slovenskÁ po ĽnohospodÁrska univerzita fakulta...
TRANSCRIPT
SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA
V NITRE
FAKULTA ZÁHRADNÍCTVA A KRAJINNÉHO
INŽINIERSTVA
2117749
STANOVOVANIE HYDROFYZIKÁLNYCH
CHARAKTERISTÍK PO ĽNOHOSPODÁRSKY
VYUŽÍVANÝCH PÔD V POVODÍ RIEKY NITRA
2010 Bc. Petra Nečedová
SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA
V NITRE
FAKULTA ZÁHRADNÍCTVA A KRAJINNÉHO
INŽINIERSTVA
STANOVOVANIE HYDROFYZIKÁLNYCH
CHARAKTERISTÍK PO ĽNOHOSPODÁRSKY
VYUŽÍVANÝCH PÔD V POVODÍ RIEKY NITRA
Diplomová práca
Študijný program: Vodné hospodárstvo krajiny
Študijný odbor: 6.4.1. Vodné hospodárstvo
Školiace pracovisko: Katedra biometeorológie a hydrológie
Školiteľ: Ing. Dušan Igaz, PhD.
Konzultant: Ing. Dušan Igaz, PhD.
Nitra 2010 Bc. Petra Nečedová
SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA
V NITRE
FAKULTA ZÁHRADNÍCTVA A KRAJINNÉHO
INŽINIERSTVA
Katedra biometeorológie a hydrológie
Akademický rok: 2009/2010
ZADÁVACÍ PROTOKOL DIPLOMOVEJ PRÁCE
Študent: Petra Nečedová
Študijný odbor: 6.4.1. Vodné hospodárstvo
Študijný program: Vodné hospodárstvo krajiny
V zmysle 3. časti, čl. 21 Študijného poriadku FZKI SPU v Nitre z roku 2004 Vám
zadávam tému diplomovej práce: Stanovovanie hydrofyzikálnych charakteristík
poľnohospodársky využívaných pôd v povodí rieky Nitra
Cieľ práce:
Cieľom diplomovej práce je na základe terénnych a laboratórnych meraní vytvoriť
reprezentatívne vlhkostné retenčné krivky pre pôdy povodia rieky Nitry. Dôležitým
parametrom je predovšetkým hydraulická vodivosť, ktorá je jednou zo vstupných údajov
pre vytvorenie vlhkostných retenčných kriviek. Na základe nameraných hodnôt je potrebné
zostrojiť grafy priebehov vlhkostných retenčných kriviek a tie následne porovnať s grafmi
priebehov vlhkostných retenčných kriviek aproximovaných v prostredí modelu
GENERETMD (1984). Vstupné parametre sú výsledkom terénnych a laboratórnych
meraní realizovaných v rámci projektu APVT–51–019804 Regionalizácia
hydrofyzikálnych charakteristík pôd Slovenska.
Rámcová metodika práce:
- teoretický rozbor a prehľad stavu v riešenej problematike,
- experimentálne štúdium v laboratórnych podmienkach,
- práca v prostredí modelu GENERETMD (1984),
- grafické vyhodnotenie a spracovanie výsledkov.
Rozsah grafických prác: 10 – 20 strán
Rozsah textovej časti: 50 – 60 strán
Literatúra:
ANTAL, J. 1999. Agrohydrológia. 3. nezmenené vyd. Nitra : Slovenská poľnohospodárska
univerzita v Nitre, 1999. 168 s. ISBN 80-8069-141-X.
ANTAL, J. – IGAZ, D. 2006. Aplikovaná agrohydrológia. 4. rozšírené vyd. Nitra :
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, 2006. 210 s. ISBN 80-8069-669-1.
ANTAL, J. – ŠPÁNIK, F. a kol. 1999. Hydrológia poľnohospodárskej krajiny. Nitra :
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, 1999. 250 s. ISBN 80-7137-640-X.
FULAJTÁR, E. 2006. Fyzikálne vlastnosti pôdy. Bratislava : Výskumný ústav
pôdoznalectva a ochrany pôdy, 2006. 142 s. ISBN 80-89128-20-3.
RADČENKO, I. – VELEBNÝ, V. 1969. Praktikum z hydropedológie. Bratislava :
Slovenská vysoká škola technická, 1969. 151 s.
Vedúci diplomovej práce: Ing. Dušan Igaz, PhD.
Dátum zadania diplomovej práce: máj 2009
Harmonogram postupu prác:
- získavanie dostupnej literatúry pre prehľad o súčasnom stave riešenej problematiky,
- odber vzoriek, následná analýza a vyhodnotenie,
- získavanie vstupných dát do modelu GENERETMD (1984),
- vyhodnotenie a spracovanie výsledkov do grafov,
- celkové zhodnotenie experimentálne získaných výsledkov, formulovanie záverov
a odovzdanie diplomovej práce.
Dátum odovzdania diplomovej práce: máj 2010
doc. RNDr. Bernand Šiška, PhD. Ing. Dušan Igaz, PhD.
vedúci katedry vedúci záverečnej práce
_____________________________ ____________________________
podpis podpis
Čestné vyhlásenie
Podpísaná Petra Nečedová vyhlasujem, že som diplomovú prácu na tému:
„Stanovovanie hydrofyzikálnych charakteristík poľnohospodársky využívaných pôd
v povodí rieky Nitra“ vypracovala samostatne s použitím uvedenej literatúry.
Som si vedomá zákonných dôsledkov v prípade, ak uvedené údaje nie sú pravdivé.
V Nitre 17. mája 2010
___________________________
podpis
Poďakovanie
Touto cestou vyslovujem poďakovanie za pomoc, odborné vedenie, trpezlivosť,
cenné rady a pripomienky pri vypracovaní mojej diplomovej práce pánovi Ing. Dušanovi
Igazovi, PhD. Ďalej ďakujem Ing. Ivete Tóthovej, PhD. za pomoc pri spracovaní
nameraných veličín.
Abstrakt
Vlhkostné retenčné krivky sú jednou z kľúčových hydrofyzikálnych charakteristík
pôdy využívaných pri matematickom vývoji zásoby vody v pôde. Väčšina metód ich
zistenia je zdĺhavá a náročná, preto je práca zameraná na rýchlejší spôsob ich stanovenia –
na určenie reprezentatívnych vlhkostných kriviek, aplikované pre pôdy povodia rieky
Nitry.
Na ich vyjadrenie boli použité výsledky laboratórnych meraní na 222 vzorkách pôdy,
odobratých v 2 hĺbkach. Na všetkých pôdnych vzorkách boli zistené základné
hydrofyzikálne vlastnosti pôd (merná hmotnosť, redukovaná objemová hmotnosť, nasýtená
hydraulická vodivosť a i.).
Vlhkostné retenčné krivky boli určené pre pôdne druhy podľa obrábateľnosti (ľahké,
stredne ťažké – ľahšie, stredne ťažké – ťažšie a ťažké pôdy).
V tlakových nádobách na neporušených pôdnych vzorkách boli odmerané jednotlivé body
vlhkostných retenčných kriviek a tieto boli následne aproximované podľa Van Genuchtena
(1980). Priebeh vlhkostných retenčných kriviek nameraných na pôdnych vzorkách ako aj
priebeh aproximovaných vlhkostných retenčných kriviek bol vynesený do grafov
a následne boli tieto priebehy porovnané.
Klúčové slová: vlhkostné retenčné krivky, hydrofyzikálne charakteristiky, povodie rieky
Nitry, merná hmotnosť, redukovaná objemová hmotnosť, nasýtená hydraulická vodivosť
Abstract
Water retention curves are one from a key hydrophysical characteristic of a soil,
which are used by the mathematical modeling of soil water storage. Determination of the
water retention curve points in the laboratory is very expensive, time consuming and labor
intensive. Therefore in this paper are presented the express approach – to determine
representative water retention curves applied for soil of river-basin Nitra.
They are used on their expression the results of laboratory measurements on 222 soil
samples, taken from 2 soil depth. There were investigated basic hydrophysical features of
soils on all soils’ samples (specific weight, reduced volume mass, saturated hydraulic
conductivity, etc.).
Water retention curves were assigned for soils types according to their tilth (light, medium
heavy – easier, medium heavy – heavier and heavy soils).
There were measured particular items of water retention curves in press tanks on
unimpaired soils’ samples. And they were thereafter approximated according to Van
Genuchtena (1980). The process of water retention curves which was measured on soils
samples and also the process of approximated water retention curved was written into
graphs and thereafter were these processes compared.
Key words: water retention curves, hydrophysical characteristics, river-basin Nitra,
specific weight, reduced volume weight, saturated hydraulic conduction
Obsah
Obsah ..........................................................................................................................9
Zoznam skratiek a značiek........................................................................................11
Úvod ............................................................................................................................13
1 Prehľad o súčasnom stave riešenej problematiky .............................................14
1.1 Zrnitostné zloženie – textúra pôdy.....................................................................14
1.1.1 Klasifikácia zrnitostných frakcií .................................................................15
1.1.2 Klasifikácia pôd podľa zrnitostného zloženia.............................................16
1.1.3 Metódy zrnitostných rozborov....................................................................17
1.1.3.1 Zrnitostný rozbor pipetovacou metódou..........................................18
1.1.4 Vyhodnotenie výsledkov zrnitostných rozborov ........................................20
1.1.5 Význam zrnitosti.........................................................................................21
1.2 Fyzikálne a hydrofyzikálne vlastnosti pôdy ......................................................22
1.2.1 Merná hmotnosť pôdy ...............................................................................23
1.2.1.1 Stanovenie mernej hmotnosti..........................................................25
1.2.2 Objemová hmotnosť pôd ...........................................................................27
1.2.2.1 Objemová hmotnosť ako významná
vlastnosť pôdnej fyziky..................................................................29
1.2.2.2 Stanovenie objemovej hmotnosti....................................................30
1.2.3 Priepustnosť pôdy a hydraulická vodivosť ...............................................31
1.2.3.1 Stanovenie hydraulickej vodivosti.................................................34
1.2.3.2 Stanovenie hydraulickej vodivosti
laboratórnymi metódami...............................................................35
1.2.3.4 Meranie hydraulickej vodivosti na zariadení
s konštantným hydraulickým sklonom .........................................37
1.2.3.5 Meranie koeficientu hydraulickej vodivosti
na zariadení s premenlivým hydraulickým sklonom ....................39
1.2.3.1.2 Stanovenie koeficientu hydraulickej
vodivosti terénnymi metódami ........................................40
1.2.4 Retenčná krivka pôdy ..............................................................................41
1.2.4.1 Hysteréza retenčnej krivky ...........................................................42
1.2.4.2 Stanovenie odvodňovacej vetvy
vlhkostnej retenčnej krivky.............................................................43
2 Cieľ práce ..............................................................................................................46
3 Metodika práce .....................................................................................................47
3.1 Charakteristika záujmového územia..................................................................49
3.1.1 Vymedzenie územia...................................................................................49
3.1.2 Charakteristika povodia rieky Nitry ..........................................................50
3.1.3 Hydrologická charakteristika.....................................................................51
3.1.4 Geomorfologická charakteristika a geologické pomery ............................52
3.1.5 Rozdelenie vodného toku na jednotlivé úseky ..........................................53
3.1.6 Hospodársky význam.................................................................................54
4 Výsledky práce a diskusia ....................................................................................56
4.1 Zrnitostné rozbory..............................................................................................56
4.2 Vlhkostné retenčné krivky .................................................................................60
4.2.1 Spracovanie nameraných VRK..................................................................60
4.2.2 Spracovanie aproximovaných VRK ..........................................................66
Záver ...........................................................................................................................78
Zoznam použitej literatúry .......................................................................................79
Prílohy.........................................................................................................................82
11
Zoznam skratiek a značiek
ČSN ON 736518 norma pre domácu klasifikáciu zrnitostných frakcií
d priemer častíc menšieho priemeru
f tekutosť (fluidita) pohybujúcej sa kvapaliny v
pôde
FAO medzinárodná klasifikácia zrnitostných frakcií
g gravitačné zrýchlenie
H hydrologický potenciál pôdy
H1 výška vody v trubici po poklese
H2 počiatočná výška vody v trubici
∆H hydraulický sklon
H2O chemický vzorec vody
hw vlhkostný potenciál pôdy
ISSS International Society for the Systems Sciences,
medzinárodná spoločnosť pre systémy vied
k koeficient nenasýtenej hydraulickej vodivosti
K koeficient nasýtenej hydraulickej vodivosti
Kp priepustnosť pôdy
KPP Kompletný prieskum pôd Ks nasýtená hydraulická vodivosť
L výška vzorky zeminy, t. j. filtračná dráha
m hmotnosť absolútne suchej zeminy vzatej do
rozboru
m1 hmotnosť neporušenej vzorky zeminy s
momentálnou vlhkosťou
m2 hmotnosť vysušenej vzorky zeminy
ms hmotnosť suchej vzorky pôdy
mv hmotnosť vytlačenej vody so zeminou
mt hmotnosť pôdy pri momentálnej vlhkosti
n hmotnosť pyknometra s čistou destilovanou
vodou pri 20 ºC
12
pF – krivka graficky znázornený vzťah medzi vlhkosťou pôdy
a vlhkostným potenciálom
PVC polyvinylchlorid
S prierezová plocha odberného valčeka
SB prietočná plocha trubice
SRN Spolková republika Nemecko
t čas poklesu vody z výšky H2 na H1
UNESCO United Nations Educational, Scientific and Cultural
Organization, Organizácia Spojených národov pre
výchovu, vedu a kultúru
USA United States of America, Spojené štáty americké
USDA United State Department of Agriculture,
medzinárodná klasifikácia zrnitostných frakcií
v rýchlosť prúdenia v nasýtenej, resp. nenasýtenej
pôde
V objem valčeka
∆V pretečený objem vody za čas ∆t
Vs objem pôdy bez pórov
Vt objem neporušenej vzorky pôdy
Vz objem zeminy
VRK vlhkostné retenčné krivky
VÚPOP Výskumný ústav pôdoznalectva a ochrany pôdy
v Bratislave
z hmotnosť pyknometra so zemitou suspenziou
α , n tvarové parametre
µ dynamická viskozita skúmanej kvapaliny
ρ merná hmotnosť (hustota) skúmanej kvapaliny
ρd objemová hmotnosť pôdy
ρs merná hmotnosť pôdy
ρt neredukovaná objemová hmotnosť vlhkej pôdy
13
Úvod
Na prognózu vývoja zásob vody v pôde je v súčasnosti často využívané
matematické modelovanie. Schopnosť numericky simulovať komplikovaný tok
a transportné procesy prebiehajúce v pôde sa síce s rozvojom výpočtovej techniky neustále
zvyšuje, ale spoľahlivosť modelovanej prognózy závisí najmä od vstupných údajov, a to
charakteristík klímy a porastov, fluktuácie vodnej hladiny, ale predovšetkým charakteristík
pôdy. Hydrofyzikálne charakteristiky pôdy ako vlhkostná retenčná krivka a hydraulická
vodivosť sú kľúčovými charakteristikami z tohto pohľadu (Skalová et al., 2009).
Ako najväčší problém sa javí nedostatok hydraulických dát, ktoré často nie sú
v mnohých krajinách výsledkom pôdneho prieskumu. Jedná sa najmä o spomínajú
vlhkostnú retenčnú krivku a hydraulickú vodivosť. Problematika stanovovania týchto
dôležitých hydrofyzikálnych charakteristík je rovnako pod tlakom finančnej ako aj časovej
náročnosti, a preto by bolo veľmi užitočné analyzovať už existujúcu databázu nameraných
pôdnych charakteristík alebo na ich určenie použiť charakteristiky, ktoré možno získať
jednoduchým, rýchlym ale hlavne nenákladným meraním. Jednou z možností môže byť
vytvorenie reprezentatívnych vlhkostných kriviek, ktoré by poskytovali komplexné
hydrofyzikálne charakteristiky pre pôdy konkrétnej lokality.
14
1 Prehľad o súčasnom stave riešenej problematiky
1.1 Zrnitostné zloženie – textúra pôdy
Zrnitostné zloženie spolu s pórovitosťou, obsahom organického uhlíka, objemovou
a mernou hmotnosťou pôdy patria medzi základné rozborové charakteristiky pôdy
(Šútor, Štekauerová, 2000).
Pevná fáza pôdy sa skladá z elementárnych častíc (zŕn, granúl) rôznej veľkosti
(kamene, štrk, piesok, prach, íl a koloidy), ktoré tvoria polydisperzný systém rôzneho
mineralogického aj chemického zloženia (Hanes et al., 1992).
Podľa Fulajtára (2006) zrnitostné zloženie pôdy vždy nevyjadruje len obsah
mechanických častíc minerálneho pôvodu, ktoré majú rozmanitý tvar a veľkosť,
ale aj rôzne mineralogické a chemické zloženie.
Zaujec et al. (2002) charakterizuje zrnitostné zloženie ako zastúpenie jednotlivých
frakcií (piesku, prachu, ílu) v pôdnej vzorke, vyjadrené v hmotnostných percentách.
Minerálne pôdne častice definovanej veľkosti sa zoskupujú do skupín, ktoré dostali
názov zrnitostné frakcie, a ktoré okrem blízkych rozmerov majú viac-menej zhodné aj
niektoré základné fyzikálne a fyzikálne-chemické vlastnosti. Kvantitatívne zastúpenie
týchto frakcií v pôde, vyjadrené v percentách, nazývame zrnitosť alebo textúra pôdy,
prípadne zrnitostné, mechanické, gravimetrické alebo textúrne zloženie pôdy (Fulajtár,
2006).
