ACTA HYDROLOGICA SLOVACA

ACTA HYDROLOGICA SLOVACA Ročník 4, č. 2, 2003, 323 - 330

POROVNÁNÍ HODNOT AKTUÁLNÍ EVAPOTRANSPIRACE TRAVNÍHO POROSTU ZÍSKANÝCH TŘEMI RŮZNÝMI METODAMI Renata Duffková COMPARISON OF THE VALUES OF ACTUAL EVAPOTRANSPIRATION OF GRASS CALCULATED BY THREE DIFFERENT METHODS. In 2002 actual evapotranspiration (ETA) was determined in extensive herbage under different management systems (one-cut, two-cut no-cut and mulched variants, Klečaty locality, former Tábor district, Czech Republic) by the method of soil water balance in fortnight intervals in the vegetation period (lysimeters 0.5 m2 in size at a depth of 0.6 m were located on the plot). The method of heat balance was also used to determine herbage ETA; ETA of the particular variants was calculated by conversion from reference evapotranspiration (ET0) using the coefficient of water stress (Ks). The correspondence of summary values of ETA calculated by the particular methods is very good, their ranges are comparable (e.g. the ETA sum of the particular variants from the beginning of April to 6th Aug. 2002 calculated by the water balance method is 315 – 344 mm and by the method of conversion from ET0 320 – 365 mm, the sum of ETA by the heat balance method is 320 mm). The closest correlations were determined between the values of ETA calculated by the heat balance method and by the conversion method from ET0 (all correlation coefficients are statistically significant at significance level α 0.05). If the water balance method and the conversion method from ET0 were compared, statistically significant correlation coefficients were calculated in 2/3 of the cases. The weakest correlation was found between ETA determined by the heat balance method and the water balance method (only 1/3 of significant correlation coefficients). Potential evapotranspiration (PET) according to Penman for the herbage with good water supply was calculated from meteorological data, and it was compared with ET0 according to FAO Penman – Monteith method. Using the same method of input data calculation the vegetation value of PET (3.4. – 18.9.) was 466.94 mm according to Penman and 459.26 mm according to ET0. KEY WORDS: Actual evapotranspiration, Grassland, Extensive land use, Heat balance method, Potential evapotranspiration according to Penman, Reference evapotranspiration

Úvod Evapotranspirace (ET) je souhrnný výpar z povrchu půdy, vody a rostlin (transpirace) za určité bilancované období a uvádí se obvykle výškou vrstvy vypařené vody v milimetrech. Je možné rozeznávat evapotranspiraci aktuální, potenciální, případně referenční (ET0). Aktuální ET (ETA) je skutečný výdej vody z uvedených povrchů. Potenciální ET (PET) je definována různými způsoby. Penman ji například definuje (Novák, 1995) jako „množství vody transpirované za jednotku času z krátkého zeleného porostu stejné výšky, který úplně zakrývá povrch půdy a má vždy dostatek vody“. Budagovskij (1964, citace in Novák, 1995) vytvořil definici: „Potenciální vypařování probíhá v podmínkách, při kterých je napětí vodních par těsně nad vypařujícím povrchem rovné napětí nasycených

vodních par při teplotě vypařujícího povrchu“. Novák (Novák, 1995) ji uvádí jako intenzitu vypařování po dobu prvního stadia vypařování, kdy voda nelimituje jeho intenzitu (tzn. že i samotnou kutikulární transpiraci je možné označit jako potenciální, když má porost dostatek vody). Evapotranspirace referenční (ET0) čili evapotranspirace srovnávací plodiny či povrchu (reference evapotranspiration) je definována jako evapotranspirace z hypotetické plodiny s předpokládanou výškou porostu (12 cm) a konstantním odporem porostu 70 s. m-1 a albedem 23 %, která by se přesně podobala evapotranspiraci z extenzívního povrchu zelené trávy stejné výšky, se zcela zastíněným povrchem půdy, netrpící nedostatkem vody (povrch rostliny je suchý). ETo odráží průběh meteorologických podmínek a je ji možno využít pro srovnání výparu různých klimatických oblastí.

