Monitoring dynamiky půdní vlhkosti v agroekosystému

Bc. Martin Bednařík

Master's thesis

Monitoring of soil moisture dynamics in agroecosystem

Abstract:

Cílem mé diplomové práce byl monitoring a analýza dynamiky objemové půdní vlhkosti (Θ) měřené gravimetrickou metodou pomocí Kopeckého fyzikálních válečků (KFV) a kapacitní metodou, za použití Theta Probe ML2x (FDR) a čidel CS616 (TDR). Měření proběhlo na výzkumných lokalitách spadajících do katastrálních území obcí Vícemilice a Polkovice. Na lokalitě Vícemilice jsem provedl 10 kampaní souběžného měření KFV a Theta Probe a na lokalitě Polkovice pouze 4. Čidla CS616 byla na obou lokalitách po celou dobu stacionárně uložena na jednom místě a poskytla kontinuální časové série Θ. Na lokalitě Vícemilice měření Theta Probe průměrně podhodnocovala oproti KFV o 11,4 %. Čidla CS616 podhodnocovala o 6,5 % oproti KFV a v porovnání s Theta Probe nadhodnocovala o 3,9 %. Na lokalitě Polkovice Theta Probe podhodnocovala pouze o 1 % oproti KFV. Čidla CS616 systematicky nadhodnocovala oproti oběma metodám. V porovnání s KFV nadhodnocovala o 40,9 % a s Theta Probe o 42,1 %. Míra nadhodnocení navíc rostla s hloubkou, přičemž u svrchní vrstvy činila pouze 11 %. U lokality Vícemilice jsem navíc provedl výzkum sacího tlaku půdní vody ve vztahu s Θ, a rovněž jsem zde porovnal naměřené údaje Θ čidly CS616 se simulacemi modelu SoilClim, který představuje jeden z nástrojů k monitoringu zásoby vody v půdě, a zejména výskytu sucha na národní úrovni. Na základě výsledků získaných v rámci předkládané diplomové práce lze konstatovat, že nepřímé metody, a především pak Theta Probe, se osvědčily jako užitečné nástroje k monitoringu půdní vlhkosti. V porovnání s destruktivní metodou přestavují výraznou časovou úsporu a vzhledem k jejich přesnosti je lze doporučit k monitoringu sucha, kalibraci matematických modelů, satelitního snímkování, či testování celé řady hypotéz souvisejících s vodní bilancí v rámci vědeckých experimentů.

Abstract:

The aim of my thesis was to monitor and analyse the dynamics of soil moisture (Θ) through the gravimetric method using Kopecky's physical rollers (KFV) and the capacitance method using Theta Probe ML2x (FDR) and CS616 (TDR) sensors. The measurement took place in the cadastral areas of the village Vícemelice and Polkovice. I conducted 10 parallel measurement campaigns of KFV and Theta Probe in Vícemilice and 4 in Polkovice. CS616 sensors were located stationary in both locations throughout the whole period and provided continual time series Θ. In Vícemilice, Theta Probe undervalued by 11.4 % compared to the KFV. The CS616 undervalued by 6.5 % compared to KFV and overvalued by 3.9 % Theta Probe. In Polkovice, Theta Probe undervalued by 1 % compared to KFV. The CS616 sensors systematically overvalued compared to the other two methods. It overvalued by 40.9 % compared to KFV and by 42.1 % compared to Theta Probe. Furthermore, the overvaluation was higher with a greater depth, while it was only 11 % at the top layer. Lastly, a survey of the suction pressure of soil water in relation to Θ was conducted near Vícemilice and the results of Θ measured by CS616 sensors were compared to the values simulated by SoilClim model which is one of the tools used to monitor water supplies in soil, in particular the occurrence of drought at the national level. Based on the results obtained in the framework of the submitted thesis, it can be stated that the indirect methods, in particular the Theta Probe, have proven to be useful tools for monitoring soil moisture. Compared to the destructive method, they represent significant time savings and, due to their accuracy, they can be recommended for drought monitoring, calibration of mathematical models, satellite imaging, or testing of a variety of hypotheses related to the water balance in scientific experiments.

Keywords

gravimetrická metoda, kapacitní metoda, sací tlak půdní vody, vodní bilance

Keywords

water balance, gravimetric method, capacitance method, soil water suction

Language used: Czech

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

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Milan Fischer, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of AgriSciences

Master programme / field:
Agricultural Specialization / Agroecology