Velebný, Skalová (1994) udávajú dve základné zrnitostné frakcie. Pôdne častice
väčšie ako 2 mm nazývame skelet. Zemina zbavená skeletu sa nazýva jemnozem. Tento
medzný rozdiel 2 mm rozdeľujúci hrubozem na dve základné frakcie (jemnozem a skelet)
bol zvolený preto, že je hornou hranicou kapilárneho pohybu vody, inými slovami, ak by
pevná fáza pôdy pozostávala len zo zŕn priemeru väčšieho ako 2 mm, nevznikal by
v takomto pórovitom prostredí kapilárny pohyb vody a takáto frakcia by nemala schopnosť
zadržiavať vodu.
Fulajtár (2006) uvádza, že hlavnými zrnitostnými frakciami jemnozeme sú :
– piesok častice rozmerov 2,0 - 0,05 mm,
– prach častice rozmerov 0,05 - 0,002 mm resp. 0,05 - 0,001 mm,
– íl častice menšie ako 0,002 resp. 0,001 mm.
15
Podľa percentuálneho obsahu týchto frakcií v pôde sa pôdy triedia na pôdne druhy ako
základné klasifikačné jednotky.
Rozdielne rozmery dolnej hranice prachu (0,002 a 0,001 mm) a hornej hranice ílu (<
0,002 a < 0,001 mm) vyplývajú z dvoch rozdielnych u nás používaných klasifikácií
zrnitostných frakcií. Je to medzinárodná klasifikácia USDA – United State Department of
Agriculture, ktorá používa rozmer 0,002 mm a klasifikácia KPP – Kompletného prieskumu
pôd, ktorá používa rozmer 0,001 mm.
Hlavnými zrnitostnými frakciami skeletu sú :
– štrk častice veľkosti 2 – 50 mm,
– kamene častice veľkosti 50 – 250 mm,
– balvany kamene nad 250 mm.
Tabuľka 1.1 Klasifikácia zrnitostných frakcií (Velebný, Skalová, 1994)
Priemer zŕn
(mm) Názov frakcie Kopeckého označenie frakcií
< 0,0001
< 0,002
< 0,001-0,01
koloidný íl ílovité častice
fyzikálny íl
veľmi jemný prach
І. jemnozem
0,01-0,05 prach II.
0,05-0,1 práškový piesok III.
0,1-0,2
0,2-0,56
0,5-2,0
veľmi jemný piesok
jemný piesok piesok
stredný piesok
IV.
2,0-16
16-63
63-125
> 125
drobný štrk
stredný štrk
hrubý štrk
kameň
skelet
1.1.1 Klasifikácia zrnitostných frakcií
Pre účely klasifikácie zrnitostných frakcií sú zostavené viaceré klasifikácie. U nás
používame jednak domáce – národné, jednak medzinárodné klasifikácie. Z domácich je to
klasifikácia Kopeckého, klasifikácia KPP a norma ČSN ON 736518. Z medzinárodných je
16
známa klasifikácia Atterberga a klasifikácia USDA. Za posledných viac ako 50 rokov sme
u nás používali prevažne domáce klasifikácie, medzinárodná klasifikácia USDA sa
uplatňuje až v posledných rokoch (Fulajtár, 2006).
Tabuľka 1.2 Zrnitostné frakcie v USA, SRN a ISSS (Zaujec et al., 2002)
USA SRN ISSS – systém
íl < 0,002 mm < 0,002 mm < 0,002 mm
prach 0,002 – 0,05 mm 0,002 – 0,063 mm 0,002 – 0,02 mm
piesok 0,05 – 2,00 mm 0,063 – 2,00mm 0,02 – 2,00 mm
1.1.2 Klasifikácia pôd podľa zrnitostného zloženia
Triedenie zemín a pôd podľa zrnitosti patrí medzi najstaršie klasifikačné systémy
pôdy. Je založené na stanovovaní podielu frakcií rôznej veľkosti a posúdení množstva
jednej alebo viacerých kategórií elementárnych častíc. Takéto triedenie pôd podľa
zrnitostného zloženia nám pomáha určiť a vyčleniť pôdny druh.
V poľnohospodárskej praxi sa zaužívalo zjednodušené triedenie pôdy podľa zrnitosti :
– ťažké,
– stredne ťažké,
– ľahké pôdy.
Toto zjednodušené triedenie nie je odvodené priamo od zrnitostného zastúpenia, ale skôr
od obťiažnosti a spracovateľnosti, ktoré však výrazne závisí od zrnitosti a súvisí
s technologickými vlastnosťami - súdržnosť, lepivosť, orbový odpor (Zaujec et al., 2002).
Fulajtár (2006) uvádza, že najpoužívanejšou domácou klasifikáciou pôd podľa
zrnitosti je Novákova klasifikácia. Najrožšírenejšou medzinárodnou klasifikáciou je
klasifikácia USDA, ktorá sa často označuje aj ako klasifikácia FAO.
17
Tabuľka 1.3 Novákova klasifikácia pôdnych druhov (Velebný et al., 2000)
Podľa uvedenej stupnice sa klasifikujú neskeletnaté pôdy. Keď pôda obsahuje menej
skeletu ako 50 %, klasifikuje sa podľa uvedenej sedemčlennej Novákovej stupnice
doplnenej o zhodnotenie obsahu skeletu podľa nasledovnej stupnice (Fulajtár, 2006) :
obsah skeletu štrk (4 – 30 mm) kamene (> 30 mm)
5 – 10 % s prímesou štrku s prímesou kameňov
10 – 25 % slabo štrkovitá slabo kamenitá
25 – 50 % stredne štrkovitá stredne kamenitá
1.1.3 Metódy zrnitostných rozborov
Radčenko, Velebný (1969) za najjednoduchší spôsob zistenia obsahu jednotlivých
zrnitostných kategórií uvádzajú preosievanie na sitách s určitým priemerom ôk.
Preosievanie je ťažké už pri rozmere asi 0,1 mm, aby sa dokonale oddelili jednotlivé
častice musí sa preosievať mokrou cestou, teda preplachovať vodou. Najmenší priemer
zrna, ktorý sa môže oddeliť preosievaním pod vodou je 0,05 mm. Jemnejšie pôdne častice,
ktoré sú pre charakteristiku pôdnych vlastností najdôležitejšie, lipnú na site. Známe je tiež
použitie papierových alebo keramických filtrov.
Najčastejšie používané nepriame metódy na stanovenie zrnitostného zloženia sú :
- zrnitostný rozbor vyplavovaním v Kopeckého prístroji,
- zrnitostný rozbor pipetovacou metódou,
- hustomerná (areometrická) metóda podľa Cassagrandeho,
I. kategória (% hmotnosti) Pôdny druh
0 - 10 piesočnatá zemina
10 – 20 hlinitopiesočnatá zemina
20 – 30 piesočnatohlinitá zemina
30 – 45 hlinitá zemina
45 – 60 ílovitohlinitá zemina
60 – 75 ílovitá zemina
75 íl
18
- metóda opakovanej sedimentácie.
1.1.3.1 Zrnitostný rozbor pipetovacou metódou
Princíp metódy :
V priebehu sedimentácie klesajú častice ku dnu sedimentačného valca rýchlosťou,
ktorá závisí predovšetkým od ich priemeru. Ak vo zvolenej hĺbke pod hladinou
odoberieme pomocou pipety určité množstvo suspenzie v čase potrebnom na dosiahnutie
tejto hĺbky zrnami určitého priemeru, zachytíme tým do pipety parciálne množstvo zŕn
daného, ale aj menšieho priemeru.
Potrebné pomôcky :
sedimentačný valec 1000 cm3, porcelánová miska, pipetovacie zariadenie napojené na
vodnú vývevu, sito s veľkosťou otvorov 0,25 mm, rýchlovážky a analytické váhy,
hliníkové vysúvačky, pieskový kúpeľ, lievik s priemerom 10 cm, teplomer, technické
stopky
Pracovný postup :
Na základe makroskopického odhadu odvážime pri ťažkých a stredne ťažkých pôdach
10 g, ak ide o ľahšie pôdy vezmeme do rozboru 20 – 30 g priemernej vzorky jemnozeme.
Vzorku z navažovacej lodičky spláchneme do porcelánovej misky a preparujeme podľa
vhodnej preparačnej metódy. Pri použití preparačnej metódy (varením) vzorku zalejeme 40
– 50 cm3 destilovanej vody. Po 24 hodinách varíme miernym varom nad slabým plameňom
plynového kahana 2 hodiny, pričom suspenziu občas premiešame sklenenou tyčinkou
a dolievame odparenú destilovanú vodu.
Medzitým odvážime 10 g priemernej vzorky na hodinové sklíčko kvôli stanoveniu
sušiny. Túto dáme do laboratórnej sušiarne minimálne na 4 hodiny a vysušíme pri teplote
105 °C do konštantnej váhy.
Preparovanú suspenziu zriedime destilovanou vodou a zlejeme cez sito (priemer –
0,25 mm) umiestnené v lieviku do sedimentačného valca pomocou striekačky a gumového
prstu. Na stenách misku nesmú zostať žiadne častice. Destilovanou vodou s ustálenou
teplotou vzorku na site dôkladne preplachujeme, aby sa všetky častice menšie ako 0,25
mm dostali do sedimentačného valca, ktorý po doplnení destilovanou vodou na 1000 cm3
postavíme pod pipetovacie zariadenie.
19
Zbytok na site zostriekneme do vopred odváženej hliníkovej vysúvačky, odparíme na
pieskovom kúpeli, dosušíme v sušiarni do konštantnej váhy pri teplote 105 °C a odvážime.
Tým zistíme hmotnosť frakcie 0,25 – 2,00 mm.
Medzitým zmeriame teplotu suspenzie v sedimentačnom valci, ktorej kvapalnú zložku
tvorí destilovaná voda s ustálenou teplotou. Tým získame ďalší potrebný údaj pre výpočet
sedimentačných rýchlostí, zodpovedajúci zvoleným priemerom častíc. Z týchto rýchlostí
vypočítame príslušné časy odberov. Začiatok všetkých časových intervalov odberov
zvolených frakcií je totožný so začiatkom sedimentácie (ukončenie miešania).
Časy odberu vypočítame ešte pred začatím vlastného merania na základe Stokesovho
zákona, v úprave podľa Vasilieva, vychádzajúc z vopred zistených hodnôt :
- mernej hmotnosti zeminy,
- teploty suspenzie,
- zvolenej hĺbky odberu H (cm), výhodne zvoliť H = 10 cm.
t = H / v , s
kde: v = 0,045 d2 [(ρ – ρ0) / µ ] , cm/s
Pred meraním suspenziu dokonale premiešame pomocou perforovaného miešadla
niekoľkými zvislými pohybmi po celej výške sedimentačného valca, pričom miešadlo
nevysúvame nad hladinu, aby sa suspenzia neprevzdušnila. Po skončení miešania začneme
stopkami ihneď merať čas sedimentácie, pričom valcom v priebehu sedimentácie už
nesmieme hýbať. Hĺbka odberu H je vyznačená na pipete posuvnou značkou – gumeným
krúžkom. Do tejto odbernej hĺbky vsunieme pipetu pri uzavretom trojcestnom ventile 20
sekúnd pred uplynutím vypočítaného času odberu.
Opatrným pootvorením trojcestného ventilu spojíme pipetu s podtlakovou hadicou
vodnej vývevy a nasávame tak, aby v požadovanom čase odberu t bola naplnená polovica
obsahu pipety. Odber ukončíme vtedy, keď meniskus v pipete vystúpi na úroveň rysky
udávajúcej presný objem pipety (25 cm3). Pipetu vysunieme nad sedimentačný valec
a pomocou zariadenia umožňujúceho horizontálny posun premiestníme túto nad vopred
odváženú a očíslovanú hliníkovú vysúvačku, do ktorej z pipety suspenziu vypustíme.
Potom pipetu prepláchneme malým množstvom destilovanej vody zo zásobnej fľaše
a prebytočnú vodu z vysúvačky odparíme na pieskovom kúpeli. Frakciu dosušíme
v laboratórnej sušiarni pri teplote 105 °C, necháme v suchom exikátore a odvážime.
20
Vysušené frakcie v sušičkách obsahujú len parciálne množstvo častíc stanovovaného
a menšieho priemeru d, ktoré je priamo úmerné pomeru obsahu pipetu a obsahu
sedimentačného valca.
Percentuálne zastúpenie frakcií vypočítame :
obsah častíc (% hmotnosti) d (mm) = [hmotnosť vysušenej frakcie (g) x obsah
sedimentačného valca (cm3) / hmotnosť vzorky prepočítanej na sušinu (g) x obsah pipety
(cm3)] x 100, %
Takto vypočítame percentuálne zastúpenie všetkých frakcií a výsledok prehľadne zapíšeme
do formulára (Radčenko, Velebný, 1969).
Obrázok 1.1 Pipetovacie zariadenie
1.1.4 Vyhodnotenie výsledkov zrnitostných rozborov
Percentuálne zastúpenie pôdnych čiastočiek rôznej veľkosti, resp. jednotlivých frakcií,
získame vyhodnotením zrnitostných rozborov a vyjadrujeme ho v percentách hmotnosti
celej vzorky vzatej do rozboru. Výsledkom zrnitostných rozborov, nazývaných tiež
mechanickými alebo textúrnymi, je získanie obrazu o zrnitostnom zložení pôdy (Velebný,
Skalová, 1994).
21
Zrnitostné zloženie pôdy sa najčastejšie vyjadruje tabuľkovou formou, ktorá pri
väčšom počte údajov je málo prehľadná. Prehľadnejšie je grafické znázornenie viacerými
druhmi zrnitostných čiar – kriviek zrnitosti (Fulajtár, 2006).
Výsledky zrnitostných rozborov vyjadrené pomocou čiary zrnitosti sú prehľadnejšie
a poskytujú spojitý priebeh zrnitostného zloženia pôdnej vzorky. Čiara zrnitosti umožňuje
interpoláciou odčítať percentuálne zastúpenie ľubovoľných zrnitostných frakcií, aj takých,
ktoré neboli bezprostredne tou, ktorou metódou zrnitostnej analýzy stanovené (Radčenko,
Velebný, 1969).
Podľa Fulajtára (2006) je čiara zrnitosti súčtová čiara percentuálneho zastúpenia
jednotlivých zrnitostných frakcií v pôde. Súčet všetkých frakcií dáva 100 %. Čiara sa kreslí
v semilogaritmickom systéme, kde na horizontálnej osi je logaritmická stupnica veľkosti
zrnitostných frakcií a na vertikálnej osi je dekadická stupnica percentuálneho obsahu
zrnitostných frakcií. Základom konštrukcie zrnitostnej čiary sú jednotlivé body, ktoré
graficky zobrazujú párové hodnoty veľkosti a ich percentuálneho zastúpenia.
Obrázok 1.2 Súčtové čiary zrnitosti piesočnatej, hlinitej, ílovitej pôdy (Fulajtár, 2006)
1.1.5 Význam zrnitosti
Zrnitostné zloženie pôdy je dôležitým znakom z hľadiska praktického i vedeckého
posudzovania pôdy, pretože do značnej miery vznik a vývoj pôdy a celý rad pôdnych
vlastností ovplyvňuje zrnitostnné zloženie. Pri genéze pôd spolupôsobí zrnitosť substrátu
na jeho zvetrávateľnosť a tvorbu ílovej frakcie.
22
Zrnitostné zloženie pôdy rozhodujúcou mierou ovplyvňuje nielen samostatné
fyzikálne, chemické a fyzikálno-chemické vlastnosti pôdy, ale i vzdušnú, tepelnú, vodnú
kapacitu, štruktúrotvornú schopnosť, priepustnosť pre vodu a vzduch. Okrem toho
zrnitostné zloženie pôd ovplyvňuje priľnavosť, plastičnosť, orbový odpor, prenikanie
koreňov rastlín, ovocných drevín (Zaujec et al., 2002).
1.2 Fyzikálne a hydrofyzikálne vlastnosti pôdy
Z fyzikálneho hľadiska predstavuje pôda heterogénny, polyfázový, disperzný
a pórovitý systém, ktorý v prírodných podmienkach obyčajne obsahuje všetky tri v prírode
sa vyskytujúce fázy, t.j. pevnú, kvapalnú a plynnú (Antal, 1999).
Tuhá fáza pôdy, niekedy tiež nazývaná pôdny matrix, obsahuje častice nielen rôzneho
chemického a mineralogického zloženia, ale aj častice rôzneho tvaru a veľkosti. Okrem
minerálnych častíc obsahuje tuhá fázy pôdy často i amorfné látky, najmä organické, ktoré
majú schopnosť viazať minerálne častice do tzv. pôdnych agregátoch. Kvapalná fáza pôdy
je tvorená pôdnou vodou, ktorá však vždy obsahuje rozpustené látky, a preto sa vždy
nazýva aj pôdny roztok. Plynnú fázu pôdy tvorí pôdny vzduch (Antal, Špánik et al., 1999).
Obrázok 1.3 Fázy pôdy (Antal, 1999)
23
Fyzikálne vlastnosti pôdy môžeme ohodnotiť i vizuálne alebo hmatom a určiť
pomocou škál a stupníc tvar, veľkosť, silu a intenzitu. Každá pôda je charakteristická
súborom fyzikálnych vlastností závislých od prírody a relatívneho množstva prítomných
komponentov, ako i vzájomného prepojenia.
Množstvo a veľkosť disperzných častíc a ich priestorové usporiadanie má veľký
význam pri vzniku pórov, ich rozmerov a spôsobe rozmiestnenia a pri vsakovaní
a priepustnosti vody a vzduchu. Fyzikálne vlastnosti pôdy výrazne vplývajú na priebeh
a rýchlosť rôznych fyzikálno–chemických a biologických procesov a tiež na rozvoj
pôdnych mikroorganizmov. Dôležitý vplyv majú na hĺbku pôdy obývanú koreňovým
systémom rastlín, na pomerné zastúpenie vody a vzduchu a na fyzickú stavbu pôdnych
horizontov.
