23.9.2013
25. 1. 2013, Brno Připravil: Vítězslav Vlček, Ph.D.
Kvalita a zdraví půd Přednáška č.2
zajímavé postřehy…. • …."Jsme součástí této země a ona je naší součástí ... Co ji postihne, postihne všechny syny země… „ náčelník Seattle, 1852 (Dopis v reakci na dotaz americké vlády o nákupu domorodé země)
1
23.9.2013
Půdní reakce
KVK
obsah výměn bází
nedost. fyziol. využ. dusíku
obsah výměnného vápníku
obsah celk. dusíku
bazální respirace
MKK
Výnos…
mikrobiální činnost
vzduch v půdě
pH mikroelementy
mikrostruk.
dusík v půdě
obsah organ. látek
Zdroj: EN Wikipedia, upraveno
2
23.9.2013
resistence/ resilience
J. Lovelock – teorie Gaia Daisy world „Svět sedmikrásek“
Zdroj: http://sun025.sun.ac.za/portal/page/p ortal/Health_Sciences/English/Depart ments/Biomedical_Sciences/MEDICAL_ PHYSIOLOGY/Essays/Hormonal_rein_co ntrol
Emiliania huxleyi
Zdroj: http://www.co2.ulg.ac.be
3
23.9.2013
Vývoj krajiny
Jak se můžeme vrátit v čase? Přírodní archivy minulosti • • • •
pylové analýzy ledovcová jádra hlubokomořské vrty sprašové série…
Zdroj: http://bprc.osu.edu/Icecore/Quelccaya2003.html Autor: Doug Hardy
Autor: W. Berner/University of Bern
Zdroj: Wikipedia
Albrecht Penck (1858–1945)
1909 uveřejnil spolu s E. Brücknerem monografii o čtyřech ledových dobách (Ginz, Mindel, Riss, Würm)
Foto: EN – Wikipedia
4
23.9.2013
Doby ledové • Před cca 2,5 miliony lety se původně stabilní teplé klima začalo měnit, důvodů je pravděpodobně několik… • Ledové doby zpočátku trvaly přibližně 40 000 let, později se jejich cyklus prodlužuje na 100 000 let s meziledovou dobou o délce 20 000 let. • Chladných výkyvů bylo přibližně 50, přičemž 22x pohltily kontinentální ledovce značnou část povrchu
Zdroj: Hannes Grobe/AWI cs.wikipedia
Würm • před 18 000 lety dosahují mrazy poslední doby ledové svého maxima • ledovec se zastavuje přibližně na linii Berlín – Varšava. v severní Americe na linii řeky Hudson (New York)
5
23.9.2013
Holocén • Umělá hranice pro posledních cca 12 ky vytvořená záznamy ze skandinávských rašelinišť • Ledovec nicméně ustupoval dalších cca 6 ky
mladší dryas (11 500 – 9600 BC) • náhlé ochlazení v rámci deglaciace Evropy, převažující teorie předpokládá omezení vlivu Golfského proudu. • největší účinek v Evropě, ale pozorovatelné dopady po celém světě: – nahrazení lesa ve Skandinávii glaciální tundrou – glaciace nebo zvětšení zásob sněhu v horských pásmech po celém světě. – více prachu v atmosféře (z pouští v Asii) = sucho. – sucho v Levantě (Blízký východ a Kypr) – vliv na vývoj některých kultur
Lake Aggassiz
Zdroj:wikipedia
6
23.9.2013
Zdroj:wikipedia
Starý holocén (cca 8500 – 6000 BC) • preboreál a boreál • vzestup teplot, s opožděným vzestupem vlhkosti • postupné šíření zapojených lesních ploch, zpočátku teplotně nenáročné druhy nahrazovány doubravami, jilmem a lípou • šíření zejména lesní fauny • v severní polovině země stále převládá mozaika stepí a lesostepí. • vznikající černozemě postupně přeměňované v rámci lesa na luvizemě • rozšíření spraší, které se časem odvápňují
• člověk – mezolitický způsob obživy (pralesní severoameričtí indiáni) – sběr, rybolov apod. • pomalé šíření lesa v nížinách a horských oblastech (navíc umocněné kontinentálním klimatem)
7
23.9.2013
Střední holocén (cca 6000 – 1250 BC) • atlantik a epiatlantik • období „klimatického a lesního optima“ • rozvoj druhového bohatství lesa zaostává za klimatickými podmínkami. • rozvoj smíšených doubrav, šíření jasanu, později buku a jedle, postupná degradace acidifikací a vlivem obhospodařování • stabilizace výškové zonality lesa (doubravy, bučiny, smrčiny..) • průměrné teploty jsou o 1–2o C vyšší než dnes • vznik a vývoj zemědělství
•antropogenní bezlesí v příhodných oblastech navazuje na bezlesí primární
Mladý holocén (cca 1250 BC - současnost) • subboreál, subatlantik a subrecent (sub= menší než) – Subboreál (= jako boreál ale ne tak studené), subatlantik (=jako atlantik ale „klimatické optimum“ není tak výrazné atd.)
