• XII. Větrná eroze a opatření proti ní.
VĚTRNÁ EROZE • Metody predikce větrné eroze • Opatření k ochraně půdy před větrnou erozí
Větrná eroze • Rozrušuje půdu větrem • Přemísťuje, resp. odnáší půdní částice • Při poklesu energie vzdušného proudu dochází k ukládání půdních částic • Je typickým jevem v aridních a semiaridních oblastech, ale i v humidních oblastech na vysychavých půdách nekrytých vegetací • Nejškodlivější bývá na jaře po suché zimě, kdy poškozuje mladé porosty
Druhy pohybu půdních částic při větrné erozi • Půdní částice jsou uváděny do pohybu vlivem kinetické energie vzdušného proudu, která se rovná polovičnímu součinu hmoty a kvadrátu rychlosti větru. • Ve formě suspenze – prašné bouře : velmi jemné půdní částice (pod 0,01 mm) jsou zvedány do výše 10, 100 i více metru, rychlost pádu je velmi malá, zůstávají dlouho v ovzduší a mohou být přenášeny i na velké vzdálenosti (100 i 1000–ce km) – půda je ochuzována o humus a dochází ke skeletizaci půd.
Prašná bouře
Větrná eroze posuvná • Pohyb skokem – saltací: Erodovaná hmota je přesouvána ve vrstvě do 30 cm nad zemí. Půdní částice o velikosti 0,1 – 0,4 mm pohybující se skokem rozbíjejí půdní částice a tím způsobují další uvolňování částic. Tento pohyb způsobuje škody na klíčících rostlinách letícími půdními částicemi. • Pohyb sunutím po povrchu – takto se pohybují částice o velikosti 0,5-2,0 mm. • Výsledkem ukládání částic jsou přesypy, čeřiny, barchany, duny. • Eolizace půdy – tvary v sypkých horninách – půdě - vznikající činností větru
• Deflace – přenos uvolněných půdních částeček posunováním, šinutím, kotoulením, skokem a vznášením. • Koraze – obrušování hornin zemními částečkami podléhajícími deflaci. Intenzita koraze je dána odolností materiálu, druhem a tvarem částeček nesených větrem a rychlostí větru.Korazí vznikají na zasažených horninách různé tvary: hrance, voštiny, viklany, skalní okna a mosty. • Hrance (eologlyptolity) – korozí opracované úlomky hornin. Podmínkou jejich vzniku je jednosměrně působící vítr při němž vznikají (podle změny polohy kamene) jednotlivé obroušené plochy.
Závislost odnosu různé velikosti půdních částic na rychlosti větru (podle Chepila, Woodruffa-1963)
Rychlost větru v m.s-1 Zrnitost (mm) 17 10 6 4 4 5 11 16 18-25
0,005-0,01 0,01-0,02 0,02-0,05 0,05-0,1 0,1-0,15 0,15-0,25 1,0 2,0 2,0-5,0
Přenos půdních částic větrem Průměr půdních částic v mm 0-1
Vzdálenost přenosu několik metrů
1 – 0,125
1 – 1,5 km
0,125 – 0,0625
několik kilometrů
0,0625 – 0,0312
přes 300 km
0,0312 – 0,0156
přes 1500 km
pod 0,0156
neomezeně
Rychlosti větru v m.s-1 při nichž nastane pohyb půdních zrn Průměr zrna v mm 0,01
Posun po povrchu 3,65
Vznášení v ovzduší 3,72
0,10
3,83
5,41
0,25
4,57
6,60
1,00
6,62
10,71
1,50
7,65
13,41
2,00
8,57
16,25
Beaufortova stupnice síly větru Označení větru
Rychlost m.s-1 Rychlost km.h-1
0-bezvětří
0,0-0,5
0-1
1-vánek
0,6-1,7
2-6
2-slabý vítr
1,8-3,3
7-12
3-mírný vítr
3,4-5,2
13-18
4-dosti čerstvý vítr
5,3-7,4
19-26
5-čerstvý vítr
7,5-9,8
27-35
9,9-12,4
36-44
7-prudký vítr
12,5-15,2
45-54
8-bouřlivý vítr
15,3-18,2
55-65
9-vichřice
18,3-21,5
66-77
10-silná vichřice
21,6-25,1
78-90
11-mohutná vichřice
25,2-29,0
91-104
12-orkán
Nad 29,0
Nad 104
6-silný vítr
• Čím je větší rozměr půdních částic, tím je potřebná větší rychlost větru při zemi, aby nastal odnos. • Čím je delší území ve směru vzdušného proudu, tím je větší abraze půdními částicemi, které se pohybují saltací. • Odnos půdy je ovlivňován dalšími faktory, jako je vazkost, či odpor částic proti odnosu, ovlivňovaný především strukturou a vlhkostí půdy, ale i kořenovým systémem rostlin apod. • Drsnost povrchu a vegetační kryt snižují rychlost přízemního větru.