Fyzikálne vlastnosti podľa funkčnosti rozčleňujeme na :
– základné (prvotné) vlastnosti sú spojené s priestorovým usporiadaním pôdnej hmoty
a jej kvalitatívnymi vlastnosťami. Patria k nim merná hmotnosť, objemová hmotnosť,
štruktúrnosť a pórovitosť.
– funkčné (druhotné) vlastnosti závisiace od základných, sú výsledkom funkcie pôdy, ako
prostredia obývaného rastlinami a živočíchmi. Charakterizujú jej vzťah k vzduchu, teplu,
vode a fyzikálno–mechanickým (technologickým) vlastnostiam. Zaraďujeme k nim
vzdušný, tepelný a vodný režim, ďalej k nim patria súdržnosť, lepivosť, konzistencia,
vláčnosť, plastickosť, napučiavanie, usadanie, orbový odpor, zrelosť pôdy a pôdny
prísušok (Zaujec et al., 2002).
1.2.1 Merná hmotnosť pôdy
Merná hmotnosť pôdy je hmotnosť jednotkového objemu tuhej fázy suchej pôdy resp.
hmotnosť 1cm3 suchej zeminy (bez pórov) vyjadrenej v g/cm3. Pod pojmom tuhá fáza
pôdy sa vždy rozumie pôda bez pórov a pod pojmom suchá pôda sa vždy jedná o pôdu
vysušenú pri 105 ºC. Mernú hmotnosť pôdy môžeme tiež definovať ako pomer hmotnosti
tuhej fázy pôdy k hmotnosti toho istého objemu vody pri + 4 ºC. Merná hmotnosť pôdy sa
označuje znakom gréckeho písmena „ ró“ s indexom „s“ (ρs) a vyjadruje sa v g/cm3
(Fulajtár, 2006).
Podľa Antala (1999) sa merná hmotnosť počíta podľa vzťahu:
24
ms
ρs = ——— , g/cm3
Vs
kde: ms - hmotnosť pôdy, g
Vs - objem pôdy bez pórov, cm3
Tabuľka 1.4 Merná hmotnosť najdôležitejších minerálov vyskytujúcich sa v pevnej fáze
pôdy (Hanes et al., 1992)
Minerály t/m3 Minerály a pôdy t/m3
Kremeň
Kalcit
Ortoklas
Biotit
Muskovit
Augit
Pyrit
Hematit
Limonit
2,65 – 2,66
2,60 – 2,80
2,53 – 2,58
2,70 – 3,10
2,76 – 3,00
3,30 – 3,60
4,90 – 5,20
4,90 – 5,30
3,40 – 4,00
Illit
Kaolinit
Montmorillonit
Nontronit
Humus
Černozem
Rašelina
2,50 – 2,70
2,60 – 2,65
2,00 – 2,30
2,27 – 2,29
1,00 – 1,60
2,37 – 2,46
0,18 – 1,50
Merná hmotnosť veľkej väčšiny minerálnych pôd kolíše v intervale 2,50 – 2,80 g/cm3.
Ojedinele sa však stretávame i s pôdami resp. s pôdnymi horizontmi, ktorých merná
hmotnosť je menšia ako 2,50 g/cm3 alebo väčšia ako 2,80 g/cm3. Pretože merná hmotnosť
podstatnej časti pôd kolíše v úzkom intervale 2,6 - 2,7 g/cm3, stred tohto intervalu 2,65
g/cm3 bol všeobecne vzatý ako priemerná hodnota mernej hmotnosti všetkých minerálnych
pôd a používa sa vždy, keď nie sú k dispozícii konkrétne namerané hodnoty (Fulajtár,
2006).
Zaujec et al. (2002) uvádza, že k zníženiu hodnôt mernej hmotnosti dochádza častejšie
v humusovom horizonte v dôsledku zapravovania rôzneho množstva organických hmôt.
K zvýšeniu dochádza pri dlhodobom nedodávaniu organickej hmoty, poklesu obsahu
humusu v pôde a zmyvom alebo prehĺbovaním ornice, do ktorej sa dostáva väčšia časť
minerálneho podielu z nižšie ležiacich horizontov s prímesou kremeňa alebo železa.
25
Bez mernej hmotnosti nie je možné vyjadriť veľmi dôležitú vlastnosť pôdy –
pórovitosť. Merná hmotnosť pôdy je súčasťou viacerých matematických vzťahov, napr.
pre výpočet už spomínanej pórovitosti, pre stanovenie rýchlosti sedimentácie minerálnych
pôdnych elementov v roztokoch, pre stanovenie transportu pôdnych častíc vetrom, vodou
a pod.
Merná hmotnosť našich pôd je spravidla vyššia ako priemerná hodnota 2,65 g/cm3.
V humusových horizontoch kolíše v intervale 2,65 – 2,70 g/cm3, v substrátoch je vyššia 2,7
– 2,8 g/cm3. Nízke hodnoty mernej hmotnosti okolo 2,4 – 2,5 sa vyskytujú na aluviálnych
pôdach dolného toku Nitry a Žitavy v katastroch obcí Nesvady, Imeľ, Chotín, Marcelová
(Fulajtár, 2006).
1.2.1.1 Stanovenie mernej hmotnosti
Kutílek (1978) považuje za obvyklý spôsob stanovovania mernej hmotnosti
pyknometrickú metódu. Radšenko, Velebný (1969) definujú princíp metódy nasledovne:
Princíp metódy :
Pomocou presne okalibrovanej nádobky, pyknometra, zisťujeme objem vody,
vytesnený určitou hmotnosťou absolútne suchej zeminy. Mernú hmotnosť určíme ako
pomer hmoty m pevného podielu pôdy k takto stanovenému objemu.
Potrebné pomôcky :
váhy, pyknometer 100 cm3, teplomer, laboratórny stojan s lievikom, porcelánová
miska o priemere cca 8 cm, plynový kahan, porcelánová miska s plochým dnom,
laboratórna striekačka, sušiareň s termostatom, sklenená tyčinka, destilovaná voda
Pracovný postup :
Odvážime 10 g absolútne suchej jemnozeme vysušenej v sušiarni pri teplote 105 ºC do
konštantnej váhy. Odváženú zeminu spláchneme z navažovacej lodičky destilovanou
vodou pomocou striekačky do menšej porcelánovej misky, ktorú doplníme cca 40 – 50 cm3
destilovanej vody. Povarením suspenzie na miernom plameni (5 min.) za neustáleho
miešania sklenenou tyčinkou vypudíme zo zeminy všetok vzduch. Dbáme pri tom na to,
aby sa zemina neprisušila ku stenám misky. Po povarení necháme suspenziu ochladnúť.
Medzitým zoberieme čistý pyknometer, naplníme ho destilovanou vodou 20 ºC teplou,
zazátkujeme (kapilárou v zátke so zábrusom musí vystreknúť prebytočný objem vody). Ak
pod zátkou neostala bublina vzduchu, pyknometer osušíme filtračným papierom
a odvážime. Tak dostaneme váhu n pyknometra s čistou destilovanou vodou.
26
Po odvážení vodu z pyknometra vylejeme a vlejeme doň vychladnutú suspenziu
z porcelánovej misky pomocou striekačky a lievika upraveného na laboratórnom stojane.
Prischnutú zeminu uvoľníme zo stien misky pomocou gumového prstu a spláchneme
destilovanou vodou do pyknometra. Pri rýchlom vlievaní suspenzie cez lievik môže sa
tento zapchať, preto doňho vsunieme tenký drôtik, ktorým pri zlievaní suspenzie
pohybujeme. Všetky pomôcky, ktoré prišli do kontaktu so suspenziou opláchneme
destilovanou vodou do pyknometra. Pri práci používame čo najmenšie množstvo vody, aby
sa do pyknometra o obsahu 100 cm3 zmestil celý objem suspenzie ako aj voda potrebná na
opláchnutie. Pyknometer doplníme destilovanou vodou a nezátkovaný temperujeme na
predpísanú teplotu 20 ºC. Najjednoduchšie temperujeme vo väčšej miske s plochým dnom,
naplnenej vodou 20 ºC teplou. Teplotu suspenzie, ako aj teplotu vody v miske občas
skontrolujeme. Dolievaním teplejšej resp. chladnejšej vody do misky udržujeme v nej
konštantnú teplotu 20 ºC. Po skončení temperovania (15 – 30 min.) pyknometer
zazátkujeme sklenou zátkou so zábrusom, presvedčíme sa o úplnosti jeho obsahu, opäť
dokonale osušíme a odvážime. Takto dostávame váhu z pyknometra s vodou a zeminou.
Na základe takto získaných hodnôt m, n , z vypočítame mernú hmotnosť zeminy.
Keď m - hmotnosť absolútne suchej zeminy vzatej do rozboru, g
n - hmotnosť pyknometra s čistou destilovanou vodou pri 20 ºC, g
z - hmotnosť pyknometra so zemitou suspenziou, g
potom hmotnosť vytlačenej vody objemom zeminy je :
mv = ( m + n ) – z
Neprekračujúc medze presnosti môžme pokladať hmotu 1 g rovnú objemu 1 cm3, teda
číselne sa hodnoty vytlačenej vody mv zeminou o hmote m rovná objemu tejto zeminy Vz,
čiže
mv = Vz
Mernú hmotnosť zeminy ρ potom vypočítame vyčíslením vzťahu :
27
m m
ρ = ——— = ——— , g/cm3
Vz ( m + n) - z
Obrázok 1.4 Pyknometer (Slashme, 2007)
1.2.2 Objemová hmotnosť pôd
Objemová hmotnosť pôdy je hmotnosť neporušeného jednotkového objemu suchej
pôdy. Označuje sa znakom gréckeho písmena “ró” a indexom “d” (ρd) a vyjadruje sa
v g/cm3 (Fulajtár, 2006).
Antal, Špánik (1999) uvádzajú, že objemová hmotnosť suchej pôdy sa počíta podľa
rovnice :
ms
ρd = ——— , g/cm3
Vt
kde: ms - hmotnosť suchej vzorky pôdy, g
Vt - objem neporušenej vzorky pôdy, cm3
28
Objemová hmotnosť suchej pôdy je vždy menšia ako je hodnota mernej hmotnosti
pôdy (Antal, 1999).
Fulajtár (2006) uvádza, že jej hodnota v humusových horizontoch minerálnych pôd
kolíše v intervale 1,0 – 1, 8 g/cm3, v ťažkých pôdach je spravidla nižšia ako v pieskoch, v
organických pôdach je menšia ako 1,0 g/cm3, v organozemiach klesá na 0,2 g/cm3. Okrem
objemovej hmotnosti suchej pôdy, ktorá má prívlastok redukovaná, sa v ojedinelých
špecifických prípadoch používa aj objemová hmotnosť vlhkej pôdy, označovaná
prívlastkom neredukovaná (ρt).
Antal, Špánik (1999) udávajú na jej výpočet tento vzťah :
mt
ρt = ———
Vt
kde: mt - hmotnosť pôdy pri momentálnej vlhkosti, g
Vt - objem pôdy, cm3
Objemová hmotnosť vlhkej pôdy je značne dynamická vlastnosť. Vyjadruje
momentálnu hmotnosť pôdy, ktorá sa často mení v závislosti od vlhkosti pôdy. Pokiaľ sa
objemová hmotnosť pôdy udáva bez uvedených prívlastkov, vzťahuje sa vždy na suchú
pôdu, t. j. na redukovanú objemovú hmotnosť.
Objemová hmotnosť okrem zrnitosti závisí aj od štruktúry pôdy. Neštruktúrne pôdy
s prevahou elementárnych pôdnych častíc prirodzene ulíhajú až na hodnotu 1,8 – 2,0
g/cm3. Mikroštruktúrne pôdy s prevahou mikroagregátov (< 0,25 mm) prirodzene ulíhajú
na hodnotu 1,5 – 1,6 g/cm3 a makroštruktúrne pôdy len na hodnotu 1,1 – 1,2 g/cm3.
V pôdnom profile má objemová hmotnosť tendenciu smerom do hĺbky sa zvyšovať.
Niektoré pedogenetické procesy (translokácia, akumulácia, vnútropôdne zvetrávanie,
oglejovanie a pod.) a antropogénne faktory (technologické zhutňovanie, hĺbkové kyprenie
a podrývanie) túto tendenciu podporujú, ale aj podstatne narušujú (Fulajtár, 2006).
Z agrotechnických zásahov najväčší vplyv na objemové zmeny má kyprenie,
zhutnenie orbou a prejazdmi mechanizmov, organické hnojenie, vápnenie, vyľahčovanie
ťažkých pôd a zhutňovanie ľahkých pôd. Uvedené zásahy do pôdy menia objemovú
hmotnosť o 15 – 45 % (Zaujec et al., 2002).
29
V priestore a čase nie je hodnota objemovej hmotnosti stála. V priestore je variabilná
v závislosti od stupňa uľahnutia resp. zhutnenia, od obsahu humusu, obsahu zrnitostných
frakcií, rozvoja koreňového systému rastlín a pod. Táto priestorová variabilita sa eliminuje
stanovovaním priemernej hodnoty objemovej hmotnosti z minimálne 3 až 5 opakovaní.
V priebehu roka sa objemová hmotnosť mení predovšetkým v povrchových
horizontoch, a to hlavne prirodzenými vplyvmi, ako napr. ulíhanie, napučiavanie,
zmršťovanie, zamŕzanie, rozmŕzanie, rozvoj koreňového systému a pod., ale aj
antropogénnymi vplyvmi, najmä kyprením a technologickým zhutňovaním pri kultivácii
pôdy. Jednorazové stanovenie objemovej hmotnosti preto nie je dostačujúce. Termín
stanovovania objemovej hmotnosti je potrebné starostlivo zvážiť tak, aby získané údaje
charakterizovali ten stav pôdy, ktorý potrebujeme poznať a hodnotiť.
Jedným zo spôsobov získania pomerne stabilnej hodnoty objemovej hmotnosti je
stanovenie tzv. rovnovážnej objemovej hmotnosti. Je to stav, keď pôda po jarnom
rozmrznutí a spracovaní postupne ulíha až dosiahne stav, keď sa tento proces končí
a objemová hmotnosť sa ďalej už výrazne nemení. Tento stav vzniká približne v druhej
polovici júna na pôdach s jarnými plodinami a v júli na pôdach s okopaninami, na pôdach
s oziminami v apríli až máji. Objemová hmotnosť stanovená v tomto období sa nazýva
rovnovážna objemová hmotnosť, ktorá sa v ďalšom priebehu roka prirodzenými vplyvmi
mení len málo a charakterizuje prirodzene uľahnutú pôdu (Fulajtár, 2006).
1.2.2.1 Objemová hmotnosť ako významná vlastnosť pôdnej fyziky
Význam objemovej hmotnosti spočíva v tom, že priamo ovplyvňuje viaceré dôležité
fyzikálne vlastnosti pôdy ako aj niektoré jej biologické a chemické vlastnosti. Zmena
objemovej hmotnosti bezprostredne vyvoláva aj zmenu týchto vlastností, napr. zvýšenie
objemovej hmotnosti zvyšuje : zastúpenie tuhej fázy pôdy, tvrdosť, uľahnutosť,
penetrometrický odpor a iné. Tieto zmeny znižujú celkovú pórovitosť, vzdušnú kapacitu,
priepustnosť pre vodu a vzduch, zhoršujú podmienky pre zakoreňovanie rastlín a rozvoj
ich koreňového systému a pod. Všeobecne platí, že zvyšovanie objemovej hmotnosti
prirodzene uľahnutej pôdy v zásade zhoršuje fyzikálny stav pôdy a opačne.
Objemová hmotnosť výrazne vplýva aj na zakoreňovanie a rozvoj koreňového
systému rastlín. Je zistené, že objemová hmotnosť v intervale 1,5 – 1,6 g/cm3 výrazne
spomaľuje a pri hodnote 1,9 g/cm3 zastavuje rast koreňov.
30
Pri posudzovaní konkrétnych hodnôt objemovej hmotnosti z hľadiska celkového
hodnotenia fyzikálneho stavu pôd ako aj z hľadiska požiadaviek kultúrnych plodín
rozlišujeme 3 kategórie objemovej hmotnosti : optimálnu, prípustnú a kritickú.
Objemová hmotnosť pôd sa vyznačuje tým, že vytvára optimálne fyzikálne
podmienky v pôde, pri ktorých sa dosahujú najvyššie úrody. Jej hodnoty závisia od druhu
pestovanej plodiny a od zrnitostnného zloženia pôdy. V stredne ťažkých a ťažkých pôdach
sa pre väčšinu poľných plodín objemová hmotnosť nachádza v intervale 1,1 – 1,3 g/cm3,
na zrnitostne ľahších pôdach je všeobecne vyššia 1,1 – 1,4 g/cm3.
Medzi optimálnou a kritickou objemovou hmotnosťou je určitý interval hodnôt
objemovej hmotnosti, v ktorom väčšina poľných kultúr poskytuje priemerné i vyššie
úrody. Objemovú hmotnosť tohto intervalu označujeme ako prípustnú.
Kritická objemová hmotnosť zhoršuje fyzikálny stav pôdy do takej miery, že obmedzuje
rast a rozvoj rastlín a významne znižuje úrody. V našich pôdnych a klimatických
podmienkach tento jav nastáva pri objemovej hmotnosti 1,5 g/cm3 a vyššie (Fulajtár,
2006).
1.2.2.2 Stanovenie objemovej hmotnosti
Radčenko, Velebný (1969) uvádzajú princíp stanovenia na neporušených vzorkách,
odobratých do Kopeckého odberných valčekov o objeme 100 cm3.
