LJUBLJANSKO BARJE KOT MODELNI TALNI EKOSISTEM ...

LJUBLJANSKO BARJE KOT MODELNI TALNI EKOSISTEM
HIDROLOŠKE IN TALNE KARAKTERISTIKE LJ. BARJA

Zemljevid Ljubljanskega barja (160 km 2 ) 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
Arteški izvir - okno
Zg. pleistocenski vodonosnik
Sp. pleistocenski vodonosnik
N
Holocenski vodonosnik

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)
vodostaj - cm nad 287 m.n.m.
vodostaj - cm nad 287 m.n.m.
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Strahomersko okno
2002 2003 2004
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
Šalček 1
2002 2003 2004
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

Kmetijska izraba Lj. barja
Peterlin 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)
S
LC-HW
P10 P9
P4 P3
LC-HW LC-LW
P7
P8
K
HC-HW
S
HC-LW
K
LC-LW
P5
P6

Pregrada ob običajnem, minimalnem in maksimalnem vodostaju v jarku

nivo podtalnice (povpr.,min,max) v piezometrih vzdolž potoka
nivo podtalnice - cm
0
-20
-40
-60
-80
-100
-120
-140
-160
-180
-200
p10
p9 p4 p3
razdalja med piezometri - 25 m

nivo podtalnice (povpr.,min,max) v piezometrih prečno na potok
nivo podtalnice - cm
0
-20
-40
-60
-80
-100
-120
-140
-160
-180
P9 P8 P7
5 30 55
razdalja o d po to ka - m

nivo podtalnice -cm padavine -m m
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
-20
-40
-60
-80
-100
-120
-140
-160
-180
-200
Sezonsko nihanje nivoja podtalnice v piezometrih
0
2000 2001 2002 2003
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
vsota padavin P7 P9 P4 P6
datum - April 1999 - Avgus t 2003

letni pridelek mrve in nivo podtalnice na organskih in organskomineralnih
tleh
po dtalnic a - c m pride le k - dt/ha
150
100
50
0
-50
-100
-150
-200
1999 2000 2001 2002
org org-m in org org-m in org org-m in org org-m in
2k-0 3k-NPK podtalnica

podtalnica pridelek
podtalnica pridelek
150
100
50
0
-50
-100
-150
150
100
50
0
-50
-100
-150
pridelek koruze (dt/ha) in nivo podtalnice (cm)
1999 2000 2001 2002
zrnje slama podtalnica
pridelek soje (dt/ha) in nivo podtalnice (cm)
1999 - cv. BS-31 2001 - cv. s abina
zrnje slama podtalnica

nivo vode - cm padavine -
mm
Letno nihanje nivoja podtalnice v piezometrih na poskusnem
polju in v odvodnem jarku Šalček 1 pod pregrado
250
200
150
100
50
0
-50
-100
-150
-200
-250
-300
nizko barje
27. 8. 03
3. 9. 03
10. 9. 03
17. 9. 03
24. 9. 03
1. 10. 03
8. 10. 03
15. 10. 03
22. 10. 03
29. 10. 03
5. 11. 03
12. 11. 03
19. 11. 03
26. 11. 03
3. 12. 03
10. 12. 03
17. 12. 03
24. 12. 03
31. 12. 03
7. 1. 04
14. 1. 04
21. 1. 04
28. 1. 04
4. 2. 04
11. 2. 04
18. 2. 04
25. 2. 04
3. 3. 04
10. 3. 04
17. 3. 04
24. 3. 04
31. 3. 04
7. 4. 04
14. 4. 04
21. 4. 04
28. 4. 04
5. 5. 04
12. 5. 04
19. 5. 04
26. 5. 04
2. 6. 04
9. 6. 04
16. 6. 04
vsota padavin P6 šalček 1 P7 P9 P4
datum

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
nivo vode - cm padavine -
mm
250
200
150
100
50
0
-50
-100
-150
-200
visoko barje
16. 6. 04
27. 8. 03
3. 9. 03
10. 9. 03
17. 9. 03
24. 9. 03
1. 10. 03
8. 10. 03
15. 10. 03
22. 10. 03
29. 10. 03
5. 11. 03
12. 11. 03
19. 11. 03
26. 11. 03
3. 12. 03
10. 12. 03
17. 12. 03
24. 12. 03
31. 12. 03
7. 1. 04
14. 1. 04
21. 1. 04
28. 1. 04
4. 2. 04
11. 2. 04
18. 2. 04
25. 2. 04
3. 3. 04
10. 3. 04
17. 3. 04
24. 3. 04
31. 3. 04
7. 4. 04
14. 4. 04
21. 4. 04
28. 4. 04
5. 5. 04
12. 5. 04
19. 5. 04
26. 5. 04
2. 6. 04
9. 6. 04
datum
vsota padavin P Bevke (P2 Kozler) farje ve c 1 P1 Kozler

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
-------------------------------------------------------------------------------------------------------

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
tens ion - kPa
600
500
400
300
200
100
0
pesek
50%WHC
des orption curves - ras tlinam in mikrobom lahko dos topna voda med 0.3 in 100 kPa
glina
50%WHC
100%WHC 100%WHC
y = 2E+20x -10.221
R 2 = 0.9971
LC-50%WHC
y = 3E+23x -10.985
R 2 = 0.9995
LC-80%WHC
HC-50%WHC
LC-100%WHC HC-80%WHC
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190
gravime tric w ate r conte nt - % (g w ate r/g s oil x100)
HC LC pesek glina
LC HC kozler. - 100% WHC > 800 % gravimetric water content
HC-100%WHC