• Subboreál (cca 1250 – 700 BC) – pozdní doba bronzová/starší doba železná. Respektive období vzniku řeckých městských států až založení Říma. Položeny základy evropské civilizace. • ale také velké skalní řícení (chladnější zimy než dnes), průtoky řek na minimu (teplá, suchá léta)…
8
23.9.2013
Lužická ekologická katastrofa (Vojen Ložek) • Někdy na konci doby bronzové (kolem r. 1000 před n. l.) došlo v pískovcových krajinách Kokořínska a Českého Švýcarska k ekologickému kolapsu (jde o projev zemědělské kolonizace v souběhu s rozkolísáním klimatu?). • změny společenstev měkkýšů, jako náhlé a drastické ochuzení jejich společenstev.
Subatlantik (cca 700 BC – 750) • studené a vlhké období, v Evropě šíření lesa • díky vlhku je možné zemědělství i v oblastech v současnosti méně příznivých pro zemědělství (např. sever Afriky) • v rámci ČR osídlení vázáno vesměs na nižší polohy, výjimkou je šumavské hradiště Sedlo (902 m n.m.), a Obří hrad (1010 m n.m.) v době laténské (600 – 300 BC)
Středověká kolonizace (9 – 13/14 stol.) výše položené oblasti vesměs osídleny až v teplé periodě 12 a 13 stol.
9
23.9.2013
„malá doba ledová“ • nepřesné označení prudkého ochlazení klimatu mezi 14 a 19 stol. S nejnižšími teplotami přibližně v 17. století. • nemá nic společného s glaciálem!!! • růst počtu obyvatel v Evropě od raného středověku do počátku 14. století přerušila série neúrod, epidemií a zim. • zánik některých vesnic ve vyšších polohách • Grónsko se pokrylo ledem, zvětšení alpských ledovců. • Léta velmi krátká a studená. V zimě zamrzají všechny řeky západní Evropy.
• ve 14 a 15 stol. roste spotřeba dřeva – těžba rud • od 16 stol rozvoj skláren na Šumavě a v Jizerských horách • umělé zakládání lesa od 18.stol. – záznamy např. ze zámku Jezeří
Barokní (komponované) krajiny
10
23.9.2013
18 a 19 stol. – Marie Terezie, Josef II • záznamy o erozi – stružková, stržová, ale i plošná, v rámci mapových podkladů, resp. katastrálních operátů (1785, 1820) • po degradaci pozemky často vedeny jako pustiny nebo pastviny
Obce brněnského okresu postižené erozí v letech 1785 – 1820 Láznička 1959
poslední století… • první polovina 20 století: – začátek používání minerálních (tzv.“strojených“ hnojiv) – začátek používání přípravků na ochranu rostlin • druhá polovina 20 století: – první významné projevy acidifikace a dálkového transportu prvků – změny vlastnických struktur – scelování pozemků do velkých územních bloků – zvýšená eroze – povrchová těžba hnědého uhlí
11
23.9.2013
Po roce 1948 mizí: • • • •
35 000 ha lesíků, hájků, zasakovacích pásů 30 000 km stromořadí a alejí 145 000 ha mezí 120 000 km polních cest
• navíc je na pole přeměno 270 000 ha luk a pastvin…
Stav po roce 1989 • • • •
změny struktury vlastnictví půdy obecně nižší ceny ZP než na západ od nás stavební činnost a zábory ZP zejména na nejcennějších půdách celková výměra ZPF se snižuje z 4.327 mil. ha (1986) na 4.249 mil.ha (2007)
stav zemědělství v ČR v r. 2012 celková rozloha počet obyvatel zemědělská půda orná půda lesní porosty znevýhodněné oblasti (LFA) průměrná velikost podniku ekologické zemědělství
7 887 tis. ha 10 505 445 53,9 % 71,4 % 33,6 % cca 60 % 89 ha (1. v rámci EU, Slovensko 28 ha) 10,6 % ZPF (448 202 ha, 3 517 podniků)
12
23.9.2013
RAKOUSKO zdroj: http://www.mapy.cz
Jsme potravinově soběstační? komodita pšenice cukrová řepa/cukr
soběstačnost – zaokrouhleno (r.2011) 162 % 124 %
brambory řepka
