Vliv obhospodařování travních porostů na infiltraci a povrchový odtok

Ing. Martin Sochorec

Doctoral thesis

Effect of grassland management on infiltration and surface runoff

Abstract:

Travní porosty plní v životním prostředí řadu pozitivních funkcí, pokud jsou správně obhospodařovány. Kromě produkce píce je často poukazováno na poskytování řady externalit spojených s jejich hydrologickými funkcemi v krajině. Avšak nadměrná pastva zvířat a velkovýrobní způsob obhospodařování vyvíjí tlak na půdu travních porostů. Výsledkem je zhutnění půdy pod travními porosty a ztráta jejich hydrologicky prospěšných funkcí. Prvním cílem této práce bylo zhodnocení vlivu využívání travních porostů na fyzikální vlastnosti půdy, infiltraci a nasycenou hydraulickou vodivost. Pokus probíhal v letech 2011-2013 na třech typech travních porostů: louce (LO), sešlapávané pastvině (PA) a travním porostu bez vlivu zhutnění - pod ohradníkem (PN). U porostu bez vlivu zhutnění byla zjištěna průkazně vyšší rychlost infiltrace v první minutě měření v porovnání s velkovýrobně obhospodařovanou loukou a nadměrně sešlapávanou pastvinou. Při rozboru fyzikálních vlastností půdy byly zjištěny průkazné rozdíly mezi variantami, které byly vyjádřeny pro objemovou hmotnost suché zeminy. Varianta bez vlivu zhutnění (PN) dále vykazovala průkazně vyšší nasycenou hydraulickou vodivost než varianty LO) a PA. Z těchto výsledků vyplývá, že intenzivní využívání travních porostů vede z hlediska půdní hydrologie k několika negativním důsledkům: degradaci fyzikálních vlastností půdy, nadměrnému zhutnění, snižování rychlosti infiltrace, vodní retence a hydraulické vodivosti. Dalším cílem bylo hodnocení povrchových odtoků z travních porostů (obhospodařovaných intenzivně a extenzivně), pšenice ozimé, silážní kukuřice, brambor a holé půdy. Během vegetačních období (2008-2013) byl zjištěn průkazně nižší průměrný odtokový součinitel u travních porostů (0,013) a pšenice ozimé (0,032) v porovnání s bramborami (0,097); silážní kukuřicí (0,099) a holou půdou (0,138). Travní porosty vykazovaly nejlepší ochranu proti vzniku povrchového odtoku. V zimním období a brzy na jaře (2008/2009-2013/2014) travní porosty ztratily schopnost bránit vzniku povrchových odtoků a mezi jednotlivými variantami nebyly zjištěny průkazné rozdíly. Průměrný součinitel odtoku byl zjištěn u travních porostů 0,016; ozimé pšenice 0,034; strniště pšenice 0,023; strniště kukuřice a kypré půdy 0,027. Posledním cílem bylo porovnání rychlosti postupu přeronové vlny u jednotlivých plodin. Z výsledků vyplývá, že travní porosty průkazně prodlužují dobu postupu přeronové vlny. Přeronová vlna z přítoku vzdálenost 4 000 mm na travním porostu po 7 minutách a 46 sekundách, u pšenice ozimé po 2 minutách a 47 sekundách a u kukuřice a holé půdy po 23 respektive 26 sekundách.

Abstract:

Grasslands fulfil a range of positive functions in the environment if they are correctly managed. It is often pointed out that except of the production of forage, grasslands offer many externalities which are connected with their hydrologic functions in environment. However, excess grazing animals and heavy machinery exert pressure on the ground of grasslands. As a result, soil under grasslands can be compacted and they lose their hydrologically positive functions. The first aim of this thesis was to evaluate the effect of grassland management on soil physics, infiltration rate and saturated hydraulic conductivity. The trial was assessed during the years 2011-2013 in three sward types: meadow (LO), cattle trampled pasture (PA) and uncompacted grassland - under the fence (PN). In uncompacted treatment reached significant higher infiltration rate in first minute compared to meadow and pasture. The analysis of soil physical properties showed significant differences between variants at followed order in bulk. Uncompacted variant (PN) demonstrated markedly higher average saturated hydraulic conductivity then variants LO and PA These results demonstrate how intensive grassland exploitation can lead to several negative consequences from the aspect of soil hydrology: degradation soil physical properties, excessive soil compaction, decrease infiltration rate, water storage and saturated hydraulic conductivity. Next goal was to evaluate surface runoffs from grasslands (extensively and intensively managed), winter wheat, silage maize, potatoes and bare soil. During vegetation periods (2008-2013) average surface runoff coefficient was significantly lower in stand of grasslands (0.013) and winter wheat (0.032) compared to potatoes (0.097); silage maize (0.099) and bare soil (0.138). Grasslands expressed best protective effect and prevented effectively surface runoffs formation. In winter and early spring periods (2008/2009-2013/2014) grasslands lost their positive effect on surface runoff formation and no significant differences between variants were found. Average surface runoff coefficient in stands of grasslands 0.016; winter wheat 0.034; stubble of wheat 0.023; corn stubble and loose soil 0.027 was detected. The last goal was to compare the rate of flood wave from selected crops. Grasslands buffer strips can significantly increase time of flood wave action. Flood wave from rate of inflow crossed the length of 4 000 mm after 7 minutes and 46 seconds on grassland, after 2 minutes and 47 seconds on winter wheat and after 23 respectively 26 seconds on silage corn and bare soil.

Keywords

fyzikální vlastnosti půdy, hydropedologie, zhutnění půdy

Keywords

soil compaction, hydropedology, soil physics

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 1. 2017

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Stanislav Hejduk, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of AgriSciences

Doctoral programme / field:
Plant Production / General Plant Production