Hydrochemické charakteristiky povrchových vod na Novohradsku a Třeboňsku - vliv povodí na koncentrace hlavních iontů

Ing. Iva BAXOVÁ

Doctoral thesis

Abstract:

Hospodaření s vodou v krajině, vztah vody a vodního režimu a způsobu a úrovně obdělávání půdy jsou velmi důležitými a pozornost zasluhujícími oblastmi, které jsou předmětem celosvětové diskuse. Přesto se problémy spojené s hospodaření v krajině často ignorují. Jedním z důvodů je obtížné hodnocení stavu krajiny a jejího fungování. Zdravě fungující ekosystémy mají tendenci zadržovat látky v systému, recirkulovat je a snižovat látkové ztráty. Tento koncept byl východiskem pro disertační práci, ve které jsou vyhodnoceny dlouhodobé trendy ve změnách chemismu povrchových vod na modelových územích Novohradska (povodí horní Stropnice) a Třeboňska (povodí Lužnice). Chemismus povrchových vod jak tekoucích (malých vodotečí), tak i stojatých (rybníků) byl popsán ve vztahu k přírodním i antropogenním faktorům povodí, především z hlediska vlivu krajinného pokryvu, zemědělského hospodaření a celkového dopadu hospodářských aktivit. V detailnějším posouzení vybraných povodí bylo sledováno fungování krajiny podle teplot povrchu země a vegetačního krytu, a podle schopnosti zadržovat látky. Pozornost byla věnována úloze mokřadů v krajině. Změny v chemismu povrchových vod sledovaných na Třeboňsku a v povodí horní Stropnice velmi rychle a zřetelně reflektují změny v hospodaření, především na zemědělských povodích. Jak v povodí Stropnice, tak na Lužnici a v třeboňských rybnících je od 60. do 90. let minulého století patrný nárůst koncentrací hlavních iontů (SO42-, HCO3-, Cl-, Ca2+, Mg2+, K+ a Na+). Celkový obsah rozpuštěných látek se v tomto období zdvojnásobil. Podstatné snížení intenzity zemědělství po roce 1990 se projevilo velmi podobnými trendy, poklesem koncentrací hlavních iontů, zejména SO42-, HCO3- a alkalických kationtů, Ca2+, Mg2+. Změny koncentrací klíčových hlavních iontů jsou dobře doložitelné změnami vodivosti. Celkový dlouhodobý trend nepochybně ukazuje nárůst v minulém století a následný pokles koncentrací, který se však v posledních deseti letech na Stropnici zastavil. Na Lužnici se trend dokonce obrací a vodivost začíná opět vzrůstat. Pokles koncentrací jednotlivých hlavních iontů se zastavil okolo roku 2010. V současnosti se koncentrace některých iontů se opět zvyšují. S velkou pravděpodobností to odráží postupně se zvyšující dávky hnojiv a větší intenzitu vápnění zemědělské půdy. Zásadní změny v hospodaření mají velmi podobné důsledky jak na úrovni velmi malých povodí o rozloze několika desítek až stovek ha, tak i středně velkých, jako jsou povodí horní Lužnice a horní Stropnice. Zvýšení celkového obsahu látek směrem po proudu je patrné na všech dílčích povodích sledovaných potoků (Bedřichovský, Váčkový, Pasecký, Veverský, Nakolický). Stav povodí, tj. rozsah zemědělsky obhospodařované půdy, podíl lesních porostů či přítomnost mokřadů modifikuje dopady hospodaření v povodí na chemismus odtékajících vod. Největší důsledky pro navýšení koncentrací rozpuštěných látek, tj. hlavních iontů, má větší přítomnost orné půdy. Nejméně je patrný vliv na chemismus u povodí, která nemají výrazné zemědělské hospodaření. Tento gradient vlivu hospodaření v povodí je překvapivě stabilní po dobu deseti i více let a je zřetelný jak na tekoucích vodách, tak na rybnících. Podobnost v charakteru a dlouhodobém trendu změn koncentrací hlavních iontů i na úrovni velkých územních celků, jako je část povodí Vltavy, která naleží k Jihočeskému kraji, ukazuje na robustnost těchto procesů. Hydrochemické poměry povrchových vod odrážejí do značné míry fyzikální a biologické procesy, které nastávají v povodí. Pohyb vody v terénu a její interakce s půdou, podložím a vegetací, jsou sp

