NAUKA O KRAJINĚ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ RUDOLF MILERSKI MODUL GS01 FAKULTA STAVEBNÍ

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ

RUDOLF MILERSKI

NAUKA O KRAJINĚ MODUL GS01

STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

Nauka o krajině · Modul GS01

© Rudolf Milerski, Brno 2005

- 2 (129) -

Obsah

OBSAH 1 Úvod ...............................................................................................................7 1.1 Cíle ........................................................................................................7 1.2 Požadované znalosti ..............................................................................7 1.3 Doba potřebná ke studiu .......................................................................7 1.4 Klíčová slova.........................................................................................7 2 Krajina a historický vývoj krajiny u nás ...................................................9 2.1 Vymezení pojmu krajiny.......................................................................9 2.1.1 Vývojová stadia krajiny u nás.................................................9 2.1.1.1 Počátek vzniku kulturní krajiny ............................................10 2.1.1.2 Období velké kolonizace.......................................................10 2.1.1.3 Zajištění hranic pozemků......................................................11 2.1.1.4 Raabova reforma...................................................................12 2.1.1.5 Období scelování a agrárních operací...................................12 2.1.1.6 Období socialistických pozemkových úprav ........................14 2.1.1.7 Období tržního hospodářství.................................................16 3 Přírodní podmínky vzniku krajiny ...........................................................18 3.1 Pedologie.............................................................................................18 3.1.1 Pedogeneze ...........................................................................18 3.1.1.1 Pedogenetické faktory...........................................................19 3.1.1.2 Dílčí pedogenetické procesy .................................................25 3.1.2 Fyzikální a mechanické vlastnosti půdy ...............................32 3.1.2.1 Zrnitost půdy.........................................................................32 3.1.2.2 Struktůra půdy a pórovitost...................................................35 3.1.3 Chemické vlastnosti půdy .....................................................39 3.1.3.1 Fyzikálně chemické vlastnosti půdy .....................................40 3.1.4 Principy morfo genetického klasifikačního systému ............41 3.2 Půdní typy v ČR ..................................................................................43 3.2.1.1 Půdy imiciální .......................................................................43 3.2.1.2 Půdy melanické.....................................................................44 3.2.1.3 Půdy molické ........................................................................45 3.2.1.4 Půdy ilimerizované ...............................................................46 3.2.1.5 Skupina hnědých půd............................................................48 3.2.1.6 Půdy podzolové.....................................................................48 3.2.1.7 Půdy hydromorfní .................................................................49 3.2.1.8 Půdy lužní .............................................................................50 3.2.1.9 Půdy salinické .......................................................................51 3.2.2 Bonitace zemědělských půd..................................................52 3.2.3 Využití půdních map bonitačních podkladů .........................53 3.3 Meteorologie a klimatologie ...............................................................54 3.3.1 Složení atmosféry..................................................................56 3.3.2 Vrstvy atmosféry...................................................................59

- 3 (129) -

Nauka o krajině · Modul GS01

3.3.3 Další vlastnosti atmosféry .................................................... 62 3.3.3.1 Tlak vzduchu ........................................................................ 63 3.3.3.2 Hustota vzduchu................................................................... 66 3.3.4 Energie záření....................................................................... 67 3.3.4.1 Slunce ................................................................................... 67 3.3.5 Vlhkost vzduchu................................................................... 69 3.3.5.1 Kondenzace na povrchu Země a na předmětech .................. 71 3.3.5.2 Kondenzace v nízkých vrstvách atmosféry .......................... 73 3.3.5.3 Kondenzace ve volné atmosféře - oblaky ............................ 74 3.3.6 Proudění v atmosféře............................................................ 78 3.3.6.1 Vznik proudění..................................................................... 78 3.3.6.2 Cyklonální a anticyklonální proudění .................................. 80 3.3.6.3 Vítr ....................................................................................... 81 3.3.6.4 Všeobecná cirkulace v atmosféře ......................................... 83 3.3.7 Klimatologie......................................................................... 85 3.3.7.1 Klimatotvorné faktory .......................................................... 86 3.3.7.2 Klasifikace klimatu .............................................................. 87 4 Stabilita krajiny ......................................................................................... 90 4.1.1 Trvale udržitelný rozvoj ....................................................... 90 4.1.1.1 Stabilita krajiny a trvale udržitelný rozvoj ........................... 92 4.1.1.2 Stabilita krajiny a její energetické bilance ........................... 93 4.1.2 4. Hlavní problémy ovlivňující stabilitu krajiny .................. 96 4.1.2.1 Narušené látkové a energetické toky v krajině (transportní procesy, eroze) ..................................................................... 96 4.1.2.2 Materiální škody................................................................... 97 4.1.2.3 Vliv na půdu ......................................................................... 97 4.1.2.4 Vliv na vodní hospodářství .................................................. 98 4.1.2.5 Působení na vodní toky ........................................................ 98 4.1.2.6 Působení na vodní nádrže..................................................... 99 4.1.2.7 Vztah mezi stavem povodí a periodicitou povodní............ 100 4.1.2.8 Vodohospodářská bilance povodí ...................................... 101 4.1.3 Zhutněné pod brázdí, špatná kvalita zemědělských půd .... 102 4.1.3.1 Nemožnost plnohodnotného využití znečištěných vod...... 102 4.1.3.2 Rozkolísanost druhové skladby živočichů a rostlin ........... 104 4.1.3.3 Význam pojmu meliorace .................................................. 105 4.1.3.4 Závěr................................................................................... 106 4.2 Zásady revitalizace krajiny............................................................... 106 4.2.1 Revitalizace krajinných systémů ........................................ 106 4.2.1.1 Zásady revitalizace krajiny................................................. 109 4.3 Vodní eroze ...................................................................................... 111 4.3.1 Popis jevu ........................................................................... 111 4.3.1.1 Erozní procesy a jejich vztah k povodňovým situacím...... 114 4.3.1.2 Přípustná ztráta půdy.......................................................... 114 4.3.1.3 Protierozní opatření ............................................................ 115

- 4 (129) -

Obsah

4.3.2 Způsoby predikce erozních a transportních procesů...........117 4.3.2.1 Stručná charakteristika nejznámějších modelů...................119 4.4 Současná evropská krajina ................................................................121 4.5 Legislativní rámec.............................................................................125 4.6 Autotest .............................................................................................127 5 Závěr ..........................................................................................................129 5.1.1 Seznam použité literatury ...................................................129 5.2 Klíč....................................................................................................129

- 5 (129) -

Úvod

1

Úvod

Předkládaný vysokoškolský učební text „Nauka o krajině“ je skriptem určeným hlavně pro studenty oboru Geodézie na stavební fakultě VUT v Brně. Obsah tohoto textu je plně svázán s náplní stejnojmenného předmětu studia ve druhém ročníku studijního oboru Geodézie. Tento předmět, jaká je jeho náplň v současné podobě v učebních plánech, je výsledkem mnohaletého vývoje studijní náplně předmětů, které seznamují studenty geodézie s prostředím, ve kterém budou ve velké míře realizovat své pracovní nasazení. Předmět nahrazuje v jakémsi konglomerátu typy předmětů v dřívějších učebních plánech, jako byly – Půdní hospodářství, Zemědělství, Meteorologie a klimatologie atd. Není tedy tento text naplněn těmi všemi problémy, které by z pouhého názvu – Nauka o krajině, pro odborníky v této oblasti, vyplývaly, ale je zaměřen hlavně na rozhodující problémy vývoje krajiny, její zákonitosti a hmotnou podstatu, se zaměřením na středoevropské podmínky.

1.1

Cíle

Předmět seznamuje posluchače se zákonitostmi vzniku a vývoje krajiny, její hmotnou podstatou a základními vlivy, které tento vývoj určují.

1.2

Požadované znalosti

Tento předmět nevyžaduje žádné speciální předměty, které by jej předcházely, je však nutné, aby student měl základní znalosti z přírodovědných předmětů.

