Výsledky meraní v roku 2022

Na tomto mieste uvádzame popis prístrojov použitých na meranie transpiračného prúdu, vodného potenciálu pôdy a tiež meteorologických parametrov. Experimentálne merania boli spustené v júni 2022. Graf 1 znázorňuje priebeh nameraného transpiračného prúdu jablone domácej a faktorov prostredia v priebehu sezóny od 7. 6. do 30. 11. 2022. V predloženej práci sme nemohli spracovať celú vegetačnú sezónu, pretože inštalácia prístrojov prebehla až v na začiatku júna.

Sezónny priebeh transpiračného prúdu jablone domácej (Malus domestica)

Graf 1 Sezónny (6. 7. – 30. 11. 2022) priebeh denných hodnôt transpiračného prúdu (SF), sýtostného doplnku (VPD), globálnej radiácie (Rs), celkových zrážok za deň (P), úhrnov potenciálnej evapotranspirácie (PET), relatívnej vlhkosti vzduchu (AH) a vodného potenciálu pôdy (SWP).

Nami pozorované obdobie sa vyznačuje výskytom období s nedostatkom vody v pôde, ktoré je len krátkodobo prerušované zrážkami (o čom svedčia prevažne nízke hodnoty vodného potenciálu pôdy). Už pri prvom pohľade na Graf 1 si môžeme všimnúť podobnú dynamiku priebehu transpiračného prúdu (SF) a vodného sýtostného doplnku (VPD) a potenciálnej evapotranspirácie (PET), ktoré vyjadrujú evaporačné požiadavky ovzdušia – teda nám dávajú informáciu o „nárokoch ovzdušia na výpar“. Podobne, krivka SF reaguje veľmi dobre na zmeny globálneho žiarenia (Rs). Môžeme povedať, že s dopadajúcim žiarením a s tým súvisiacim zvyšovaním teploty vzduchu (a znížením vlhkosti vzduchu), stúpa aj transpiračný prúd. Miera transpirácie vody závisí od podmienok aktuálneho počasia. Vysoké teploty a zvýšený dopyt ovzdušia na výpar znamenajú vyššie hodnoty SF. V čase bez dostatku vlahy sa však hodnoty SF znižujú aj napriek dobrým podmienkam na výpar, čo potvrdzujú aj STŘELCOVÁ et MINĎÁŠ (2000). Strom reguluje fyziologický výpar. Mechanizmy, ktoré obmedzujú transpiráciu stromov začínajú v jednotlivých častiach stromov fungovať postupne. Najprv v zatienených častiach koruny, potom v spodnej časti koruny a nakoniec je transpirácia obmedzovaná v listoch na vrchole koruny (Kmeť 1998). ŠKVARENINA et al. 2018 tiež uvádzajú, že za predpokladu dostatočnej vlahy v pôde je transpirácia určovaná hlavne atmosferickými podmienkami. Keď pôda vysychá, pletivá strácajú vodu (dehydratujú sa), prieduchy sa zatvárajú, transpirácia sa výrazne znižuje. Voda sa stáva limitujúcim faktorom (NALEVANKOVÁ 2015).
Viaceré práce, napríklad LARCHER 1988 a PALLARDY 2008 potvrdzujú, že vonkajších faktorov transpiráciu ovplyvňuje najmä intenzita slnečného žiarenia, teplota a vlhkosť vzduchu či rýchlosti vetra. Dôležitá je však zásoba dostupnej vody v pôde, čo potvrdzujú aj naše výsledky.

