Vodorovná a zvislá priestorová premenlivosť vodivosti zeminy s biologickou vrchnou vrstvou – Výsledky a diskusia

Priestorová premenlivosť K (-2 cm) v horizontálnom
smere
Vymeriavanie K(-2 cm) bolo prevedené minidiskovým infiltromerom.
Na výskumnej ploche bol vytýčený grid
s mierami 150×150 cm, ktorý bol rozdelený na 9 rovnakých
štvorcov s mierami 50×50 cm (Obr.1). V strede
každého z nich boli vo vzdialenosti cca 2 cm od seba
urobené 3 vsakovacie pokusy minidiskovým infiltromerom
(2x voda, 1x etanol) pri tenzii –2 cm.
Biologický pôdny vrchná vrstva bol v rámci celého gridu relatívne
homogénny. Pre každý štvorec gridu boli spočítané
hodnoty K(-2 cm) pre vodu a pre etanol. Potom
boli určené hodnoty sorptivity pre vodu a etanol (tento
článok ich neprezentuje) a z nich odvodené Indexy
vodoodpudivosti. Výsledky sú prezentované na Obr. 2.
Na základe dosiahnutých výsledkov (Obr.2) možno
konštatovať, že medzi hodnotami K(-2 cm) na vytýčenej
ploche neboli výrazné rozdiely, hodnoty K(-2 cm) sa
pohybovali v rámci jedného rádu, od 1 do 7.10-4 cm/s.
Vyššie hodnoty boli namerané v miestach, ktoré boli na
voľnom priestranstve, t.j. neboli pod korunami stromov
a na vrchná plochau bolo menej ihličia. Najmenšie hodnoty sa
objavujú v pravom dolnom rohu vytýčeného gridu.
Rozloženie Indexu vodoodpudivosti zodpovedá hodnotám
K(-2 cm). V strednej časti je najnižší, čo zodpovedá
najvyšším hodnotám K(-2 cm), na dolnom a pravom
okraji gridu sa hodnoty zvyšujú, čo zodpovedá znižovaniu
hodnôt vodivosti pre vodu.
Priestorová premenlivosť K (-2 cm) v smere vertikálnom
Merania prebehli v hĺbenej sonde vo vzdialenosti 70 cm
naľavo od vytýčeného gridu (Obr. 3). Sonda mala hĺbku
60 cm. Prvé merania sa urobili v hĺbke 10 cm pod vrchná plochaom,
rovnako ako pri predchádzajúcom experimente
boli urobené 2 infiltračné pokusy s vodou a 1 s etanolom
pri tenzii -2 cm. Rovnakým spôsobom boli urobené
merania pre hĺbky 20, 30, 40 a 50 cm pod vrchná plochaom
zeminy. Potom boli odvodené Indexy vodoodpudivosti.
Predpokladom teda bolo, že hodnoty Indexu vodoodpudivosti
(R) budú s hĺbkou klesať a hodnoty K budú stúpať,
pretože najvyššia koncentrácia chemických látok,
ktoré produkujú organizmy obsiahnuté v BPP je vo
vrchných vrstvách pôdneho profilu. Táto téza sa potvrdila
aj na mieste Mláky II.
Najnižšia hodnota K(-2 cm) bola nameraná v hĺbke 10
cm a to 4,72.10-4 cm/s a postupne narastala na 4,67.10-3,
1,33.10-2 až na 4,78.10-2 cm/s. Merania boli urobené aj
pre hĺbku 50 cm, ale hodnoty boli rovnaké ako pre hĺbku
40 cm. Maximálna hodnota K (h), ktorá sa dá namerať
minidiskovým infiltromerom je 0,018 cm/s.
Najväčšia hodnota R bola odvodená pre hĺbku 10 cm
a to v priemere 16,85, postupne klesala až na 0,985
v hĺbke 30 cm, resp. 0,512 v 40 cm. Znamená to, že
chemické látky spôsobujúce hydrofóbnosť sa vyskytujú
v pôdnom profile do hĺbky 40 cm v postupne znižujúcej
sa koncentrácii. Pre pokles, resp. nárast hodnôt R
a K v závislosti od hĺbky boli odvodené funkčné vzťahy.
Grafické vyjadrenia závislosti R a K od hĺbky pôdneho
profilu je uvedené na Obr. 4 a Obr. 5. Každý graf
zobrazuje dve merania a priemerné hodnoty daných
α n(h) A
-0,5 -1 -2 -3 -4 -5 -6
piesok 0,145 2,68 2,9 2,5 1,8 3 0,9 0,7 0,5
Šurda, P. a kol.: Vodorovná a zvislá priestorová premenlivosť hydraulickej vodivosti zeminy…
469
veličín. Závislosť medzi K a hĺbkou zeminy zobrazuje
mocninová funkcia s rovnicou pre namerané priemerné
hodnoty K a pre koeficient determinancie r² = 0,9985:
y = 7.10-7 .x3,0165 (5)
kde x je hĺbka zeminy v cm a y je K(-2 cm) v cm/s.
