Analýza vláhové potřeby polních plodin v oblasti s častým výskytem sucha.

Ing. Petr Zábranský

Disertační práce

Analysis of water requirements of the field crops in areas with frequent occurrence of drought.

Anotace:

Vodní zdroje jsou důležitou součástí ekosystémů krajiny. Nejen variabilita klimatických a půdních faktorů ale i vysoká diverzita vegetace hrají důležitou roli ve vodní bilanci krajiny. Evapotranspirace porostů způsobuje hlavní pasivní složku ve vodní bilanci povodí. Již dnes je ale více jak jedna čtvrtina území ČR řazena do oblasti, kde suma potenciální evapotranspirace převyšuje nebo se rovná celkové sumě spadlých srážek. Na rozdíl od dřevin, u kterých je bilance vody na stanovišti z důvodu dlouhodobějšího vývoje z části předvídatelná, pravidelné střídání plodin v zemědělských systémech a agrotechnické vstupy s sebou přinášejí rychlejší změny vodní bilance stanoviště za podstatně kratší dobu. To může mít někdy za následek i nevratné změny v ekosystému s dopady na biodiverzitu okolního prostředí. Znalost jednotlivých limitujících faktorů prostředí a přesné stanovení nároků rostlin na vodu otevírá možnost nejen pro zlepšení výnosových parametrů jednotlivých plodin, ale především je důvodem pro pochopení trvalé udržitelnosti argoekosystémů v kulturní krajině. Polní měření skutečné evapotranspirace probíhaly v období od 2007 do 2015 v lokalitě Velvary (Budihostice) která se nachází ve Středočeském kraji v nadmořské výšce 210 m n. m. a je řazena do oblasti srážkového stínu v okolí Slánska. Z hlediska průměrné roční vláhové bilance (ČHMÚ, 2014) spadá lokalita do oblasti, kde rozdíl mezi průměrnou roční sumou srážek a průměrnou roční sumou potenciální evapotranspirace činí -200 mm. Potenciální evapotranspirace zde mírně překračuje úhrny srážek (P / ET0 = 0,7 - 0,8) v běžném období (Pivec et al., 2006). Polní měření probíhala na běžných provozních plochách s minimální velikostí pokusné plochy 1 ha. Provedená měření potvrdila předpokládané rozdíly mezi porosty z hlediska vláhových nároků. Hodnocené porosty vykazovaly během vegetace v závislosti na růstové fázi porostu odlišné hodnoty aktuální evapotranspirace a Bowenova poměru. Nejnižší hodnoty aktuální evapotranspirace byly prokázány u Z. mays, S. bicolor. Vyšší vláhové nároky vykazovaly porosty T. aestivum a H.vulgare. Nejvyšší hodnoty aktuální evapotranspirace naopak byly stanoveny u porostů B.vulgaris a M. sativa. Získáním hodnot plodinových koeficientů u jednotlivých plodin bylo zjištěno, že porosty Z. mays, S. bicolor a T. aestivum mají o čtvrtinu nižší hodnoty Kc v hlavním vegetačním období oproti M.sativa a B.vulgaris. V rámci práce byly stanoveny denní hodnoty Kc, které jsou základním poznatkem o vláhových nárocích jednotlivých plodin pro následné modelové stanovení hydrologických procesů v agrofytocenózách. Hodnocení vláhových nároků rostlin na základě stanovení toku vody v rostlinách (sap flow) neprokázaly předpokládané rozdíly mezi rostlinami Z.mays a S.bicolor. Efektivita využití vody (WUE) byla prokazatelně vyšší u rostlin typu C4 (Z. mays a S.bicolor) oproti zbývajícím rostlinám typu C3 (T. aestivum a H.vulgare).

Abstract:

Summary Water resources are an important part of ecosystems. In the water balance of the landscape, the variability of climate, soil factors, as well as high diversity of vegetation play an important role. Evapotranspiration represents a major passive component in the water balance of the basin. Unlike forests, where the water balance is particularly predictable due to the long-term development of the stands, regular crop rotation in agricultural systems and agricultural practices may cause rapid changes in water balance during much shorter time. It may sometimes result in irreversible changes in ecosystems with impact on landscape biodiversity. An understanding of the limiting environmental factors and exact determination of the water demands of plants makepossible not only an improvement of yield parameters, but it is also condition for understanding of the agroecosystems sustainability in the cultural landscape. Field measurements of actual evapotranspiration were carried out in the period 2007 to 2015 in Velvary (Budihostice) in the Central Bohemia region, 210 m above sea level in the rain shadow area around Slaný territory. In terms of the average annual water balance (CHMI, 2014), the locality is regarded as the area with the difference between the average annual precipitation and annual potential evapotranspiration totals in amount of -200 mm, so the potential evapotranspiration slightly exceeds precipitation. Field measurements were conducted on commonly managed areas with a minimum size of the experimental plots of 1 ha. The measurements confirmed differences between the crop water demands during the growing season. Different values of the actual evapotranspiration as well as the Bowen ratio values were estimated for the observed crops depending on the growth stage of crops. The lowest values of actual evapotranspiration were detected for Zea mays and Sorghum bicolor. Higher water demands were shown by Triticum aestivum and Hordeum vulgare. On the contrary, the highest values of actual evapotranspiration were found in stands of Beta vulgaris and Medicago sativa. According to the values obtained for crop coefficients (Kc), the crops of Z. mays, S. bicolor and T. aestivum had about a quarter lower values of Kc compared with M. sativa and B. vulgaris crops in the main growing season. In this work, the daily values of Kc, which are the basic characteristics of moisture requirements for individual crop were determined and can be used modelling of hydrological processes in agro-phytocoenoses. The evaluation of moisture requirement of crops by the water flow in plants (determined by the sap flow method) showed the expected differences between S. bicolor and Z. mays plants. Water use efficiency (WUE) was significantly higher in plants of C4 type (Z. mays and S. bicolor) compared with the rest of observed plants of C3 type (T. aestivum and H. vulgare).

Klíčová slova

Evapotranspirace, Efektivita využití vody (WUE), Plodinový koeficient (Kc), Transpirace

Keywords

Evapotranspiration, Water Use Efficiency (WUE), Crop Coefficient (Kc), Transpiration

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 22. 1. 2016

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: prof. Ing. Josef Soukup, CSc.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Doktorský studijní program / obor:
Fytotechnika / Obecná produkce rostlinná