Ochrana půdy a vody v oblasti Kraje Vysočina . Ing. Jiří Hladík, Ph.D.
Základní charakteristika oblasti Převládající horninový základ je kraystalinikum – granity a případně y na nich usazeniny Z půd se jedná převážně o kambizemě modální a oglejené oglejené, pseudogleje a gleje Nadmořská výška od 500 m.n.m. Vyšší roční úhrn srážek – nad 600 mm
Definice ochrany půdy a vody
Ochrana půdy před degradací -Opatření proti větrné a vodní erozi ( zejména liniová vegetace) zatravnění a zalesnění degradovaných g ý p půd Ochrana proti extrémním meteorologickým situacím: situacím: -Opatření ke zvýšení retence vody v krajině (suché a retenční nádrže, mokřady, y revitalizace vodních toků, vyšší y zastoupení p trvalé vegetace g v krajině) Ochrana vodních systémů ochranné zóny y podél p vodotečí a vodních ploch p ochrana přirozených zdrojů akumulace vod Ochrana proti destrukci ekologické stability krajiny: krajiny: posilování diverzity (plošné a druhové)v krajině využívání autochtonní vegetace při navrhování ochranných opatření omezování monokulturních systémů hospodaření na půdě
Výchozí předpoklady Půda je v zásadě neobnovitelným zdrojem Její degradace může být rychlá, procesy jejího vytváření a regenerace jsou p extrémně pomalé Velmi dynamický systém Plní mnoho funkcí nezbytných pro lidskou činnost a pro přežití ekosystémů
Funkce půdy Produkce potravin a jiné biomasy Environmentální interakce: skladování, filtrace a transformace filtrace, Biologické oživení a genetická reserva Zdroj surovin s ro in Fyzikální a kulturní dědictví pro lidi a lidské činnosti archiv geologického a činnosti, archeologického dědictví Základ pro člověkem vytvořené konstrukce, stavby, dálnice… Zásobárna uhlíku
Vliv lidské činnosti na půdu
Difúzní znečištěné pevnými částicemi
Kyseliny
Persistentní sloučeniny
Hnůj a hnojiva
Pesticidy & herbicidy
Čistírenské kaly Těžba štěrku
Postupné mizení farem
Zakrytí půdy Blokování funkcí půdy důležitých pro ekologii krajiny Destrukce půdy
Rozklad humusu
Zhutnění zasolení
Akumulace/ kontaminace
Acidifikace
Postupná destrukce půdy
Změny struktury půdy
Kontaminace půd a podzemních vod aplikovanými chemikáliemi a atmosférickými spady
Snižování půdní úrodnosti
Snížení úrodnosti půd
Změny ve složení půd Nepříznivý dopad na organizmy žijící v půdě
Uvolnění ý toxických sloučenin Destrukce půdy
Ohrožení půdy
eroze kontaminace ztráta organické hmoty ztráta t át bi biodiversity di it utužení a zhoršení fyzikálních y vlastností zasolení záplavy a sesuvy půdy nepropustné zakrytí povrchu (sealing)
EROZE - rozrušování
půdního povrchu, transport a sedimentace uvolněných ý p půdních částic působením vody, větru, ledu apod.
Jedním z nejvýznamnějších projevů degradace půdy ve světovém i tuzemském měřítku je eroze půdy. půdy
Fyzikální degradace 4%
Větrnou erozí
28%
Chemická degradace 12%
Vodní erozí
56%
Protierozní opatření jsou součástí oboru meliorací pozemkové úpravy p y a hrazení s úzkou vazbou na p bystřin.
EROZE zhoršuje fyzikální, chemické a biologické vlastnosti půdy tím, že: •snižuje mocnost ornice
•zvyšuje štěrkovitost •způsobuje ztráty živin, humusu, osiva, sadby •poškozuje pěstované plodiny •zhoršuje pohyb strojů
Základní příčiny eroze
• výskyt vydatných a intenzivních přívalových p ý dešťů (v případě větrné eroze silných výsušných větrů)
• nedostatečná ochrana půdy vegetací egetac (zejména ( ej é a při pěstování širokořádkových plodin okopaninového charakteru)
Příčiny podporující degradaci půdy ů erozí • vytváření příliš velkých oraných půdních celků a používání (konvenčních) pěstebních technologii a strojů na pozemcích ohrožených ý erozí
• snížení vsaku vody do půdy • rušení hydrografických prvků v krajině • nezpevněná koryta (břehy) toků • nedostatečná ochrana půdy na staveništích, skládkách apod.
