Upload
trinhbao
View
262
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
LJUBLJANSKO BARJE KOT MODELNI TALNI EKOSISTEM
HIDROLOŠKE IN TALNE KARAKTERISTIKE LJ. BARJA
Zemljevid Ljubljanskega barja (160 km2) z označenimi ostanki visokega barja, zapornicami na Ljubljanici in Gruberjevem prekopu in poskusnim poljem v Tomišlju. (po Martinčiču 1985)
Pedološka karta Ljubljanskega barja (Stepančič, Briški, Štefula, 1961)
24 talnih tipov; 3 talni tipi z ohranjeno šoto – 1. Visoko barje, 2. Nizko barje
2a – organska tla na šoti - HC, 2b organsko mineralna tla na šoti - LC
HIDROGEOLOŠKI PROFIL LJ. BARJA V SMERI JUG-SEVER
črpališče
Zg. pleistocenski vodonosnik
Sp. pleistocenski vodonosnik
Arteški izvir - oknoHolocenski vodonosnik
N
Plečnikove zapornice na Ljubljanici, ki določajo nivo podtalnice na Ljubljanskem barju.
Vsi glavni odvodni jarki na Ljubljanskem barju se stekajo v Ljubljanico
2 skupini jarkov:
1. Jarki za odvajanje meteorne vode – hudourniške struge,
- velika sezonska nihanja v nivoju/pretoku vode
2. Jarki za odvajanje arteške vode – umetno vzdrževani
- neznatna sezonska nihanja v nivoju/pretoku vode
Hudourniška struga IŠKA –ob običajnem in ekstremnih vodostajih
Reka IŠČICA – ob ekstremnih vodostajih
Arteški izvir
– strahomersko okno
Jarek za odvajanje
arteške vode – v sušnem obdobju ko hudourniške struge presahnejo
Jarek za odvajanje meteorne vode – šalček 1
- ob ekstremnih vodostajih – poleti/pozimi
Sezonsko nihanje vodne gladine v arteškem izviru (strahomersko okno) in v odvodnem jarku za odvod meteorne vode (Šalček 1)
Strahomersko okno
01020
30405060
708090
vodo
staj
-cm
nad
287
m.n
.m.
jan feb mar apr maj jun jul avg sep okt nov dec jan feb mar apr maj jun jul avg sep okt nov dec jan feb mar apr maj jun jul
2002 2003 2004
Šalček 1
0102030405060708090
100110120
vodo
staj
-cm
nad
287
m.n
.m.
jan feb mar apr maj jun jul avg sep okt nov dec jan feb mar apr maj jun jul avg sep okt nov dec jan feb mar apr maj jun jul
2002 2003 2004
Kmetijska izraba Lj. barjaPeterlin S.1970, Martinčič A. 1985, 2003,. Natek M. 1985, Geister I. 1995.
1782 – Gruberjev prekop
1825 – mreža osuševalnih jarkov -Društvo za obdelavanje Lj. barja,
Rezanje šote za kurjavo
1912 – zapornica na G. prekopu
1953 – zapornica na Ljubljanici
1995 - “stalna” kota – 285,6 m.n.m. –površina Lj.barja – 287,6-291,1 m.n.m.
1998 – Sporazum o sodelovanju pri razglasitvi krajinskega parka Lj. barje –Poskusi ohranjanja/renaturacije
Osuševanje – 200 let
Zdravstveni razlogi – malarija, metljavost
Kmetijska izraba – po rodovitnosti šotna tla daleč presegajo običajna kmetijska tla
Ohranjanje – zadnjih 20 let
Razlogi: Okoljske funkcije in naravne vrednote
Barje v funkciji zadrževalnika odvečne meteorne vode – spomladi, jjeseni - in zaloge talne vode ob poletni suši.
