Ve spolupráci s Českou zemědělskou univerzitou v Praze a Ústavem chemických procesů AV ČR se Ústav pro hydrodynamiku AV ČR spolupodílel na výzkumu týkajícím se objasnění faktorů, které podmiňují změny v hydraulických vlastnostech půdy. Výsledky výzkumu byly publikovány v prestižním časopisu Soil & Tillage Research.
Organická hmota představuje jednu ze základních složek půdy a úbytek jejího množství se poslední dobou stává často diskutovaným tématem. Svojí přítomností totiž organická hmota příznivě ovlivňuje strukturu půdy, protože se v podobě malých částic s vysokým aktivním povrchem spolupodílí na tvorbě větších půdních celků, tzv. agregátů, které jsou významné z hlediska schopnosti půdy vsakovat srážkovou vodu.
Obohacení půdy o organickou hmotu
Aplikace pyrolyzované organické hmoty, tzv. biouhlu (angl. biochar), do půdy je dlouhodobě využívána zejména pro zlepšení její úrodnosti (organická hmota na sebe váže velké množství živin). Biochar zároveň představuje možnost, jak na pevnou složku půdy vázat kontaminanty (např. těžké kovy) a znemožnit tak jejich uvolňování do půdní a podzemní vody. V současné době je ale také pozorován pozitivní vliv biocharu na množství vody, které je půda schopna zadržet. Mechanismy, které se na zvýšené retenci vody v půdě po aplikaci biocharu podílí, ovšem stále nejsou dostatečně objasněny.
Vliv organické hmoty na hydraulické vlastnosti půdy
Vliv organické hmoty na hydraulické vlastnosti půdy je významně závislý na půdním druhu (zrnitostním složení). Z tohoto důvodu byly vybrány dva odlišné půdní druhy – půda písčitohlinitá a hlinitá – a dvě různé koncentrace biocharu (2% a 5% hmotnosti půdního vzorku). Před měřením hydraulických vlastností půdy byly půdní vzorky pomalu nasyceny vodou. Aplikace organické hmoty významně snížila rychlost proudění nasycenou půdou (oproti referenčním vzorkům bez přidané organické hmoty). Toto snížení bylo významnější v písčitohlinité půdě, protože obsahuje menší množství jílovitých částic (má vyšší počáteční nasycenou hydraulickou vodivost). Jako hlavní důvod tohoto již dříve pozorovaného jevu byla nově identifikována schopnost půdy bobtnat (zvětšovat objem) po přidání organické hmoty. Popsaným zvětšením objemu půdy o 3-13 % dochází ke zmenšování prostoru pro proudění vody v půdním vzorku a celkově tak poklesne nasycená hydraulická vodivost o 10-50 %. Zároveň došlo ke zvýšení maximálního objemu vody, které půda byla schopná zadržet (až o 5 %). Bobtnání bylo způsobeno navázáním molekul vody na povrch organické hmoty. Takto vázaná voda byla pozorována i po intenzivním vysoušení půdních vzorků.
Význam výsledků pro retenci vody v krajině
Aplikace organické hmoty v podobě biocharu představuje jednu z možností, jak ovlivnit hydraulické vlastnosti půd s vyšším obsahem písku. V těchto půdách, kde je mezi jednotlivými půdními částicemi dostatečné místo pro proudění vody, dojde ke zmenšení tohoto prostoru. Voda tedy půdou proudí pomaleji a zároveň je díky vazbám na organickou hmotu v půdě efektivněji zadržována.