Třídění půd poškozených větrnou erozí dle Bennetta(1939) Erodovanost půd
Odnos vrstvy půdy v %
Slabá
0 – 25
Střední
25 – 75
Silná
75 – 100
Velmi silná
25 – 75 B- horizont
Mimořádně silná
Nad 75 B - horizont
Akumulace odnesené půdy Akumulace
Slabá
Vrstva nánosů v cm
0 – 15
Střední - rovnoměrná
15 – 30
Střední - hřebenovitá
15 – 30
Hluboká
30 – 90
Malé duny
90 – 180
Velké duny
Nad 180
Rovnice k výpočtu intenzity větrné eroze (dle Woodruffa, Siddowaye) upravená Vránou (1978)
E´= I´.K´.C´.L´.V´ (t.ha-1.rok-1) kde E – potenciální ztráta půdy větrnou erozí I – faktor erodibility půdy, vyjadřující potenciální ztrátu půdy z rovného, hladkého, vegetací nechráněného pozemku. Závisí na procentuálním obsahu neerodovatelných půdních částic (větších než 0,8 mm) K – faktor drsnosti půdního povrchu – vyjádřený podle výšky nerovností terénu v cm C – klimatický faktor - podle rychlosti větru a vlhkosti
• L – faktor délky pozemku je vyjádřen délkou nechráněného pozemku v m ve směru převládajícího větru. Za chráněnou část pozemku je považována délka 10-ti násobku výšky překážky před ní a 20-ti násobku na závětrné straně. • V – faktor vegetačního krytu podle plodin. Pro nechráněný pozemek je V =1. • Výpočet se provádí v krocích podle nomogramu s využitím posuvného měřítka pro C-faktor. Výsledná hodnota se porovná s přípustnou ztrátou., pokud nevyhoví, navrhuje se včlenění překážek k zmenšení délky nechráněného pozemku.
Nomogramy k určování větrné eroze
Potenciální erovatelnost půdy větrem • Na základě výzkumu v aerodynamickém tunelu byl Pasákem (1966) odvozen vztah:
E = 875,52 . 10-0,0787M • kde E je erodovatelnost půdy větrem (t.ha.-1.rok-1) • M – obsah jílnatých častic v půdě (%)
Opatření k minimalizaci škod větrnou erozí • Omezení rychlosti větru • Stabilizace a zvýšení drsnosti půdy • Ochrana povrchu půdy • Minimalizace škod na pěstovaných plodinách
• větrolam
• ochranné pásy vyšších plodin
Omezení rychlosti větru • Pásové střídání plodin od 50 do 100-200 m • Střídání úzkých pásů kulisových plodin (např. 4 řádků kukuřice) • Větrolamy – ochrana před 5-10 násobek výšky, za 15-20-ti násobek. Ochranné lesní pásy, přenosné překážky (sítě, rákos.rohože) • Výsev plodin kolmo na převládající směr větru • Záchytné plodiny – vysévány po sklizni hlavní plodiny (hořčice, svazenka, ohnice, ozimé žito) • Krycí nebo ochranné plodiny – chrání půdu do doby, než-li hlavní plodina dosáhne ochranného účinku (jarní ječmen, ozimé žito) • Meziplodiny – současný výsev (jarní ječmen s trávou)
Stabilizace půdy a zvýšení drsnosti povrchu • Kultivace k udržení drsnosti půdy – ponechání velkých půdních agregátů (hrud) ve směru kolmém k převládajícímu větru • Vytlačení rýh – Cambridské válce – nutná dostatečná vlhkost půdy • Minimální kultivace – viz vodní eroze • Zvýšení obsahu organické hmoty v půdě (hnůj, kompost, zelené hnojení) • Slínování (dnes příliš drahé)
Šípové radličky
Ochrana povrchu půdy před větrnou erozí • Kapalná organická hnojiva nebo kejda • Syntetické stabilizátory (polyakrylamidy a polyvinylacetáty) • Mulč (pokrývka slámou a zbytky rostlin) • Závlaha
Minimalizace škod na pěstovaných plodinách • Vyloučení náchylných plodin (cukrovka, zelenina apod.) • Změny ve využívání pozemků (zatravnění, zalesnění) • Hlubší setí • Použití bezorebných ochranných technologii
Větrolamy • Účinnost závisí na: Směrové orientaci, šířce a výšce dřevin, hustotě porostu a vzájemné vzdálenosti. Podle hustoty je dělíme na nepropustné (široké), propustné(úzké) a polopropustné. • Prospěšnost: Kromě snižování rychlosti větru a ochrany půdy před odnosem, zachycují půdní částice, snižují půdní a transpirační výpar, podporují rovnoměrnější ukládání sněhu a tak zvyšují vlhkost půdy, která lépe odolává účinkům větru. • Nevýhody: Zastínění, opad listí, vláhová konkurence.
Zařízení k zjišťování účinnosti větrolamů
Schématické uspořádání měřícího systému
Zařízení k měření účinnosti větrolamů
Zobrazení na monitoru počítače
Průměrná rychlost větru v 15 min. intervalech 7
A
6
B C
5
D m/s
4 3 2 1 0 13:00
13:15
13:30
13:45
14:00
14:15
14:30
14:45
15:00
15:15
15:30
15:45
Maximální rychlost větru v 15 min. intervalech 12
A B
10
C D
m/s
8 6 4 2 0 13:00
13:15
13:30
13:45
14:00
14:15
14:30
14:45
15:00
15:15
15:30
15:45
Grafické vyjádření vlivu větrolamu na snížení průměrné a maximální rychlosti větru
XIII.