Renaturacija I
gojeni – močvirski travnik
Hitra (v enem letu) sprememba vegetacije zaradi umetno narejenega arteškega izvira
Renaturacija II
njiva – travnik
– naravno zatravljenje v 2 letih,
ob redni košnji – 2x letno
Eksperimentalni pristopi za določanje optimalne globine podtalnice za različne rastline na polju
- drenažni jarki
- nasute parcelice
- betonske pregradne stene
-Lizimetri
Eksperimentalni pristopi za določanje optimalne globine podtalnice za ohranjanje šote
- Zapora drenažnih jarkov
Poskusno polje (Tomišelj)s pregrado in mrežo piezometrov (P3-P10)
HC-LW
LC-HW
HC-HW
LC-LW
LC-HW LC-LW
S SK
K
P9
P8
P7
P4
P5
P6
P10 P3
Pregrada ob običajnem, minimalnem in maksimalnem vodostaju v jarku
nivo podtalnice (povpr.,min,max) v piezometrih vzdolž potoka
-200-180-160-140-120-100-80-60-40-20
0
razdalja med piezometri - 25 m
nivo
pod
taln
ice
-cm
p9 p4 p3p10
nivo podtalnice (povpr.,min,max) v piezometrih prečno na potok
-180-160-140-120-100
-80-60-40-20
0
razdalja o d po to ka - m
niv
o p
od
taln
ice
- cm
5 30 55
P9 P8 P7
Sezonsko nihanje nivoja podtalnice v piezometrih
-200
-180
-160
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
datum - April 1999 - Avg us t 2003
nivo
pod
taln
ice-
cm
p
adav
ine-
mm
vs ota padavin P7 P9 P4 P6
A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A
2000 2001 2002 2003
letni pridelek mrve in nivo podtalnice na organskih in organsko-mineralnih tleh
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
podt
alni
ca -
cm
p
ridel
ek -
dt/h
a
2k-0 3k-NPK po dtalnic a
1999 2000 2001 2002 o rg o rg -m in o rg o rg -m in o rg o rg -m in o rg o rg -m in
pride lek koruze (dt/ha) in nivo podtalnice (cm)
-150
-100
-50
0
50
100
150
podt
alni
ca p
ride
lek
z rnje s lama podtalnica
1999 2000 2001 2002
pride lek s o je (dt/ha) in nivo po dtalnice (cm)
-150
-100
-50
0
50
100
150
pod
taln
ica
pr
idel
ek
z rnje s lama po dtalnica
1999 - c v . BS-31 2001 - c v . s abina
Letno nihanje nivoja podtalnice v piezometrih na poskusnem polju in v odvodnem jarku Šalček 1 pod pregrado
-300-250
-200-150
-100-50
050
100150
200250
27. 8. 0
33. 9
. 03
10. 9. 0
317. 9
. 03
24. 9. 0
31. 1
0. 03
8. 10. 0
315. 1
0. 03
22. 10. 0
329. 1
0. 03
5. 11. 0
312. 1
1. 03
19. 11. 0
326. 1
1. 03
3. 12. 0
310. 1
2. 03
17. 12. 0
324. 1
2. 03
31. 12. 0
37. 1
. 04
14. 1. 0
421. 1
. 04
28. 1. 0
44. 2
. 04
11. 2. 0
418. 2
. 04
25. 2. 0
43. 3
. 04
10. 3. 0
417. 3
. 04
24. 3. 0
431. 3
. 04
7. 4. 0
414. 4
. 04
21. 4. 0
428. 4
. 04
5. 5. 0
412. 5
. 04
19. 5. 0
426. 5
. 04
2. 6. 0
49. 6
. 04
16. 6. 0
4
datum
nivo
vod
e - c
m
pada
vine
- m
m
vs o ta padavin P6 š alček 1 P7 P9 P4
nizko barje
Kozlerjeva gošča – največji (20 ha) gozdnati ostanek visokega barja
Letno nihanje nivoja podtalnice v piezometrih na visokem barju (Kozler, Bevke) in v odvodnem jarku Farjevec 1
Šotna barja so največji zadrževalniki vode – in najboljša obramba pred poplavami in erozijo
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
250
27. 8. 0
33. 9
. 03
10. 9. 0
317. 9
. 03
24. 9. 0
31. 1
0. 03
8. 10. 0
315. 1
0. 03
22. 10. 0
329. 1
0. 03
5. 11. 0
3
12. 11. 0
319. 1
1. 03
26. 11. 0
33. 1
2. 03
10. 12. 0
317. 1
2. 03
24. 12. 0
3
31. 12. 0
37. 1
. 04
14. 1. 0
421. 1
. 04
28. 1. 0
44. 2
. 04
11. 2. 0
418. 2
. 04
25. 2. 0
43. 3
. 04
10. 3. 0
417. 3
. 04
24. 3. 0
431. 3
. 04
7. 4. 0
414. 4
. 04
21. 4. 0
428. 4
. 04
5. 5. 0
412. 5
. 04
19. 5. 0
426. 5
. 04
2. 6. 0
49. 6
. 04
16. 6. 0
4
datum
nivo
vod
e - c
m
pada
vine
- m
m
vs o ta padavin P Bevke (P2 Ko z ler) farjevec 1 P1 Ko z ler
vis oko barje
Kapaciteta različnih šotnih tal za zadrževanje vode – WHC (water holding capacity) glede na delež organske snovi.