323

Acta Hydrologica Slovaca, ročník 4, č. 2, 2003, 323 - 330 ET je možno zjišťovat buď přímo měřením (vážitelné a kompenzační lyzimetry) nebo pomocí různých metod a výpočtů. V tomto příspěvku jsou uváděné a porovnávané tři různé výpočtové metody stanovení ETA travního porostu. Jednak byly zjišťovány složky vodní bilance různě využívaných variant nehnojeného travního porostu pomocí metody vodní bilance a přepočtem z ETo pomocí koeficientu vodního stresu, jednak byla určována ETA travního porostu metodou energetické bilance, a sice z údajů získaných ze speciální automatické meteorologické stanice umístěné na pokusné lokalitě. Zároveň jsou uvedeny hodnoty PET podle Penmana a ETo. Předložené výsledky jsou z roku 2002. Lokalita a použité metody Pokusná plocha se nachází v katastru obce Klečaty v bývalém okrese Tábor, Česká republika, z geomorfologického hlediska v Třeboňské pánvi, nadmořská výška 423 m.n.m., klimatická oblast mírně teplá okrsek B 3 - mírně teplý, mírně vlhký, s mírnou zimou, pahorkatinový, srážkově a teplotně normální (1.1.1961 – 31.12.1990) Borkovice (Český hydrometeorologický ústav – ČHMÚ): 596 mm, 7,2°C, ve vegetačním období 388 mm a 13,3°C, zemědělská výrobní oblast obilnářská, podoblast 3, půda: typ - hnědá půda illimerizovaná se sklonem k oglejení, druh písčitohlinitá, geologicky se jedná o písčité a jílovité třetihorní sedimenty. Na počátku roku 2002 byla na pokusné ploše instalována speciální automatická meteorologická stanice, která obsahuje čidla na měření teploty (°C) a relativní vlhkosti vzduchu (%) ve dvou různých úrovních (0,5 a 2,0 m nad povrchem půdy), pyranometr pro měření intenzity globálního záření ve 2 m (W.m-2), čidla na měření teploty půdy (°C) ve dvou hloubkách (0,1 a 0,2 m) a anemometr na měření rychlosti větru ve 2 m (m.s-1). Údaje získané pomocí této stanice v 10 minutových intervalech sloužily jako vstupní data jednak pro výpočet hodnot referenční evapotranspirace ET0 a jednak pro výpočet aktuální evapotranspirace metodou energetické bilance. Tabulka 1. varianta Mulč – červen Mulč – červenec Jednosečná Dvousečná Nesečená Kostřava č. 2x Kostřava l. 2x Kostřava č. mulč Kostřava l. mulč

324

a) Metoda vodní bilance půdy Na pokusné ploše jsou stanovovány charakteristiky vodního režimu různě využívaných travních porostů (aktuální evapotranspirace, obsah vody v půdě, odtok infiltrované vody z půdního profilu, srážky) metodou vodní bilance půdy. Za tímto účelem byly v roce 1976 v hloubce 0,6 m uloženy drenážní lyzimetry (novodurové misky) o rozměrech 0,71 x 0,71 m (0,5 m2). Na tyto lyzimetry byly uloženy vrstvy zeminy ve stejném pořadí jako rostlá půda. Perkolující voda je odvedena z lyzimetru do PVC láhve, která je napojena na potrubí. Láhve jsou přístupny ve studních 1,5 m hlubokých. Vodní režim je přirozený. Rozměr pole jedné varianty se čtyřmi opakováními je 5,5 x 7,5 m = 41,25 m2. Plocha je odvodněna drenážními trubkami uloženými v hloubce 1,5 m. Pravidelně byla ve čtrnáctidenních intervalech stanovena půdní vlhkost hmotnostní z vrstev půdy 0,0 – 0,1; 0,1 - 0,2; 0,2 - 0,3 a 0,3 - 0,6 m (gravimetrická metoda) na každé variantě ve 4 opakováních, která byla pomocí objemové hmotnosti přepočítána na půdní vlhkost objemovou a následně stanovena vodní zásoba půdního profilu v intervalu hloubek 0,0 - 0,6 m v mm. Ve čtrnáctidenních intervalech byly zjišťovány srážky a množství vody odteklé z půdního profilu do PVC lahví. Na základě těchto zjištěných údajů pak byla stanovena hodnota aktuální evapotranspirace předcházejících čtrnácti dnů z porostu a půdního profilu 0,0 - 0,6 m (ETA = Hs – O + W1-W2, kde Hs - srážky za sledované období v mm, O množství odteklé vody z lyzimetru za sledované období v mm, W1, W2 – obsah vody v půdě na počátku a na konci sledovaného období v mm, ETA - hodnota aktuální evapotranspirace v mm). Hypodermický přítok a odtok vzhledem k téměř rovnému terénu nebyl uvažován. Součet těchto hodnot v období od počátku dubna do konce září poskytl hodnotu aktuální evapotranspirace během vegetační sezóny (suma ETA). Výsledky zjišťování složek vodní bilance se vztahují k pěti různým způsobům využití (varianta jednosečná, dvousečná, mulčovaná ve dvou různých termínech v červnu a červenci, nesečená) travního porostu (travní směsi, monokultury Festuca pratensis a Festuca rubra).