Potrebné pomôcky :
Kopeckého odberné valčeky z nehrdzavejúcej ocele o objeme 100 cm3, nôž, váhy,
laboratórna sušiareň s termostatom, štetec, hodinové sklíčko
Pracovný postup :
Zo sondy, najčastejšie kopanej, odoberieme v teréne do Kopeckého odberného
valčeka, ktorého hmotnosť poznáme, neporušenú vzorku zeminy. Nožom obratne
odrežeme prebytočnú zeminu, vyčnievajúcu nad hornú a dolnú základňu valčeka. Ak
nemáme možnosť okamžitého odváženia v teréne, uzatvoríme vzorku vo valčeku tesne
priliehajúcimi vekami, aby sme zabránili vyparovaniu vody zo vzorky zeminy. V
laboratóriu odstránime obe veká, valček položíme na hodinové sklíčko a odvážime. Z takto
získanej hmotnosti valčeka spolu s hodinovým sklíčkom odpočítaním hmotnosti tara,
dostávame neporušenej vzorky zeminy s momentálnou vlhkosťou m1 (netto).
Potom vzorku zeminy vytlačíme na hodinové sklíčko, ktoré sme označili rovnakým číslom
ako na odbernom valčeku. Zvyšok zeminy zo stien valčeka prenesieme na hodinové
31
sklíčko pomocou štetca. Vzorku sušíme v sušiarni s termostatom pri 105 ºC do konštantnej
váhy, cca 4 až 6 hodín. Odvážením vysušenej vzorky dostávame hmotnosť m2.
Keď objem valčeka je V, objemová hmotnosť neredukovaná bude :
m1
ρt = ——— , g/cm3
V
a objemová hmotnosť redukovaná bude :
m2
ρd = ——— , g/cm3
V
Obrázok 1.5 Kopeckého odberné valčeky z nehrdzavejúcej ocele
1.2.3 Priepustnosť pôdy a hydraulická vodivosť
Pôda, ako pórovité prostredie, umožňuje pohyb vody, pričom voda sa môže v pôde
pohybovať cez priestory vodných pórov. Schopnosť pôdy prepúšťať kvapaliny a plyny sa
nazýva priepustnosť (Kp) a má rozmer L2 (Velebný, Skalová, 1994).
32
Antal (1999) uvádza, že priepustnosť pôdy závisí od celkového obsahu pórov v pôde,
od ich veľkosti, spojitosti, drsnosti a ich zakrivenia (tortuozity), nezávisí od vlastnosti
prúdiacich kvapalín a plynov v pôde, ale je funkciou len a len pôdnych vlastností.
Priepustnosť pôdy v konečnom dôsledku závisí aj od vlhkosti pôdy. V suchej pôde je
do určitého času priepustnosť pôdy pre vodu oveľa vyššia ako v pôde vlhkej (Kutílek,
1978).
Od priepustnosti pôdy treba odlišovať tzv. hydraulickú vodivosť pôdy (K), ktorá
vyjadruje schopnosť pôdy viesť vodu (všeobecne kvapalinu), a ktorá je funkciou :
- priepustnosti pôdy (Kp),
- tekutosti (fluidity) pohybujúcej sa kvapaliny v pôde (f ),
- vlhkosti pôdy (Θ, resp. w).
V prípade, že skúmame pohyb vody v pôde, ktorej všetky póry sú zaplnené vodou,
hovoríme o tzv. nasýtenej hydraulickej vodivosti pôdy, ktorú označujeme symbolom Ks.
V opačnom prípade, t.j. ak skúmame pohyb vody v pôde, ktorej časť pórov je zaplnená
pôdnym vzduchom, hovoríme o tzv. nenasýtenej hydraulickej vodivosti pôdy a
označujeme ju symbolmi k, K (Θ), K (w), atď. (Antal, Špánik et al., 1999).
Medzi nasýtenou hydraulickou vodivosťou pôdy, priepustnosťou pôdy a fluiditou
pohybujúcej sa kvapaliny v pôde platí vzťah (Hillel, 1980) :
Ks = Kp . f
resp.
ρ . g
Ks = Kp . ____
µ
kde:
Ks – nasýtená hydraulická vodivosť, L/T
Kp – priepustnosť pôdy, L2
f – tekutosť (fluidita) skúmanej kvapaliny, L-1/T
ρ – merná hmotnosť ( hustota ) skúmanej kvapaliny, M/L3
g – gravitačné zrýchlenie (= 9,81 m.s-2), L/T
µ – dynamická viskozita skúmanej kvapaliny (= 1,00.10-3 kg/m pre teplú vodu 20 ºC),
N/L/
33
Ankeny et al. (1986) uvádza, že hydraulická vodivosť pôdy je jedným z
najdôležitejších ukazovateľov pri určovaní zákonitosti pohybu cez pôdne póry.
Hydraulická vodivosť pôdy je výrazne závislá od pôdnej pórovitosti, od veľkosti
pórov a teploty. Závislosť hydraulickej vodivosti je priama (Wilson et al., 1988).
So zmenšením priemeru pórov sa priamo úmerne zmenšuje aj hydraulická vodivosť.
Pri zhutňovaní určitého druhu pôd sa celková pórovitosť zvýši, ale hydraulická vodivosť sa
zníži, práve kvôli spomínanej veľkosti pórov. Hydraulická vodivosť nezávisí priamo od
pórovitosti. Vplyv teploty na veľkosť hydraulickej vodivosti je značný. Všeobecne možno
konštatovať, že so zvratom teploty rastie aj hydraulická vodivosť pôdy (Voronin, 1986).
Koorenvaar, Memelik, Dirksen (1983) tvrdia, že hydraulická vodivosť pôdy, resp.
pôdneho substrátu, patrí medzi najdôležitejšie hydrofyzikálne charakteristiky, pretože
charakterizuje schopnosť pôdy transportovať vodu a živiny ku koreňom rastlín.
Hydraulická vodivosť je matematicky vyjadrená Darcyho rovnicou pre nasýtené prúdenie
a tiež Darcy – Buckinghamovou rovnicou pre nenasýtené prúdenie :
d H
v = - K , m/s
d z
d hw
v = - k + d z / d z
d z
kde:
v – rýchlosť prúdenia v nasýtenej, resp. nenasýtenej pôde, m/s
K – koeficient nasýtenej hydraulickej vodivosti, m/s
k – koeficient nenasýtenej hydraulickej vodivosti, m/s
H – hydrologický potenciál pôdy, m
z – vzdialenosť medzi bodom merania hydraulického potenciálu a referenčnej hladiny, m
hw – vlhkostný potenciál pôdy, m
Velebný et. al. (2000) tvrdí, že nasýtená hydraulická vodivosť je pre danú pôdu
konštantná, rozdielna je však pre rozdielne pôdy. Z predstavy pórovitého prostredia je
34
jasné, že schopnosť pôdy prepúšťať vodu, je tým väčšia, čím väčšie sú póry, čím sú póry
hladšie, čím je menšia zakrivenosť pórov. Vyplýva z toho, že hrubozrnné pôdy
(piesočnaté) majú väčšiu nasýtenú hydraulickú vodivosť ako jemnozrnné (hlinité alebo
ílovité).
1.2.3.1 Stanovenie hydraulickej vodivosti
Hydraulickú vodivosť stanovujeme najčastejšie experimentálnymi metódami alebo
výpočtom pomocou empirických vzťahov.
Experimentálne môžeme hydraulickú vodivosť stanoviť :
- laboratórnymi metódami,
- terénnymi metódami (poľné pokusy).
Okrem týchto najčastejšie používaných experimentálnych spôsobov môžeme stanoviť
hydraulickú vodivosť nepriamymi metódami. Vychádzajú napr. z priepustnosti zeminy pre
vzduch, z množstva odtečenej vody pri vztlačení vodou nasýtenej vzorky zeminy a pod.
Dosiahnuté výsledky sú však veľmi hrubé a nepresné (Radčenko, Velebný, 1969).
Dirksen (1991) odporúča vziať do úvahy fakt, že správny výber metódy závisí od
danej situácie, podľa ktorej sa musia brať do úvahy aj stanovené kritériá. Napríklad, na
detailné štúdium procesu pohybu vody v pôde sa ako prvoradé kritérium pre výber
najvhodnejšej metódy bude považovať presnosť. Úplná presnosť každej metódy nemôže
byť vyhodnotená, pretože by muselo existovať „štandardné“ pórovité médium, ktorého
hydraulické vlastnosti by boli stále a vždy rovnaké pri meraní tou istou metódou.
Z týchto dôvodov sa hydraulické pohybové charakteristiky uvádzajú bez určenia ich
presnosti. Preto je potrebné merať ich najmenej dvomi metódami, ktorých výsledky sa
navzájom porovnajú. Za dobrú zhodu výsledkov pri porovnaní dvoch použitých metód sa
často považuje fakt, že merané hodnoty sa medzi sebou líšia len v rozsahu jedného rádu.
To však nie je spôsob, ako sa rozhodnúť, ktorá metóda je presnejšia.
Jediná možnosť je vyhodnotiť všetky dostupné metódy na základe vyššie uvedených
kritérií. Takto sa namiesto štandardného materiálu s presne známymi vlastnosťami, vyberie
„štandardná referenčná metóda“.
Pri hľadaní štandardnej metódy si treba uvedomiť, že hydraulická vodivosť je
teoreticky najsprávnejší parameter, ktorý charakterizuje transport vody v nenasýtenom
35
prostredí, pretože je priamo spojený s určujúcou silou pohybu – gradientom hydraulických
potenciálov. Podľa tohto hľadiska bola z laboratórnych metód ako štandardná vyhodnotená
tzv. priama, alebo stĺpcová (head - head) metóda, ktorá je založená na princípe merania
vlhkostných potenciálov (pomocou keramických platní alebo laboratórnych tenziometrov),
na oboch koncoch vertikálneho pôdneho stĺpca.
1.2.3.2 Stanovenie hydraulickej vodivosti laboratórnymi metódami
Stanovenie koeficientu hydraulickej vodivosti sa v laboratóriu realizuje na
zariadeniach rôznej konštrukcie, ktoré nazývame permeametre.
Základný princíp merania je :
- meranie s konštantným hydraulickým sklonom (nad meranou pôdnou vzorkou sa
udržuje konštantná výška hladiny vody),
- meranie s premenlivým hydraulickým sklonom (nad meranou pôdnou vzorkou sa
hladina vody v čase mení – klesá).
Pri zrnitostne ľahších, piesočnatých pôdach je vhodnejšie použiť princíp merania
s konštantným hydraulickým sklonom, naopak pri ťažších pôdach je vhodnejšia metóda
s premenlivým sklonom (Antal, Igaz, 2006).
Stanovujeme ju zásadne na neporušených vzorkách odobratých z pôdy do odberných
valčekov. Pri prevoze vzorky do laboratória treba zabrániť mechanickému porušeniu
vzorky (Velebný, Skalová, 1994).
36
Obrázok 1.6 Permeameter (Tóthová, 2004)
Kromka (1999) uvádza, že vo viacerých oblastiach štúdia je aktuálna problematika
odberu nenarušených pôdnych vzoriek. Mimoriadne dôležitý je odber monolitov pre
stanovenie objemových hmotností, filtračných a sorpčných vlastností pôdneho profilu atď.
Dôležitým problémom pri odbere monolitov je eliminácia tzv. stenového efektu, t.j.
preferenčného prúdenia skúmaných roztokov okolo stien lyzimetra. Mnohí autori sa snažia
tento fakt eliminovať použitím rôznych tesniacich médií – parafín, mazadlá, epoxidy a pod.
Vzorky pôdy odoberáme do nehrdzavejúcich valčekov alebo valčekov z umelej hmoty
o veľkosti 100 až 1000 cm3. Pri väčšom objeme valčekov dosahujeme presnejšie výsledky,
ale sťažuje sa však manipulácia so vzorkou. Neporušené vzorky zásadne neodoberáme pri
malej momentálnej vlhkosti pôdy. Vhodná je hodnota vlhkosti blízka poľnej vodnej
kapacite, ktorú dosiahneme aj umelým zvlhčením pôdy pred jej odberom tak, že zatlačíme
valček 1 – 2 cm pod urovnaný povrch pôdy a naplníme ho vodou (Radčenko, Velebný,
1969).
37
1.2.3.3 Meranie hydraulickej vodivosti na zariadení s konštantným hydraulickým
sklonom
Pomocou vhodne upraveného zariadenia, ktoré umožňuje konštantný hydraulický
sklon, vyvoláme filtračné prúdenie cez nasýtenú pôdnu vzorku. Z nameraného celkového
pretečeného množstva vody za určitý čas, prierezovej plochy valčeka, konštantnej tlakovej
výšky a filtračnej dráhy vypočítame hodnotu hydraulickej vodivosti pri známej teplote
filtrujúcej vody (Velebný, Skalová, 1994).
Prístroje a zariadenia:
nástavec na valček z PVC s prepadom, gumový pás, filtračný papier, filtračná
textília drôtené sitko, odmerný valec 50 cm3 , lievik, destilovaná voda, sklenená trubica,
valček s neporušenou vzorkou zeminy, stopky, gumená zátka, teplomer
Pracovný postup:
Na valček s nasýtenou zeminou (1) umiestnime zvrchu filtračný papier a zospodu
filtračný papier alebo filtračnú textíliu (4) a drôtené sitko (5). Na valček umiestnime
nástavec (2) a spoj utesníme gumeným pásmom (3).Valček s nástavcom umiestnime nad
lievik, pod ktorý dáme odmerný valec.
Do nástavca a birety vlejeme pripravenú destilovanú vodu. Konštantná výška hladiny
je zabezpečená prepadom vo výške 3 - 4 cm nad pôdnou vzorkou a dopĺňanie vody je zo
sklenenej trubice uzatvorenej gumenou zátkou alebo Mariottovou nádobou.
Po ustálení prietoku vody cez pôdnu vzorku spustíme stopky a zmeriame množstvo
vody zachytené v odmernom valci za príslušný čas. Ustálený prietok je zabezpečený vtedy,
ak je minimálne trikrát v odmernom valci natečené rovnaké množstvo vody za rovnaký
čas. Na začiatku, ako aj na konci pokusu zmeriame teplotu filtrujúcej vody (Antal, Igaz,
2006).
38
Obrázok 1.7 Schéma zariadenia s konštantným hydraulickým sklonom (Antal, Igaz,
2006)
Velebný a Skalová (1994) odporúčajú vyjadriť hydraulickú vodivosť z Darcyho
vzťahu :
v
K = ———
I
pričom filtračná rýchlosť ∆V
v = ———
S . ∆t
a hydraulický sklon ∆H
I = ———
L
Po dosadení dostaneme vzťah :
V.L
I = ———
S . ∆ t. ∆H
39
kde:
∆V - pretečený objem vody za čas ∆t, s
L - výška vzorky zeminy, t. j. filtračná dráha, cm
S - prierezová plocha odberného valčeka, cm2
∆H - hydraulický sklon - rozdiel hladín, cm
v - rýchlosť prietoku vody cez pôdu, cm/s
1.2.3.4 Meranie koeficientu hydraulickej vodivosti na zariadení s premenlivým
hydraulickým sklonom
Táto priama laboratórna metóda, u nás nazývaná aj ako Myslivcova, sa robí na rôzne
zostavených filtračných zariadeniach. Metóda je vhodná pre zeminy s nízkou
priepustnosťou (Radčenko, Velebný, 1969).
Antal, Igaz (2006) uvádzajú stanovenie hydraulickej vodivosti na zariadení
s premenlivým hydraulickým sklonom tak, že pomocou jednoduchého zariadenia
vytvoríme nestacionárne prúdenie v nasýtenej pôdnej vzorke v dôsledku meniaceho sa
hydraulického sklonu. Zmeny polohy hladiny ∆H sledujeme buď v trubici alebo
v nadstavci. Nadstavec je buď z PVC alebo môžeme použiť prázdny pôdny valček.
Pomôcky:
nadstavec na valček, gumový pás, filtračný papier alebo filtračná textília, drôtené
sitko, Petriho miska, gumová zátka, sklenená trubica, lievik, stopky, destilovaná voda,
posuvné meradlo, valček s neporušenou vzorkou zeminy, teplomer
Pracovný postup:
Na valček s nasýtenou zeminou (1) umiestníme zvrchu filtračný papier a zospodu
filtračný papier alebo filtračnú textíliu a drôtené sitko (2). Takto upravený valček
postavíme do Petriho misky (3). Na valček pridáme nadstavec (4), ktorý uzatvoríme zátkou
(5), do ktorej vložíme mernú trubicu (6) a utesníme gumovým pásom (7). Do Petriho
misky a nadstavca s trubicou vlejeme pomocou lievika destilovanú vodu. Vplyvom
hydraulického sklonu začne voda pretekať cez pôdnu vzorku a hladina vody v trubici
klesať. Stopkami zmeriame čas, za ktorý klesne hladina vody z výšky H2 na H1. Na
začiatku ako aj na konci pokusu zmeriame teplotu prúdiacej vody.
Hodnotu koeficienta hydraulickej vodivosti K získame vyčíslením vzťahu :
40
L . SB H2
K = . ln , cm/s
t . S H1
kde : L – výška valčeka s pôdou, cm
S – prierezová plocha valčeka, cm2
SB – prietočná plocha trubice, cm2
t – čas poklesu vody z výšky H2 na H1, s
H2 – počiatočná výška vody v trubici, cm
H1 – výška vody v trubici po poklese, cm
Obrázok 1.8 Schéma zariadenia s premenlivým hydraulickým sklonom (Antal, Igaz 2006)
1.2.3.5 Stanovenie koeficientu hydraulickej vodivosti terénnymi metódami
Pri stanovení hydraulickej vodivosti sa obyčajne dáva prednosť poľným
experimentom pred laboratórnymi, pričom hustota sondážnej siete v závislosti od
miestnych podmienok, významu a druhu následného zásahu alebo objektu, je buď 1 – 2
sondy na 4 ha (riedka sieť) alebo 2 – 3 sondy na 1 ha (veľmi hustá sieť).
