Vliv vybraných rekultivačních dřevin na hydrofyzikální vlastnosti půdy na Velké podkrušnohorské výsypce

Bc. Karolína Doušová

Master's thesis

Influence of selected tree species on hydrophysical properties of soil at reclaimed Velká podkrušnohorská spoil heap

Abstract:

Pro úspěšnou obnovu ekosystému na lokalitách po těžbě je zásadní obnova půdy. Při správné volbě rekultivační dřeviny dokáže půda například zadržet více vody v krajině a akumulovat ji, což je důležité zejména v období beze srážek. Tato diplomová práce zkoumá účinky rekultivačních dřevin na hydrofyzikální a související vlastnosti půdy (nasycenou hydraulickou vodivost, objemovou hmotnost, vlhkost při odběru, pórovitost, retenční čáru, mocnost organicko/humusového horizontu). Výzkum byl proveden na post-těžebních lokalitách vyvíjejících se pod monokulturami tří druhů stromů (borovicí černou Pinus nigra, lípou malolistou Tilia cordata a modřínem opadavým Larix decidua) na Velké podkrušnohorské výsypce. Na každé lokalitě byla pro popis půdního profilu vykopána půdní sonda. Dále byl pro laboratorní měření proveden odběr neporušených půdních vzorků do Kopeckého válečků (100 cm3) nebo kompaktních kusů jílových plátů do polyetylénových sáčků (PE). Vzorkování bylo prováděno zvlášť pro vzorky z vrchní (cca 5 – 10 cm) a spodní vrstvy půdy (cca 30 – 34 cm). Pro stanovení klíčového hydraulického parametru půdy, nasycené hydraulické vodivosti (Ks), byl v terénu využit Guelphský permeametr. Retenční čáry byly měřeny v pískovém tanku a následně v přetlakových nádobách. Nejvyšší hodnoty parametru Ks byly naměřeny u modřínu ve vrchní vrstvě půdy (1,23E-04 m.s-1) a u lípy ve spodní vrstvě půdy (9,05E-05 m.s-1). U modřínu byl také ve vrchní vrstvě naměřen mírně vyšší obsah makropórů (> 300μm) a mírně nižší objemová hmotnost než u borovice, což může souviset s vyššími hodnotami Ks v porovnání s borovicí. Naměřené hydrofyzikální vlastnosti byly u lípy ve vrchní vrstvě půdy téměř vždy vyšší (mimo Ks) než u zbylých dvou dřevin. Nejsilnější mocnost organického/humusové horizontu byla zjištěna u modřínu (13,5 cm) a nejnižší u borovice (7,0 cm). Tloušťka tohoto horizontu je nejspíše dána druhem a rozložitelností opadu a poměrem C:N. Z naměřených dat nelze konkrétně určit druh dřeviny, který by měl na půdu zásadní vliv. Výsledky pouze naznačují, že z hlediska hydraulických vlastností nově vznikající půdy může být pro rekultivaci jílovité výsypky příznivější modřín než borovice. Vliv lípy je nutné podrobněji otestovat z důvodu rozdílných počátečních vlhkostních podmínek v půdě.

Abstract:

Soil recovery is essential for successful restoration of the whole ecosystem. When using more appropriate reclamation trees, the developing soil infiltrate and accumulate more water in the landscape. This is especially important in the period without precipitation. This diploma thesis investigates the influence of reclamation trees on the hydrophysical and related soil properties (saturated hydraulic conductivity, bulk density, moisture, porosity, retention curve, thickness of the organic/humus horizon). This research was performed at post-mining sites in Velká podkrušnohorská spoil heap where the three different tree monocultures were planted (pine Pinus nigra, lime Tilia cordata a larch Larix decidua). For each site, the soil profile was excavated and described on the wall of the pit. Further, intact soil samples were collected into the Kopecky rings (100 cm3). Compact hard blocks of clay were collected into polyethylene bags (PE). The sampling was performed separately for samples from upper soil layer (approx. 5 - 10 cm) and from the lower soil layer (approx. 30 – 34 cm). For estimation of key soil hydraulic parameter - saturated hydraulic conductivity (Ks), Guelph Permeameter was used. Retention curves were measured in standard sand box and pressure plate apparatus. The highest mean value of Ks was observed for larch in upper soil layer (1,23E-04 m.s-1) and for lime in lower soil layer (9,05E-05 m.s-1). For soil under larch there were also measured slightly higher amount of macropores in upper soil layer (> 300μm) and slightly smaller bulk density than for soil under pine This could be related to higher values of Ks for larch when compared to the soil under pine. Hydrophysical properties for lime were measured always slightly higher (except Ks) than the other two trees. The highest values of organic/humus horizon were determined for larch (13,5 cm) and the lowest for pine (7,0 cm). The value of this horizon is mostly given by the quantity and quality of the tree litter. According to measured data, we are not able to clearly state, which kind of tree is better for soil hydraulic properties recovery. The results suggest that the larch may be better then pine for recovery of soil hydrological properties. The influence of the lime is necessary to remeasure, because of the different initial soil moisture conditions.

Keywords

výsypka, lesnická rekultivace, půdní profil, hydrofyzikální vlastnosti půdy, hydropedologický průzkum

Keywords

spoil heap, forest reclamation, soil profile, hydrophysical properties of soil, hydropedological survey

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 3. 2021

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Lukáš Jačka, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme / field:
Landscape Engineering / Water in the Landscape