Přehled převažujících rostlinných druhů jednotlivých variant rozdílně využívaných travních porostů, Klečaty 2002 Převažující druhy rostlin

Dactylis glomerata, Agrostis capillaris, Arrhenatherum elatius, Festuca rubra Dactylis lomaerata, Arrhenatherum eatius, Agrostis capillaris, Festuca rubra Agrostis capillaris, Festuca rubra, Dactylis glomerata, Festuca pratensis, Holcus lanatus, Arrhenatherum elatius, Agrostis capillaris, Dactylis glomerata Arrhenatherum elatius, Alopecurus pratensis, Dactylis glomerata, Agrostis capillaris, Urtica dioica Festuca rubra, Agrostis capillaris Festuca pratensis Festuca rubra, Agrostis capillaris Festuca pratensis

Duffková, R.: Porovnání hodnot aktuální evapotranspirace travního porostu… Na pokusné ploše se vyskytuje celkem 9 variant a každá varianta má čtyři opakování: A/ travní směsi: varianta jednosečná, dvousečná, mulčovaná počátkem června, mulčovaná v polovině července, nesečená B/ travní monokultury (vyseté v roce 1999): Festuca rubra dvousečná varianta, Festuca rubra varianta mulčovaná v červenci, Festuca pratensis dvousečná varianta, Festuca pratensis varianta mulčovaná v červenci Porosty s travními směsmi byly vysety v roce 1985 a od té doby botanické složení bylo určováno jednak hnojením a využitím, jednak i výskytem rostlinných druhů v okolním prostředí (tab.č.1). Od roku 1993 jsou porosty nehnojeny. Mulčování bylo prováděno rozsekáním posečené travní hmoty na délku cca 5 – 10 cm mulčovacím strojem Enduro a pravidelným rozmístěním této hmoty po ploše.

b) Referenční evapotranspirace a koeficient vodního stresu Experti FAO doporučují k výpočtu ET0 FAO PenmanMonteithovu metodu (Allen a kol., 1998):   900 + 273 u 2 (e a − e d ) 0,408∆(R n − G ) + γ  T  ET0 = ∆ + γ(1 + 0,34u 2 ) ETo - evapotranspirace referenční [mm .den-1], Rn – radiační bilance [MJ m-2den-1], G - tok tepla do půdy [ MJ m-2den-1], T - průměrná teplota vzduchu [°C], u2 rychlost větru měřená ve 2 m výšce [m s-1], ea - ed sytostní doplněk [kPa], ∆ - směrnice křivky vyjadřující závislost nasyceného tlaku vodní páry na teplotě vzduchu [kPa °C-1], γ - psychrometrická konstanta [kPa.°C-1] Z hodnot ETo lze vypočítat aktuální evapotranspiraci pomocí koeficientu vodního stresu (Ks) stanoveného na základě znalostí půdní vlhkosti (Allen a kol., 1998). Pro výpočet Ks je potřeba znát využitelnou vodní kapacitu (TAW), dále část TAW, která je aktuálně vyčerpána (Dr), podíl TAW, který může být při dané hodnotě ETo vyčerpán, aniž by rostlina pociťovala vodní stres (P) a snadno dostupnou část TAW v kořenové vrstvě (RAW):