------------------------------------------------------------------------------------------------------- Lokacija vrsta tal globina organska snov kapaciteta za vodo cm % g vode/g tal ------------------------------------------------------------------------------------------------------- Podkraj organska - HC 0-30 28.5 1.10
šota nizkega barja 30-60 38.0 2.70 gyttja/šota nizkega barja 60-90 27.5 2.00
Podkraj
organsko mineralna - LC 0-30 17.5 0.70 30-60 15.5 0.76
gyttja/šota nizkega barja 60-90 16.5 2.00 Kozlerjeva gošča šota visokega barja 0-30 76.0 8.70 Bevke šota visokega barja 0-30 79.0 5.17 -------------------------------------------------------------------------------------------------------
de s o rptio n curve s - ras tlinam in m ikro bo m lahko do s to pna vo da m e d 0.3 in 100 kPa
y = 2E+20x-10.221
R2 = 0.9971y = 3E+23x-10.985
R2 = 0.9995
0
100
200
300
400
500
600
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190
g ravim e tric w ate r co nte nt - % (g w ate r/g s o il x100)
tens
ion
- kPa
HC LC pes ek glina
HC-100%WHCLC-100%WHC HC-80%WHCLC-80%WHC
HC-50%WHCLC-50%WHC
pes ek glina
100%WHC 100%WHC
50%WHC 50%WHC
LC HC kozler. - 100% WHC > 800 % gravimetric w ater content
Zveza med vodnim potencialom (kPa), gravimetrično vsebnostjo vode (g/g) in WHC (gravimetrični % kapacitete za zadrževanje vode) v peščenih, glinastih in šotnih tleh – HC, LC = nizko barje; Kozler = visoko barje
Primerjaj gostoto tal (b.d.) , volumetrično (g/cm3) in gravimetrično (g/g) vsebnost vode pri 100% WHC v spodnji tabeli!