Univerzální rovnice pro výpočet dlouhodobé průměrné ztráty půdy vodní erozí E Eroze je j funkcí f k í erozivity i it a erodibility dibilit
G = R . K . L . S .C . P
[t . ha-1 . rok-1]
R –faktor erozní účinnosti deště deště,, závisí na četnosti výskytu, úhrnu, intenzitě a kinetické energii přívalových dešťů, způsobujících povrchový odtok
K – faktor erodovatelnosti půdy půdy,, závisí na textuře a struktuře ornice, obsahu organické hmoty a propustnosti půdy
L – faktor délky svahu svahu,, vyjádřen v poměru k délce standardního pozemku 22 22,,13 m
S – faktor sklonu svahu svahu,, vyjádřen v poměru ke sklonu standardního pozemku 9 %
C – faktor ochranného vlivu vegetace, vegetace, vyjádřen v poměru k úhoru bez vegetace
P – faktor účinnosti protierozních opatření opatření,, vyjádřen v poměru k situaci bez PEO
Protierozní opatření organizačního charakteru • pozemkové úpravy a cestní síť • trvalé zatravnění a zalesnění • protierozní rozmístění plodin
CHARAKTERISTIKA OCHRANNÉHO OBDĚLÁVÁNÍ – agrotechnická t h i ká opatření opat e • udržuje > 30 % rostlinných zbytků na povrchu půdy ((nastýlka, ý mulč))
• zmenšuje počet operací při obdělávání půdy ((energetická g úspora) p ) • místo orby se kypří (půda se neřeže, ale drobí) • podmíněné k tomu účelu použitelnými stroji (kypřiče, bezorebné secí stroje)
•mulčování
Technická protierozní opatření • • • • • • • • •
Terénní urovnávky y a terasové dílce Terasy Vrstevnicové meze Příkopy - záchytné, sběrné, svodné, cestní Průlehy – průtočné, akumulační, zatravněné, obdělavatelné O h Ochranné é hrázky há k Protierozní nádrže Asanace strží Hrazení bystřin
Terasy
• vhodné především pro zpřístupnění a obdělávání velmi svažitých terénů
• Meze •
- význam ý mají j jen j vrstevnicové meze
•
- ale ani ty nezachycují povrchový odtok a smytou zeminu
• Příkopy •
- slouží ke stálému odvádění povrchové vody • - vyžadují dobré opevnění a údržbu, propustky jsou častou příčinou zablokování odtoku
• Průlehy - široce otevřené,, velmi vhodné k odvádění náhlých povrchových odtoků z přívalových dešťů - snadná údržba a přejezdnost - mohou být zatravněné i obdělavatelné
Zachovalá zatravněná údolnice,, resp. svodný průleh
katastrální území Dubá Obr. 1: Přehledná situace Stručný popis: - 250 – 340 m n. m. - mírně členitý terén - předvartérní podloží: křemenné pískovce (mezozoikum) - kvartérní pokryv: sprašová hlína (pleistocén) - půdní typy: KAm na křemenném pískovci LUm, HNm na sprašové hlíně
Smytá půda a Koluvizem Obr. 2: Vývoj od původního stavu k novému
Koluvizem Obr. 3: Vývoj od původního stavu k novému
EXPERIMENTÁLNÍ ÚZEMÍ 2
1
1. Vodárenská nádrž Hubenov – povodí na Českomoravské vrchovině s dlouhou řadou měření sedimentů a kvality vody (Povodí Moravy), s realizovanými li ý i protierozními ti í i a retenčními t č í i opatřeními tř í i v rámci á i KPÚ KPÚ, 2. Kopaninský potok – experimentální povodí VÚMOP na Českomoravské vrchovině,, sledování účinků extrémních srážkoodtokových situací
Potenciální ohroženost vodní erozí v povodí VN Hubenov půdy nejohroženější půdy silně ohrožené půdy ohrožené
Návrh ochranných pásem a zón ochrany VNHubenov
1.st.diferencované ochrany vod 2 st diferenco ané ochrany 2.st.diferencované ochran vod od 3.st.diferencované ochrany vod
Návrhy a realizace ochranných opatření prostřednictvím společných zařízení v pozemkových úpravách Komplexní pozemkové úpravy v povodí VN Hubenov proběhly v katastrech obcí Boršov, Mirošov, Dušejov, Milíčov a Hojkov (dílčí povodí Jedlovského přivaděče) Ježená a Zbilidy (dílčí povodí Maršovského potoka), Hubenov, Dvorce (nádrž). Na základě návrhů v plánech společných zařízení bylo v povodí VN Hubenov v pozemkových úpravách realizováno více než 23 000 m2 protierozních mezí s doprovodnou liniovou vegetací, 40 ha ochranného zatravnění a ochranných zasakovacích pásů a zhruba 247 ha na kterých bylo vyloučeno pěstování erozně rizikových plodin. Dále byly navrženy výstavby a rekonstrukce rybníků z nichž v katastru obce Hubenov rybníků, byly realizovány 3 rybníky o celkové ploše 1.316 ha, v obci Ježená byl rekonstruován rybník o ploše 0,76 ha a v katastru Mirošov rybník Kačín Kačín.