TAW = 1000(FC/100 − WP/100)Zr kde TAW – využitelná vodní kapacita [mm], FC – polní kapacita [% obj.], WP – bod vadnutí [% obj.], Zr – hloubka kořenů [m]

Dr = TAW − (SWS − WP.Zr.10)

[mm]

kde SWS je zásoba vody v půdě do hloubky kořenů [mm ] P = 0,4 + 0,04.(5 - ETo)

P - podíl TAW, který může být při dané hodnotě ETo vyčerpán, aniž by rostlina pociťovala vodní stres [-] RAW= P.TAW [mm] Ks =

TAW − Dr TAW − Dr , rozsah [0 – 1] = TAW − RAW (1 − P)TAW

Ks se počítá pouze v případě, že Dr > RAW. Je-li Dr < RAW, pak Ks = 1. ETA = Ks.ETo [mm.den-1 ]

c) Evapotranspirace metodou energetické bilance Pomocí metody energetické bilance aktivního povrchu lze zjistit jaká část radiační bilance je využita na evapotranspiraci, jaká část je převedena konvekcí do vzduchu a kolik tepla přejde tepelným tokem do půdy. Množství energie spotřebované fotosyntézou a na ohřev porostu je možné zanedbat. Na základě odhadu albeda travního porostu z literatury na 20 % a výpočtu dlouhovlnného vyzařování Země (Allen a kol., 1998) byla hodnota radiační bilance stanovena z globálního záření. Dále byl vypočítán tok tepla do půdy a tzv. Bowenův poměr (β), což je poměr energie spotřebované na turbulentní tok tepla do ovzduší a energie spotřebované evapotranspirací. Následně byla stanovena hodnota aktuální evapotranspirace (E) daného stanoviště: Rn = G + LE + H

[W.m-2]

kde L – skupenské teplo vypařování (2,44 MJkg-1vody), E – intenzita evapotranspirace z vypařujícího povrchu do atmosféry [kg.m-2.s-1], H – intenzita konvektivního toku tepla z aktivního povrchu do atmosféry [W.m-2] E=

Rn − G L(1 + β)

G=

α(T2 − T1 ) z 2 − z1

kde α je tepelná vodivost půdy [W.m-1.°C-1], T1 je teplota půdy v hloubce 0,1 m [°C], T2 je teplota půdy v hloubce 0,2 m [°C], z1 je 0,1 m, z2 je 0,2 m β =

γ∆T , ∆e

kde β je Bowenův poměr, ∆ T je rozdíl

teploty vzduchu v daných úrovních, ∆ e je rozdíl tlaku vodní páry v daných úrovních

d) Potenciální evapotranspirace podle Penmana Z údajů meteorologické stanice bylo dále možno vypočítat potenciální evapotranspiraci podle Penmana pro travní porost dobře zásobený vodou, která popisuje čistě fyzikální proces, který je funkcí parametrů atmosféry (vlhkosti a rychlosti proudění) a energetické

325

Acta Hydrologica Slovaca, ročník 4, č. 2, 2003, 323 - 330 bilance povrchu. Vyhovuje pro „vlhké“ povrchy. Aerodynamický člen je zastoupen empiricky odvozenou „větrovou“ funkcí. ∆ γ (Rn − G) + 6,43(1 + 0,53u2 )(es − ed ) ∆+γ ∆+γ PET = L