b.d. % WHC 30 50 80 100 100g/cm3 g/cm3 g/cm3 g/cm3 g/cm3 g/g
HC 0.61 0.20 0.34 0.54 0.67 1.10-30LC 0.72 0.15 0.25 0.40 0.50 0.70-30kozler 0.2 0.52 0.87 1.39 1.74 8.70-30bevke 0.2 0.31 0.52 0.83 1.04 5.20-30
vo lumetrična vs ebnos t vode (g /cm3) v raz ličnih š o tnih tleh pri 30,50,80 in 100 % WHC
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
volu
met
ric
wat
er c
onte
nt -
g/cm
3
30 % WHC 50 % WHC 80 % WHC 100 % WHC
HCLC
koz ler bevke
FEN BOG
Bazalna respiracija v odvisnosti od % WHC vzorec HC-LW 0-30cm - fen (nizko barje)
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 140%
%WHC - g/g
% C
O2
2h
4h
Bazalna respiracija v odvisnosti od %WHC vzorec Kozlerjeva gošča 0-30 cm - bog (visoko barje)
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%%WHC - g/g
% C
O2
0h2h4h
Bazalna respiracija v odvisnosti od volum. vseb. vode vzorec Kozlerjeva gošča 0-30 cm - bog (visoko barje)
0.000.050.100.150.200.250.300.350.40
0.52 0.70 0.87 1.04 1.22 1.39 1.57
g vode/cm3 tal
% C
O2
2h4h
70 % WHC
Bazalna respiracija v odvisnosti od volum. vseb. vodevzorec HC-LW 0-30cm - fen (nizko barje)
0.000.050.100.150.200.250.300.350.40
0.17 0.24 0.33 0.44 0.55 0.66 0.96
g vode/cm3 tal
% C
O2
2h
4h75 % WHC
Mikrobna aktivnost (evolucija CO2) glede na gravimetrično (g/g) in volumetrično (g/cm3) vsebnost vode v nizkem in visokem barju
SIR 0-30 cm
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
maj2003 avgust2003 marec2004
ul C
O2/
g ta
l/h
HC-HW
HC-LW
LC-HW
LC-LW
KG
-180-160-140-120-100
-80-60-40-20
0
maj.03 avg.03 mar.04
nivo
pod
taln
ice
- cm
HC-HW
HC-LW
LC-HW
LC-LW
Mikrobna aktivnost (SIR) v odvisnosti od nivoja podtalnice v času vzorčenja tal
Mikrobna aktivnost (dehidrogenazna) v odvisnosti od nivoja podtalnice v času vzorčenja tal
Mera za mikrobno oksidacijo organskih substratov v anaerobnih razmerah
TTC (triphenyl tetrazollium chloride) –sprejemnik elektronov >>>
se reducira v TPF (triphenyl formazan) -kolorimetrija
-180-160-140-120-100
-80-60-40-20
0
maj.03 avg.03 mar.04
nivo
pod
taln
ice
- cm
HC-HW
HC-LW
LC-HW
LC-LW
dehidrogenazna aktivnost - 0-30 cm
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
maj2003 avgust2003 marec2004
10-5
gTT
F/g
tal/2
4h
HC-HW
HC-LW
LC-HW
LC-LW
Mikrobna aktivnost (bazalna respiracija) v odvisnosti od nivoja podtalnice v času vzorčenja tal
-180-160-140-120-100
-80-60-40-20
0
maj.03 avg.03 mar.04
nivo
pod
taln
ice
- cm
HC-HW
HC-LW
LC-HW
LC-LW
bazalna respiracija - 0-30 cm
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
maj2003 avgust2003 marec2004
ul C
O2/
g ta
l/h
HC-HW
HC-LW
LC-HWLC-LW
KG
Bazalna respiracija ne kaže značilnega odziva na spremembe vodnega režima
– interna splošna lastnost tal
Odvisna od ??? števila dejavnikov
Vpliv konstantnega vodnega režima na mikrobno aktivnost pri konstantni temperaturi – 28 o C
SIR v odvisnosti od casa inkubacije pri razlicnih % WHC
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
1dan 4t 8t 18t
ul C
O2/
g ta
l 105
°C/h
HC 30%
HC 60%
HC 90%
KG 40%
KG 90%
Vpliv konstantnega vodnega režima na mikrobno aktivnost pri konstantni temperaturi – 28 o C
SIR v odvisnosti od casa inkubacije pri razlicnih % WHC
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
1dan 4t 8t 18t
ul C
O2/
g ta
l 105
°C/h
HC 30%
HC 60%
HC 90%
Vpliv konstantnega vodnega režima na mikrobno aktivnost pri konstantni temperaturi – 28 o C
Dehidrogenazna aktivnost v odvisnosti od casa inkubacije pri razlicnih % WHC
-50,00
50,00
150,00
250,00
350,00
450,00
1d 4t 8t 18t
10*-2
mg
TPF/
g ta
l 10
5°C/
24h
5 30% WHC5 60% WHC5 90% WHCKG 40% WHCKG 90% WHC
Dehidrogenazna aktivnost v odvisnosti od casa inkubacije pri razlicnih % WHC
0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.00
1d 4t 8t 18t
10*-
2 m
g TP
F/g
tal
105°
C/24
h
HC 30%
HC 60%