23.9.2013
25. 1. 2013, Brno Připravil: Vítězslav Vlček, Ph.D.
Kvalita a zdraví půd Přednáška č.4
zajímavé postřehy…. „Mezi sebou a hladem má člověk pouze tenkou vrstvu půdy„ Autor neznámý
Větrná eroze (fyzikální degradace)
1
23.9.2013
rozšíření v ČR, resp. které oblasti je třeba chránit: • • • • •
oblasti s výskytem četných větrů, oblasti s ročním úhrnem srážek do 500 mm, oblasti s lesnatostí pod 20 %, lehké půdy – P, HP (Pasák, 1970), těžší půdy, pokud před tím došlo k jejich vyschnutí (Vrána – Švehlík, 1985; na základě terénního měření).
Obecný vztah mezi průměrným množstvím srážek a velikostí eroze. Eroze je největší v semiaridních podmínkách, Pokud je přirozená vegetace nahrazena obděláváním půdy, eroze se zvyšuje s narůstajícím množstvím srážek (čárková čára). (upraveno podle: Brady a Weil, 1999)
Velikost větrné eroze v závislosti na textuř půdy - graf
2
23.9.2013
U větrné eroze můžeme rozlišit dva pochody: deflace (= odvívání) , změny v zrnitostním složení, pohyb probíhá formou: – suspenze – skokem (saltace) – sunutí po povrchu • koraze = větrná abraze neboli obrušování objektů (stavby, skály, rostliny apod.) •
• pohyb ve formě suspenze znamená, že jemné částice jsou zvedány účinkem větru a přenášeny na velké vzdálenosti (vznik prašných bouří + zákaly atmosféry). • pohyb skokem (saltací): nejvýznamnější druh pohybu, střední velikost částic (0,05 – 0,5 mm) - (dostatečně lehké ke zvednutí z půdního povrchu, ale příliš těžké k pohybu ve formě suspenze).. tvoří přibližně 80 % přesouvaných částic • pohyb sunutím po povrchu: pohyb větších částic (velikost 0,5– 2 mm), příliš těžké ke zdvižení z půdního povrchu, tvoří přibližně 20 % přesouvaných částic
Materiál, jež přenáší vítr lze rozdělit do několika skupin: • • • •
hrubozrnný materiál – průměr zrn/agregátů větší než 3 mm (zpravidla již nelétá) písek – 0,05 až 2 mm (písek musí být suchý a neslepený, aby mohl létat) prach – 0,002 až 0,05 mm, prachové bouře, zákal v atmosféře jíl – menší než 0,002 mm zpravidla tmelící účinky, vznik větších agregátů
3
23.9.2013
Koraze (větrná abraze) účinek selektivní koraze – římsy vypreparované v pískovci ve vrstvách zpevněných železitým tmelem. Tzv. voštiny
koraze
Pouštní dlažba jako důsledek deflace při selektivní větrné erozi (Jamess Ross Island Antarctica). Foto Autor
4
23.9.2013
současný stav v ČR
Protierozní opatření: Půda není ohrožena větrnou erozí, je-li kryta souvislým rostlinným pokryvem nebo jeho zbytky.
Opatření… organizační opatření:
agrotechnická opatření:
• uspořádání pozemků • pásové střídání plodin s různou výškou • vynechání málo erozně neodolných plodin • optimalizace osevních postupů • použití podsevů/meziplodin
• obdělávání pozemků při optimální vlhkosti • volba vhodného nářadí, které půdu nerozprašuje • bezorebné setí
5
23.9.2013
Technická opatření: • mobilní zábrany • větrolamy
Zdroj: http://www.forestry.ok.gov
Zdroj: http://www.uake.cz
POLE Směr větru
Vedlejší větrolam
minimálně 1 000 m
Hlavní větrolam
6
23.9.2013
tvar/orientace větrolamů uzavřené obrazce, nejčastěji obdélníky šířka přibližně 10–15 m, předpokládaná výška 25 m, tvoří ho obvykle 5–10 řad stromů zakládány jako smíšené porosty - uprostřed nejvyšší, vnější tvoří nižší dřeviny a keře • vzdálenosti: • • • •
– hlavní větrolamy - dle půdy: P 300–400 m, H (500), JV (600) – vedlejších větrolamy - min 1000 m.