kde PET je potenciální evapotranspirace podle Penmana v mm.den-1, ∆ je směrnice křivky (derivace) nasyceného tlaku vodní páry při dané teplotě, v kPa.°C-1, es-ed je sytostní doplněk v kPa Výsledky a diskuse Vzhledem k instalování speciální automatické stanice bylo v roce 2002 možné porovnat hodnoty ETA získané prostřednictvím tří různých výpočtových metod. Pomocí metody vodní bilance a použitím přepočtu z ET0 pomocí koeficientu vodního stresu byl zjišťován vodní režim různě využívaných variant travních porostů, metodou energetické bilance byla určována ETA travního porostu (meteostanice je umístěná na travním porostu sečeném dvakrát ročně). Zároveň jsou uvedeny hodnoty PET podle Penmana a ET0. Vodní bilance půdy pokusného stanoviště byla v roce 2002 silně ovlivněna mimořádnými záplavami, které postihly Českou republiku v srpnu. Na lyzimetrické stanici došlo v průběhu mimořádně nadnormálních srážek k naplnění odpadních lahví a v důsledku toho, že nebylo možné nádoby vyprázdnit, odtekla voda z lyzimetru přímo do okolní půdy (zřejmě

se vyskytl i povrchový odtok). Tato nepodchycená část infiltrované vody by se však ve vodní bilanci projevila jako neúměrně vysoká evapotranspirace (cca 160 mm za 14 dnů), pro kterou by nebyla k dispozici odpovídající dávka energie radiační bilance 390 MJ (skutečnost 150 MJ globálního záření). Z tohoto důvodu jsou v bilančním období 6.8. – 20.8. hodnoty ETA vyjádřeny pomocí ET0 (obrázek č. 1). Sumární celovegetační hodnoty ETA jednotlivých srovnávaných metod a hodnoty PET a ET0 vykazují dobrou shodu (tab. č. 2 a 6). Průměrná celovegetační hodnota ETA ze všech variant zjištěná metodou vodní bilance půdy (po nahrazení nereálné hodnoty v období povodně) činila 427,19 mm z přepočítaných hodnot referenční evapotranspirace (tab.č.5) 438,62 mm. Rozdíl je velmi malý, nepřesahuje 3 %. V důsledku vyčerpání zdroje energie speciální automatické stanice během povodňové situace je hodnoty ETA metodou energetické bilance možno porovnat pouze do 6.8. Sumární hodnota evapotranspirace metodou energetické bilance od 3.4. do 6.8.vykazovala poměrně dobrou shodu s hodnotami ET měřenými metodou půdní vodní bilance (např. suma ET zjištěná metodou energetické bilance 320,5 mm, metodou půdní bilance 315,7 – 343,9 mm podle různé varianty využití travního porostu, průměr 328,38 mm). Hodnoty získané metodou přepočtu z ET0 byly vyšší než hodnoty ETA metodou energetické a vodní bilance (320,73 – 364,98 mm podle různé varianty využití travního porostu, průměr 347,79 mm).

225.00 200.00

srážky M VII 1x 2x MKL 2xKL 2x Kč nesečená M VI MKč

175.00

mm

150.00 125.00 100.00 75.00 50.00 25.00

15 .4 . 30 .4 . 14 .5 . 28 .5 . 10 .6 . 26 .6 . 9. 7. 23 .7 . 6. 8. 20 .8 . 3. 9. 18 .9 .

0.00

datum

Obr. 1. 14denní hodnoty ETA rozdílně využívaných travních porostů (mm), metoda vodní bilance půdy, vegetační období, Klečaty 2002.

326

Duffková, R.: Porovnání hodnot aktuální evapotranspirace travního porostu… Tabulka 2.

Porovnání sumárních hodnot ETA stanovené metodou vodní bilance a pomocí přepočtu z ET0 koeficientem Ks, 3.4. – 18.9.2002, Klečaty

varianta/metoda Vodní bilance Přepočet z ET0

Tabulka 3.

Nesečená 437,88 411,56

2x 444,10 427,40

MKL 415,91 429,81

2x KČ 423,41 435,68

2x KL 419,24 436,60

Mulč VII 1x 412,20 432,18 446,18 452,15

MKČ Mulč VI 435,70 424,10 452,63 455,60

Korelační koeficienty 14-denních úhrnů ETA mezi metodou vodní bilance a přepočtu z ET0 pomocí Ks, 3.4. – 18.9.2002, Klečaty

Srovnávané metody Varianty Korelační koeficient

Tabulka 4.