1.3

Doba potřebná ke studiu

Doba potřebná k nastudování tohoto textu je okolo 50 hodin

1.4

Klíčová slova

Krajina, pedologie, meteorologie, vývoj, stabilita, krajinné typy

- 7 (129) -

2

Krajina a historický vývoj krajiny u nás

2.1

Vymezení pojmu krajiny

Krajina je pojem, který se používá pro označení území na Zemi, jež je určitým způsobem vymezeno. Pojem krajina má mnoho různých definic, podle toho z jakých hledisek je posuzován.Tab.2.l Tab.2.l Různé definice pojmu krajina Hledisko

Definice krajiny

Obecné

Vizuálně vnímaný topografický celek s výraznými společnými rysy

Geografické

Geneticky stejnorodý územní celek uvnitř přirozených hranic s určitou strukturou a s určitým charakterem vzájemných vztahů jednotlivých uvažovaných složek

Ekologické

Soubor ekosystémů na určitém území, které jsou k sobě v určitých interakcích

Demografické

Území obývané určitou populací lidí, která má společné demografické znaky

Historické

Území, které se po určitou dobu vyvíjelo politicky i kulturně stejně

Ekonomické

Území, které prodělalo určitý hospodářský vývoj a má do budoucna sloužit určitému hospodářskému zaměření

Urbanistické

Území, které by se mělo zahrnovat do komplexní úpravy určitého životního prostředí (aglomerace, soubor aglomerací)

Správní

Nikdy není správní jednotkou, ale synonymem pro určité území či jeho části

Hygienické

Území s vymezenými podmínkami pro člověka

Do vědeckého názvosloví byl termín krajina zaveden jako zeměpisný a později i jako ekologický pojem koncem 18. století. V současném obecném chápání má termín krajina velice rozmanitý význam viz výše. Obecně lze říci, že: Krajinou se rozumí topograficky vymezená část zemského povrchu se shodným klimatem a s podmínkami pro vytvoření přímo se ovlivňujících společenstev organizmů, vzájemně podmiňujících svoji existenci. S ohledem na obecné vymezení pojmu krajina se dostáváme do střetu s ustáleným vymezením pojmu příroda – vše co nás obklopuje. Co nás obklopuje je tedy podle definic výše uvedených krajina. Pro pojem příroda je třeba najít odpovědnější definici a ta by ve velmi jednoduchém vyjádření podle názoru autora mohla znít takto. Příroda je souhrn (přírodních)zákonů a trvale platných principů. Tedy vlastně něco co nelze ničím ovlivnit.

2.1.1

Vývojová stadia krajiny u nás

Znalost vývoje krajiny je nutnou podmínkou pro možnost citlivých zásahů do krajinného systému v rámci návrhu a realizace krajinotvorných programů. Z hlediska zásadních změn krajiny po posledním zalednění Evropy je

- 9 (129) -

Nauka o krajině · ModulGS01

možno uvést šest hlavních vývojových období rozhodujících změn krajiny u nás, a to: o

první změny od poslední doby ledové po cca 12. stol.,

o

období velké kolonizace cca 12. – 14. stol.,

o

období Raabovy reformy 18. stol.,

o

období scelování a agrárních operací 19. a 20. stol.,

o

období socialistických pozemkových úprav,

o

poslední období tržního hospodářství

Tato období mají společný základní článek – zemědělství a osídlování, tedy antropogenní cílená činnost. Vývoj krajiny před nejstarším obdobím nebyl u nás ovlivněn lidskou činností a krajina se stabilizovala po posledním pevninském zaledněním v období asi 10 až 8 tisíc let před naším letopočtem. 2.1.1.1

Počátek vzniku kulturní krajiny

První změny po ustálení stavu krajiny nastávají v mladší době kamenné, když se objevují první zemědělci. První velké změny v souvislosti s nárůstem obyvatelstva trvají až do 12. století. Toto období je charakterizováno prvními velkými zásahy do lesních formací, a to z důvodu získání ploch pro lidská obydlí, ale zejména z důvodu získání zemědělské půdy. Celkový ráz krajiny se v této době výrazně měnil nejen v blízkosti lidských obydlí, ale i v širokém okolí. Tyto zásahy probíhají hlavně v nížinách v blízkosti řek. Tato území byla dostatečně rozlehlá pro počty tehdejších obyvatel, jedná se o „vnitřní kolonizaci“. Půdu vlastní feudálové – páni, pozemková držba selského lidu je právem nesvobodným. (ius Bohemiae,ius Moraviae) Zábor původní krajiny a její přeměňování na zemědělskou půdu byl rychlejší, než přírůstek obyvatelstva, na rozdíl od západní Evropy. Začínají existovat pozemky neobdělávané bez přínosu zisku pro majitele. 2.1.1.2

Období velké kolonizace

Velká kolonizace spadá do 12. - 14. století a je nazývána podle sedláků - kolonizátorů, kteří přicházeli do českých zemí převážně ze sousedního Německa, ale i z Holandska a dalších území. Kolonizátorům byla přidělována půda podle nového práva - práva zákupního (ius teutonicum). Nájemce této půdy byl svobodný, půda však byla nesvobodná, nadále ji vlastnili feudálové – páni. Nájem byl nájmem svobodným, dědičným, časově neomezeným a prakticky nevypověditelným. Výše jednorázového nájmu se odvozovala od velikosti základní hospodářské jednotky, kterou byl lán (cca 18 ha). Kolonisté, kteří neměli dostatek finančních prostředků, bývali po osídlení po určitou dobu potřebnou k dokončení kultivace půdy osvobozeni od všech dávek. Tato doba se nazývala lhota - její délka byla od 1 do 18 let. Takto vzniklé obce nesly pak výraz lhota ve svém názvu, v Čechách (322 Lhot), na Moravě (146 Lhot). Velkou kolonizaci ve skutečnosti organizovali lidé pověření vlastníky půdy tzv. lokátoři. Lokátor zajistil pro vlastníka půdy hospodářské a technické úkony spojené se vznikem nových vesnic, obstaral osadníky - kolonizátory a vybíral příslušné poplatky a pachtovné. V rámci technických povinností řešil lokátor místo a způsob zástavby nové vsi a organizaci půdního fondu, příslušejícího

- 10 (129) -

této vsi, což zahrnovalo rozvržení a vyměření půdy na jednotlivé lány, určení hranic mýcení lesa, rozmístění orné půdy, luk, pastvin, zahrad, návrh cestní sítě, průhonů pro dobytek a vytýčeni sítě odvodňovacích příkopů. Za tuto činnost se lokátor mohl stát dědičným rychtářem s nižší soudní pravomocí nově založené osady, nechávat si zhruba jednu třetinu sumy vybrané od osadníků za pokuty, obdržet dědičně půdu osvobozenou od placení pachtovného a mohl zřídit a provozovat v osadě některé živnosti (mlýn, hostinec, kovárna apod.). Lokátoři byli seznámeni s měřičskými pracemi, pro vyměřování pozemků se používal konopný provaz. Provazec jako měrná jednotka byl dlouhý 24,8 m a dále se používala tzv. příměrka na opravu provazce z vlhkosti o délce cca 20 cm. Pro návrh uspořádání pozemků vznikly a používaly se typové půdorysné plány pro zástavby vesnice a tzv. plužinové plány pro organizaci pozemkové držby. Vznikal tak typ osídlení, v němž lze jasně rozeznat několik variant, např. ves silniční, návesní silnicovka, lesní návesní ves, lesní lánová ves, řadová ves. Volba vhodného typového plánu závisela na konfiguraci terénu. Vytváření a přidělování pozemků se již v této době řídí těmito zásadami: • snaha po vytváření pravidelných půdních celků odpovídajících používané zemědělské technice (pluh, vyžadující dlouhé obdélníkové tvary pozemků na rozdíl od rádla, které bylo používáno dříve a vyžadovalo pozemky čtvercového tvaru), • zaručení přístupnosti jednotlivých přídělů z veřejných cest, případně přímo z usedlostí, • u některých typů osídlení je patrná snaha po scelení přídělů. Velká kolonizace zasáhla velmi významně do vývoje krajiny u nás, protože došlo ke kolonizaci území převážně s původním lesním pokryvem. V podstatě se v tomto období vytvořilo současné rozdělení plochy lesů a zemědělské půdy. 2.1.1.3 Zajištění hranic pozemků V nejstarším období byly pozemky tlupy lidí vlastně všech a bez hranic. Postupně vznikala skupina vedoucí tlupu a z ní postupem času feudálové, kteří si již území přivlastnili. Území bylo drženo silou vlastníků – feudálů. Hranice svých území si následně feudálové začínají vymezovat značkami. V období do konce 16. století vyznačovali majitelé své pozemky mezníkováním.. Mezní právo bylo právem zvykovým. V roce 1600 byla vydána práce "Meze a hranice", která byla českým sněmem prohlášena za součást zemského zřízení, a tím nabyla povahy zákona. Přemisťování mezníků bylo podle tohoto zákona považováno za těžký zločin a trestáno. Pro zlepšený výběr daní z půdy bylo však třeba pořídit soupis pozemků. První základní soupis půdy byl pořízen v 17. století po třicetileté válce. Byl to tzv. katastr rustikální, následovala první berní rola z roku 1654 a druhá berní rola v roce 1684. Roku 1785 byl vytvořen tzv. katastr tereziánský, při němž již byl zaměřen a evidován každý pozemek. První technickou evidencí pozemkové držby byl písemný a mapový operát Raabovy pozemkové reformy (bonifikace a klasifikace půdy, polní náčrty, raabizační mapy, projekty rozdělení pozemků velkostatků a písemný operát s vý-

- 11 (129) -


počtem výměr přídělů. geometrické tabely a pozemkové knihy). Mapy byly v měřítku 1 : 2 715. Tereziánský a následně z roku 1792 tereziánsko-josevský katastr byl nahrazen r. 1817 Stabilním pozemkovým katastrem, který obsahoval kromě čísel parcel a výměr kultur také první návrh katastrálního výtěžku. Rozhodujícím rokem z hlediska pozemkových úprav byl rok 1848, kdy byl vydán císařský patent o zrušení poddanství a roboty. Tímto patentem se stali poddaní majiteli pozemků, které dosud obdělávali. Převzetí pozemků do vlastnictví bylo však ve většině případů spojeno se zaknihováním dluhů, které museli noví vlastníci postupně umořovat formou splátek. Hranice katastrů se u nás v podstatě od roku 1785 nezměnily.