Rekognoskace proběhly v letech 2005 a 2006
K.ú. HUBENOV Opatření ochrany půdy a vody realizovaná v rámci KPÚ zatravnění
1
protierozní mez retenční nádrž
2
2
1
K.ú. JEŽENÁ Opatření O tř í ochrany h půdy ůd a vody d realizovaná v rámci KPÚ zatravnění
1
protierozní mez retenční nádrž
1
2
2
K.ú. DUŠEJOV Opatření O tř í ochrany h půdy ůd a vody d realizovaná v rámci KPÚ zatravnění
1
protierozní mez retenční nádrž
1 2
2
K.ú. MIROŠOV Opatření O tř í ochrany h půdy ůd a vody d realizovaná v rámci KPÚ zatravnění
1
protierozní mez retenční nádrž
1
2 2
Plocha povodí k B1: 713 ha Orná půda: 308 ha TTP:
89 ha
L Les:
280 ha h
Povodí Kopaninského potoka
Legenda Nejsilněji infiltračně zranitelné oblasti B1 Profily Odtok. linie s překročením limitu smyvu G vodní toky Orná půda Les Trvalé travní porosty Ostatní
Rozvodnice,
Studie ochrany y půdy a vody PLOŠNÁ VODNÍ EROZE Analýza: od a Janeček a a kol., o , 2005, 005, RUSLE US - metodika - 26% orné půdy je silně ohroženo vodní erozí LEGENDA Opatření: návrh na zatravnění 58 ha, návrh 2 poldrů rozvodnice vodní toky rozvodnice, orná půda TTP stávající les ostatní B1 profily
Modelová účinnost opatření Maximální průtoky a transport splavenin (ERCN) Charakteristika
Současný stav
Návrh opatření
Q100 (m3/s)
14,03
12,69
G (t)
29300
21500
y p pěstování erozně Zatravnění a vyloučení nebezpečných plodin na vybraných svazích povodí Kopaninského potoka by podle modelového výpočtu ERCN mohlo snížit maximální 100letýý p průtok o 10% a objem transportu splavenin o 27%.