85 % 119 %
ovoce mírného pásma zelenina víno
68 % 37 % 29 %
Jsme potravinově soběstační? komodita hovězí maso vepřové maso drůbeží maso skopové a kozí maso mléko vejce
soběstačnost – zaokrouhleno (r.2011) 122 % 61 % 79 % 90 % 125 % 88 %
Zpracováno podle „Zprávy o stavu zemědělství za rok 2011“, MZe
13
23.9.2013
Pokud to zjednodušíme… • stav prasat je nejnižší od r. 1921 • stav drůbeže je podobný jako v 60-letech… • uvedený stav se promítá i do úrovně hnojení statkovými hnojivy a skladby pěstovaných plodin zvláště víceletých píscnin
A planetárně? • 1,4 mld. kusů dobytka • přeměněno 30 – 50 % povrchu souše • v rámci minerálních hnojiv je vázáno více N než ve všech přirozených ekosystémech • lidmi je využíváno více než 50 % dostupné pitné vody • Crutzen a Stoermer (2000) navrhují termín Antropocén s hranicí okolo r. 1784
kategorizace zemědělského území • zemědělské výrobní oblasti • znevýhodněné oblasti pro zemědělce (tzv. Less Favoured Areas) LFA • zranitelné oblasti
14
23.9.2013
Zemědělské výrobní oblasti
LFA = less favourable areas
Méně příznivé oblasti (tzv. LFA)
Zdroj: http://www.lfa.cz/
LFA mapa Evropa
Zdroj: http://ec.europa.eu/agri culture/rurdev/lfa/image s/map_en.jpg
15
23.9.2013
Zranitelné oblasti
V současnosti novelizováno NV č.1082008 Sb., spadá sem cca 44 % území – tzv. „Nitrátová směrnice“
Cena zemědělské půdy
16
23.9.2013
Mapa vývoje cen ZP
Je libo například sklady v krajině Josefa Lady??
Zdroj: Autor: Vojenský geografický a hydrometeorologický úřad v Dobrušce, Atlas.cz
17
23.9.2013
Vliv klimatu na půdní degradaci
Změna klimatu (proč se jí zabývat) • při posledním interglaciálu (Eem) bylo sice o 2–2,5oC tepleji než je v současnosti (vs. „globální oteplování“) • v současnosti roste nevyrovnanost klimatu – vliv na zemědělství?, ekonomiku?, průmysl?....
Zdroj: z přednášky RNDr. J.Rožnovského: Podnebí ČR a výskyty sucha 21.6.2010
18
23.9.2013
• téměř dvě ze tří katastrofických událostí od roku 1980 lze přímo připisovat záplavám, bouřím, suchu nebo vlnám tepla. • hospodářské ztráty se díky těmto událostem více než zdvojnásobily na zhruba 8,5 mld. euro ročně. • změna klimatu spolu s narušením retenční schopnosti krajiny velmi pravděpodobně zvyšuje četnost záplav a povodní. • pravděpodobně dále poroste výskyt extrémních událostí (jako horká léta, sucha a silné deště či krupobití)
povodeň v údolí Berounky u Srbska v roce 1872. (xylografie podle kresby E. Herolda) In: krajina.kr-stredocesky.cz
Zdroj: ČTK
• Obrázek povodní 1872, 2002, 2013 apod.
Pohled na zaplavené Litoměřicko z Radobýlu na snímku z 5. června 2013 dopoledne. V pozadí jsou Mlékojedy.
19
23.9.2013
…téhož roku byla převeliká povodeň, takže řeka Mže (=Berounka) sedmkráte vystoupila ze svého řečiště, rozlévajíc se velmi široko po rovinách, ničila pole a způsobila převelikou škodu na oseních… Zbraslavská kronika, rok 1322 (In: Svoboda 2009)
PRAVDĚPODOBNÉ dopady na krajinu • aridizace klimatu, • zvýšení četnosti extrémních událostí • bude zřejmě znamenat i změnu hospodaření s vodními zdroji • regionem ČR, který je tímto vývojem ohrožen nejbezprostředněji, je oblast jižní Moravy a Polabí
Z-index – procento měsíců zasažených suchou epizodou Komentář k legendě: Oblasti s výskytem sucha <20 % lze označit jako oblast s nulovým až nízkým rizikem, >60 % jako oblasti s vysokým rizikem a >90 % jako oblasti s extrémně vysokým rizikem výskytu suchých epizod (Trnka 2006).