Pre potreby agrohydrologického terénneho prieskumu sa používa najmä jednosondová
metóda, ktorá vyžaduje prítomnosť hladiny podzemnej vody v pôdnom profile a stanovuje
41
hydraulickú vodivosť v nasýtenom pôdnom prostredí. V prípade, keď hladina podzemnej
vody sa nachádza vo väčšej hĺbke je alternatívou k jednosondovej metóde metóda plnenej
sondy (Antal, Igaz, 2006).
1.2.4 Retenčná krivka pôdy
Podľa Antala (1999) referenčná krivka pôdy vyjadruje referenčné vlastnosti pôdy, t.j.
schopnosť pôdy udržať vodu proti pôsobeniu vonkajších síl.
Fulajtár (2006) nazýva referenčnou krivkou pôdy, niekedy nazývanú i retenčnou
vlhkostnou čiarou pôdy alebo pF – krivkou, graficky znázornený vzťah medzi vlhkosťou
pôdy a vlhkostným potenciálom.
Retenčná krivka je definovaná ako dekadický logaritmus negatívnej tlakovej výšky
pôdnej vody, vyjadrenej v cm t.j. :
pF = log hW
resp.
hW = 10 pF
pričom hW musí byť vyjadrené v cm (Antal, Špánik, 1999).
Priebeh retenčnej krivky je závislý od zrnitostného a mineralogického zloženia pôdy,
od obsahu humusu, výmenných katiónov, štruktúry a objemovej hmotnosti. Práve preto sa
stanovuje pre každú pôdu, resp. pre každý horizont samostatne (Fulajtár, 2006).
Retenčné krivky patria medzi najdôležitejšie a najkomplexnejšie vodno-fyzikálne
charakteristiky pôdy, pretože z nich môžu určiť :
- energetickú charakteristiku pôdnej vody,• kvalitatívnu a kvantitatívnu charakteristiku -
- pôdnych pórov,
- hydrolimity,
- zmeny fyzikálnych a vodno-fyzikálnych charakteristík vplyvom pôsobenia prírodných
faktorov alebo ľudskej činnosti,
42
- návrhové parametre pre závlahu a odvodňovanie pôdy,
- vstupné údaje pre výpočet ďalších vodno-fyzikálnych charakteristík pôdy (Antal, Fídler,
1989).
Retenčná krivka pôdy sa najčastejšie určuje experimentálne, a to buď vysušovaním
alebo navlažovaním vzorky skúmanej pôdy. Na stanovenie retenčných kriviek pôdy
používame viacero metód, z ktorých každá je použiteľná len v určitom rozsahu
potenciálov. Výsledky získané viacerými metódami sa vynášajú do jednej krivky (Kutílek,
1978).
Obrázok 1.9 pF – krivka piesočnatej, hlinitej a ílovitej pôdy (Fulajtár, 2006)
1.2.4.1 Hysteréza retenčnej krivky
Retenčná krivka tej istej pôdy stanovená procesom navlažovania a odvodňovania je
rozdielna. Pri rovnakom potenciáli majú rozdielnu vlhkosť. Retenčná krivka má dve vetvy,
odvodňovaciu a navlažovaciu. Tento jav sa nazýva hysteréza retenčnej krivky pôdy.
Hlavné vetvy hysteréznej krivky vymedzujú priestor, v ktorom môžu kdekoľvek prebiehať
43
prechodové vedľajšie vetvy. Hysteréza pF krivky je zapríčinená hlavne objemovými
zmenami pôdy v procese napučnievania a zmršťovania, ale aj ďalšie faktory, ako je
uzavretý vzduch v slepých póroch, rozdielne hodnoty zmáčacieho uhla a pod. (Fulajtár,
2006).
Obrázok 1.10 Hysteréza pF – krivky (Antal, 1999)
1.2.4.2 Stanovenie odvodňovacej vetvy vlhkostnej retenčnej krivky
Prístroje a zariadenia :
kovové valčeky, filtračný papier, filtračná textília, gumičky, pretlakové zariadenie
pozostávajúce z tlakovej nádoby, keramickej frity, kompresoru a tlakových rozvodov,
sušička, exikátor, laboratórne váhy, fotomiska, destilovaná voda, kadička
Pracovný postup :
Neporušené pôdne vzorky odobraté do Kopeckého valčekov opatríme zospodu
filtračnou textíliou, ktorú upevníme gumičkou. Vzorky pred meraním nasýtime tak, že ich
uložíme do fotomisiek na filtračný papier a zalejeme ich destilovanou vodou 5 mm pod
44
horný okraj valčekov. Pôdne vzorky necháme nasycovať pokiaľ sa na ich povrchu neobjaví
lesklý vodný film. Nasycovanie trvá v závislosti od pôdneho druhu 6–24 hodín.
Nasýtenú pôdnu vzorku vyberieme z vody, jemne ju z vonkajšej strany osušíme
a odvážime na váhach. Toto meranie nám slúži k určeniu hodnoty vlhkosti pôdy
zodpovedajúcej nulovému tlakovému potenciálu. Hodnota vlhkosti je približne rovnaká
ako hydrolimit plná vodná kapacita.
Potom pôdne valčeky uložíme na filtračný papier do fotomisky tak, aby spodný okraj
valčekov bol vo výške 1 cm nad hladinou vody. Hydraulický kontakt medzi hladinou vody
a pôdnou vzorkou je zabezpečený cez filtračný papier, ktoré okraje sú ponorené vo vode.
Po 24 hodinách odsávania odvážime pôdne vzorky. Toto meranie bude slúžiť k určeniu
vlhkosti pôdy zodpovedajúcej tlakovému potenciálu -1 cm H2O (98,1 Pa).
Potom uložíme pôdne vzorky na nasýtenú fritu do tlakovej nádoby, ktorú uzatvoríme
vekom a sťahovacími skrutkami. Do tlakovej nádoby privedieme stlačený vzduch
z kompresora, cez vzduchový filter a regulátory tlaku a nastavíme požadovanú hodnotu
tlaku.
Po odtečení vody nastáva medzi tlakovým potenciálom pôdnej vody v pôdnej vzorke
a zvoleným tlakom rovnovážny stav. Tomu stavu zodpovedá určitá hodnota vlhkosti pôdy,
ktorú zistíme z úbytku hmotnosti vzorky zeminy po odtlakovaní tlakovej nádoby
a odvážení.
Odtok môžeme považovať za ukončení vtedy, ak sa hmotnosť odtečenej vody zo
vzorky za 8 hodín nezväčší o viac ako 0,1 g na jednu vzorku.
Následne pôdnu vzorku vložíme do tlakovej nádoby, uzavrieme ju a nastavíme ďalší vyšší
tlak. Tento postup opakujeme pre všetky ďalšie tlaky potrebné pre určenie všetkých bodov
vlhkostnej retenčnej krivky.
Na záver pôdne vzorky vysušíme v sušičke pri 105 °C do konštantnej hmotnosti (Antal,
Igaz, 2006).
45
Obrázok 1.11 Pretlakové zariadenie
46
2 CIEĽ PRÁCE
Cieľom diplomovej práce je na základe terénnych a laboratórnych meraní vytvoriť
reprezentatívne vlhkostné retenčné krivky pre pôdy povodia rieky Nitry. Dôležitým
parametrom je predovšetkým hydraulická vodivosť, ktorá je jednou zo vstupných údajov
pre vytvorenie vlhkostných retenčných kriviek. Na základe nameraných hodnôt je potrebné
zostrojiť grafy priebehov vlhkostných retenčných kriviek a tie následne porovnať s grafmi
priebehov vlhkostných retenčných kriviek, aproximovaných v prostredí modelu
GENERETMD (1984). Vstupné parametre sú výsledkom terénnych a laboratórnych
meraní realizovaných v rámci projektu APVT–51–019804 „Regionalizácia
hydrofyzikálnych charakteristík pôd Slovenska“.
47
3 Metodika práce
Celý proces vypracovania danej témy pozostával z prípravných prác, terénneho
prieskumu, laboratórnych prác a záverečného spracovania a zhodnotenia nameraných
hodnôt.
V štádiu prípravných prác, ktoré predchádzali terénnemu prieskumu, sa zhromaždili
potrebné podklady. Boli to predovšetkým základné údaje o vybranom povodí, konkrétne
o povodí rieky Nitry. Hlavnými zdrojmi pri získavaní informácií bola predovšetkým
odborná literatúra a internet.
Na základe mapových podkladov získaných z Výskumného ústavu pôdoznalectva
a ochrany pôdy v Bratislave sa podľa percentuálneho zastúpenia pôdnych druhov v povodí
stanovili lokality, na ktorých boli uskutočnené odbery vzoriek. Celkovo bolo vymedzených
112 lokalít, ktoré sú uvedené v prílohe 1. Taktiež sa určili termíny odberov vzoriek
v jednotlivých lokalitách a vybrali sa optimálne metódy na stanovenie hydrofyzikálnych
charakteristík pôd.
Po dokončení prípravných prác sa prešlo na terénny prieskum. Terénnym prieskumom
sa odobrali vzorky zeminy pre laboratórne rozbory. Spolu bolo odobratých 224 vzoriek.
Odbery vzoriek sa uskutočnili na čerstvo odkrytých, očistených a urovnaných
vodorovných stenách kopaných sond. Odber vzoriek bol urobený v dvoch hĺbkach : 15 –
20 cm a 40 – 45 cm. Neporušené vzorky zeminy sa odoberali do Kopeckého odberných
valčekov z nehrdzavejúcej ocele s obsahom 100 cm3, opatrným zatlačením násadca
s valčekom do takej hĺbky, aby zemina prevyšovala hornú základňu valčeka o 1 cm. Potom
sa valček zo strán uvoľnil lopatkou, zospodu sa vyrýpal a napokon sa odstránil násadec
a vyčnievajúca zemina z obidvoch základní sa zarovnala. Na dolnú základňu sa priložila
sieťka a uzatvorila sa vekami, ktoré sa pripevnili gumičkami. Vzorky sa následne označili
(miesto odberu, číslo sondy, číslo vzorky, hĺbka odberu) a súčasne sa údaje zaznačili do
poľného záznamu.
Odobraté uzatvorené valčeky so zeminou sa preniesli do laboratória. Pri transporte
vzoriek do laboratória sa postupovalo veľmi opatrne, aby sa výsledky neznehodnotili
otrasmi, vibráciami a pod. Ale aj napriek opatrnosti sa niektoré vzorky porušili a nemohli
byť použité pre laboratórne účely, a tak základný súbor na analýzu tvorilo 222 vzoriek.
Z odobratých vzoriek sa v laboratóriu urobili rozbory zrnitosti, fyzikálne rozbory (merná
48
hmotnosť, redukovaná objemová hmotnosť, nasýtená hydraulická vodivosť a pF krivky)
a chemické rozbory (obsah organického uhlíka a obsah humusu).
Zrnitostné rozbory boli urobené pipetovacou metódou, ktorej princíp je popísaný
v kapitole 1, podkapitole 1.1.3.1 Zrnitostný rozbor pipetovacou metódou. Stanovenie
mernej hmotnosti sa uskutočnilo pyknometrickou metódou, ktorá je opísaná tiež v kapitole
1, podkapitole 1.2.1.1 Stanovenie mernej hmotnosti. Redukovaná objemová hmotnosť sa
stanovila metódou uvedenou v podkapitole 1.2.2.2 Stanovenie objemovej hmotnosti.
Meranie koeficientu infiltrácie ako jednej zo vstupných hodnôt pre vytvorenie retenčných
kriviek sa uskutočnilo na zariadení s premenlivým hydraulickým spádom. Pracovný postup
je uvedený v podkapitole 1.2.3.4 Meranie koeficientu hydraulickej vodivosti
s premenlivým hydraulickým sklonom.
Na analyzovaných pôdnych vzorkách sa nakoniec zisťovala závislosť vlhkosti pôdy od
negatívneho tlakového potenciálu vystavením vzoriek pôsobeniu rôznych tlakov
v pretlakovom zariadení. Hodnoty tlakov boli zvolené nasledovne: pre pF=0,3 (0,20 kPa),
pF=1,75 (5,48 kPa), pF=2,3 (19,59 kPa), pF=2,75 (55,12 kPa), pF=3 (98,18 kPa).
Počiatočná nasýtená pôdna vzorka s vlhkosťou blízkou plnej vodnej kapacite sa vplyvom
tlaku, ktorý bol vyšší ako atmosferický, začala odvodňovať. Odtok zo vzorky sa ukončil
v momente, keď nastal rovnovážny stav medzi pôsobiacim tlakom a tlakovým potenciálom
pôdnej vody v pôdnej vzorke. Závislosť jednotlivých tlakov a im odpovedajúcich vlhkostí
v pôdnej vzorke určili jednotlivé body pF kriviek. Postup na stanovenie pF kriviek je
podrobnejšie opísaný v kapitole 1, podkapitole 1.2.5.2 Stanovenie odvodňovacej vetvy
vlhkostnej retenčnej krivky. Následne boli jednotlivé body pF kriviek aproximované podľa
Van Genuchtena (1980) v prostredí modelu GENERETMD (1984), kde boli zistené
tvarové parametre α a n. Vyhladené hodnoty vlhkosti boli získané pomocou
Genuchtenovho vzťahu. Hodnota reziduálnej vlhkosti Өr pre jednotlivé druhy pôd bola
nasledovná: ľahké pôdy (0,0190), stredne ťažké pôdy - ľahšie (0,0472), stredne ťažké pôdy
– ťažšie (0,0534) a ťažké pôdy (0,0673).
Poslednou časťou práce bolo zhodnotenie nameraných hydrofyzikálnych vlastností
pôd, ktoré je uvedené vo výsledkoch práce, či už vo forme grafov alebo tabuliek.
49
3.1 Charakteristika záujmového územia
3.1.1 Vymedzenie územia
Povodie rieky Nitry sa rozprestiera medzi dvoma povodiami slovenských Západných
Karpát, a to povodím Váhu zo severu a západu a povodím Hrona z východu.
Rieka Nitra pramení v južnej časti pohoria Malá Fatra. Prievidzskou a
Hornonitrianskou kotlinou preteká pomedzi pohoria Žiar, Vtáčnik a Tribeč z ľavej strany
toku a Strážovské vrchy, Malú Maguru a Nitrické vrchy zo strany pravej. Tok prechádza
do Podunajskej pahorkatiny, kde medzi pohoriami Tribeč a Považský Inovec formuje
samostatný geomorfologický oddiel - Nitriansku nivu. Po prechode Podunajskej
pahorkatiny sa v oblasti Podunajskej roviny severne od Komárna vlieva do rieky Váh
(Mazúr, Lukniš, 1980).
Priemerná výška územia povodia je 326 m.n.m. Najvyššie miesto povodia, vrchol
Vtáčnika, má výšku 1346 m.n.m. Najväčší výškový rozdiel územia je 1238 m. Územie
povodia je v jeho hornej a strednej horskej časti veľmi členité, v strednej pahorkatinnej
málo členité a v dolnej nížinnej časti zväčša takmer rovinné. Pohoria, vrchy a doliny i
chrbáty pahorkatín rozčleňujú povodie na menšie orografické i hydrografické celky.
Obrázok 3.1 Prameň rieky Nitry (Doronenko, 2007)
50
3.1.2 Charakteristika povodia rieky Nitry
Celková plocha povodia Nitry je 4501 km2, čo predstavuje 28,3 % z celkovej plochy
povodia Váhu. Čiastkové povodie Nitry sa člení na 4 základné povodia :
Tabuľka 3.1 Základné povodia rieky Nitry
Základné povodia rieky Nitry
Hydrologické číslo Názov Plocha
4-21-11 Horná Nitra 188,5 km2
4-21-12 Stredná Nitra 1142,3 km2
4-21-13 Žitava 906,7 km2
4-21-14 Dolná Nitra 566,7 km2
Základné povodia sa ďalej členia na povodia prítokov Nitry a ich medzipovodia a tie
oboje sa napokon členia na veľké množstvo drobných povodí. Z prítokov Nitry sú
najvýznamnejšie : Handlovka 176 km2, Nitrica 319 km2, Bebrava 631 km2, Radošinka 385
km2, Dlhý kanál 428 km2.
Kostru riečnej siete tvorí rieka Nitra a jej hlavné prítoky : Handlovka, Nitrica,
Bebrava, Radošinka, Žitava, Dlhý kanál. Celková dĺžka siete tokov v povodí je 3655 km,
jej hustota je 0,81 km/km2. Povodie je asymetrické s prevahou pravostranných prítokov.
Dĺžka hlavného toku rieky Nitra je 168,4 km, priemerná šírka povodia je 26,7 km a jeho
hydrologická charakteristika 0,16, čo svedčí o pretiahnutom tvare. Celkový spád rieky
Nitry je 673 m, jej pozdĺžny sklon 4,0 ‰. Dlhodobý priemerný ročný prietok z povodia je
Qa = 22,51 m3/s, jemu zodpovedajúci ročný odtok Sa = 710,3 mil. m3. Najväčší prietok je
Q100 = 385 m3/s.
Lesné pomery povodia sú rozdielne v jeho horskej a nížinnej časti. V povodí Hornej
Nitry je približné priemerné zalesnenie 47 %, v povodí Strednej Nitry 28 %, v povodí
Žitavy 22 % a v povodí Dolnej Nitry len 2,4 %. Z týchto údajov je zrejmé, že zatiaľ čo
Horná Nitra je prevažne lesným územím, Dolná Nitra je takmer úplne poľnohospodárskym
územím s minimálnou lesnatosťou. Celková rozloha lesov v povodí je 1430 km2, z čoho je
v povodí Hornej Nitry 892 km2.
