pre výpočet hydraulickej vodivosti zeminy existuje mnoho
metód. Zhang (1997) určil jednoduchú metódu pre infiltráciu
vody do zeminy a výpočet hydraulickej vodivosti
zeminy. Metóda si vyžaduje meranie kumulatívnej infiltrácie
v závislosti na čase a určenie výsledku podľa
funkcie:
I C t C t 1 2 = + (1)
kde C1 (L T-1) a C2 (L T-1/2) sú parametre; parameter C1
sa vzťahuje na hydraulickú vodivosť zeminy a parameter
C2 na sorptivitu zeminy, I (L) je kumulatívna infiltrácie,
a t (T) je čas.
Hodnota nenasýtenej hydraulickej vodivosti K(h) je
potom vypočítaná z vzťahu:
A
C
K h
1
( ) = (2)
kde C1 je uhol sklonu krivky kumulatívnej infiltrácie
a druhej odmocniny času, a A je hodnota, ktorá zohľadňuje
van Genuchtenove parametre pre daný pôdny druh
k nastavenej hodnote podtlaku a polomeru disku infiltrometra;
hodnotu A pre piesok (charakteristiky zeminy
skúmanej lokality sú uvedené v Tab. 1) obsahuje Tab. 2.

Tabuľka 1. Fyzikálne a chemické vlastnosti zeminy lokality Mláky II.
Table 1. Physical and chemical properties of soil at locality Mlaky II.
Hĺbka
(cm)
Piesok
(%)
Prach
(%)
Íl
(%)
CaCO3
(%)
C
(%)
pH
(H2O)
pH
(KCl)
Stanovište 0-1 95,14 2,26 2,6 <0,05 0,83 5,65 4,39
Tabuľka 2. Hodnoty parametrov pre výpočet K pre piesok
Table 2. Parameter values for calculating K for a sand
(Zdroj: Decagon, 2007.)
Tiež sa dá vypočítať podľa nasledujúcej rovnice
s použitím van Genuchtenových parametrov (Tab. 2):
( ) [ ( ) ]
( )0,91
11,65 0,1 1 exp 2,92 1,9
d r
A n n h
α
− − α
= n ≥ 1,9 (3)
Index vodoodpudivosti R je kombináciou charakteristík
veľkosti a stálosti vodoodpudivosti zeminy. Na jeho
výpočet sa používa vzťah (Hallett, Young, 1999):


=
η σ
η σ
(4)
kde ηe je viskozita 95 %-ného etanolu pri 20°C (ηe=
0,0012 N s m–2), σwa je vrchná plochaové napätie vody pri 20°C
(σwa= 0,073 N m–1), ηw je viskozita vody pri 20°C (ηw =
0,0010 N s m–2), σea je vrchná plochaové napätie 95 %-ného
etanolu pri 20°C (σea = 0,023 N m–1), Sw je sorptivita pre
vodu (m s–1/2) a Se je sorptivita pre etanol (m s–1/2).