2.1.1.4

Raabova reforma

Raabizace (Raabův aboliční systém, Raabova reforma) probíhala v letech 1775 až 1785. Reforma byla vyvolána selskými nepokoji a bouřemi, jejichž četnost a intenzita postupně rostla. Raabova reforma byla provedena hlavně na panstvích komorních, královských měst, na bývalých zrušených jezuitských velkostatcích, na některých církevních a na některých soukromých velkostatcích. Jejich půda byla rozdělena na menší selské usedlosti a poddaným pronajímána s úmyslem, aby neefektivní výrobu velkostatků nahradila výhodnější malovýroba s dědičným pachtem, která jednak znamená určitou jistotu pro nájemce půdy, jednak zajistí majiteli půdy stálé příjmy formou renty. Podstatou Raabovy reformy bylo rozdělení půdy velkostatků a prodání hospodářských budova dobytka poddaným. Raab byl jmenován do funkce vrchního ředitele všech státních a bývalých jezuitských statků. Nižší úředníci na statcích mu byli přímo podřízeni, a tím byl znemožněn odpor proti této reformě, ačkoliv ohrožovala jejich existenci. Raabova reforma byla provedena na 148 panstvích v Čechách a na 69 na Moravě. Rozdělením dvoru velkostatků vzniklo v Čechách 128, na Moravě 117 nových vesnic. Konopný provazec, používaný na vyměřování pozemků, byl nahrazen měřičským řetězem z mědi nebo z mosazi. Při Raabově reformě byl ve většině případů stanoven příděl 30 až 40 měřic (5,7 až 7,7 ha), výjimečně až 60 měřic, tj. 11,5 ha. Tvar pozemků byl většinou obdélníkový, hranice pozemků rovnoběžné. 2.1.1.5

Období scelování a agrárních operací

Období scelování pozemků v letech 1848 - 1939 je možno rozdělit na dvě časová období: •období dobrovolného scelování, • období úředního scelování (komasace). Dobrovolné scelování probíhalo zejména na Moravě, kde se výrazně projevovala roztříštěnost držby pozemků, ovlivňující negativně efektivnost jejich obdělávání. Vzhledem k tomu, že neexistoval v této době žádný zákon, který by

- 12 (129) -

sedláky nutil ke scelování, probíhal tento proces pouze tam, kde to všichni vlastníci půdy přijímali. K prvnímu dobrovolnému scelování půdy došlo v letech 1857 -1858 v obci Záhlenice u Holešova zásluhou pokrokového rolníka Františka Skopalíka, pozdějšího starosty a poslance. Provedl sám ideový návrh změny a po projednání se všemi účastníky pokračoval v podrobnějších projekčních pracích. Navrhl novou blokaci pozemků, cestní síť, síť vodních toků a provedl i bonitaci nově navržených půdních bloků. Nově navržené pozemky byly přidělovány vlastníkům losem. Význam této akce vzhledem k počtu a výměře pozemků jednotlivých vlastníků před a po scelovací akci uvádí Tab.2.2. Tab. 2.2 Struktura zemědělského půdní fondu před a po scelování pozemků v letech 1857-58 (obec Záhlenice u Holešova) Kategorie

Počet

zemědělců

Průměrná výměra

Počet parcel jednoho

Průměrná velikost

hospodářství (ha)

vlastníka

jedné parcely (ha)

před

po sceleni

před

po scelení

před

po scelení

Podsedníci

12

2,47

2,92

18

4

0,14

0,73

Čtvrtláníci

1

7,74

8,18

32

5

0,24

1,64

16

12,70

13,15

35

4

0,36

3,29

1

34,10

34,10

8

1

4,26

34,10

Půlláníci Velkostatek

Úřední scelování (komasace) probíhalo v letech 1883 - 1939 na základě říšského rámcového zákona o scelování hospodářských pozemků ze dne 7.6.1883. Tento zákon byl připraven na základě zkušeností se scelováním pozemků v Německu a schválen vídeňským parlamentem. Zákon obsahoval účel a zásady scelování pozemků, organizaci scelovacích úřadů a způsob hrazení nákladů. Aplikace tohoto zákona pro Moravu a Slezsko umožnilo vydání zemského zákona (1884 pro Moravu a 1887 pro Slezsko). Scelovací práce na Moravě řídila Zemská komise pro agrární operace, která byla zřízena v Brně. Aktivita této komise byla značná, na Moravě a ve Slezsku bylo v letech 1890 až 1939 provedeno úřední scelování pozemků na území 323 obcí (celková výměra 151 500 ha, počet účastníků 50 500). Tyto rozsáhlé akce vytvořily dobrý předpoklad k přechodu od zemědělské malovýroby k moderním formám zemědělské velkovýroby. Bylo dosaženo snížení počtu pozemků, snížila se jejich rozdrobenost, zvětšila se výměra jednotlivých pozemků, zlepšil se jejich tvar, změnil se celkový systém dopravy, řešení cestní sítě a také průjezdnost nově vytvořených cest a přístupnost nových pozemků. Nové pozemky byly převáděny do vlastnictví po zrušení vlastnických vztahů původní držby v celé obci. Objektivnost spravedlivého přidělování náhradních pozemků byla doložena bonitací scelovaného území pomocí podrobného makroskopicky provedeného pedologického průzkumu a výpočtu ceny všech původních a náhradních pozemků. Rozdíly v ceně původních a náhradních pozemků byly propláceny. Průměrná dojezdová vzdálenost zůstávala prakticky zachována. Odlišná byla situace v Čechách, kde český zemský sněm nepřijal ani opakovaně návrh zemského zákona, a proto scelování pozemků mohlo probíhat pouze

- 13 (129) -


na základě dobrovolného přístupu všech zúčastněných rolníků. Z tohoto důvodu se do roku 1940 podařilo provést scelovací akce pouze na území dvou obcí v Čechách (Červený Újezd u Nýřan a Lhota u Lomnice nad Lužnicí) a všechny negativní prvky roztříštěné pozemkové držby trvaly v Čechách až do roku 1948. Cílem dobrovolných a úředních scelovacích operací bylo odstranění historicky vzniklých závad v organizaci držby půdního fondu z hlediska možnosti využití forem moderní zemědělské velkovýroby. Jednalo se zejména o tyto závady: • rozptýlenost a rozdrobenost pozemků, • nevhodný tvar pozemků, • nepřístupnost pozemků, • nepravidelné tvary katastrálních hranic. Rozptýlenost a rozdrobenost pozemků vznikala již ve středověku a v průběhu doby se tato situace ještě zhoršovala. Původní pozemkový příděl 60 jiter půdy pro rodinu byl rozdělen na pozemky velikosti cca 1 jitra (1 jitro odpovídá ploše 0,576 ha, jednotka vznikla jako velikost pozemku, kterou bylo možno zorat jedním spřežením od rána do večera) a příděl jednotlivých ploch probíhal zpravidla losem, aby byla zajištěna objektivita při přidělování půdy dle výměry, bonity a vzdálenosti. Toto rozděleni půdy chránilo i jednotlivé vlastníky před účinky živelných pohrom, které zpravidla nepostihly všechny pozemky. Děděním a prodejem pozemků po zrušení poddanství dochází ještě k dalšímu drobení pozemků. Tento problém není specifický pouze pro Čechy a Moravu, vyskytuje se na území celé Evropy. K zásadní změně dochází až v padesátých letech 20. století vlivem kolektivizace zemědělství. Nevhodný tvar pozemků je opět dán dlouhodobým historickým vývojem. Úzké a relativně dlouhé pozemky byly vynuceny změnou způsobu orby. Tuto situaci ještě dále zhoršovalo dělení pozemků (např. při dědických nárocích). V extrémních případech vznikaly pozemky šířky několika metrů a délky několika kilometrů. Tyto tvary a rozměry zcela znemožňovaly uplatnění moderní zemědělské techniky i moderních forem hospodaření. Nepřístupné pozemky vznikaly právě dělením již dříve roztříštěných pozemků. Na některé pozemky byl umožněn příjezd pouze přes pozemky sousední s nutností zavedení dnešního pojmu věcného břemene (dříve služebnosti pozemkové). Kromě toho vznikla tzv. vázanost obůrová, tj. vazba osevních postupů na sousedních pozemcích, aby pojížděním po příjezdových pozemcích na nich nevznikaly škody na úrodě. Agrární operace navazují na komasace, mají však komplexnější charakter. Jsou v nich zahrnuta veškerá opatření hospodářská a technická a dále zahrnují delimitaci lesní a zemědělské půdy. Agrární operace se prováděly na našem území až do roku 1950, kdy pozemkové úpravy přecházejí na zcela jinou koncepci, danou kolektivizací zemědělství. 2.1.1.6