Nami skúmaná sezóna bola pomerne suchá a teplá. Vidíme to aj na vodnom potenciáli pôdy, pri ktorom pozorujeme trend približovať sa k hodnotám -1,5 MPa, čo je z hľadiska schopností nášho prístroja – datalogera SP3 s 3 zabudovanými senzormi – najnižšou možnou merateľnou hodnotou vodného potenciálu pôdy (Graf 1 dole). Transpiračný tok bol najvyšší počas letných mesiacov. Najvyššiu hodnotu dosiahol 12. 6. 2022, kedy jabloň pretranspirovala až 118 kg vody za deň. Sýtostný doplnok vtedy predstavoval 1164 Pa a potenciálna evapotranspirácia bola stanovená na 8,3 mm. Najnižšia suma vody do konca vegetačného obdobia (koniec októbra) pretranspirovanej za deň pripadala na 30. 9. 2022, a bolo to len 3,7 kg. Tento deň bol daždivý s úhrnom zrážok (10,4 mm). Najnižšiu hodnotu mal transpiračný prúd koncom sezóny, to je od polovice novembra, keď evapotranspiračné požiadavky ovzdušia (požiadavky na výpar) boli nízke: globálna radiácia bola oproti letným mesiacom o 97 % nižšia (krajné prípady), tiež sýtostný doplnok bol výrazne znížený. Podobne na tom bola aj potenciálna evapotranspirácia. V tomto období sa už začína žltnutie listov, z ktorých sa presúvajú asimiláty, transpirácia ustáva. Vodný potenciál pôdy bol za celú sezónu práve vtedy najpriaznivejší. Spadlo totižto určité, na jednu stranu nie veľmi veľké množstvo zrážok. Na druhú stranu sa voda z pôdy nevyparovala, keďže bola relatívna vlhkosť vzduchu vysoká, sýtostný doplnok a globálne žiarenie nízke.

Zaujímavá situácia nastala koncom júna. Dňa 28. 6. napadlo až 71,2 mm zrážok a aj napriek tomu sa vodný potenciál pôdy zvýšil len o približne 0,5 MPa. Zapríčinili to dlhotrvajúce suchá, pri ktorých pôda prežívala dni bez akejkoľvek vlahy, alebo len s minimálnymi zrážkami. Pôda nebola na tak nárazový dážď pripravená, bola suchá a tuhá, preto nevedela v krátkom intervale času prijať tak veľké množstvo vody. Mala vysokú vodoodpudivosť – repelenciu pôdy. Počas tejto zrážky sa zvýšila relatívna vlhkosť vzduchu, znížil sa sýtostný doplnok. Silný dážď zapríčinil aj veľmi výrazný pokles transpirácie, čo pozorujeme na transpiračnom toku, ktorý sa v priebehu jedného dňa znížil až o 34kg/deň. Po pár dňoch, keď sa vyskytli zrážky opäť, tentokrát v oveľa menšom množstve – približne 10 mm, bola pôda na jej povrchu menej suchá vzhľadom na predošlé zrážky, zároveň dážď prebiehal dlhšie v menšej intenzite, tým pádom dokázala pôda prijať väčšie množstvo vody – špongiový efekt. Odrazilo sa to na výrazne vyššom náraste vodného potenciálu pôdy (o cca 1 MPa) ako po predošlých, vysokých ale krátkotrvajúcich zrážkach, ktoré viedli z časti k povrchovému odtoku. Tým pádom bola jabloň schopná ľahšie prijať a následne pretranspirovať väčšie množstvo vody. Chceme poukázať na to, že nie je dôležitá len výška zrážok, ale aj intervaly, v ktorých sú zrážky prerozdeľované. V období od 5. 10. po 17.10. sme pozorovali výraznejšie zvýšenie transpiračného prúdu aj napriek hodnotám PET a VPD nižším v porovnaní s predchádzajúcim obdobím. V danom čase však na rozdiel od zvyšku sezóny sme zaznamenali priaznivé hodnoty vodného potenciálu pôdy (hodnoty okolo nuly), teda v pôde sa nachádzal dostatok vody využiteľnej na transpiráciu. Zrážky, ktoré padli v predchádzajúcich dňoch dostatočne doplnili vodu do pôdy. Tieto vlhkostné podmienky boli najlepšie za celú sezónu, ktorú sme hodnotili. Predpokladáme, že prvé dve tretiny sezóny boli veľmi ovplyvnené suchom a horúčavami, transpiračný prúd bol regulovaný. V danom období zároveň dochádzalo k dozrievaniu plodov, čo tiež mohlo ovplyvniť fyziologické procesy a zvýšiť tok vody v kmeni.
Z dôvodu, že máme k dispozícii údaje len z jednej necelej vegetačnej sezóny, nevieme výsledky porovnať s obdobiami s dostatkom vody a s vysokými nárokmi na výpar – v podmienkach ideálnych na transpiráciu.