větrolamy • neprodouvavé, malá účinnost, působí jako překážka, vítr se zvedá nad větrolam • poloprodouvavé, propouštějí pouze část větru, jsou nejúčinnější, optimální propustnost je 40–50 %. • prodouvavé – dobře propouštějí vítr, „tryskový efekt“ • vzdálenost větrolamu se řídí: výškou větrolamu, kompaktností větrolamu, kritickou rychlostí, rychlostí větru v nechráněné krajině (m/s)
Spraš
7
23.9.2013
spraše- Kalendář věků (Dolní Věstonice)
Utužení půdy (pedokompakce)
Jak k němu dochází?
• větší stroje • „časnější“ polní práce (= operace na vlhké půdě) • Nadměrná koncentrace dobytka při pastvě
8
23.9.2013
zatížení
vlhkost
zrnitost únosnost
struktura
způsob obdělávání
K utužení dochází pokud je únosnost půdy menší než jaké zatížení umožňuje…
Objemová hm. = 1,0 g/cm3
Objemová hm. = 1,3 g/cm3
Objemová hm. = 1,6 g/cm3
Utužení půdy je PROCES
Typická objemová hmotnost některých půd a materiálů
9
23.9.2013
Profil se zřetelnou pedokompakcí a struktura z pedokompakce
Schéma porušeného vodního režimu
svrchní, ještě neporušená ornice na utuženém podbrázdí zadržená voda podmáčí ornici odspodu spodní, utužené podbrázdí se zpomaleným pronikáním vody neporušená spodina
Celkové zatížení náprav zařízení 4WD traktor
t/náprava 7–13
sklízecí mlátička (prázdná)
9
sklízecí mlátička (plná + žací lišta)
13
cisterna s kejdou (15 500 l)
10–12
dálniční povrch (projektované zatížení)
10–13
VOORHEES, 2002
10
23.9.2013
Stejný tlak, různá vlhkost půdy – vlevo vlhká, vpravo suchá…
Zdroj:
Zvýšení objemové hmotnosti v důsledku pojezdu traktoru (Smith, 1985, In: Chesworth, 2008)
Objemová hmotnost (t/m3)
Vliv pojezdové rychlosti na objemovou hmotnost pod koly traktoru (Karczewski, 1978, In: Chesworth, 2008)
11
23.9.2013
opravdu existují dny kdy bychom na poli neměli co dělat
obecné symptomy utužení rostliny: • zakrnělost / nerovnoměrný růst • příznaky nedostatku živin/ vody • deformace kořenů • snížené výnosy
půda • delší dobu stojící voda na povrchu • změny půdní struktury • většinou i obtížné zpracování
Zakrnělost/nerovnoměrný růst rostlin
zakrslé, nerovnoměrné rostliny jsou často prvním příznakem
12
23.9.2013
Výborným diagnostickým nástrojem je rýč…
Deformované kořeny
Zdroj: http://www.farmwest.com/book/export/html/839
Kvantifikace utužení • porostové příznaky – rostliny (kvantifikace ztrát na zemědělské produkci) • penetrační odpor závisí na vlhkosti a nejde tak o absolutní hodnotu, závisí rovněž na hloubce kultivace • objemová hmotnost redukovaná - hmotnost na jednotku objemu slouží k výpočtu pórovitosti, závisí na zrnitosti
13
23.9.2013
měření utužení… Zdroj: www.euroflora.pl
Fyzikální váleček – měření OH Zdroj: http://hydropedologie.agrobiologie.cz/