Období socialistických pozemkových úprav

Těsně po druhé světové válce byly zahájeny přípravy nového scelovacího zákona, v němž by byly uplatněny požadavky pro vybudování moderní zemědělské výroby, ovšem založené tradičně na soukromovlastnických vztazích. Po - 14 (129) -

roce 1946 se však zemědělské otázky stávají výlučně otázkami politickými. Prvním krokem byl Košický program, týkající se konfiskace majetku nepřátel a zrádců. V roce 1947 prosadila levice přijetí zákona č. 142/47 Sb., o revizi první pozemkové reformy a po Únoru 1948 zákon č. 46/48 Sb., o trvalé úpravě vlastnictví k zemědělské a lesní půdě, který dokončil likvidaci statkářských hospodářství o rozloze nad 50 ha. V roce 1948 byl také schválen zákon č.47/48 Sb., o některých technicko-hospodářských úpravách pozemků (zákon scelovací). Tyto technicko-hospodářské úpravy pozemků (THÚP) byly zajišťovány farmou scelovacích družstev, jejímiž členy byli všichni účastníci pozemkové reformy a zástupci obce. Práce byly řízeny oblastními a zemskými komisemi, nejvyšším dozorčím orgánem bylo ministerstvo zemědělství. Veškeré náklady byly hrazeny státem. Podle tohoto scelovacího zákona se náhradní pozemky měly rovnat původním pozemkům výměrou, jakostí a vzdáleností. Minimální rozdíly byly vyrovnávány finančními náhradami. Podle tohoto zákona bylo také možno využít pozemky, získané z konfiskátů pro stavební rozvoj obce, průmyslových podniků apod. S odstupem doby je jasné, že cílem technicko-hospodářských úprav pozemk nebylo optimální komplexní řešení katastrálních území, ale přerozdělení půdy získané konfiskací tak, aby touto populistickou politikou získali komunisté širokou podporu i na venkově. K značným změnám docházelo zejména v pohraničních oblastech, kde po odsunu Němců po válce zůstalo relativně velké množství zemědělských usedlostí opuštěných a velká rozloha zemědělské půdy ladem. Brzy se však začíná projevovat výrazný rozpor mezi státním vlastnictvím průmyslových podniků a převažujícím soukromým vlastnictvím výrobních prostředků v zemědělské sféře. Dalším důvodem bylo zajištění mocenské kontroly nad tak významným odvětvím národního hospodářství, které zajišťuje obživu pro obyvatelstvo. Po vzoru sovětského zemědělství se tedy urychleně přistoupilo k politickému řešení problému, což jednak umožnil zákon č.69/49 Sb., o jednotných zemědělských družstvech, jednak nová verze zásad pozemkových úprav, které byly přejmenovány na hospodářsko-technické úpravy pozemků (HTÚP), což mělo akcentovat hospodářský, případně politicko-ekonomický přístup oproti technickému řešení. Pozemkové úpravy, prováděné v letech 1950 až 1989,je možno rozdělit do čtyř specifických etap: •

etapa přípravná,

•

etapa konsolidační,

•

etapa komplexního přetváření,

•

etapa korekční.

Etapa přípravná Přípravná etapa zahrnuje období let 1950 až 1960, tj. období vznik jednotných zemědělských družstev. Hlavním negativním rysem této přípravné etapy z.hlediska vývoje krajiny bylo, že scelováním pozemků do velkých celků docházelo k likvidaci mezí. remízků, roztroušené zeleně, sadů apod. Pozitivně lze hodnotit rychlé odstranění nevhodného uspořádání pozemků (roztříštěnost,

- 15 (129) -


nevhodné tvary), které by bez direktivního přístupu trvalo velmi dlouhou dobu, nebo by nebylo v takovém rozsahu vůbec realizovatelné. Etapa konsolidační Konsolidační etapu je možno umístit do období let 1960 až 1972. Hlavním cílem souhrnných projektů HTÚP byla radikální úprava zemědělské krajiny tak, aby přinášela maximální výnosy pěstovaných plodin. Vytvářely se velké půdní bloky, umožňující pohyb velkých zemědělských mechanizmů, docházelo k likvidaci zbylých překážek pro zemědělskou velkovýrobu (rušení mezí, remízků, řady polních cest, úvozů). I když součástí některých projektů byly komplexní návrhy organizace zemědělské krajiny, zahrnující i ochranu půdy před účinky vodní a větrné eroze, případně návrh nových cest a zeleně v krajině, byla z těchto projektů realizována pouze část, týkající se scelování půdních bloků, zvětšování rozlohy orné půdy, výstavby velkoplošných odvodňovacích soustav apod. Součástí těchto úprav byla i vysoká koncentrace živočišné výroby, výstavba velkokapacitních stájí, což přinášelo řadu dalších negativních dopadů na krajinu, jako např. likvidace močůvky a hnoje, zvětšování rozlohy kukuřice, její umisťování na sklonité pozemky a důsledky rozvoje erozních procesů apod. Etapa komplexního přetváření a etapa korekční Etapa komplexního přetváření měla navazovat na etapu konsolidační a jejím cílem bylo vytvoření velkovýrobní zemědělské krajiny s časovým horizontem dokončení v polovině devadesátých let. Vzhledem k narůstajícím problémům (degradace půd, rozvoj erozních procesů, problémy s koncentrací dobytka, vliv na kvalitu vod, na životní prostředí) nebyla tato etapa prakticky nikdy realizována. Etapa korekční nahradila v podstatě etapu komplexního přetváření a jejím cílem byla náprava významných problémů a škod, které vznikaly činností velkovýrobního zemědělství v krajině. 2.1.1.7

Období tržního hospodářství

Po roce 1989 byl připraven a schválen zákon č.229/1991 Sb., o úpravě vlastnických vztahů k půdě a jinému zemědělskému majetku, zjednodušeně nazývaný "zákon o půdě". Tento zákon byl několikrát novelizován a konečné znění bylo přijato v roce 1993 pod číslem 195/93 Sb. Tento zákon stanovuje hned v úvodu jeho cíle: • zmírnit následky některých majetkových křivd, k nimž došlo vůči vlastníkům zemědělského a lesního majetku v období od 25.2.1948 do 1.1.1990, • dosáhnout zlepšení péče o zemědělskou a lesní půdu obnovením původních vlastnických vztahů k půdě, • upravit vlastnické vztahy k půdě v souladu se zájmy hospodářského rozvoje venkova i v souladu s požadavky na tvorbu krajiny a životního prostředí. Podle tohoto zákona se navracela půda do vlastnictví původních vlastníků (nebo jejich potomků), pokud přešel tento majetek v uvedeném období na stát nebo právnickou osobu některým z následujících způsobů:

- 16 (129) -

•

výrokem o propadnutí majetku,

•

odnětím a vyvlastněním bez náhrady,

•

v důsledku politické persekuce,

• v tísni uzavřenou kupní nebo darovací smlouvou (týkalo se majetku, který nabyly i fyzické osoby). V tomto zákonu se vyskytují dva pojmy - osoba oprávněná a osoba povinná. Oprávněná osoba je osoba, která pozbyla majetek některým z výše uvedených způsobů a osoba povinná je stát či právnická osoba (v některých případech i osoba fyzická), která má majetek vydat. Podmínkou je pochopitelně průkaz původního vlastnictví oprávněnou osobou. Některé pozemky jsou z kategorie vydávaných pozemků vyloučeny. Jedná se o pozemky, na nichž byl zřízen hřbitov, byly zastavěny, nachází se na nich chatová nebo zahrádkářská osada, nebo na nich bylo vybudováno tělovýchovné či sportovní zařízenÍ. Za tyto pozemky dostaly oprávněné osoby náhradou od Pozemkového fondu pozemky jiné (ze státní půdy). Pozemkové úpravy měly z hlediska časového horizontu realizace dvě formy: • jednoduché pozemkové úpravy, • komplexní pozemkové úpravy. Za obě formy pozemkových úprav jsou zodpovědné pozemkové úřady. Jednoduché pozemkové úpravy Jednoduché pozemkové úpravy byly určeny pro rychlé vydání pozemků oprávněným osobám. V rámci těchto jednoduchých úprav se přidělovaly oprávněným osobám buď pozemky, které původně vlastnily (pokud je to možné), nebo pozemky náhradní, přičemž bylo nutno splnit u nově přidělovaných pozemků tři následující kritéria: • tolerance v ceně 3 % (cena pozemků se stanovila např. z map bonitačně půdně-ekologických jednotek - BPEJ), • tolerance ve výměře 10 %, • tolerance ve střední dopravní vzdálenosti 20 %. Pozemky byly v rámci jednoduchých pozemkových úprav přidělovány oprávněným osobám do zatímního bezplatného užívání, vlastnická práva se v této etapě neměnila. Bezplatné užívání pozemků končí výměnou vlastnických práv nejpozději v období dokončení komplexních pozemkových úprav. Komplexní pozemkové úpravy Komplexní pozemkové úpravy je možno zahájit, pokud jsou v katastrálním území zcela jasné všechny vlastnické vztahy a záměry vlastníků půdy, jak s ní naloží. Kromě řešení vlastnických vztahů k půdě musí komplexní pozemkové/úpravy řešit i další opatření - návrh cestní sítě, protierozní opatření, vyčlenění pozemků na biokoridory a biocentra apod. Řízení pozemkových úpravách zahajuje pozemkový úřad na návrh vlastníků s nadpoloviční výměrou zemědělské půdy v katastrálním území nebo z vlastního podnětu, pokud je k tomu závažný důvod (vysoké erozní ohrožení zeměděl-

- 17 (129) -


ských pozemků, špatný ekologický stav území). Po vytýčení pozemků dojde ke změně vlastnických práv k pozemkům a zápisu do listů vlastnictví. Z hlediska organizace zemědělské krajiny je však paradoxní, že vlivem restitucí se dostáváme zpět prakticky až do roku 1848

3

Přírodní podmínky vzniku krajiny

3.1

Pedologie

Půda je stanovištěm rostlin, tvoří pokryv litosféry, hospodaří s vodou, podléhá erozi a tvaruje reliéf.

3.1.1

Pedogeneze

Vývoj půdy, nazývaný ve svém zobecnění pedogeneze, je ovlivňován řadou různých faktorů. Odlišujeme faktory trvale působící a rozhodující a faktory náhodné nebo bezvýznamné. Základními pedogenetickými (nebo půdotvornými) faktory jsou: matečný substrát – hmotný základ, podnebí –regionální vliv, organismy, reliéf terénu – místní vliv, podzemní voda a činnost člověka. Protože geneze je vývoj a ten probíhá v čase, někdy je uváděn jako sedmý faktor čas. Pedogenetické faktory na sebe působí v pedogenetických procesech za vzniku půdy. Některé z faktorů mohou mít velmi proměnné vlastnosti i během relativně krátkého období, a tím mohou způsobovat také dočasné změny půdních vlastností v krátkém období, kromě trvalých změn ve vývoji půdy v delším období. Pedogenetické faktory ovlivňují pedogenetické procesy, především procesy zvětrávání celistvých nebo rozrušených hornin, dále ovlivňují přeměny organických látek v půdě (humifikace, rašelinění) a přemisťování, přeměny a akumulaci rozpustných látek a půdních koloidů. Při všech těchto procesech vznikají zákonitě i nové látky, nazývané půdní novotvary. Výsledkem souhrnu všech pedogenetických procesů v jednom místě je půdní typ. V půdách patřících do stejného půdního typu musí tedy probíhat pedogenetické procesy shodného charakteru. Základní morfologické znaky půdního typu musí být tedy shodné. Naopak v pedogenetických faktorech není požadována shodnost, například půdy stejného typu mohou vzniknout na různých geomorfologických typech reliéfů, někdy na různých horninách, apod. Jestliže se během vývoje půdy změnily některé faktory - obvykle klima a organismy, do-

- 18 (129) -

cházelo také ke změně půdního typu. Tak se na starém půdním typu, pocházejícím někdy až terciéru, vyvíjel nový typ odlišných vlastností. Tento proces se označuje jako polygenetický vývoj půdy. Definice půdy může být zhruba tato: Půda je přírodní útvar, vzniklý na rozhraní litosféry s atmosférou nebo s hydrosférou. Je biologicky oživená a členěná na horizonty. Půda tedy vzniká v dynamickém působení faktorů a procesů, které je ve své podstatě značně složité i s úvahou časového faktoru. V dalším textu se v jednoduché formě seznámíte se základními vlastnostmi a složkami tohoto procesu. 3.1.1.1

Pedogenetické faktory

Matečný půdotvorný substrát Výchozí materiál, z něhož vznikají půdy, se nazývá matečný substrát (též mateční hornina či půdotvorný substrát). Mohou jím být nezvětralé i zvětralé horniny, zeminy, organické a organominerální látky. Matečný substrát ovlivňuje základní vlastnosti vznikající půdy. Zvětratelnost horniny má vliv na konečnou hloubku půdy, u nás vzniká půda asi do hloubky 3 metrů. Minerální složení matečného substrátu má vliv na živinný režim a na propustnost půdy. Tyto vlastnosti, zvláště pak propustnost, ovlivňující další procesy. Dnešní vlastnosti půdy jsou ovlivněny také nejmladším předcházejícím geologickým vývojem v kvartéru prostřednictvím matečního substrátu. Většina našich půd totiž vznikla na materiálu, který se tvořil zvětráváním původní horniny během celých čtvrtohor a zvětrávací procesy se měnily tak. jak se několikrát měnilo klima během čtvrtohor (střídání ledových a meziledových dob). Při tání vznikala kašovitá zeminná hmota, která stékala ze svahů, vyplňovala dutiny a pukliny, a proto dnešní substráty půd mohou být velmi nesourodé. Matečný substrát rozlišujeme na organický a anorganický. Půdy vzniklé na organickém matečním substrátu se nazývají organogenní, na anorganickém substrátu se nazývají anorganogenní. S organogenními půdami se na našem území setkáváme ve velmi malé míře. Substrát anorganogenních půd dělíme na snadno zvětratelný a nesnadno zvětratelný. Nejsnáze podléhají dalšímu zvětrávání a pedogenezi sypké sedimenty (spraše, sprašové hlíny, hlinité holocenní náplavy). Ze zpevněných sedimentů snadno zvětrávají jílové břidlice, pískovce, slepence. Z krystalických břidlic a vyvřelin patří do skupiny snadno zvětratelných hornin např. ruly, svory, amfibolické břidlice. Nesnadno zvětrávají geologicky různě staré jíly a kyselé vyvřeliny. Čím větší množství tmavých minerálůJe obsaženo v hornině a čím je hornina předem více rozrušena, tím snadněji probíhá zvětrávání a půdotvorný proces zasahuje do větší hloubky. Na druhé straně jsou však tmavé minerály hlavním zdrojem tvorby jílu a těžké jílové zvětraliny jsou zase málo propustné pro vodu, málo provzdušené, a tudíž mohou omezovat další prohlubování půdotvorného procesu. Chemické složení půdy je podmíněno jednak chemickým složením matečního substrátu, jednak dalšímu půdotvornými procesy. Podle obsahu prvků, které jsou nejdůležitější pro výživu rostlin, se rozlišují horniny a zeminy různé minerální síly, která je základem úrodnosti.