Vodní bilance versus přepočet z ET0 Nesečená 2 x MKL 2x KČ 0,52 0,81* 0,83* 0,67*

2x KL 0,52

Mulč VII 0,60*

1x 0,71*

MKČ 0,67*

Mulč VI 0,54

Korelační koeficienty 14-denních úhrnů ETA mezi metodou vodní bilance a energetické bilance, 3.4. – 6.8.2002, Klečaty

Srovnávané metody Varianty Korelační koeficient

Vodní bilance versus energetická bilance Nesečená 2x MKL 2x KČ 0,36 0,83* 0,87* 0,58

2x KL 0,33

Mulč VII 0,51

1x 0,70*

MKČ 0,61

Mulč VI 0,33

* - označení statisticky průkazných korelačních koeficientů na hladině významnosti 0,05

Tabulka 5.

datum 15.4. 30.4. 14.5. 28.5. 10.6. 26.6. 9.7. 23.7. 6.8. 20.8. 3.9. 18.9. celkem

Čtrnáctidenní hodnoty ETA jednotlivých variant po přepočtu ET0 pomocí koeficientu vodního stresu Ks, Klečaty 3.4.-18.9.2002

Varianty nesečená 2x MKL 2x Kč 2xKL M VII 1x MKč M VI 19,33 19,33 19,33 19,33 19,33 19,33 19,33 19,33 19,33 27,85 27,85 27,85 27,85 27,85 27,85 27,85 27,85 27,85 46,09 38,00 34,81 37,54 34,38 42,09 43,94 44,00 40,31 31,88 28,37 21,40 30,19 24,35 39,53 39,53 39,53 39,53 32,64 38,48 38,48 38,48 38,48 38,48 38,48 38,48 38,48 53,04 64,43 64,43 64,43 64,43 64,43 71,12 64,43 64,43 37,29 42,41 47,62 46,31 48,38 42,85 41,36 43,12 50,63 36,37 42,67 42,67 42,67 42,67 38,39 37,30 42,67 42,67 36,24 35,04 42,41 38,07 45,91 42,41 42,41 42,40 41,55 31,02 31,02 31,02 31,02 31,02 31,02 31,02 31,02 31,02 35,68 35,68 35,68 35,68 35,68 35,68 35,68 35,68 35,68 24,14 24,14 24,14 24,14 24,14 24,14 24,14 24,14 24,14 411,56 427,40 429,81 435,68 436,60 446,18 452,15 452,63 455,60

V případě hodnocení korelačních koeficientů (r) průběhu 14 denních hodnot ETA byly nejtěsnější vazby prokázány mezi hodnotami získanými metodou energetické bilance a hodnotami přepočítanými z ET0 pomocí Ks (r v rozmezí 0,79 – 0,90, tj. všechny hodnoty r jsou průkazné na hladině významnosti α = 0,05). Při hodnocení korelačních koeficientů mezi metodou přepočtu z ET0 pomocí Ks a metodou vodní bilance byly zjištěny statisticky průkazné korelační koeficienty ve dvou třetinách případů (tab. č. 3). Nejslabší korelační vazby se projevily mezi hodnotami ETA metodou energetické bilance a hodnotami ETA metodou vodní

bilance (r v rozmezí 0,33 – 0,87, tab. č. 4). Podle předpokladu nejvyšší korelační koeficient byl prokázán mezi průběhem ETA metodou energetické bilance (meteostanice umístěna nad dvousečným travním porostem) a ETA dvousečného porostu. Hodnota referenční ET a potenciální evapotranspirace podle Penmana dosáhla od 3.4. do 18.9. 459,3 mm, resp. 466,9 mm, do 6.8. (do záplav) 366,0 mm, resp. 372,4 mm (tab.č. 6). Srovnání hodnot referenční ET, PET podle Penmana, ET energetické bilance a radiační bilance ukazuje obrázek č. 2.