20
23.9.2013
Žarošice
I
II
III
IV
V
VI
VII
Staré město pod Sněžníkem
VIII
IX
X
XI
XII
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 2071 2072 2073 2074 2075 2076 2077 2078 2079 2080 2081 2082 2083 2084 2085 2086 2087 2088 2089 2090 2091 2092 2093 2094
Lokalita Žarošice: období 1961–1990: • roční průměrná teplota vzduchu je 9,1 °C. období 2021–2050 • roční průměrná teplota vzduchu ve sledovaném období je 10,4 °C období 2071–2100 • roční průměrná teplota vzduchu je 12,2°C (oproti období 1961–1990 se zvýšila o 3,1°C). Lokalita Staré Město pod Sněžníkem: období 1961–1990: • průměrná roční teplota vzduchu je 6,2°C. období 2021–2050 • průměrná roční teplota vzduchu je 7,7 °C (oproti období 1961–1990 se zvýšila o 1,5°C). období 2071–2100 • průměrná roční teplota vzduchu je 9,3°C (oproti období 1961–1990 se zvýšila o 3,1°C).
2095 2096 2097 2098 2099 2100
Risk of Human Induced Desertification
21
23.9.2013
Ohrožení půdního fondu klimatickou změnou: • zrychlená půdní eroze • fyzikální degradace/utužení • ztráta půdní organické hmoty
Zrychlená eroze
důsledky • • • • • •
snížení zemědělské produkce nepřímé škody ve snížení produkční schopnosti půd změna fyzikálních vlastností půdy změna chemických vlastností půdy omezení edafonu náchylnost ke zhutňování a ztvrdnutí a další typy degradace půdy
22
23.9.2013
Degradace fyzikálních vlastností půdy (poškození struktury, utužení, slévavost povrchu) • proces zásadního porušení fyzikálního stavu půdy, v kterém se redukuje pórovitost, propustnost pro vodu a plyny, zvyšuje se pevnost, změny v půdní struktuře a v chování některých fyzikálních vlastností. • k utužení dochází zejména mechanickým tlakem
Princip změny fyzikální vlastnosti půd • zejména sucho má vliv na změnu fyzikálních vlastností vedoucí k utužení a ztvrdnutí půdních vrstev, resp. tvorbu profilových trhlin, • zpomalení či zastavení tvorby agregátů v případě výskytu dlouhodobého sucha, • časté střídání klimatických jevů vede k možným intenzivním procesům destrukce struktury půdy.
Hodnoty vybraných půdních vlastností u zhutněných půd v ZPF půdní vlastnost objemová hmotnost pórovitost
H [g/cm3] [% obj.]
nad 1,45 pod 45
minimální vzdušnost
[% obj.]
pod 10
max. kapil.kapacita
[% obj.]
nad 35
23
23.9.2013
Identifikace půd • Intenzita projevů zhutnění závisí a kolísá podle vlhkosti půdy, • všeobecně těžší půdy jsou náchylnější na deformace, • v minerálních půdách organická hmota snižuje náchylnost půd k utužení pro všechny zrnitostní třídy, • zhutněním je ohroženo kolem 30 – 50 % půd ZPF
Ztráta POH Ochrana POH v půdě je kritickým bodem pro trvale udržitelné hospodaření na půdě. Je však třeba konstatovat, že úroveň humusu v půdě se už dnes snižuje (Kobza et al. 2002)
Jak může ovlivňovat klimatická změna množství organické hmoty • množství a distribuce POH záleží na více faktorech, především na půdním typu a zrnitostním složení, • pozitivní management: exogenní vstupy organických látek a doplňkové závlahy, • vysoké ohrožení půd ztrátou organického uhlíku může zapříčinit náchylnost půdy na jiné ohrožení (eroze, salinita, fyzikální degradace).
24
23.9.2013
Měli byste znát například odpovědi na otázky: • které typy degradace připadají zejména v úvahu v rámci změny klimatu • co jsou to LFA a jak jsou obecně definovány • co patří do ZPF ČR a jak je velký • jaký je denní zábor půdy v ČR • co je malá doba ledová • jak můžeme zjišťovat vývoj klimatu v minulosti • vývoj při středověké kolonizaci, barokní krajiny apod…
25