- 19 (129) -


Podnebí Vznik a tvorba půdy je silně ovlivňována teplotou a vlhkostí, které přímo souvisí s faktorem klimatu. Vlhkostní poměry prostředí se stručně charakterizují srovnáním průměrných hodnot ročního srážkového množství a ročního výparu, popřípadě jejich průměrných sezónních nebo měsíčních hodnot. Protože hodnoty výparu nejsou měřeny v dostatečném rozsahu, používají se mnohdy jako charakteristiky vlhkostních poměrů údaje o srážkách a teplotách. Na vlhkosti jsou silně závislé biologická aktivita půdy a intenzita chemických procesů. Bez přítomnosti vody nemůže vůbec probíhat chemické zvětrávánÍ. Zvětráváním se například vytváří jílová frakce v půdě. Periodické kolísání vlhkosti, zvlhčování a vysušování půdy přispívá ke změnám vlastností půdních koloidů, amorfní koloidní látky v některých případech krystalizují. Pro půdotvorné procesy je rozhodující nejen množství vody v půdě, ale též směr pohybu vody, který je přibližně určen poměrem výparu ke srážkám. V humidních (vlhkých) oblastech dochází zároveň při zasakování vody do půdy k pohybu různých látek směrem dolů. Zasakující voda odnáší z povrchových horizontů látky rozpustné i nerozpustné, nerozpustné látky v hlubších horizontech ukládá, rozpustné látky se ve většině případů dostávají do podzemních vod. Tomuto přemisťování podléhají nejsnáze rozpustné soli, dále i méně rozpustné anorganické soli (CaC03), v některých případech i koloidní látky ve formě koloidních suspenzí (humus, jílové částice). Naopak v aridních (suchých) oblastech, kde převažuje výpar a s ním spojené vzlínání podzemní vody k povrchu jsou spolu se vzlínající vodou transportovány různé rozpustné anorganické soli a vznikají zasolené půdy. Na prosakování vody půdou má větší vliv úhrn srážek v chladném období než v teplém – méně srážek se vypaří. K soustavnému prosakování vody dochází v našich poměrech v oblastech položených nad 600 až 800 m n.m. Velký význam má i rostlinný kryt. Například v lesních půdách je jarní prosakování intenzivnější, neboť zde dochází k pozvolnějšímu tání a půda je mělce promrzlá. Vliv teploty se projevuje zvýšením hodnoty výparu a evapotranspirace a typem rostlinného krytu. Prostřednictvím vlhkosti se projevuje vliv teploty na pedogenezi nepřímo. Přímo ovlivňuje teplo především biologické a chemické procesy. Rychlost obou vzrůstá se vzrůstem teploty. Klimatické faktory významně ovlivňují původní vegetaci, která se vyvíjela v určité zonálnosti s ohledem na zeměpisnou šířku. Původní porosty se mění v závislosti na klimatických poměrech a můžeme potom rozeznávat zóny tundry, jehličnatých lesů, listnatých lesů, stepi, suchých stepí, pouští, savan, tropických lesů, apod. Prostřednictvím charakteristických porostů dochází potom i ke zprostředkování působení klimatu na vývoj půdy. Navíc v porostech jednotlivých zón je rozličné mikroklima a vztah mezi půdním klimatem a mikroklimatem je mnohem užší než vztah půdy k makroklimatu. Také konfigurací terénu je silně ovlivněno mikroklima a místní klima. Kromě srážek a teplot mohou na vývoj půdy působit i další meteorologické prvky, jako je například vítr (zvláště s ohledem na větrnou erozi), intenzita záření a další. Organismy

- 20 (129) -

V definici půdy je uvedeno, že půda je oživená, tedy na její vznik a vývoj organizmy působí a to jak mikroorganismy (baktérie, aktinomycety, plísně, řasy, prvoci, tak makroorganismy (vyšší flóra a fauna). Vznik půdy je spojen s počátkem životní činnosti organismů. Na sterilních horninách nastupují nejprve bakterie, řasy, lišejníky a nakonec vegetace. Organismy rozrušují svou činností celistvé horniny a přispívají ke vzniku nových minerálů, přeměňují organické zbytky v humus a zároveň se zvětraliny mísí s produkty činnosti všech organismů. Živiny uvolněné zvětráváním jsou spotřebovány žijícími organismy. Po odumření těchto organismů se tyto látky postupně navracejí zpět do půdy, vzniká malý koloběh minerálních látek. Tím se tyto důležité a lehce rozpustné látky udrží v okruhu působení organismů a nevyluhují se z půdy. Někdy se proto mluví v této souvislosti o biologické sorpci. Vegetace působí na půdní vlastnosti a na pedogenezi mnohonásobně. Tím, že vytváří mikroklimatické poměry, ovlivňuje podstatně půdní klima. Vlhkost v lesních půdách (kromě půd jehličnatých monokultur) bývá vyšší v povrchových vrstvách než v hlubších vrstvách. Rozložení vlhkosti v půdním profilu je tedy obvykle obrácené, než je tomu u polních kultur. Průběh vlhkosti a teplot během roku je mnohem vyrovnanější v lesních půdách než v půdách polí. Významně působí i různé zastínění povrchu půdy vegetací, což se projevuje nejen v hydrotermickém režimu půdy, ale i v rychlosti humifikačních pochodů, neboť obojí vzrůstá S osluněním. Hloubkou zakořenění ovlivňuje vegetace nejen proces zvětrávání ale i možnost migrace látek. Horizont obohacený přemístěnými jílovými částicemi (luvický horizont) se objevuje u půd listnatých lesů ve větší hloubce než u půd nezalesněných. Odumřelé orgány rostlin jsou hlavním zdrojem půdního humusu. Kvalita humusu je závislá také na druhu vegetace, z opadu jehličnatých lesů vzniká humus méně kvalitní - kyselý, v lesích smíšených a listnatých je kvalita humusu mnohem vyšší. Nejvhodnější pro vznik kvalitního humusu jsou zbytky stepní trav. Kromě toho je důležité, že výchozí látka pro vznik humusu je v lese opad uložený na povrchu, zatímco u travních porostů až 70 % výchozích látek humusu tvoří kořenová soustava v biologicky silně oživeném prostředí. Výchozí organické látky jsou rovnoměrněji rozděleny hluboko do půdy. U většiny našich půd je však vliv původní vegetace podstatně zeslaben tím, že jde buď o půdu polí, kde nelze mluvit vůbec o jednotě vegetace, nebo o půdu lesů, kde se většinou lidským zásahem v procesu kolonizace území změnila druhová skladba. Vlivem vegetace může dojít i ke změně půd automorfních v autohydromofní a obráceně. Lesní porosty transpiruji velké množství vody. Po vymýcení lesa na větší ploše se tento "odběr" vody z půdních zdrojů zruší a je-li blíže povrchu hladina podzemní vody, může se po vymýcení zvednout a někdy dojde až k zamokření povrchu. Ovšem v tomto se setkáváme již s kombinací vlivu dvou faktorů - vegetace a činnosti člověka. Hmotnost živé organické hmoty v půdě je o 50až 100 % větší, než hmotnost nadzemních částí rostlin. Většina biogenní energie je akumulována ve vrchní části půdního pokryvu a převyšuje energii akumulovanou v nadzemních orgánech rostlin. Celkově ekosystém půdních organismů je komplikovanější a starší než ekosystém půda-vegetace. Proto je nutné pod pojmem organismy zahrnovat nejen vegetací, ale í půdní organismy, které podstatně ovlivňují vývoj půdy.

- 21 (129) -


Organismy žijící v půdě, půdní edafon, se dělí na 1.

fytoedafon

2.

zooedafon

K fytoedafonu patří bakterie, aktinomycety, plísně, sinice a řasy. Jsou to organismy, které mají rozhodující vliv a mineralizaci a humifikaci, zčásti též na zvětrání substrátu. Organickou půdní hmotu mineralizují a mění na humus a zároveň obohacují půdu o různé organické látky nespecifické povahy (slizové polysacharidy, polyuronidy, aj.). Mineralizace organických látek v půdě je důležitá pro uzavření koloběhu uhlíku, pro uvolňování živin z odumřelých těl, pro zamezení nadměrného hromadění organických látek v půdě. Příliš rychlá mineralizace je však nevyhovující protože vede k prudkému úbytku půdního humusu a ke snížení půdní úrodnosti. Rychlost mineralizace závisí na aktivitě mikroflóry která je závislá na poměrech půdního prostředí a dále na jakosti organických látek. Rychlost mineralizace lze vhodnými zásahy regulovat. Půdní mikroorganismy mají dále důležitý význam pří zvětrávání minerálů, především prostřednictvím organických kyselin a CO2, vznikajících činností mikroflóry. Kromě toho existují některé speciální bakterie, které uvolňují například draslík z těžko rozpustných křemičitanů a kyselinu fosforečnou z fosfátů. Některé skupiny mikrobů jsou schopné oxidovat železnaté sloučeniny na železité. Při přeměně organických látek se v půdě objevují amonné soli. Oxidací těchto solí vznikají dusičnany; baktérie, které tento oxidační proces způsobují. se nazývají nitritikační. Mají velký význam především pro půdní úrodnost. Opačným pochodem, denitrifikací, způsobenou denitrifikačními bakteriemi, jsou dusičnany redukovány až na molekulární dusík, který popřípadě uniká do ovzduší. K denitrifikaci dochází v ulehlých zamokřených půdách při nadbytku organických látek. V podloží má velký význam, protože snižuje koncentraci dusičnanů ve vodách prosakujících k podzemní vodě. Důležité, opět z hlediska půdní úrodnosti a rozvoje vegetace, je fixace molekulárního dusíku mikroby, žijícími v půdě volně a v symbióze s určitým druhem rostlin. Mikroby žijící na kořenech rostlin a druhově závislé na druhu rostlin se nazývají rhizosférní. Rhizosférní mikroflóra má příznivý vliv na výživu rostlin a na půdní strukturu. Z půdního edafonu mají dále podstatný vliv na vývoj půdy sinice a řasy, obojí mají schopnost fotosyntetické asimilace. Žijí většinou v povrchových vrstvách půd a zvětralin. Uplatňují se hlavně na matečních substrátech, které rozrušují svými výměšky a napomáhají tak zvětrávacímu procesu. Kromě toho obohacují půdu organickou hmotou. Ze zooedafonu mají největší význam žížaly, které obohacují půdu slizy a zkypřují ji. Exkrementy žížal obsahují velké množství organických látek ve formě humusu. Bylo zjištěno, že podstatně zlepšují fyzikální vlastnosti (strukturu) půd. Reliéf terénu a podzemní voda Reliéf terénu se uplatňuje v pedogenezi především:

- 22 (129) -

sklonem a tvarem svahů expozicí nadmořskou výškou spolu s geologickou stavbou krajiny vlivem na hloubku hladiny podzemní vody. Těmito vlastnostmi je ovlivněna vlhkost, tepelný režim a mocnost půdy a možnosti translokace látek v půdě. Sklon a tvar svahu působí na rozdílné provlhčení půdy. Za předpokladu stejné přívalové srážky se nejméně vody vsakuje na svahu, povrchový ron přispívá ke zvlhčení na úpatí svahu, kde je k dispozici také delší časový interval pro zasáknutí většího množství vody. Na konkávní části svahu je intenzivnější zvlhčení vlivem bočního (laterálního) podpovrchového přítoku vody. Proto se zde také častěji objevují pramenné vývěry a půdy jsou zde často zamokřeny, vznikají zde půdy odlišné od okolí. Ronová voda na svahu působí svou unášecí silou na půdní' částice. S rostoucí délkou svahu stoupá i hloubka ronové vody S přibývající hloubkou ronové vody stoupá unášecí síla a na svahu dochází nejprve k selektivní erozi, unášeny jsou nejjemnější půdní částice, potom k plošné erozi, jíž je zmenšována mocnost půdy a zřetelně i mocnost humusového horizontu na svahu, a dole na úpatí dochází často k akumulaci erozního materiálu. Později, při intenzivnější erozi, dochází ke koncentraci ronové vody a k vytváření rýh až strží, vzniká erozní síť. Půdy na svahu jsou většinou méně intenzívně promývány než půdy na temeni nebo na úpatí. Formování svahu vlivem eroze se projeví i ve vlastnostech půd, na úpatí dochází k soustavnému pohřbívání půd. Terasováním a vrstevnicovými průlehy lze plošnou erozi zmírnit a dokonce jí i zabránit. Mocnost humusového horizontu na takto upraveném svahu je potom zhruba stejná, přirozeně po uplynutí patřičného času. Podobně se terasováním upraví i vlhkostní poměry. Na úpatí svahu se někdy objevuji vývěry podzemní vody, které způsobují povrchové zamokření, a tím se ovlivňuje vývoj půdy. Také vysoká hladina podzemní vody v údolních nivách přispívá spolu s kapilárním vzlínáním k vyšší vlhkosti půdy. Hladina podzemní vody většinou nesleduje reliéf terénu, a tudíž vlivem zvlněného reliéfu se hladina místy blíží k povrchu, takže zde vznikají půdy ovlivněné vysokou vlhkostí, půdy semihydromorfní a někde až hydromorfní. V konkávních depresích terénu jsou většinou humidnější poměry, někde spojené i se změnami teploty. Také se zde objevují půdy zrnitostně těžší, méně propustné. Někdy v těchto depresích může docházet až k rašelinění organické hmoty. Při vysoké hladině podzemní vody je vlhkost půdy zvýšená a dochází ke vzniku periodických redukčních procesů, které jsou zřetelné podle zabarvení půdy, skvrny světle šedé až šedomodré se střídají s rezivými. Zasahuje-li do půdního profilu trvale hladina podzemní vody, nejsou redukční pochody přerušovány a vzniká modrozelený až šedomodrý glejový horizont. Těmito procesy se mění řada půdních vlastností. Expozice svahu působí na tepelný režim půdy. Na kupovitých útvarech bylo pozorováno, že intenzita vzniku humusu a jeho kvalita je větší na jižních, osluněných, teplých svazích než na chladných svazích severních a západních. Rozložení vlhkosti bylo analogické, jižní a jihovýchodní svahy byly nejméně pro-

- 23 (129) -


mývány. Nepravidelný reliéf svahu většinou ovlivňuje i mikroklimatické poměry, může zabraňovat stékání chladného vzduchu do údolí, apod. Činnost člověka Činnost člověka nebyla dříve uvažována jako půdotvorný faktor. Dokonce se někdy uváděly půdy podstatněji ovlivněné činností člověka jako půdy netypické a studium geneze a vlastností půd se zaměřovalo především na půdy panenské. Protože se však převážně setkáváme s půdami více či méně ovlivněnými činností lidské společnosti, je třeba tento faktor uvažovat, zvláště se zřetelem na velké technické zásahy při melioraci půd v současnosti a s přihlédnutím k pravděpodobnosti tvorby antropogenních půd, uměle člověkem připravených, v budoucnosti. Činnost člověka se projevuje dvojím způsobem, jednak působením na jednotlivé pedogenetické faktory (nepřímý vliv), jednak působením na změnu půdních vlastností (přímý vliv). S nepřímým vlivem se setkáváme již při prvotním zemědělském využití půdy, kdy člověk způsobuje změnu původní vegetace. Ke změnám porostů dochází i při rozvoji pěstování lesů. Zemědělskou činností je dále porušen malý koloběh minerálních látek, nadzemní části rostlin se pouze v malé míře vracejí do půdy. Tím dochází při malé péči o humus k soustavnému snižování obsahu humusu v půdě. S tím a s velkoplošným odlesněním souvisí eroze půdy. Změnou kultur, zvláště při vymýcení původního lesního porostu, se mění mikroklima a půdní klima. Intenzifikace zemědělství a pěstování vláhově náročných plodin vede ke vzrůstu půdní suchosti. Technickou činností člověka dochází k podstatným změnám v mikroklimatu. Následkem průmyslové činnosti se objevují v ovzduší exhaláty, které v extrémních koncentracích zhoršují životní podmínky pro vegetaci i pro půdní mikroorganismy. Hromadění těžkých kovů v půdě ohrožuje kromě potravinového řetězce také půdní mikroflóru. Kyselé deště způsobují okyselení půdního prostředí a změnu půdního chemismu v takové míře, že např. hynou jehličnany. Navíc změny ve fyzikálně-chemických vlastnostech půdy mohou být ireverzibilní. Intenzívní zemědělství a používání těžkých mechanismů vedou ke změně fyzikálních vlastností vrchních horizontů půdy, tím se mění podmínky pro zdravý rozvoj porostů. Zpětnou vazbou se prohlubují negativní změny půdy. Vliv času Doba působení jednotlivých výše jmenovaných půdotvorných činitelů má velký význam ve vývoji půdy. Relativní stáří půdy a stupeň zralosti jsou posuzovány podle vývoje a diferenciace půdy na horizonty. U mladých půd, vzniklých na aluviích, stěží rozeznáme diferenciaci na horizonty. Naopak půdy, kde po dlouhé období nedošlo ke změně jednotlivých působících faktorů, jsou výrazné ve stavbě profilu. Krátký časový interval neumožňuje rozvinutí půdotvorných procesů odpovídajících novým faktorům. Například odlesnění, pokud jde o jehličnaté lesy, nezpůsobí okamžité zlepšení půdních vlastností, proces podzolizace bude pouze utlumen.