327

Acta Hydrologica Slovaca, ročník 4, č. 2, 2003, 323 - 330 Tabulka 6.

datum

Čtrnáctidenní hodnoty ET0, ETA metodou energetické bilance, PET podle Penmana, hodnoty radiační bilance a srážek během vegetačního období, Klečaty 2002 ET referenční

15.4. 30.4. 14.5. 28.5. 10.6. 26.6. 9.7. 23.7. 6.8. 20.8. 3.9. 18.9. celkem

(mm) 19,32 28,17 45,14 39,53 38,48 64,43 45,88 42,67 42,41 31,02 35,68 26,54 459,26

ETA energetické bilance (mm) 19,70 25,12 33,80 33,60 28,91 56,83 46,39 36,93 39,25 ? ? 28,52 do 6.8. 320,53

PET podle Penmana (mm) 21,86 29,99 48,80 37,00 38,05 62,12 48,05 42,89 43,21 31,21 35,76 28,00 466,94

Radiační bilance (MJ.m-2) 82,35 113,05 155,86 147,24 142,76 221,70 164,74 145,37 147,52 98,37 96,22 93,52 1608,7

Srážky (mm) 5,60 5,80 1,80 39,40 69,90 52,40 26,50 58,70 29,00 210,30 43,30 28,10 570,80

234,00 208,00

mm, MJ.m

-2

182,00

srážky

156,00

Etr

130,00 104,00

Penman

78,00

Rn

52,00 26,00

energ. bilance

15 .4 . 30 .4 . 14 .5 . 28 .5 . 10 .6 . 26 .6 . 9. 7. 23 .7 . 6. 8. 20 .8 . 3. 9. 18 .9 .

0,00

datum

Obr. 2. 14denní hodnoty srážek, PET podle Penmana, ET0, ETA metodou energetické bilance ( vše v mm) a radiační bilance (MJ.m-2), Klečaty 2002. Srovnání průběhu ETA přepočítané, ETA získané metodou vodní bilance a ETA metodou energetické bilance vybraných variant představují obrázky č. 3-4. Hodnoty čtrnáctidenní ETA všech metod vykazují obdobný průběh v čase, pouze v termínech 10. a 26. 6. dochází u některých variant (např. obrázek č. 4) k nesouladům mezi metodou vodní bilance a dalšími dvěma metodami. To se dá vysvětlit následujícím způsobem: dne 6. a 7. června spadly srážky v hodnotě 63,4 mm. Dne 10.6. se zjišťovala půdní vodní bilancí

328

ETA. Voda z těchto srážek ještě neprošla do sběrných nádob, zřejmě se nalézala částečně nashromážděná v lyzimetrické misce (umělé navýšení ETA). Odteklá voda byla bilancována až v následujícím období, tj. 26.6. (tzn. došlo k umělému snížení ETA). Pomocí statistické metody analýzy rozptylu (test podle Scheffeho) bylo provedeno hodnocení výskytu statisticky průkazných rozdílů na hladině významnosti α = 0,05 vodního režimu zjišťovaného metodou vodní bilance. Na základě tohoto hodnocení nebyl zjištěn

Duffková, R.: Porovnání hodnot aktuální evapotranspirace travního porostu… žádný statisticky průkazný rozdíl mezi hodnotami sumární aktuální evapotranspirace jednotlivých variant, množství odteklé vody ani půdní vodní zásoby jednotlivých variant ve vegetačním období 2002.

Převážnou část spotřeby vody evapotranspirací kryly srážky (tab.č. 7). Pouze nepatrná část byla využita z půdní vodní zásoby (cca 2 – 5 %). Srážková voda byla využita evapotranspirací ze 70 – 75 %.

80,00 70,00 60,00 ETo x Ks

mm

50,00 40,00

energ.bilance

30,00

vodní bilance

20,00 10,00

15 .4 30 . .4 14 . .5 28 . .5 10 . .6 26 . .6 . 9. 7 23 . .7 . 6. 8 20 . .8 . 3. 9 18 . .9 .

0,00

datum Obr.3. Srovnání hodnot ETA získaných metodou energetické bilance, vodní bilance půdy a přepočtu z ET0 koeficientem vodního stresu (ET0 x Ks), varianta mulč kostřava luční (mm), Klečaty 2002.