Abstract:

ojeny s disipací energie, která systémem prochází. Povrchová teplota krajiny je výsledným projevem těchto procesů. Porovnání teplotních charakteristik sledovaných povodí prokazuje, že se zvyšujícím se podílem antropogenních a zemědělsky obhospodařovaných ploch se zvyšuje průměrná teplota povrchu krajiny. Podobné rozdíly, jako v distribuci teplot, byly zjištěny i v hydrochemických pa

Abstract:

Water management in landscapes, the relationships between water and water regime and level of agricultural management soil cultivation are very important and noteworthy areas of global discussion. Nevertheless, issues related to landscape management are often ignored. Difficulty of assessing the state of the landscape and its functioning is one reason for this. Healthy ecosystems tend to retain substances in the system and reduce matter losses. This concept was used as background for this thesis, which evaluates long-term trends in changes in surface water chemistry in the model areas of Novohradsko (upper Stropnice catchment) and Třeboňsko (Lužnice catchment). Surface water chemistry of both running (small streams) and standing waters (ponds) was described in relation to natural and anthropogenic catchment patterns, especially in terms of the influence of land cover, agricultural management and the overall impact of human activities. The functioning of the landscape was more detailed assessed in the selected catchments in terms of land surface temperatures and vegetation cover and of its ability of matter retention. Attention was paid to the role of wetlands in the landscape. Changes in surface water chemistry in the Třeboň region and in the upper Stropnice catchment reflect changes in management, especially in agricultural catchments. In both the Stropnice and the Lužnice basins and in the Třeboň ponds, an increase in the concentrations of the major ions (SO42-, HCO3-, Cl-, Ca2+, Mg2+, K+ and Na+) is evident from the 1960s to the 1990s. The total dissolved content doubled during this period. The substantial reduction in agricultural intensity after 1990 showed very similar trends, with a decrease in the concentrations of the major ions, especially SO42-, HCO3- and the alkaline cations, Ca2+, Mg2+. Changes in concentrations of major ions are well documented by changes in conductivity. The overall long-term trend undoubtedly shows an increase in the last century and a subsequent decrease in concentrations. This decreasing trend has stopped in the last decade in Stropnice. In the Lužnice, the trend is even reversing and conductivity is beginning to increase again. The decline in concentrations of the major ions stopped around 2010. Currently, the concentrations of some ions are increasing again. This most likely reflects gradually increasing fertilization and liming of agricultural soils. Significant changes in agricultural practices have very similar consequences at the level of very small catchments of a few tens to hundreds of hectares, as well as medium-sized ones such as the upper Lužnice and upper Stropnice catchments. The downstream increase in total dissolved solids is evident in all sub-basins of the monitored streams (Bedřichovský, Váčkový, Pasecký, Veverský, Nakolický). The condition of the catchment, i.e. the extent of agricultural land, the proportion of forest or the presence of wetlands, modifies the effects of catchment management on the chemistry of runoff. The large areas of arable land have significantly increase of the major ions concentrations. In contrast cathment with the minimal agricultural activities has almost negligible impact on chemistry of runoff. Effect of catchment character is surprisingly stable over a decade or more and is evident on both running waters and ponds. The similarity in the patterns and long-term trends of changes in major ion concentrations even at the level of large catchment, such as the part of the Vltava basin adjacent to the South Bohemia Region, indicates the robustness of these processes. The hydrochemical conditions of surface waters reflect to a large extent the physical and biological processes occurring in the basin. The movement of water in the terrain and its interaction with soil, and vegetation are linked to the dissipation of energy that passes through the system. The surface temperature of the landscape is the result of these processes. The temp

Abstract:

erature distri

Keywords

chemismus povrchových vod, hlavní ionty, vliv povodí a hospodaření

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 9. 2021

Thesis defence

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Agriculture

Doctoral programme / field:
Ecology and environment protection / Applied and Landscape Ecology