Škody vyvolané přívalovou srážkou v květnu 2005, která dosáhla přibližně úrovně stoleté vody
Sledování účinků extrémních srážkosrážkoodtokových situací Měř Měřeníí průtoků ůt ků UZV sondou d ¾ Sledování úhrnů a intenzity srážek ¾
Automatický odběr vzorků vody při stoupající povodňové vlně do vzorkovače k č ¾ Analýza vody na obsah nerozpustných látek ¾ Sledování odnosu půdy a transportu sedimentu na svazích ¾
Následky přívalové srážky v květnu 2005 v povodí Kopaninského potoka ¾ ¾
Za 9 h spadlo 90 mm srážek (= stoletá voda) Kulminační průtoky v uzávěru povodí 8500 l/s
Erodované dno potoka, zanesený vzorkovač
Plošná a rýhová eroze na orné půdě
Následky přívalové srážky v květnu 2005 Erozí byla y nejvíce j p postižena lokalita u Rybníčku y ¾ Svah 600 m dlouhý, svažitost 5° 5°, odtokové povodí 5,37 ha, plodina – brambory, řádky přibližně kopírovaly vrstevnice ¾ Voda z extrémní srážky nestihla vsakovat vsakovat, hromadila se v řádcích řádcích, které se pak protrhly, vznikaly rýhy, které se dolů svahem soustřeďovaly až vytvořily cca 1 m širokou a 0,5 m hlubokou strž ¾
Následky přívalové srážky v květnu 2005 ¾
¾ ¾
¾ ¾
¾
Oderodovaná půda částečně sedimentovala na louce pod svahem, menší část protekla až do potoka V úpatní části svahu sedimentovalo 187 t zeminy Do toku vniklo dle modelových výpočtů 47 t zeminy a tato hodnota koresponduje s měřeními transportu plavenin v toku (nerozp. látky 285 g/l) M ž t í odnesené Množství d é půdy ůd vztažené t ž ék ploše mikropovodí je 44 t/ha Při extrémní srážce může být eroze několikanásobně vyšší než roční přípustné limity Svah by bylo vhodné přerušit zasakovacími průlehy – potřeba zahájení KPÚ
Erozní rýha po 4 měsících
Erozní náplav na louce
Kopaninský p ýp potok - závěry
Nerealizovaný návrh pásového zatravnění na erodovaném svahu
V povodí dochází k extrémním srážko--odtokovým jevům (průtok nad srážko 100 l/s) několikrát do roka, zejména v květnu až červu a dále v září září. Povodí je erozně silně zranitelné, s častými záplavami. Neprobíhají zde KPÚ.
Zpracovaný návrh protierozní a protipovodňové ochrany nebyl dosud realizován Hospodařící subjekt nemá zájem provést ani dočasné realizován. zatravnění erodovaných svahů z důvodu nerentabilnosti a potřeby produkce plodin jako obilí, řepka a kukuřice. ¾ Výsledky ý y měření v erozně silně ohrožené lokalitě u p profilu B3 ((viz obrázek výše) dokumentují špatnou účinnost kukuřice a řídkého porostu jařiny vzhledem k smyvu půdy vodní erozí. ¾ Z výzkumu účinnosti opatření ochrany půdy a vody vyplynulo, že tato opatření tř í je j nutné t é správně á ě di dimenzovatt a směřovat ěř t na nejrizikovější j i ik ější llokality k lit v celém zájmovém prostoru – od zdrojových oblastí až k uzávěru povodí. ¾ KPÚ jsou klíčovým nástrojem prosazení opatření ochrany půdy a vody. ¾
Návrh PP a PEO Ná Návrh h a realizace li kkonkrétních k ét í h opatření tř í vždy žd závisí á i í na mnoha h faktorech a opatření většinou nejsou navrhována odděleně, ale v komplexu více prvků. Roli hrají reliéf reliéfní ní a klima klimatické tické poměry, způsob hospodaření na zemědělské půdě, půdě výměra „volné volné“ půdy pro realizaci (obecní nebo státní půda) i ochota vlastníků podílet se výměrou na vybudování těchto opatření a dodržovat ochranný režim na orné půdě půdě. ¾ Dalším problémem je stanovení kriterií optimality. V územích vyžadujících speciální opatření (povodí vodních zdrojů, CHKO, záplavové oblasti apod apod.)) budou uplatňovány různé požadavky na opt. řešení, někdy i protikladné. ¾ Řešením může být optimalizační modelování ¾
Závěr VH opatření: ř í + nejúčinnější, júči ější - nejnákladnější j ákl d ější ¾ PEO: + vliv se zesiluje se snižující se průměrnou dobou opakování příčinné srážky, p y, příznivý p ý vliv na hydrol. y bilanci a ekol. rovnováhu,, zamezení transportu splavenin do nižších částí povodí. - Omezují hospodaření na or. půdě ¾ V rámci á i rozhodovacího h d íh procesu při ři hl hledání dá í opt. t řřešení š í lze l použít žít optimalizační modelování a pomocí stanovených kriterií a jejich váhy podle požadavků účastníků řízení (stát – obec – hospodář – krajinář) najít nejvhodnější poměr vodohospodářských a protierozních opatření v povodí. ¾
Děkuji za pozornost
Ing. Jiří Hladík, Ph.D.
[email protected] 257 027 300