80,00 70,00 60,00 ETo x Ks

mm

50,00

energ.bilanc e vodní bilance

40,00 30,00 20,00 10,00

15 .4 . 30 .4 . 14 .5 . 28 .5 . 10 .6 . 26 .6 . 9. 7. 23 .7 . 6. 8. 20 .8 . 3. 9. 18 .9 .

0,00

datum

Obr. 4. Srovnání hodnot ETA získaných metodou energetické bilance, vodní bilance půdy a přepočtu z ET0 koeficientem vodního stresu (ET0 x Ks), varianta nesečená (mm), Klečaty 2002.

329

Acta Hydrologica Slovaca, ročník 4, č. 2, 2003, 323 - 330 Tabulka 7. Varianta Mulč -VI Mulč –VII Jednosečná Dvousečná Nesečená Kostřava č. 2x Kostřava l. 2x Kostřava č. mulč Kostřava l. mulč

Sumární ETA jednotlivých variant a vymezení zdrojů vody pro výpar, metoda vodní bilance půdy, Klečaty vegetační období 2002 suma ETA (mm)

Spotřeba vody z půdy (mm)

424,10 412,20 432,18 444,10 437,88 423,41 419,24 435,70 415,91

7,33 12,05 15,97 17,70 7,62 11,57 22,29 15,55 13,35

% sumy ETA

Spotřeba vody ze srážek

1,73 2,92 3,70 3,99 1,74 2,73 5,32 3,57 3,21

416,77 400,15 416,21 426,40 430,26 411,84 396,95 420,15 402,56

% sumy ETA 98,27 97,08 96,30 96,01 98,26 97,27 94,68 96,43 96,79

Využití srážek evapotranspirací (%) 73,03 70,12 72,93 74,72 75,39 72,16 69,55 73,62 70,54

Vysvětlivky: MKL- mulč kostřava luční, MKC- mulč kostřava červená, 2x KC – dvousečná kostřava červená, 2x KL – dvousečná kostřava luční, 1x – jednosečná, 2x – dvousečná, Mulč VII, příp. MVII - mulčovaná v červenci, Mulč VI, příp. MVI – mulčovaná v červnu,

Závěr

Poděkování

Sumární hodnoty ETA jednotlivých metod vykazují velmi dobrou shodu, vyskytují se v srovnatelných rozmezích hodnot. Nejlepší korelační vazby prokázaly hodnoty ETA vypočítané metodou energetické bilance a metodou přepočtu z ET0 (všechny korelační koeficienty jsou statisticky průkazné na hladině α = 0,05). V případě porovnání metody vodní bilance a metody přepočtu z ET0 bylo určeno šest statisticky významných korelačních koeficientů (tj. 2/3). Nejslabší korelační vazba se projevila mezi ETA stanovenou metodou energetické bilance a vodní bilance (pouze tři průkazné korelační koeficienty z devíti, tj . 1/3). Zlepšení těsnosti vztahu by mohlo dojít náhradou pyranometru za bilancoměr (přesné hodnoty radiační bilance), což bude provedeno v roce 2003. Celkově shrnuto výsledky v zásadě prokázaly dobré shody hodnot ETA získaných různými metodami, což jednak potvrzuje funkčnost lyzimetrů a jednak smysluplnost počítaných hodnot.

Tento příspěvek mohl vzniknout za finančního přispění Ministerstva zemědělství v rámci etapy výzkumného záměru MZe- M07-99-01-09 „Vytvoření systému diferencované ochrany půdy a vody před plošnými zdroji znečištění při preferenci trvalých travních porostů.“

Ing. Renata Duffková Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy Praha Žabovřeská 250 156 27 Praha 5 – Zbraslav Česká republika Telefon.: +420 – 257921640 Fax: +420 – 257922139 E-mail: [email protected]

330

Literatura Allen, R. G., Pereira,l., S., Raes, D., Smith M.: crop evapotranspiration, Guidelines for computing crop water requirements, FAO irrigation and drainage paper, 56, Food and agriculture organization of the united nations, Rome 1998. Novák, V.: Vyparovanie vody v prírode a metódy jeho určovania, VEDA, vydavatelstvo Slovenskej akadémie ved, Bratislava 1995, 253 s.