51
Sieť vodných tokov má pomerne veľkú hustotu v horskej časti povodia a podstatne
nižšiu v jeho nižšej časti. Od prameňov k ústiam tokov a od hornej časti povodia k dolnej
postupne klesajú i zrážky. V porovnaní s vlastným povodím Váhu je dlhodobá pomerná
vodnosť povodia Nitry takmer o polovicu nižšia a jeho celková vodnosť tvorí len 11,5 % z
celkovej vodnosti povodia Váhu. Podmienky pre umelé povrchové vodné zdroje (vodné
nádrže) sú v povodí rieky Nitry pomerne obmedzené. Vhodné prírodné podmienky pre ne
sú iba v horských častiach povodia na hlavných prítokoch Nitry, hlavne na Nitrici a Žitave.
V povodí vlastnej Nitry a Handlovky sú prekážkou ich budovania nevhodné
geologické pomery, komunikácie, zástavba i chránené prírodné územie v údolí toku. V
povodiach Bebravy, Radošinky a Dlhého kanála je prekážkou najmä záber intenzívne
využívanej poľnohospodárskej pôdy (Borgula, 2004).
3.1.3 Hydrologická charakteristika
Dlhodobý priemerný ročný úhrn zrážok na území povodia sa pohybuje v rozmedzí
1200 až 1500 mm. Dlhodobé priemerné ročné zrážky na území celého povodia sú 733 mm.
Hrúbka snehovej pokrývky v povodí sa pohybuje v rozmedzí 80 až 160 mm, jej trvanie je
40 až 120 dní.
Rieka Nitra sa zaraďuje medzi veľké toky Slovenska. Povodie Nitry ako záujmové
územie z hľadiska hydrologických procesov a vodohospodárskych problémov ohraničuje
v hornej polovici hrebeňová rozvodnica Považského Inovca, Stážovských vrchov, Malej
Fatry, Žiaru, Vtáčnika a Pohronského Inovca a v dolnej polovici nížinná rozvodnica
tiahnuca sa alebo po pahorkatine, alebo po rovine približne pozdĺž toku.
Hustota riečnej siete závisí hlavne od reliéfu, substrátu a zrážok. Na nížinnej časti
povodia Nitry a na nivách tokov sa pohybuje asi medzi 1 – 2, ojedinele 3, na pahorkatinách
1,5 km/km2, v Hornonitrianskej kotline na nivách 1,5 – 3, na pahorkatinách od 0 do 2
km/km2, na stráňach od 0,5 do vyše 3 km/km2.
Podobne aj sklon riek je najmenší na nížinnej časti povodia oproti horskej časti, kde
má hlavný tok Nitry sklon 0,30 ‰, Žitava v rovinnej časti 0,73 ‰ a v pahorkatinnej 1,4
‰. V Hornonitrianskej kotline má Nitra sklon 1,42 ‰ a na stráňach pohorí 7,3 ‰, Žitava
v hornej časti 11 ‰. Najmenší sklon má Radošinka tečúca prevažne cez Podunajskú nížinu
a najväčší Handlovka v pahorkatinnej časti úzkej kotliny.
52
Najväčšiu vodnosť má, prirodzene, Nitra, ale najväčší špecifický odtok a koeficient
odtoku má Handlovka, potom Bebravka s veľkým sklonom a veľkým množstvom zrážok.
Najmenší špecifický odtok a koeficient odtoku má takmer nížinná Radošina. Najväčšiu
vodnosť v povodí, vyjadrenú priemernými ročnými prietokmi v m3/s, má Nitra
a najmenšiu, napriek veľkým zrážkam, špecifickému odtoku, ale malému povodiu má,
Handlovka.
Vnútorné vody Nitry odvádzajú 3 čerpacie stanice. Dve, a to Martovce a Landor na
dolnej Nitre, prečerpávajú vody do Nitry, čerpacia stanica Komoča prečerpáva vody do
Váhu.
Hydroenergetické využitie toku je veľmi malé, reprezentujú ho 2 diela, hydrocentrála
v Nitre a Jelšovciach. V oblasti hydromeliorácií je markantný vývoj a uplatnenie najmä na
úseku odvodnenia, závlah, rybníkov a nádrží.
Na území povodia rieky Nitry sa nachádzajú 2 druhy minerálnych vôd : studené
minerálne vody uhličité, známe ako kyselky, a vody termálne. Uhličité minerálne vody
v prirodzených prameňoch vyvierajú na povrch najmä v severnej a severozápadnej časti
Bánovskej kotliny, na jej stykoch so Strážovskou hornatinou a Považským Inovcom. Sú to
pomerne malé pramienky s lokálnym významom. V Trenčianskom Jastrabí je 6
rozptýlených pramienkov s celkovou výdatnosťou do 15 l/min. V Trenčianskych Miticiach
sú dva pramene kyselky, minerálne vody sa nachádzajú aj v Dubodieli. Prameň Vajcovka,
nachádzajúci sa v Tesároch, okres Topolčany, má veľmi málu výdatnosť vody. Menšie
minerálne pramene sú známe na viacerých lokalitách. Prirodzené pramene termálnych vôd
na liečebné a rekreakčné účely sa využívajú v Bojniciach, Chalmovej (Bystričany)
a v Bieliciach (Porubský, 1991).
3.1.4 Geomorfologická charakteristika a geologické pomery
Na geologickej stavbe povodia rieky Nitry sa podieľajú všetky stratigraficko-
litologické jednotky Západných Karpát.
Najstaršie horniny v povodí predstavujú predprvohorné hĺbinné a žilné magmatity -
biotické granodiority, kremene, diority, biotické granity ale aj ruly, svory, fylity, ktoré
budujú jadrové pohoria Tribeča a Považského Inovca, pohoria Žiar a Strážovské vrchy.
Druhohornú obalovú sériu tvoria spodnotriasové arkózy, kremence a pestré bridlice.
Plošne rozsiahlejšie sú zastúpené strednotriasové vápence a dolomity. Plošne menšie
53
zastúpenie majú jurské vápence, tmavé bridlice, pieskovce a slieňovce. Krieda je zastúpená
hlavne vápencami a slieňovcami, ktoré sú najrozsiahlejšie v oblasti Strážovských vrchov a
v pohorí Žiar.
Treťohorné sedimentárne horniny tvoria výplň Hornonitrianskej kotliny a Podunajskej
pahorkatiny. Severné výbežky Podunajskej pahorkatiny (severovýchodne od Bánoviec) a
oblasť Hornonitrianskej kotliny je tvorená paleocénno-eocénnymi zlepencami,
pieskovcami a ílovcami. Podstatnú časť Hornonitrianskej, ale aj Podunajskej pahorkatiny
tvoria hlavne mladoneogénne sedimenty, hlavne jazerné a slabobrakické íly, piesky, štrky a
jazerné sedimenty v podobe pieskov a ílov. Neovulkanity predstavuje v povodí rieky Nitry
pohorie Vtáčnik, ktoré je budované hlavne andezitmi a ich pyroklastikami.
Najmladšie geologické obdobie zastupujú v území spraše a sprašové hliny, ktoré
vytvárajú súvislé pokrovy v oblasti Hornonitrianskej kotliny, Podunajskej pahorkatiny v
podobe spraší a sprašových hlín. Svahy a úpätia pohorí prekrývajú deluviálne sedimenty a
pozdĺž rieky Nitry aj prítokov. Sú to hlavne nivné sedimenty s ílovito-hlinitými a
štrkovitými fáciami (Mazúr, Lukniš, 1980).
Intenzívna erózia prevláda na horských územiach povodia s úhrnnou rozlohou 1280
km2 (28,4%). Veterná erózia sa prejavuje v dolnej a strednej časti povodia na úhrnnej
rozlohe okolo 1320 km2 (29,3%). Zosuvy pôdy sa vyskytujú v hornej časti povodia, na
územiach s rozlohou 120 km2 (2,7%). Úhrnná rozloha krasových území je 270 km2 (6,0%).
Priepustnosť hornín je v jednotlivých častiach riešeného povodia rozdielna v závislosti
od druhu a porušenia hornín. V priemere je najväčšia v povodí Dolnej Nitry, oveľa menšia
je v povodiach Hornej a Strednej Nitry a najmenšia v povodí Žitavy. Nachádza sa tu veľké
množstvo vodných zdrojov. V horskej časti povodia sú to pramene a v nížinnej časti studne
a vrty.
3.1.5 Rozdelenie vodného toku na jednotlivé úseky
Rieka Nitra pramení v pohorí Malá Fatra, pod Fačkovským sedlom južným smerom
od vrchu Reváň (1204 m. n. m.) a ústi pri Komárne do rieky Váh. Celková dĺžka toku je
196,7 km.
Horný úsek rieky Nitra má charakter horskej bystriny až po obec Veľké Bošany. Pod
týmto úsekom pri Veľkých Bieliciach ústia potoky Belanka a Bebrava. Okrem týchto
potokov zvyšujú vodnatosť viaceré malé prítoky ako napríklad Chocina, Radošina, odkiaľ
54
potom tok pred mestom Nitra nadobúda charakter rieky. Údolie rieky v spomínanom 55
km úseku, ktorý sa rozprestiera medzi Veľkými Bošanmi a Nitrou je označované ako
údolie Hornej Nitry.
Pri meste Nitra tok ostrým oblúkom obchádza hradný vrch, ktorý zasahuje v priečnom
smere do údolia, odkiaľ potom jeho tok mieri údolím pravou stranou po Dolné Krškany,
kde Dvorčanské hradidlo tok rozdeľuje na dve časti. Menšia časť toku pokračuje v
pôvodnom, bahnom zanesenom toku rieky Nitry, ktorý sa tu nazýva Mlynský náhon, zatiaľ
čo druhá časť toku pokračuje cez povodňami exponovaný úsek pod menom Cetínka.
Tiahne ľavou stranou údolia až po obec Nitriansky Hrádok. Tu oba toky opäť zjednotene
smerujú spolu k mestu Nové Zámky. Tento úsek toku, ktorý sa rozprestiera na území
medzi mestami Nitra a Novými Zámkami je označovaný ako úsek Strednej Nitry.
Od Dvorčanského prehradenia po Nitriansky hrádok z pomedzi dvoch ramien rieky
Nitry je pod menom časť Cetínky, ktorá odvádza povodňové vlny, druhé bahnom zanesený
starý tok je známy pod menom tiež ako priemyselný kanál rieky Nitry alebo Stará Nitra.
Tento úsek má dĺžku približne 66 km.
Konečný úsek toku je medzi Novými Zámkami a Komárnom, resp. po tok rieky Váh.
Úsek je nazývaný ako Dolná Nitra. V tomto približne 26 km dlhom úseku svoje vody z
vedľajšieho údolia pridáva i rieka Žitava. Tento tok je ale regulovaný a tečie v ňom iba
žiadané, regulované množstvo vody potrebné na závlahy. V skutočnosti sa rieka Nitra
vlieva do Váhu asi 16 km západne od Nových Zámkov, kde bol v sedemdesiatych rokoch
vybudovaný umelý kanál. Takéto premostenie existuje aj pred Novými Zámkami, kde sa
podstatné množstvo rieky Žitava odkláňa do Nitry (Borgula, 2004).
3.1.6 Hospodársky význam
Územie povodia Nitry vyniká dôležitosťou poľnohospodárstva, baníctva, chemického,
strojárskeho, drevárskeho priemyslu, energetiky a potravinárstva.
Poľnohospodárstvo prevláda v celom povodí, najintenzívnejšie je však v dolinách
a nivách riek, ako aj v Nitrianskej a Žitavskej pahorkatine. Ťažba hnedého uhlia sa
sústredila v Prievidzskej a Handlovskej kotline, rovnako aj energetický a chemický
priemysel, čo je z vodohospodárskeho hľadiska dosť nepriaznivé. Ostatný priemysel, pre
národné hospodárstvo a osídlenie územie rovnako dôležitý, sa nachádza v Prievidzi, Nitre,
55
Zlatých Moravciach, vo Vrábľoch, Nových Zámkoch, v Slovenskom Pravne a Dolných
Vesteniciach.
Z národnohospodárskeho hľadiska sú všetky predpoklady, aby územie povodia Nitry
ďalej rozvíjalo tak priemyselne, ako aj v poľnohospodárstve. Pred vodohospodármi stoja
vysoko náročné úlohy, ktorými musia nielen zabezpečiť sústavný a stále rastúci dopyt po
vode, ale starať sa aj o jej reprodukciu a ochranu. Rovnováha medzi spotrebou vody
a vodnými zdrojmi ako súčasťou celého životného prostredia sa bude musieť riešiť
v budúcnosti viacerými spôsobmi, či už vodnými nádržami, umelými obohacovaním zásob
podzemných vôd alebo upravovaním vody (Porubský, 1991).
56
4 Výsledky práce a diskusia
4.1 Zrnitostné rozbory
V lokalitách stanovených podľa percentuálneho zastúpenia pôdnych druhov v povodí
získaných z mapových podkladov z Výskumného ústavu pôdoznalectva a ochrany pôdy
v Bratislave (VÚPOP) boli uskutočnené odbery vzoriek. Spolu bolo odobratých 224
vzoriek, z čoho 2 vzorky neboli použiteľné z dôvodu nesprávneho postupu pri odbere,
a tak základný súbor na analýzu tvorilo 222 vzoriek, z čoho 111 vzoriek bolo odobratých
z hĺbky 15 – 20 cm a 111 vzoriek z hĺbky 40 – 45 cm.
Na všetkých pôdnych vzorkách boli urobené zrnitostné rozbory, z ktorých bolo zistené
percentuálne zastúpenie Kopeckého zrnitostných kategórií (I. až IV. kategórie) a na jeho
základe bola urobená klasifikácia. Na klasifikáciu bola použitá klasifikácia podľa
obrábateľnosti (tabuľka 4.1). Výsledné zatriedenie vzoriek vyjadrené počtom
i percentuálnym vyjadrením z celkového počtu vzoriek na základe mapových podkladov z
VÚPOP sa nachádza v tabuľke 4.2.
Tabuľka 4.1 Klasifikácia vzoriek pôd v povodí rieky Nitra podľa obrábateľnosti
Označenie druhu pôdy % I.kat.
1.ľahké pôdy 0 - 20
2.stredne ťažké pôdy-ľahšie 20 - 30
3.stredne ťažké pôdy-ťažšie 30 - 45
4.ťažké pôdy 45 - 75
5.veľmi ťažké pôdy nad 75
57
Tabuľka 4.2 Počtové a percentuálne vyjadrenie zatriedenia vzoriek na základe mapových
podkladov z VÚPOP
Vzorky Názov pôdy z hľadiska obrábateľnosti Počet %
1. ľahké pôdy 9 4 2. stredne ťažké pôdy - ľahšie 8 4 3. stredne ťažké pôdy - ťažšie 165 73 4. ťažké pôdy 30 14 5. veľmi ťažké pôdy 10 5 Spolu 222 100
Najväčšie zastúpenie v povodí rieky Nitry mali stredne ťažké pôdy – ťažšie. Veľmi
ťažké pôdy neboli zastúpené, hoci na základe mapových podkladov z VÚPOP sa
predpokladalo ich 10 % zastúpenie. Z toho vyplýva, že zastúpenie pôd podľa VÚPOP
nezodpovedalo zastúpeniu pôd podľa zrnitostných podkladov. Predpokladané a skutočné
zastúpenie pôdnych druhov je uvedené v tabuľke 4.3.
Tabuľka 4.3 Predpokladané zastúpenie pôdnych druhov podľa mapových podkladov
z VÚPOP a skutočné zastúpenie pôdnych druhov podľa zrnitostných podkladov
Predpokladané zastúpenie
Skutočné zastúpenie
Názov pôdy z hľadiska obrábateľnosti
Počet % Počet % 1. ľahké pôdy 9 4 13 6 2. stredne ťažké pôdy - ľahšie 8 4 64 29 3. stredne ťažké pôdy - ťažšie 165 73 129 58 4. ťažké pôdy 30 14 16 7 5. veľmi ťažké pôdy 10 5 0 0 Spolu 222 100 222 100
Taktiež sa líšilo percentuálne i počtové zastúpenie pôd v jednotlivých hĺbkach. Zatiaľ
čo v pôdnych vzorkách odobratých v hĺbke 15 – 20 cm bolo predpokladané 5 % zastúpenie
veľmi ťažkých pôd, čo zodpovedalo počtu 5 vzoriek, na základe zrnitostného rozboru
nebolo zistené zastúpenie veľmi ťažkých pôd. Na ilustráciu sú v tabuľke 4.4, tabuľke 4.5
uvedené predpokladané a skutočné počtové zastúpenie pôdnych druhov v jednotlivých
hĺbkach.
58
Tabuľka 4.4 Predpokladané a skutočné počtové zastúpenie pôdnych druhov v hĺbke 15 -
20 cm
Predpokladané zastúpenie
Skutočné zastúpenie
Názov pôdy z hľadiska obrábateľnosti
Počet Počet 1. ľahké pôdy 4 6 2. stredne ťažké pôdy - ľahšie 4 32 3. stredne ťažké pôdy - ťažšie 83 65 4. ťažké pôdy 15 8 5. veľmi ťažké pôdy 5 0 Spolu 111 111
Tabuľka 4.5 Predpokladané a skutočné počtové zastúpenie pôdnych druhov v hĺbke 40 -
45 cm
Predpokladané zastúpenie
Skutočné zastúpenie
Názov pôdy z hľadiska obrábateľnosti
Počet Počet 1. ľahké pôdy 5 7 2. stredne ťažké pôdy - ľahšie 4 32 3. stredne ťažké pôdy - ťažšie 82 64 4. ťažké pôdy 15 8 5. veľmi ťažké pôdy 5 0 Spolu 111 111
Percentuálne predpokladané zastúpenie pôdnych druhov podľa zdrojov VÚPOP
a skutočné zastúpenie pôdnych druhov podľa zrnitostných rozborov v jednotlivých hĺbkach
je znázornené na obrázkoch 4.1, 4.2, 4.3 a 4.4.