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 80 100 100
g/cm3 g/cm3 g/cm3 g/cm3 g/cm3 g/g
HC 0.61 0.20 0.34 0.54 0.67 1.1
0-30
LC 0.72 0.15 0.25 0.40 0.50 0.7
0-30
kozler 0.2 0.52 0.87 1.39 1.74 8.7
0-30
bevke 0.2 0.31 0.52 0.83 1.04 5.2
0-30

v o lu m e tric w a te r c o n te n t -
g /c m 3
2.00
1.50
1.00
0.50
0.00
volumetrična vsebnost vode (g/c m3) v raz ličnih šotnih tleh
30 % WHC
pri 30,50,80 in 100 % WHC
50 % WHC 80 % WHC 100 % WHC
HC
LC
kozler bevke
FEN BOG

Mikrobna aktivnost (evolucija CO 2 ) glede na gravimetrično (g/g) in
volumetrično (g/cm3) vsebnost vode v nizkem in visokem barju
% CO2
0.40
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
% CO2
Bazalna respiracija v odvisnosti od % WHC
vzorec HC-LW 0-30cm - fen (nizko barje)
0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 140%
%W HC - g/g
Bazalna respiracija v odvisnosti od volum. vseb. vode
vzorec HC-LW 0-30cm - fen (nizko barje)
0.40
0.35
2h
75 % WHC
0.30
4h
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
0.17 0.24 0.33 0.44 0.55 0.66 0.96
g vode/cm3 tal
2h
4h
% C O 2
0.45
0.40
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
Bazalna respiracija v odvisnosti od %WHC
vzorec Kozlerjeva gošča 0-30 cm - bog (visoko barje)
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
%WHC - g/g
Bazalna respiracija v odvisnosti od volum. vseb. vode
vzorec Kozlerjeva gošča 0-30 cm - bog (visoko barje)
0.40
0.35
2h
% CO2
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
70 % WHC
0.52 0.70 0.87 1.04 1.22 1.39 1.57
g vode/cm3 tal
0h
2h
4h
4h

Mikrobna aktivnost (SIR) v odvisnosti od nivoja podtalnice v času
vzorčenja tal
ul CO2/g tal/h
nivo podtalnice - cm
14.00
12.00
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
0.00
0
-20
-40
-60
-80
-100
-120
-140
-160
-180
SIR 0-30 cm
maj2003 avgust2003 marec2004
maj.03 avg.03 mar.04
HC-HW
HC-LW
LC-HW
LC-LW
KG
HC-HW
HC-LW
LC -HW
LC -LW

Mikrobna aktivnost (dehidrogenazna) v odvisnosti od nivoja
podtalnice v času vzorčenja tal
10-5 gTTF/g tal/24h
nivo podtalnice - cm
60.0
50.0
40.0
30.0
20.0
10.0
0.0
0
-20
-40
-60
-80
-100
-120
-140
-160
-180
dehidrogenazna aktivnost - 0-30 cm
maj2003 avgust2003 marec2004
maj.03 avg.03 mar.04
HC-HW
HC-LW
LC-HW
LC-LW
HC-HW
HC-LW
LC -HW
LC -LW
Mera za mikrobno
oksidacijo organskih
substratov v anaerobnih
razmerah
TTC (triphenyl
tetrazollium chloride) –
sprejemnik elektronov >>>
se reducira v TPF
(triphenyl formazan) -
kolorimetrija

Mikrobna aktivnost (bazalna respiracija) v odvisnosti od nivoja podtalnice v času
vzorčenja tal
ul CO2/g tal/h
nivo podtalnice - cm
8.00
7.00
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
0
-20
-40
-60
-80
-100
-120
-140
-160
-180
bazalna respiracija - 0-30 cm
maj2003 avgust2003 marec2004
maj.03 avg.03 mar.04
HC-HW
HC-LW
LC-HW
LC-LW
KG
HC-HW
HC-LW
LC -HW
LC -LW
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
ul CO2/g tal 105°C/h
20.00
15.00
10.00
5.00
0.00
SIR v odvisnosti od casa inkubacije pri razlicnih % WHC
1dan 4t 8t 18t
HC 30%
HC 60%
HC 90%
KG 40%
KG 90%

ul CO2/g tal 105°C/h
Vpliv konstantnega vodnega režima na mikrobno aktivnost pri konstantni
temperaturi – 28 o C
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
SIR v odvisnosti od casa inkubacije pri razlicnih % WHC
1dan 4t 8t 18t
HC 30%
HC 60%
HC 90%

Vpliv konstantnega vodnega režima na mikrobno aktivnost pri konstantni
temperaturi – 28 o C
10*-2 mg TPF/g tal
105°C/24h
450,00
350,00
250,00
150,00
Dehidrogenazna aktivnost v odvisnosti od casa
inkubacije pri razlicnih % WHC
50,00
-50,00
1d 4t 8t 18t
5 30% WHC
5 60% WHC
5 90% WHC
KG 40% WHC
KG 90% WHC

10*-2 mg TPF/g tal
105°C/24h
80.00
70.00
60.00
50.00
40.00
30.00
20.00
10.00
0.00
Dehidrogenazna aktivnost v odvisnosti od casa
inkubacije pri razlicnih % WHC
1d 4t 8t 18t
HC 30%
HC 60%