Závislosť medzi R a hĺbkou zeminy zobrazuje mocninová
funkcia s rovnicou pre namerané priemerné hodnoty R
a pre koeficient determinancie r² = 0,956:
y = 4095.x-2,47 (6)
kde x je zeminy v cm a y je R.
Obr. 1. Náčrt vytýčeného stanoviska a bodov merania.
Fig. 1. Sketch of the measurement place and measuring points.
Obr. 2. Hodnoty K(-2 cm) v cm/s a Indexu vodoodpudivosti vo vytýčenom gride merania.
Fig. 2. The values of K (-2 cm) in cm/s and index of water repellency in the defined
measurement grid.
Acta Hydrologica Slovaca, ročník 14, č. 2, 2013, 466 – 472
470
10cm
20cm
30cm
40cm
50cm
Obr. 3. Hĺbená sonda s hĺbkami merania v cm pod vrchná plochaom.
Fig. 3. Borrow pit measurements in cm of depth below the soil surface.
Obr. 4. Priebeh K(-2 cm) v závislosti na hĺbke pôdneho profilu.
Fig. 4. Course of K (-2 cm), depending on the depth of the soil profile.
Obr. 5. Priebeh R v závislosti od hĺbky pôdneho profilu.
Fig. 5. Course of R, depending on the depth of the soil profile.
Šurda, P. a kol.: Vodorovná a zvislá priestorová premenlivosť hydraulickej vodivosti zeminy…
471
Záver
Cieľom práce bolo vyhodnotiť variabilitu K(-2 cm) a R
v vodorovnej a zvislej rovine na pôde s hydrofóbnymi
vlastnosťami. Vymeriavanie prebehlo v málo zapojenom
borovicovom poraste, pričom na vrchná plochau zeminy sa
vyskytoval relatívne homogénny BPP a opadané ihličie.
Vymeriavanie v vodorovnej rovine prebehlo na neupravenom
vrchná plochau zeminy s BPP. Výsledky merania K(-2 cm)
sú v rozmedzí od 1 do 7.10-4 cm/s, teda sú relatívne homogénne.
Priestorovo sa prejavil väčší výskyt ihličia
priamo pod stromami. Pod korunami borovíc, kde bol
výskyt ihličia väčší boli hodnoty K(-2 cm) nižšie, na
voľnom priestranstve boli vyššie. Vymeriavanie vo vertikále
bolo urobené v kopanej sonde, pričom hodnoty K(-2
cm) boli merané každých 10 cm. Predpokladom bolo, že
hodnoty K(-2 cm) budú s hĺbkou stúpať a R klesať. Toto
sa aj potvrdilo, pričom pri hraničnej hĺbke 40 cm sa
stráca vplyv vodoodpudivosti. Pokles hodnôt K(-2 cm)
a nárast R je možné relatívne spoľahlivo popísať
vzťahom y = 7.10-7 .x3,0165,kde x je hĺbka a y je K(-2
cm), resp. y = 4095.x-2,47, kde x je hĺbka a y je R.
Ak porovnáme merania v vodorovnej a zvislej rovine,
možno povedať, že väčšia premenlivosť sa prejavuje
v smere vertikálnom ako v smere horizontálnom. Pre
komplexné zhodnotenie je však potrebné v budúcnosti
urobiť v každej hĺbke rovnaké merania v vodorovnej
rovine ako na vrchná plochau zeminy.
Rozdelenie K(-2 cm) podľa hĺbky je možné využiť pri
matematickom modelovaní pohybu vody, ale s prihliadnutím
na to, že pri hydrofóbnych zemch sa v prevažnej
miere vyskytuje preferenčné prúdenie.
Poďakovanie
Táto práca bola podporovaná Agentúrou pre podporu
vedy a techniky prostredníctvom finančnej podpory
č. APVV-0139-10, APVV MVTS SK-CZ-0192-11, grantovou
agentúrou VEGA 2/0083/11 a MŠMT ČR program
MOBILITY, projekt HYDCON č.7AMB12SK019,
Časová a prostorová premenlivosť hydraulické vodivosti
půd. Táto publikácia bola vytvorená realizáciou projektu
ITMS 26220120062 Centrum excelentnosti pre integrovaný
manažment povodí v meniacich sa podmienkach
prostredia, na základe podpory operačného programu
Výskum a vývoj financovaného z Európskeho fondu
regionálneho rozvoja.