V Tab. 1 sú uvedené mesačné hodnoty transpiračného prúdu, teploty vzduchu, zrážok slnečného žiarenia a potenciálnej evapotranspirácie. Počas sezóny sme najvyššie teploty vzduchu zaznamenali v mesiacoch jún júl a august. Pohybovali sa okolo 20 °C, pričom najvyššia priemerná mesačná teplota bola 20,4 °C v auguste. Potom sa každým mesiacom postupne znižovala až najnižšia teplota vzduchu bola dosiahnutá v novembri, a to 4,1°C. Najvyšší úhrn zrážok sa nám podarilo namerať v septembri – 81,6 mm. Druhý najvlhší mesiac bol jún (78,2 mm). Nasledoval júl a august, s podobnými hodnotami zrážok. Október (11,2 mm) a november (18,4 mm) boli pomerne suché mesiace.
Najvyššie sumy pretranspirovanej vody boli zistené v letných mesiacoch. Najviac vody pretieklo kmeňom jablone v júli, a to 2608,9 Kg. V júli bola zároveň stanovená najvyššia suma potenciálnej evapotranspirácie (186 mm), priemerná mesačná teplota predstavovala 19,9 °C. Najmenej vody strom podľa očakávania pretranspiroval v novembri, po skončení vegetačnej sezóny. Na konci vegetačnej sezóny, v októbri strom pretranspiroval 1296 kilogramov vody, čo je len o 178 kg vody menej. Za celé sledované obdobie, aj keď sa v ňom vyskytli obdobia s nedostatkom vlahy v pôde, jabloň pretranspirovala spolu úctyhodných 10247 kg vody.

Denný priebeh transpiračného prúdu

Graf 2 Namerané hodinové hodnoty transpiračného prúdu (SF), globálneho žiarenia (Rs), teploty vzduchu (AT), potenciálnej evapotranspirácie (PET), relatívnej vlhkosti vzduchu (AH) a sýtostného doplnku (VPD) počas slnečného dňa (vľavo) a zamračeného dňa so zrážkami (vpravo).

Pre detailné znázornenie denného chodu transpiračného prúdu sme si zvolili jeden slnečný deň bez zrážok (25. 8. 2022, Graf 2, ľavá časť) a jeden deň so zrážkami a oblačnosťou (9. 6. 2022, Graf 2, pravá časť) s cieľom pozorovať rozdiely. V oboch dňoch sme pozorovali zvyšovanie hodnôt transpiračného prúdu spolu s postupným zvyšovaním slnečného žiarenia. Transpirácia s malým oneskorením reagovala na prísun energie zo slnka. Vplyvom žiarenia sa zvyšovali aj teploty vzduchu a znižovala sa vlhkosť vzduchu. Počas slnečného dňa sme zaznamenali jednovrcholový priebeh krivky SF. Vrchol krivky SF nastal na obed, kedy boli najvyššie aj hodnoty transpirácie a potenciálnej evapotranspirácie. Najvyššie hodnoty teploty vzduchu a VPD boli zaznamenané trocha neskôr. „Charakter zmien intenzity transpirácie je značne pod kontrolou slnečného žiarenia, teploty a relatívnej vlhkosti vzduchu“ ako tvrdia ŠVIHRA et REPKA (1986). V druhej časti dňa, so znižovaním Rs a VPD a PET, transpiračný prúd postupne ustáva, až v nočných hodinách klesá k nule. Maximálna hodnota SF v danom dni predstavovala 9,6 kg/h. Rovnaký jednovrcholový priebeh transpiračného prúdu popisujú aj práce KMEŤ 1998 a NALEVANKOVÁ 2015. 9.6. oblačnosť spôsobuje „výkyvy“ v priebehu transpiračného prúdu v predpoludňajších hodinách. Stále však platí, že priebeh kopíruje priebeh žiarenia, vlhkosti vzduchu, ale veľmi dobre aj PET a VPD (odvodené veličiny). V čase zrážok transpiračný prúd dosahuje minimálne hodnoty, klesá k nule. V lete po daždi najprv vždy prebieha fyzikálny výpar – vyparuje sa voda z povrchov listov a konárov, ktorá obohacuje vzduch o vodnú paru. Až následne môže ďalej prebiehať transpirácia. Zvýšená radiácia vtedy neznamená okamžité zvýšenie intenzity transpirácie.