Vliv rostlinného pokryvu půdy a mulče na distribuci vody a úroveň kapkové eroze

Ing. Michaela Škeříková

Doctoral thesis

The effect of crop cover and mulch on the water distribution and splash erosion of soil.

Abstract:

Kapková eroze je definována jako počátek erozního procesu a je způsobována kinetickou energií dopadajících vodních kapek na nechráněný povrch půdy. Tato energie působí destrukčně na půdní agregáty, což se projevuje poklesem infiltrace do půdy a tvorbou půdního škraloupu. Míra rozpadu půdních agregátů závisí na vlastnostech atmosférické srážky, na půdních vlastnostech a na ochraně povrchu půdy vegetačním pokryvem či přítomností objektů na povrchu půdy. Rostlinný pokryv půdního povrchu pohlcuje kinetickou energii dopadajících kapek, svádí vodu po rostlině přímo do půdy a v neposlední řadě také zvyšuje obsah organické hmoty v půdě. Vlivem odlišného habitu pěstovaných plodin je jejich vliv na distribuci srážky v porostu a následně na kapkovou erozi odlišný. Poměr stoku vody po rostlině, přímého propadu srážky porostem a intercepčního výparu je závislý na růstové fázi porostu, velikosti listové plochy, přítomnosti trichomů na listech i na postavení listů na rostlině a úhlu, který svírají se stonkem. Na základě znalosti vlivu plodiny na propad srážky porostem je možné volit cílené zpracování půdy k podpoření infiltrace vody do půdy či specifikovat místa k ukládání hnojiv, aby nedocházelo k předčasnému vyplavení. Znalost vlivu různých plodin na distribuci srážek v jejich porostech umožňuje eliminaci kapkové eroze pomocí agrotechnických opatření. V předkládané práci je hodnocen vliv vybraných polních plodin a způsobu jejich založení na poměr jednotlivých složek srážky po redistribuci a hodnoty kapkové eroze. Hodnocení distribuce srážek v porostech kukuřice seté, slunečnice roční a řepky olejky prokázala, že mezi jednotlivými plodinami existují rozdíly v redistribuci procházející srážky. Byl také prokázán vliv růstové fáze plodiny na propad srážky do meziřádku. Tato skutečnost byla těsněji závislá u porostů kukuřice seté o rozteči řádků 0,75 m než u porostu o rozteči řádků 0,45 m. Z dalších výsledků vyplývá, že volba technologie zpracování půdy má vliv na hodnoty kapkové eroze. U pásového zpracování půdy byla zjištěna na počátku vegetace vyšší stabilita půdních agregátů a nižší hodnoty kapkové eroze. Díky přítomnosti rostlinných zbytků je chráněn povrch půdy, a může tak docházet k delší době infiltrace srážkové vody do půdy. Vláhová bilance stanoviště má přímý vliv na množství dostupné vody v půdě a tedy i na erozní procesy.Kapkovou erozi ovlivňuje nejen zpracování půdy, ale v porostech kukuřice je dalším faktorem i šířka řádků. V porostech kukuřice seté o šířce řádků 0,45 byl zaznamenán pokles hodnot kapkové eroze oproti porostu kukuřice. U řepky olejky nebyl prokázán vliv rozdílné šířky řádků na hodnoty kapkové eroze. Jednou z možností eliminace kapkové eroze je také přítomnost umrtvených porostů meziplodin či méně vhodných plevelných rostlin v meziřádku. Protierozní efekt rostlinného pokryvu plodiny je nejvíce patrný po zapojení porostu. Ve fázi zrání a senescence listů klesá.

Abstract:

Splash erosion is considered as the beginning of the erosion process. It is caused by the kinetic energy of water drops falling on uncovered soil surface. This energy destroys soil aggregates, which then decrease infiltration, and it results in creation crust on the soil surface. Rate of soil aggregate destruction depends on rainfall characteristics, soil properties and soil surface protection by vegetation cover or other objects.Soil surface vegetation cover absorbs the kinetic energy of water drops, guides the water down the plants directly into soil, and also increases the soil organic matter content. Due to varying crop habitus is the crop’s influence on rainfall distribution in canopy and subsequently on splash erosion also variable. The ratio between stemflow, throughfall and interception evaporation is also dependent on plant growth phase, leaf area, presence of trichomes on leaves and on leaves’ position on plant and their angle to stem.Knowledge of the crop’s influence on rain throughfall allows targeting soil tillage to support the water infiltration or to select suitable fertilizer placement to avoid leaching. Knowledge of the crop’s influence on rainfall distribution in its canopies allows elimination of splash erosion by appropriate agrotechnical measures.The submitted paper evaluates the influence of different crops and their establishment method on ratios of rainfall redistribution components and on splash erosion rate.Evaluation of rainfall distribution in maize, sunflower and oilseed rape stands to demonstrate the differences in rainfall distribution between the crop species. The influence of stand growth phase on rain throughfall into the interrow was also observed. This influence was stronger in stands with row width of 0,75 m than in stands with row width of 0,45 m. The other results show that soil tillage technology can affect splash erosion rates. Strip tillage showed higher soil aggregates stability and lower rates of splash erosion in the beginning of vegetation. Due to presence of plant residues in interrow, the soil surface was protected and rain infiltration was increased. Water balance of stands also directly influences the amount of available water in soil and subsequently the erosion processes. Splash erosion is influenced not only by soil tillage, but in maize stands also by row width. In maize stands with row width 0,45 m a decrease of splash erosion rates was observed compared to row width 0,75 m. In oilseed rape stands the effect of different row width on the splash erosion was not confirmed. One of the possibilities to eliminate splash erosion is presence of desiccated intercrops or less suitable desiccated weed plants. The anti-erosion effect of crop coverage is most evident when crop canopy is fully formed. This effect is decreased during the phase of maturing and senescence.

Keywords

distribuce srážek, kapková eroze, stuktura porostu, zpracování půdy

Keywords

rainfall distribution, splash erosion, stand structure, soil tillage

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 8. 2018

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Václav Brant, Ph.D.
• Reader: Josef Hůla, externi, Josef Krása, Bc., externi, Hana Středová, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Doctoral programme / field:
Crop Science / General Crop Science