59
4% 4%
74%
13%5%
1.ľahké pôdy
2.stredne ťažké pôdy-ľahšie
3.stredne ťažké pôdy-ťažšie
4.ťažké pôdy
5.veľmi ťažké pôdy
Obrázok 4.1 Predpokladané percentuálne zastúpenie pôdnych druhov podľa VÚPOP
v hĺbke 15 – 20 cm
5% 4%
73%
13%5%
1.ľahké pôdy
2.stredne ťažké pôdy-ľahšie
3.stredne ťažké pôdy-ťažšie
4.ťažké pôdy
5.veľmi ťažké pôdy
Obrázok 4.2 Predpokladané percentuálne zastúpenie pôdnych druhov podľa VÚPOP
v hĺbke 40 – 45 cm
5%
29%
59%
7% 0%
1.ľahké pôdy
2.stredne ťažké pôdy-ľahšie
3.stredne ťažké pôdy-ťažšie
4.ťažké pôdy
5.veľmi ťažké pôdy
Obrázok 4.3 Skutočné percentuálne zastúpenie pôdnych druhov podľa zrnitostných
rozborov v hĺbke 15 – 20 cm
60
6%
29%
58%
7% 0%
1.ľahké pôdy
2.stredne ťažké pôdy-ľahšie
3.stredne ťažké pôdy-ťažšie
4.ťažké pôdy
5.veľmi ťažké pôdy
Obrázok 4.4 Skutočné percentuálne zastúpenie pôdnych druhov podľa zrnitostných
rozborov v hĺbke 40 – 45 cm
4.2 Vlhkostné retenčné krivky
4.2.1 Spracovanie nameraných VRK
Na pretlakovom prístroji boli na neporušených pôdnych vzorkách odmerané jednotlivé
body vlhkostnej retenčnej krivky. Ich následným pospájaním vznikla vlhkostná retenčná
čiara, ktorá vyjadrovala závislosť pF = f (Ө).
Jednotlivé priebehy vlhkostných retenčných kriviek odmeraných v tlakových
nádobách na pôdnych vzorkách v jednotlivých hĺbkach boli vynesené do grafov. Na
obrázku 4.5 a 4.6 sú vynesené vlhkostné retenčné krivky vzoriek patriacich do skupiny pôd
ľahkých, na obrázku 4.7 a 4.8 – stredne ťažkých – ľahších, na obrázku 4.9 a 4.10 – stredne
ťažkých – ťažších a na obrázku 4.11 a 4.12 patriacich do skupiny pôd ťažkých. Na
obrázkoch sú vykreslené aj stredné hodnoty vlhkostí.
61
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 0,2 0,4 0,6ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh VRK
priebeh priemernejVRK
Obrázok 4.5 Priebeh VRK ľahkých pôd v hĺbke 15 – 20 cm
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 0,2 0,4 0,6ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh VRK
priebeh priemernejVRK
Obrázok 4.6 Priebeh VRK ľahkých pôd v hĺbke 40 – 45 cm
62
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 0,2 0,4 0,6ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh VKR
priebeh priemernejVRK
Obrázok 4.7 Priebeh VKR stredne ťažkých pôd - ľahších v hĺbke 15 – 20 cm
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 0,2 0,4 0,6
ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh VRK
priebeh priemernejVRK
Obrázok 4.8 Priebeh VRK stredne ťažkých pôd - ľahších v hĺbke 40 – 45 cm
63
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 0,2 0,4 0,6ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh VRK
priebeh priemernejVRK
Obrázok 4.9 Priebeh VKR stredne ťažkých pôd - ťažších v hĺbke 15 – 20 cm
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 0,2 0,4 0,6
ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh VRK
priebeh priemernejVRK
Obrázok 4.10 Priebeh VKR stredne ťažkých pôd - ťažších v hĺbke 40 – 45 cm
64
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 0,2 0,4 0,6ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh VRK
priebehpriemernej VRK
Obrázok 4.11 Priebeh VRK ťažkých pôd v hĺbke 15 – 20 cm
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 0,2 0,4 0,6
ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh VRK
priebeh priemernejVRK
Obrázok 4.12 Priebeh VRK ťažkých pôd v hĺbke 40 – 45 cm
65
Pospájaním stredných hodnôt vlhkostí pri jednotlivých vlhkostných potenciáloch boli
získané vlhkostné retenčné krivky, ktoré vyjadrujú priebeh vlhkostných retenčných kriviek
pre pôdy ľahké, stredne ťažké – ľahšie, stredne ťažké – ťažšie a ťažké (obrázky 4.13
a 4.14).
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0,0 0,2 0,4 0,6
ſ (cm3.cm-3)
pF
ľahké pôdy
stredne ťažképôdy-ľahšie
stredne ťažképôdy-ťažšie
ťažké pôdy
Obrázok 4.13 Priebeh VRK stredných hodnôt vlhkostí pre pôdy ľahké, stredne ťažké –
ľahšie, stredne ťažké – ťažšie a ťažké v hĺbke 15 – 20 cm
66
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0,0 0,2 0,4 0,6
ſ (cm3.cm-3)
pFľahké pôdy
stredne ťažképôdy-ľahšie
stredne ťažképôdy-ťažšie
ťažké pôdy
Obrázok 4.14 Priebeh VRK stredných hodnôt vlhkostí pre pôdy ľahké, stredne ťažké –
ľahšie, stredne ťažké – ťažšie a ťažké v hĺbke 40 – 45 cm
4.2.2 Spracovanie aproximovaných VRK
Keďže výsledkom práce malo byť vytvorenie reprezentatívnych vlhkostných
retenčných kriviek museli byť jednotlivé body vlhkostnej retenčnej krivky namerané na
neporušených pôdnych vzorkách následne aproximované podľa Van Genuchtena (1980)
v prostredí modelu GENRETMD (1984). Vstupné parametre α a n pre jednotlivé pôdne
druhy do modelu GENRETMD sú uvedené v tabuľke 4.6.
Tabuľka 4.6 Vstupné parametre α a n
Pôdny druh α n Өr
Ľahké pôdy 0,066 1,24274 0,019 Stredne ťažké pôdy
- ľahšie 0,00818 1,266 0,0472 Stredne ťažké pôdy
- ťažšie 0,0126 1,29 0,0534
Ťažké pôdy 0,00212 1,264 0,0673
67
Priebeh takto zistených reprezentatívnych vlhkostných retenčných kriviek pre pôdy
ľahké je znázornený na obrázkoch 4.15 a 4.16, pre pôdy stredne ťažké – ľahšie na
obrázkoch 4.17 a 4.18, pre pôdy stredne ťažké – ťažšie – obrázok 4.19 a 4.20 a priebeh
aproximovaných vlhkostných retenčných kriviek ťažkých pôd je znázornený na obrázkoch
4.21 a 4.22.
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 0,2 0,4 0,6
ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh VRK
priebeh priemernejVRK
Obrázok 4.15 Priebeh aproximovaných VRK ľahkých pôd v hĺbke 15 – 20 cm
68
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 0,2 0,4 0,6
ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh VRK
priebeh priemernejVRK
Obrázok 4.16 Priebeh aproximovaných VRK ľahkých pôd v hĺbke 40 – 45 cm
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 0,2 0,4 0,6
ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh VRK
priebeh priemernejVRK
Obrázok 4.17 Priebeh aproximovaných VRK stredne ťažkých pôd - ľahších v hĺbke 15 –
20 cm
69
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 0,2 0,4 0,6ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh VRK
priebeh priemernejVRK
Obrázok 4.18 Priebeh aproximovaných VRK stredne ťažkých pôd - ľahších v hĺbke 40 –
45 cm
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 0,2 0,4 0,6
ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh VRK
priebeh priemernejVRK
Obrázok 4.19 Priebeh aproximovaných VRK stredne ťažkých pôd - ťažších v hĺbke 15 –
20 cm
70
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 0,2 0,4 0,6
ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh VRK
priebeh priemernejVRK
Obrázok 4.20 Priebeh aproximovaných VRK stredne ťažkých pôd - ťažších v hĺbke 40 –
45 cm
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 0,2 0,4 0,6
ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh VRK
priebeh priemernejVRK
Obrázok 4.21 Priebeh aproximovaných VRK ťažkých pôd v hĺbke 15 – 20 cm
71
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 0,2 0,4 0,6
ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh VRK
priebeh priemernejVRK
Obrázok 4.22 Priebeh aproximovaných VRK ťažkých pôd v hĺbke 40 – 45 cm
Reprezentatívne vlhkostné retenčné krivky pôd povodia rieky Nitry zistené
aproximáciou stredných hodnôt vlhkostí pre pôdy ľahké, stredne ťažké – ľahšie, stredne
ťažké – ťažšie a ťažké sú zobrazené na obrázku 4.23 a obrázku 4.24.
72
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 0,2 0,4 0,6
ſ (cm3.cm-3)
pFľahké pôdy
stredne ťažképôdy - ľahšie
stredne ťažképôdy - ťažšie
ťažké pôdy
Obrázok 4.23 Reprezentatívne VRK pre pôdy ľahké, stredne ťažké – ľahšie, stredne ťažké
– ťažšie a ťažké v hĺbke 15 – 20 cm
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0,0 0,2 0,4 0,6
ſ (cm3.cm-3)
pF
ľahké pôdy
stredne ťažképôdy - ľahšie
stredne ťažképôdy - ťažšie
ťažké pôdy
Obrázok 4.24 Reprezentatívne VRK pre pôdy ľahké, stredne ťažké – ľahšie, stredne ťažké
– ťažšie a ťažké v hĺbke 40 – 45 cm
73
Z obrázkoch 4.13, 4.14 a 4.21, 4.22 je zrejmé, že jednotlivé pôdne druhy povodia
rieky Nitry majú priebeh vlhkostných retenčných kriviek posunutý.
Pre porovnanie sú uvedené priebehy vlhkostných retenčných kriviek získaných zo
stredných hodnôt vlhkostí nameraných na pôdnych vzorkách prostredníctvom tlakových
nádob a priebehy vlhkostných retenčných kriviek získaných aproximáciou stredných
hodnôt vlhkostí pre jednotlivé pôdne druhy v obidvoch hĺbkach (obrázok 4.25, 4.26, 4.27,
4.28, 4.29, 4.30,4.31, 4.32).
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0,0 0,2 0,4 0,6
ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh nameranejVRK
priebehaproximovanejVRK
Obrázok 4.25 Porovnanie priebehu nameranej priemernej VRK s priebehom priemernej
aproximovanej VRK ľahkej pôdy v hĺbke 15 – 20 cm
74
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0,0 0,2 0,4 0,6
ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh nameranejVRK
priebehaproximovanejVRK
Obrázok 4.26 Porovnanie priebehu nameranej priemernej VRK s priebehom priemernej
aproximovanej VRK ľahkej pôdy v hĺbke 40 – 45 cm
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0,0 0,2 0,4 0,6
ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh nameranejVRK
priebehaproximovanejVRK
Obrázok 4.27 Porovnanie priebehu nameranej priemernej VRK s priebehom priemernej
aproximovanej VRK stredne ťažkej pôdy - ľahšej v hĺbke 15 – 20 cm
75
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0,0 0,2 0,4 0,6
ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh nameranejVRK
priebehaproximovanejVRK
Obrázok 4.28 Porovnanie priebehu nameranej priemernej VRK s priebehom priemernej
aproximovanej VRK stredne ťažkej pôdy - ľahšej v hĺbke 40 – 45 cm
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0,0 0,2 0,4 0,6
ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh nameranejVRK
priebehaproximovanejVRK
Obrázok 4.29 Porovnanie priebehu nameranej priemernej VRK s priebehom priemernej
aproximovanej VRK stredne ťažkej pôdy – ťažšej v hĺbke 15 – 20 cm
76
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0,0 0,2 0,4 0,6
ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh nameranejVRK
priebehaproximovanejVRK
Obrázok 4.30 Porovnanie priebehu nameranej priemernej VRK s priebehom priemernej
aproximovanej VRK stredne ťažkej pôdy – ťažšej v hĺbke 40 – 45 cm
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0,0 0,2 0,4 0,6
ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh nameranejVRK
priebehaproximovanejVRK
Obrázok 4.31 Porovnanie priebehu nameranej priemernej VRK s priebehom priemernej
aproximovanej VRK ťažkej pôdy v hĺbke 15 – 20 cm
77
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0,0 0,2 0,4 0,6
ſ (cm3.cm-3)
pF
priebeh nameranejVRK
priebehaproximovanejVRK
Obrázok 4.32 Porovnanie priebehu nameranej priemernej VRK s priebehom priemernej
aproximovanej VRK stredne ťažkej pôdy v hĺbke 40 – 45 cm
78
Záver
Ku kľúčovým a zároveň problematickým vstupným údajom, ktoré sú potrebné pre
simulovanie procesov v nenasýtenej zóne pôdy, patrí vlhkostná retenčná krivka pôdy.
V súčasnosti žiaľ databáza vlhkostných retenčných kriviek pre celé územie Slovenskej
republiky nie je spracovaná. Najväčším problém je, že metóda určenia bodov vlhkostnej
retenčnej krivky v laboratórnych podmienkach je náročná na experimentálne zariadenie, na
čas potrebný pre použitie tejto metódy a zároveň je veľmi pracná. Práve preto sa
v posledných desiatich rokoch vynakladá veľké úsilie k vytvoreniu reprezentatívnych
vlhkostných retenčných kriviek pre pôdne druhy konkrétnej lokality z jej základných,
ľahšie dostupných charakteristík, t.j. zo zrnitostného zloženia pôd, redukovanej objemovej
hmotnosti pôd, obsahu humusu a organického uhlíka v pôdach.
Zatiaľ boli spracované len reprezentatívne vlhkostné retenčné krivky pre pôdy
Záhorskej nížiny a aj z tohto uvedeného dôvodu je predkladaná práca zameraná na určenie
reprezentatívnych vlhkostných retenčných kriviek pre oblasť povodia rieky Nitry. Práca
detailne popisuje základné hydrofyzikálne charakteristiky pôdy ako aj spôsoby ich
stanovenia, najmä hydraulickú vodivosť pôdy, ktorá je jednou zo vstupných údajov pre
vytvorenie vlhkostných retenčných kriviek.
Pri získanie aproximovaných vlhkostných retenčných kriviek bol zvolený model Van
Genuchtena (1980). Dôležité bolo zamerať sa na dostatočne presné údaje, ktoré do modelu
vstupujú, predovšetkým na hydraulické charakteristiky pôdneho profilu – Van
Genuchtenove koeficienty α a n, nasýtenú hydraulickú vodivosť K, reziduálnu vlhkosť Өr .
Pre lepšiu ilustráciu sú rozdiely medzi nameranými a vypočítanými vlhkostnými
retenčnými krivkami jednotlivých pôdnych typov zobrazené graficky.
Vytvorené reprezentatívne vlhkostné retenčné krivky možno v budúcnosti použiť pri
hodnotení vodného režimu pôdy v oblasti povodia rieky Nitry.
79
Zoznam použitej literatúry
ANKENY, M.D. et al. 1986. Characterization of Tillage and Traffic Effects on Unconfined
Infiltration Measurements. In Soil Sci. Soc. Am. J., č. 54, s. 837-840.
ANTAL, J. 1999. Agrohydrológia. 3. nezmenené vyd. Nitra : Slovenská poľnohospodárska
univerzita v Nitre, 1999. 168 s. ISBN 80-8069-141-X.
ANTAL, J. – IGAZ, D. 2006. Aplikovaná agrohydrológia. 4. rozšírené vyd. Nitra :
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, 2006. 210 s. ISBN 80-8069-669-1.
ANTAL, J. – FÍDLER, J. 1989. Poľnohospodárske meliorácie. Bratislava : Príroda, 1989.
463 s.
ANTAL, J. – ŠPÁNIK, F. a kol. 1999. Hydrológia poľnohospodárskej krajiny. Nitra :
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, 1999. 250 s. ISBN 80-7137-640-X.
BORGULA, A. 2004. Rieka Nitra v okolí mesta Nitra. [online]. Dostupné na internete:
<http://riekanitra.szm.com/charakter.htm#charakter>.
<http://riekanitra.szm.com/charakter.htm#hydro>.
<http://riekanitra.szm.com/charakter.htm#geo>.
<http://riekanitra.szm.com/charakter.htm#useky>.
DIRKSEN, C. 1991. Unsaturated hydraulic conductivity. Soil Analysis : Physical Metods :
Kieth A. Smith. In Mullins, E. CH. Edinburg : Edinburgh school of Agriculture, 1991.
DORONENKO, S. 2007. Nitra (rieka). [online]. Dostupné na internete:
<http://sk.wikipedia.org/wiki/Súbor:Nitra_spring_1.jpg>.
FULAJTÁR, E. 2006. Fyzikálne vlastnosti pôdy. Bratislava : Výskumný ústav
pôdoznalectva a ochrany pôdy, 2006. 142 s. ISBN 80-89128-20-3.
80
HANES, J. a kol. 1992. Pedológia. Nitra : Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre,
1992. 180 s. ISBN 80-7137-059-2.
HILLEL, D. 1980. Fundamentals of Soils Physics. New York : Academic Press, 1980.
IWATA, S. et al. 1994. Soil – Water Interactions. Marcel Dekker, Inc. : USA, 1994. 440 s.
KOORENVAAR, P. – MEMELIK, G. – DIRKSEN, C. 1983. Elements of Soil Physics.
Elsevier : 1983.
KROMKA, M. 1999. Transport vody, chemikálií a energie v systéme pôda – rastlina –
atmosféra. Bratislava : Slovenská akadémia vied, 1999. 156 s.
