Vliv druhu rekultivační dřeviny na proudění vody v půdě na výsypkách

Lenka Linzmayerová

Bachelor's thesis

The effect of tree species on water flow in soils at reclaimed post-mining dumps

Abstract:

Využití vhodných dřevin může významně přispět k úspěšné rekultivaci výsypek. Pohyb a retence vody má klíčový význam pro půdní organismy, rostliny, vývoj půdy a celého ekosystému na výsypkách. Bakalářská práce se proto zabývá vlivem druhu rekultivační dřeviny na proudění vody v půdě na výsypkách. Průzkum byl pro-veden na Velké podkrušnohorské výsypce v oblasti Sokolovské pánve. Byly zkoumány 3 lokality v malé vzájemné vzdálenosti s různými dominantními dřevinami – olší lepkavou Alnus glutinosa, dubem letním Quercus robur a smrkem ztepilým Picea abies. Na každé z lokalit byla provedena kopaná polosonda pro popis půdního profilu a jeden infiltrační experiment s barevným stopovačem za účelem vizualizace preferenčního proudění. Dále bylo v terénu využito Guelphského permeametru pro stanovení nasycené hydraulické vodivosti (Ks). Na lokalitách byly také odebrány neporušené půdní vzorky (100 cm3), přičemž vzorkování bylo prováděno zvlášť pro spodní a vrchní vrstvu půdy. Neporušené půdní vzorky byly odebrány pro laboratorní stanovení objemové hmotnosti. Na jednotlivých lokalitách byly pozorovány výrazné rozdíly v horní části půdního profilu. U olše byl přítomen mocný humusový horizont (14 cm i více) obsahující agregáty, u dubu byl humusový horizont mocný pouze okolo 5 cm a agregáty neobsahoval, u smrku téměř chyběl. Nad humusovým horizontem u smrku se nacházel mocný fermentační mykogenní horizont (9 cm) a horizont opadanky. Pozorované rozdíly ovlivnily vsak barevného stopovače, Ks a hodnoty objemové hmotnosti. Největší podíl preferenčního proudění byl zaznamenán na lokalitě s olší (90 cm hloubka, nejrychlejší vsak, velké množství kořenů, žížalích chodeb a makropórů mezi agregáty), nejmenší u smrku (60 cm hloubka, nejpomalejší infiltrace stopovače, zadržení vody u povrchu mykogenním horizontem). Nejvyšší průměrné hodnoty Ks pro vrchní vrstvu půdy byly naměřeny na lokalitě s olší (6,92E-05 m/s) převážně z důvodu velkého množství makropórů mezi agregáty, nejnižší u smrku (1,95E-05 m/s) zejména z důvodu přítomnosti plsťovitého mykogenního horizontu a u dubu 3,87E-05 m/s. Rozdíly v Ks pro vrchní vrstvu půdy byly na rozdíl od spodní vrstvy statisticky významné. Průměrné hodnoty objemové hmotnosti byly nejvyšší u lokality s dubem (0,87 g/cm3) a prakticky stejné u olše (0,73 g/cm3) a smrku (0,71 g/cm3).Získané poznatky potvrdily podstatný vliv druhu rekultivační dřeviny na vý-voj a hydraulické vlastnosti vrchní vrstvy půdního profilu a na preferenční proudění v půdním profilu. Z hlediska vlivu na infiltrační schopnosti a distribuci vody v půdním profilu lze za nejvhodnější rekultivační přípravnou dřevinu ze zkoumaných druhů považovat olši.

Abstract:

The use of suitable woody plants can significantly contribute to successful reclamation of dumps. Water movement and retention is of key importance for soil organisms, plants, soil development and the entire ecosystem on dumps. The bachelor thesis deals with the influence of reclamation tree species on the flow of water in the soil on the dumps. The survey was carried out on the Velká Podkrušnohorská výsypka in the area of the Sokolov Basin. Three sites with different dominant wood species were investigated – common alder Alnus glutinosa, common oak Quercus robur and Norway spruce Picea abies. At each site, soil profile was described on a wall of an excavated pit and a dye tracer infiltration experiment was performer for visualization of preferential flow. Furthermore, Guelph Permeameter was used in the field to determine the saturated hydraulic conductivity (Ks), and undisturbed soil samples (100 cm3) were taken at each site. The sampling was performed equally within the site and separately for the subsoil and topsoil layer. The undisturbed soil samples were collected for laboratory determination of bulk density.Significant differences at the top of the soil profile were observed at individual sites. A strong humus horizon (14 cm or more) containing aggregates was present in the alder, the humus horizon was only about 5 cm thick on the site with oak tree and did not contain the aggregates. Above thin humus horizon at the spruce, there was a mighty fermentation mycogenic horizon (9 cm) and a tree litter horizon. Observed differences affected infiltration of brilliant blue, Ks and bulk density values. The highest proportion of preferential flow was recorded on the site with alder (90 cm depth, fastest infiltration, large number of roots, earthworms and macropores among aggregates), the smallest in spruce (60 cm depth, the slowest tracer infiltration, water retention at the surface mycogenic horizon). The highest mean values of Ks for the topsoil layer were measured on the site with alder (6.92E-05 m/s) mainly due to the large number of macropores between the aggregates, the lowest on the site with spruce (1.95E-05 m/s) especially due to the presence of a felted mycogenic horizon and on the site with oak 3.87E-05 m/s. Differences in Ks in the topsoil were statistically significant, unlike the subsoil. Mean bulk density values were highest for the locality with oak (0.87 g/cm3) and practically the same values were measured for alder (0.73 g/cm3) and for spruce (0.71 g/cm3).The obtained findings confirmed the significant influence of reclamation tree species on the development and hydraulic properties of the topsoil and on the preferential flow in the soil profile. Alder may be considered the most suitable reclamation preliminary tree species from the studied species.

Keywords

infiltrace, vizualizace preferenčního proudění, brilliant blue, lesnická rekultivace, hydrologie výsypek

Keywords

infiltration, visualization of preferential flow, brilliant blue, forest reclamation, hydrology of spoil heaps

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 4. 2019

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Lukáš Jačka, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Bachelor programme / field:
Landscaping / Water management