ruční penetrometr
Mezní hodnoty kritických vlastností zhutnělých půd (dle půdního druhu) Lhotský (2000)
obj.hm.red. (g/cm3)
J
JV, JH
H
PH
HP
P
>1,35
>1,40
>1,45
>1,55
>1,60
>1,70
pórovitost (%)
< 48
< 47
< 45
< 42
< 40
< 38
minim.vzdušnost (%)
< 10
< 10
< 10
< 10
< 10
< 10
penetrační odp. (MPa)
2,8–3,2
3,3–3,7
3,8–4,2
4,5–5,0
5,5
6,0
při vlhkosti (%)
24–28
20–24
16–18
13–15
12
10
Situace v ČR
14
23.9.2013
optimální hodnoty OH pro některé polní plodiny plodina brambory cukrovka hrách
Objemová hmotnost (g.cm-3) 1,0 – 1,2 1,0 – 1,3 1,1 – 1,2
kukuřice, pšenice
1,1 – 1,3
slunečnice, jetel
1,2 – 1,3
len, ječmen, žito, oves
1,2 – 1,4
Fyzikální vlastnosti půd ČR – dle bazálního monitoringu půd - dle pórovitosti
15
23.9.2013
Obj. hmotnost a pórovitost povrchové vrstvy půdy kultivované (k) a nekultivované (nk) (Brady a Weil, 1999) oblast
textura
Kultivace (roky)
Objemová hmotnost
Pórovitost
nk
k
nk
k
1,07
1,25
57,2
50,0
Pensylvánie
h
58
Kanada
h
90
1,04
1,30
60,8
50,9
Kanada
j
70
0,98
1,28
63,0
51,7
Kanada
j
70
1,21
1,38
54,3
47,9
Zimbabwe
j
20-50
1,20
1,44
62,2
54,1
Zimbabwe
ph
20-50
1,43
1,54
47,2
42,9
Vliv kultivace na vybrané parametry vertisolů v Texasu (Brady a Weill, 1999) Půda
humus (%)
P
objem makropórů
objem mikropórů
objemová hmotnost
(%)
(%)
(%)
(g.cm-3)
0 – 15 cm panenská prérie
5,6
58,3
32,7
25,6
1,11
kultivace 50 roků
2,9
50,2
16
34,2
1,33
panenská prérie
4,2
56,1
27,0
29,1
1,16
kultivace 50 roků
2,8
50,7
14,7
36,0
1,31
15 – 30 cm
Hodnoty měrné hmotnosti, objemové hmotnosti a pórovitosti pro různé půdy (Rowell, 1994) půda
střední až těžší lehčí minerální luční a lesní, svrchní vrstvy rašeliny
měrná hmotnost (g.cm-3) 2,6 2,6 2,4
objemová hmotnost (g.cm-3) 0,8–1,4 1,4–1,7 0,8–1,2
pórovitost
1,4
0,1–0,7
79–93
(% obj.) 46–69 35–46 50–67
16
23.9.2013
Hloubkové kypření, podrývání Zdroj: http://www.agrotip-opava.cz
půdní typ
http://aprod.hu
slabé
litozem, organozem
x
ranker
x
střední
silné
regozem, koluvizem
x
x
rendzina
x
x
x
x
(x)
šedozem, hnědozem, luvizem, kambizem
x
x
x
andozem
x
kryptopodzol a podzol
x x
x
smonice
x
černozem a černice
pseudoglej glej a stagnoglej
x
solončak, slanec
x
Měli byste znát například odpovědi na otázky: • • • • • • • • •
vliv utužení na půdu, rostliny kritická hodnota pórovitosti a OH pro utužení u hlinitých půd které částice v rámci větrné eroze jsou ztráceny jako první a proč co jsou spraše čím jsou limitovaná technická opatření proti utužení, jak měříme větrná eroze je u nás vázaná na jaké oblasti a kde ji u nás najdeme kde byste podle čekali výskyt utužení v rámci pozemku jak by vypadal modelový pozemek ovlivněný větrnou erozí opatření proti větrné erozi
17