KUTÍLEK, M. 1978. Vodohospodářská pedologie. Praha : Státní nakladatelství technické
literatury, 1978. 296 s.
MAZÚR, E. – LUKNIŠ, M. 1980. Geomorfologické členenie. In : Atlas SSR. Bratislava :
Slovenská akadémia vied, SÚGK, 1980. 325 s.
NOVÁK, V. – VELEBNÝ, V. 1989. Hydropedológia. Bratislava : Slovenská vysoká škola
technická, 1989. 186 s.
PORUBSKÝ, A. 1991. Vodné bohatstvo Slovenska. Bratislava : Veda, 1991. 318 s. ISBN
80-224-0107-2.
RADČENKO, I. – VELEBNÝ, V. 1969. Praktikum z hydropedológie. Bratislava :
Slovenská vysoká škola technická, 1969. 151 s.
SLASHME. 2007. Prázdný pyknometr. [online]. Dostupné na internete:
< http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:PycnometerEmpty.jpg>.
81
SKALOVÁ, J. 2009. Reprezentatívne vlhkostné retenčné krivky pre pôdy Záhorskej
nížiny. In Acta hydrologica slovaca, roč. 10, 2009, č. 1, s. 121-129.
SOTÁKOVÁ, S. 1981. Návody na cvičenia z geológie a pôdoznalectva. Bratislava :
Príroda, 1981. 185 s.
ŠÚTOR, J. – ŠTEKAUEROVÁ V. 2000. Hydrofyzikálne charakteristiky pôd Žitného
ostrova. Bratislava: Slovenská akadémia vied, 2000. 163 s. ISBN 80-968480-1-1.
TÓTHOVÁ, I. 2005. Matematické modelovanie vodného režimu pôd. Nitra : Slovenská
poľnohospodárska univerzita v Nitre, 2005. 67 s.
VELEBNÝ, V. a kol. 2000. Vodný režim pôdy. Bratislava : Slovenská technická univerzita,
2000. 208 s. ISBN 80-244-2000.
VELEBNÝ, V. – SKALOVÁ, J. 1994. Pôdohospodárstvo a pedológia. Bratislava :
Slovenská technická univerzita, 1994. 174 s. ISBN 80-227-0633-7.
VORONIN, A.D. 1986. Osnovy fyziky počv. Moskva : Izdateľstvo Moskovskogo
Universiteta. 1986. 244 s.
WILSON, G.V. – LUXMOORE, R.J. 1998. Infiltration, Macroporosity and Mesoporosity
Distributions on Two Forested Watersheds. In Soil Sci. Soc. Am. J., č. 52, 1998. s. 329-
335.
ZAUJEC, A. a kol. 2002. Pedológia. 1. vydanie. Nitra : Slovenská poľnohospodárska
univerzita v Nitre, 2002. 98 s. ISBN 80-8069-090-1.
82
Prílohy
83
Príloha 1 Zoznam lokalít odberu vzoriek
GPS Číslo lokality Lokalita
šírka x dĺžka y
1 1/NR/Kolíňany(Letisko) 48.362098 18.210167
2 2/NR/Kolíňany2 48.357187 18.210223
3 3/NR/Kolíňany3 48.350528 18.223353
4 4/NR/Tužina 1206557.69 455754.15
5 5/NR/Kľačno 1209298.44 453651.19
6 6/NR/Nitrianské Pravno 1212614.05 453596.06
7 7/NR/Lazany 1216950.04 456114.08
8 8/NR/Koš 1223933.37 458902.43
9 9/NR/Lipnik 1220583.11 448864.51
10 10/NR/Malá Čausa 1218582.36 449148.02
11 11/NR/Sebedražie 1225522.00 456032.23
12 12/NR/Lehota pod Vtáčnikom 1227643.03 459473.67
13 13/NR/Zémianske Kostoľany 1229416.59 462571.80
14 14/NR/Bystričany 1234063.29 466092.61
15 15/NR/Pažiť 1236030.22 471357.36
16 16/NR/Veľké Uherce 1238835.82 471246.01
17 17/NR/Skačany 1231614.78 475275.83
18 18/NR/Návojovce 1234029.90 476279.96
19 19/NR/Kamanová 1217568.61 493377.78
20 20/NR/Ludanice 1249408.53 495028.27
21 21/NR/Urmince 1243194.56 495563.11
22 22/NR/Krušovce 48.580345 18.191648
23 23/NR/Rajčany 48.620733 18.239025
24 24/NR/Žabokreky nad Nitrou 48.618928 18.292462
25 25/NR/Ostratice 48.656613 18.270632
26 26/NR/Livina 48.649535 18.261273
27 27/NR/Topoľčany 48.541678 18.150388
28 28/NR/Dežerice 48.745955 18.224622
29 29/NR/Borčany 48.655645 18.208560
30 30/NR/Norovce 48.640298 18.179930
31 31/NR/Závada 48.637570 18.091560
32 32/NR/Lužany 48.522002 18.041558
33 33/NR/Veľké Zálužie 48.311925 17.961575
34 34/NR/Rišňovce 48.361335 17.914675
35 35/NR/Alekšince 48.356465 17.932963
84
GPS Číslo lokality Lokalita
šírka x dĺžka y
36 36/NR/Šurianky 48.390435 18.031820
37 37/NR/Hruboňovo 48.442650 18.017587
38 38/NR/Malé Ripňany 48.471710 18.001448
39 39/NR/Radošina 48.536200 17.959517
40 40/NR/Palárikovo1 1301160.6 504783.7
41 41/NR/Komoča 1307882.1 504155.9
42 42/NR/Martovce 1319474.7 499642.8
43 43/NR/Vajka nad Žitavou 1281452.6 485162.5
44 44/NR/Maňa 1287964.6 486981.1
45 45/NR/Dolné Krškany 1274297.9 498360.0
46 46 /NR/Bešeňov 1303099.2 489108.5
47 47/NR/Bajč 1311795.8 494544.6
48 48/NR/Veľký Cetín 1279682.5 490681.5
49 49/NR/Imeľ 1315643.7 497146,8
50 50/NR/Nové Zámky 1307654.6 497321.1
51 51/NR/Tvrdošovce1 1293965.9 503007.5
52 52/NR/Štefanovo 1316455.1 483386.0
53 53/NR/Pribeta 1312502.5 485621.6
54 54/NR/Dvory nad Žitavou 1304518.2 488372.4
55 55/NR/Nová Trstená 1316353.1 491007.5
56 56/NR/Čechy 1302334.3 479513.0
57 57/NR/Branovo-Semerovo 1302332.3 484185.2
58 58/NR/Veľké Lovce 1298678.5 484987.5
59 59/NR/Bánov 1298028.3 494383.9
60 60/NR/Palárikovo2 1295705.0 499233.4
61 61/NR/Tvrdošovce2 1293504.3 504048.4
62 62/NR/Štefanovičová 1283953.8 500120.1
63 63/NR/Šurany 1300414.7 503038.6
64 64/NR/Rastislavice 1288525.4 502868.2
65 65/NR/Radava 1295171.5 485779.6
66 66/NR/Vinodol 12883800.6 491102.6
67 67/NR/Ondrochov 1290776.5 494946.8
68 68/NR/Jasová 1306195.6 485161.6
69 69/NR/Čechynce 1275320.3 493870.7
70 70/NR/Lukov Dvor 1270546.8 503539.4
71 71/NR/Járok 1271726.8 510661.5
72 72/NR/Močenok 1277409.3 509645.7
73 73/NR/Svätoplukovo 1277370.6 503257,7
85
GPS Číslo lokality Lokalita
šírka x dĺžka y
74 74/NR/Branč 1281122.3 498389.7
75 75/NR/Bačala 1282834.5 506039.6
76 76/NR/Orešany 48.511240 17.914783
77 77/NR/Merašice 48.480913 17.967565
78 78/NR/Nové Sady 48.405392 17.965948
79 79/NR/Kolíňany4 48.362087 18.210155
80 80/NR/Kolíňany5 48.357175 18.210215
81 81/NR/Kolíňany6 48.350518 18.210181
82 82/NR/Melek 48.196673 18.334288
83 83/NR/Travnica 48.120105 18.334023
84 84/NR/Tehla 48.189542 18.392263
85 85/NR/Beša 48.144595 18.407798
86 86/NR/Telince 48.248288 18.368345
87 87/NR/Nevidzany 48.281225 18.387027
88 88/NR/N.Ves.Žit. 48.291358 18.316392
89 89/NR/V.Chyndice 48.282858 18.278543
90 90/NR/Babindol 48.283210 18.218877
91 91/NR/Babindol 48.285562 18.224850
92 92/NR/Klasov 48.283198 18.245167
93 93/NR/Malé Chrašťany 48.301105 18.314762
94 94/NR/Beladice 48.345973 18.295142
95 95/NR/Choča 48.366488 18.343087
96 96/NR/Mlyňany 48.318583 18.342598
97 97/NR/Dyčka 48.234995 18.284945
98 98/NR/Paňa 48.234915 18.242825
99 99/NR/Paňa 48.238137 18.260310
100 100/NR/Pred Golianovom 48.278853 18.120507
101 101/NR/Klasov 48.263428 18.273055
102 102/NR/Mochovce 48.248078 18.418853
103 103/NR/Čifáre 48.241258 18.408598
104 104/NR/Čifáre 48.241458 18.408478
105 105/NR/Telince 48.232982 18.352240
106 106/NR/Telince 48.232435 18.352289
107 107/NR/Dolný Vinodol 48.188438 18.226122
108 108/NR/Dolný Vinodol 48.188411 18.226101
109 109/NR/Ivanka pri Nitre 48.236758 18.103348
110 110/NR/Ivanka pri Nitre 48.2636326 18.103375
111 111/NR/Cabaj 48.237618 18.006435
86
GPS Číslo lokality Lokalita
šírka x dĺžka y
112 112/NR/Cabaj 48.237523 18.006312
87
Príloha 2 Mapa povodia rieky Nitra so zaznačenými lokalitami odberu pôdnych vzoriek
Tematický obsah © VÚPOP Bratislava,2007
Topografický podklad © 2002 ÚGKK SR, Arc Slovakia, s. r. o.
88
Príloha 3 Príklad zisteného percentuálneho zastúpenia Kopeckého zrnitostných kategórií
(I. až IV. kategórie) v hĺbke 15 – 20cm
I. kategória
II. kategória
III. kategória
IV. kategória
< 0,01 mm
0,01 - 0,05 mm
0,05 - 0,1 mm
0,1 - 2,0 mm
Lokalita
[ % ] [ % ] [ % ] [ % ]
1/NR/Kolíňany(Letisko) 34,03 36,62 7,02 22,33
2/NR/Kolíňany2 29,94 35,49 9,72 24,85
3/NR/Kolíňany3 28,74 38,72 11,49 21,05
4/NR/Tužina 14,83 19,15 8,51 57,51
5/NR/Kľačno 19,81 53,37 4,38 22,44
6/NR/Nitrianské Pravno 27,99 36,80 7,82 27,39
7/NR/Lazany 25,63 43,69 9,31 21,37
8/NR/Koš 34,25 36,08 8,84 20,83
9/NR/Lipnik 43,32 26,23 11,77 18,68
10/NR/Malá Čausa 25,88 19,53 11,40 43,19
11/NR/Sebedražie 31,08 33,03 11,67 24,22
12/NR/Lehota pod Vtáčnikom 27,21 55,22 5,52 12,05
13/NR/Zémianske Kostoľany 27,45 46,63 8,32 17,60
14/NR/Bystričany 30,85 45,25 8,34 15,56
15/NR/Pažiť 29,89 41,91 10,29 17,91
16/NR/Veľké Uherce 36,55 36,78 9,62 17,05
17/NR/Skačany 38,88 28,89 8,33 23,90
18/NR/Návojovce 45,40 30,59 8,78 15,23
19/NR/Kamanová 38,38 28,91 6,54 26,17
20/NR/Ludanice 28,98 23,06 4,69 43,27
89
Príloha 4 Príklad nameraných hodnôt nasýtenej hydraulickej vodivosti na vzorkách
odobratých z hĺbky 40 – 45cm
K priemerná Lokalita
cm/deň
1/NR/Kolíňany(Letisko) 10,54
2/NR/Kolíňany2 8,63
3/NR/Kolíňany3 1,26
4/NR/Tužina 162,07
5/NR/Kľačno 0,20
6/NR/Nitrianské Pravno 567,57
7/NR/Lazany 1,74
8/NR/Koš 0,34
9/NR/Lipnik 34,81
10/NR/Malá Čausa 0,20
11/NR/Sebedražie 0,15
12/NR/Lehota pod Vtáčnikom 61,53
13/NR/Zémianske Kostoľany 6,07
14/NR/Bystričany 8,60
15/NR/Pažiť 15,96
16/NR/Veľké Uherce 0,28
17/NR/Skačany 14,77
18/NR/Návojovce 1,26
19/NR/Kamanová 18,11
20/NR/Ludanice 22,50
90
Príloha 5 Príklad vstupných údajov do modelu GENRETMD (1984) pre ľahké pôdy
v hĺbke 15 – 20 cm
Poradové číslo
K cm/deň
Өr α n
1 0,94 0,0190 0,06600 1,24274
2 72,00 0,0190 0,06600 1,24274
3 34,59 0,0190 0,06600 1,24274
4 5,27 0,0190 0,06600 1,24274
5 214,85 0,0190 0,06600 1,24274
6 21,22 0,0190 0,06600 1,24274
1 2 3 4 5 6 pF Ө-1 0,4692 0,3513 0,3544 0,3549 0,3828 0,3693 0,3
Ө-60 0,3811 0,2667 0,2584 0,3038 0,2152 0,2871 1,75
Ө-200 0,3568 0,2236 0,2366 0,2883 0,2099 0,2457 2,3
Ө-560 0,3056 0,2023 0,2156 0,2811 0,2011 0,2349 2,75
Ө-1000 0,2939 0,1543 0,1609 0,2566 0,1575 0,1999 3,0
Ө-3000 0,2651 0,1032 0,1161 0,2454 0,1355 0,1887 3,48
91
Príloha 6 Príklad časti výstupu z modelu GENRETMD (1984) pre prvý súbor ľahkej pôdy
v hĺbke 15 - 20 cm
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * NON-LINEAR LEAST-SQUARES ANALYSIS * * OF THE SOIL MOISTURE RETENTION CURVE * * AND UNSATURATED HYDRAULIC CONDUCTIVITY * * * * Program written by RNDr. Juraj Majercak * * UH-SAV, Bratislava, March 1984 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * PROBE NAME : ------------ 15 20 1 l INPUT PARAMETERS ================ Number of coefficients........................... 2 Number of observations........................... 6 Saturated moisture content.................... .4692 [ccm/ccm] Saturated hydraulic conductivity.............. .9400 [cm/day] Residual moisture content (for MODEL 2)....... .0190 [ccm/ccm] Model type used in calculation: 2 TWO-PARAMETER FIT (MUALEM THEORY) ------------------------------ OBSERVED DATA ============= OBS. NO. Pressure head Pressure head Moisture content [cm H2O] [PF] [ccm/ccm] 1 2.00 .30000 .469200 2 56.23 1.75000 .381100 3 199.53 2.30000 .356800 4 562.34 2.75000 .305600 5 1000.00 3.00000 .293900 6 3019.95 3.48000 .265100 ITERATION NO WCR ALPHA N SSQ MODEL 0 .0190 .066000 1.2427 .0492699 2 1 .0190 .106659 1.0374 .0413837 2 2 .0190 .768253 1.0420 .0159163 2 3 .0190 2.977167 1.0472 .0058631 2 4 .0190 4.452240 1.0521 .0048167 2 5 .0190 1.989220 1.0563 .0035301 2 6 .0190 1.113983 1.0606 .0027755 2 7 .0190 1.180002 1.0647 .0024667 2 8 .0190 .761450 1.0684 .0018464 2 9 .0190 .325361 1.0757 .0013044 2 10 .0190 .401426 1.0785 .0010468 2 11 .0190 .337464 1.0811 .0008799 2 12 .0190 .295039 1.0834 .0007617 2 13 .0190 .261268 1.0856 .0006650 2 14 .0190 .234965 1.0876 .0005883 2 15 .0190 .213948 1.0894 .0005267 2 16 .0190 .196942 1.0910 .0004774 2 17 .0190 .183010 1.0925 .0004377 2 18 .0190 .171477 1.0938 .0004058 2 19 .0190 .161845 1.0951 .0003801 2
92
20 .0190 .153737 1.0962 .0003594 2 21 .0190 .146865 1.0972 .0003428 2 CORRELATION MATRIX ================== 1 2 1 1.0000 2 -.9510 1.0000 NON-LINEAR LEAST-SQUARES ANALYSIS: FINAL RESULTS ================================================ 95% CONFIDENCE LIMITS VARIABLE VALUE S.E. COEFF T-VALUE LOWER UPPER ALPHA .14687 .0724 2.03 -.0540 .3477 N 1.09721 .0109 100.32 1.0669 1.1276 ---------ORDERED BY COMPUTER INPUT--------- MOISTURE CONTENT RESI- NO PRESSURE OBS FITTED DUAL 1 2.00 .4692 .4601 .0091 2 56.23 .3811 .3826 -.0015 3 199.53 .3568 .3425 .0143 4 562.34 .3056 .3119 -.0063 5 1000.00 .2939 .2961 -.0022 6 3019.95 .2651 .2679 -.0028 ------------ORDERED BY RESIDUALS----------- MOISTURE CONTENT RESI- NO PRESSURE OBS FITTED DUAL 3 199.53 .3568 .3425 .0143 1 2.00 .4692 .4601 .0091 2 56.23 .3811 .3826 -.0015 5 1000.00 .2939 .2961 -.0022 6 3019.95 .2651 .2679 -.0028 4 562.34 .3056 .3119 -.0063