- 24 (129) -

3.1.1.2

Dílčí pedogenetické procesy

Dílčí pedogenetické procesy se v různé intenzitě a kvalitě uplatňují v obecných pedogenetických procesech, jako jsou procesy podzolové, hnědozemní, černozemní, atd. Zvětrávání Horniny, jakožto výchozí materiál většiny půd, vznikly za určitých fyzikálních a chemických podmínek (tlak, teplota, aj.). Tyto horniny jsou stabilní, pokud se nemění vnější podmínky. Se změnou podmínek dochází ke snížení chemické a mechanické stability a probíhají zvětrávací procesy. Zvětráváním se mění celistvost hornin, chemické složeni, vznikají nové sekundární minerály, některé prvky se mohou uvolňovat a v rozpustných formách podléhají přemístění, popřípadě unikají ve formě plynů do atmosféry. Zvětrávací proces probíhá ve svrchní části zemské kůry zemské stýkající se atmosférou. Ovlivňují jej všechny pedogenetické faktory, především však klima a činnost organismů. Nejsilnější W zvětrávání na povrchu, do hloubky se zeslabuje. Hloubka zvětrávání v pedogenetických procesech je zjistitelná podle hranice nejhlubšího horizontu, v němž je vliv zvětrávání zjistitelný chemickým, popřípadě mineralogickým rozborem. Hloubka zvětrávání závisí na intenzit působení jednotlivých pedogenetických faktorů, na zvětrávacím typu, pohybuje se v rozmezí od několika milimetrů až do několika desítek metrů. V našich poměrech většinou probíhá zvětrávání do hloubky maximálně 150 až 300 cm. Podle charakteru procesu se rozeznává zvětrávání fyzikální (mechanické)a chemické. Obojí je ovlivněno biologickou činností. Při vzniku půdy většinou spolupůsobí obě formy, pouze výjimečně se může projevovat markantní převaha jedné formy zvětrávacího procesu. Příkladem pro tento případ je podstatně převažující proces fyzikálního zvětrávání v pouštních oblastech. Z příkladu také vyplývá, že nutným předpokladem pro výrazný průběh chemického zvětrávání je přítomnost vody. Fyzikální zvětrávání je vyvoláno působením fyzikálních účinků tepla, vody (popřípadě ledu), větru a vegetace na horniny. Vlivem slunečního záření jsou horniny ve dne ohřívány a v noci, zvláště za vyzařovacího typu počasí, ochlazovány. Následkem těchto změn teplot dochází k periodickým změnám objemu. Protože jednotlivé horniny jsou tvořeny různými minerály, které mají různé hodnoty měrného tepla, různou schopnost absorbovat sluneční záření a různý koeficient roztažnosti, dochází při různorodé změně objemu jednotlivých minerálů k velkým vnitřním napětím v hornině. Při dosažení kritických hodnot se hornina porušuje. Významně zde spolupůsobí i nepravidelný povrch a rozdílné expozice povrchu minerálů vzhledem ke směru dopadajícího záření. Voda působí na fyzikální zvětrávání změnou svého objemu při přeměně kapalné fáze v tuhou fázi. Dále dochází k obrušování zvětralého materiálu při přemisťování hrubých suspenzí a horninových drtí tekoucí vodou nebo ledovcem. Vítr přispívá k fyzikálnímu zvětrávání přenášením jemných částic uvolněných zvětráváním. Zároveň dochází ke vzájemnému omílání těchto částic a k obrušování měkčích hornin. Rozrušování celistvých hornin způsobuje i vegetace mechanickým působením kořenového systému.

- 25 (129) -


Produktem fyzikálního zvětrávání jsou horniny rozpadlé na větší či menší součásti, až v konečné fázi může vznikat písek nebo prach jako nejjemnější zvětralina. Původní chemické . složení se nemění. Při chemickém zvětrávání se uplatňuje voda, dále atmosférický kyslík a oxid uhličitý. Krystalové mřížky minerálů jsou při chemickém zvětrávání narušovány a část se úplně rozruší a přejde do roztoků a do jednoduchých sloučenin, část může zachovat alespoň ve. zbytcích původní krystalovou mřížku. Z těchto zbytků a z uvolněných iontů mohou vznikat nové, sekundární minerály. Přirovnáme-li krystalovou mřížku k lešení, potom můžeme přirovnat chemické zvětrávání k přetížení tohoto lešení nebo k dynamickým účinkům nárazového větru. V důsledku těchto vnějších sil dojde ke zhroucení celého lešení. Část lešení se rozpadne na kusy trubek, na spojovací žabky, ale také na zbytky lešení. Protože zvětrávání je samovolně probíhající reakce, je doprovázeno snížením volné energie systému. Na tomto principu lze také předpovídat. průběh zvětrávání. Hydratace je způsobována polárními vlastnostmi molekuly vody. Molekulu vody zobrazujeme jako čtyřstěn, v jehož dvou vrcholech se projevují kladné náboje dvou vodíků a v dalších dvou vrcholech dva záporné náboje kyslíku (obr. 3). Protože v určitých místech převládá buď kladný, nebo záporný náboj, nechová se molekula jako elektroneutrální. Orientuje se svými kladnými náboji k aniontům, popřípadě k vnějšímu zápornému náboji povrchu částic, a svými zápornými náboji se naopak orientuje ke kationtům nebo k vnějšímu kladnému náboji. Molekuly vody vytvářejí kolem iontů prostorovou síť, která se nazývá hydratační obálka. Při hydratačním působení vody v procesu zvětrávání se vytvářejí hydratační obálky kolem okrajových iontů krystalové mřížky a tam, kde se vyskytují ionty s nenasycenými valencemi. Působení hydratační obálky můžeme přirovnat k působení izolátoru. Hydratační obálky zastiňují ionty od silových polí sousedních iontů z krystalové mřížky. Takto vznikají celé zóny ovlivněné hydratací, prohlubují se pukliny, objevují se další ionty valenčně nenasycené a vodní molekuly jsou vztahovány do pulin a přispívají k rozrušování minerálů. Hydratací se kromě uvedeného rozrušování krystalové mřížky mění některé minerály na hydratované formy. Hydratované nerosty jsou někdy amorfní. Často může probíhat i opačný proces, dehydratace. K dehydrataci může docházet i samovolně "stárnutím" a přechodem na krystalické uspořádání. Obecně je hydratace spojena s uvolňováním tepla; dehydratace se spotřebou tepla. Oxidace je proces chemického zvětrávání, který probíhá zvláště intenzívně po hydratačním nakypření krystalové mřížky a po zvětšení puklin v minerálech.oxidací rozumíme příjem kyslíku a pozbývání H+, obecně ztrátu obalových elektronů. Opačným procesem oxidace je redukce čili pozbývání O2 a příjem H+, obecně získávání obalových elektronů. Při oxidaci dohází především k přeměně dvojmocného Fe2+ a Mn3+, popřípadě až na Mn4+. Protože změna mocenství kationtů je spojena se zmenšením efektivního poloměru kationtu, nebudou se vnější ionty dotýkat středního kationtu, vznikne méně stabilní konfigurace, která se bude snažit přejít na jinou formu krystalové mřížky, do typu s nižším koordinačním číslem. Tyto změny bývají provázeny uvolněním - 26 (129) -

některých iontů z krystalové mřížky a někdy až úplným rozpadem mřížky. Zčásti zůstanou tyto nově vzniklé látky uvnitř zvětrávajícího minerálu, resp. jeho rezidua, zčásti vytvářejí povlaky a krusty na povrchu zvětrávajících minerálů. Při oxidačních procesech se většinou také mění barva. Sloučeniny dvojmocného železa mají obvykle barvu zelenavou, modrozelenou, šedomodrou a po oxidaci se objevuje barva okrově žlutavá, rezivá, hnědá. Oxidační zvětrávací procesy jsou tedy dobře znatelné podle zbarvení půdního nebo horninného prostředí. Humifikace Odumřelé organické látky obsažené v půdě se nazývají humus, bez ohledu na jejich živočišný, rostlinný nebo mikrobiální původ. Tyto látky nezůstávají v půdě nezměněné, podléhají za spolupůsobení mikrobiální půdní složky různým rozkladným a syntetickým procesům převážně biochemické povahy, kondenzaci, polymeraci, atd. Jejich složení, vlastnosti i množství se neustále mění, stupeň přeměny je rozličný. Jsou v různé míře promíšeny s minerální složkou půdní, promíšení není pouze mechanické povahy, vytvářejí se mnohdy složité organominerální sloučeniny a komplexy. V humusu se tedy objevují: 1.

složky původní organické hmoty

2.

produkty životní činnosti organismů

3.

organická hmota přeměněná humifikačním pochodem

Celkové množství humusu v půdě lze velmi přibližně stanovit ze ztráty žíháním nebo přesněji stanovením obsahu organického uhlíku chemickou analýzou a výpočtem podle empirického vztahu: celkový obsah humusu = 1,724 Corgr % Humus se rozlišuje podle různých kritérií, jako je stupeň disperze, mikroskopické znaky, reakce, místo vzniku a botanický původ, atd. Podle chemického chování a zásadního postavení jednotlivých skupin rozdělujeme humus (veškeré organické látky v postmortálním stavu) do dvou základních skupin: 1.

nespecifické humusové látky (též nehuminové nebo primární látky)

2.

specifické humusové látky (též huminové nebo sekundární látky)

K nespecifickým humusovým látkám patří kromě výchozí nehumifikované substance lehce rozložitelné látky organické povahy, které jsou snadno odbourávány mikroorganismy a mohou být úplně mineralizovány. Tyto látky nejsou na rozdíl od specifických humusových látek tmavě zbarveny a tvoří energetickou a živinnou zásobu půdy. Přítomnost nespecifických humusových látek je tedy podmínkou biologické aktivity půdy. Většinou tmavě zbarvené specifické humusové látky jsou charakteristické vysokou odolností vůči biologickým přeměnám. Jejich význam je především v jejich vlivu na fyzikálně chemické vlastnosti, jako je sorpce, vzdušný, vodní a tepelný režim půdy. Proces humifikace je podmíněn činností půdních mikroorganismů a je závislý na vlastnostech půdy, především na zrnitosti, reakci a na vlhkostních a teplotních poměrech v půdě. Jednotliví činitelé mohou získat rozhodující postavení a

- 27 (129) -


mohou zásadně ovlivnit kvalitu humifikačniho procesu. Na lehkých písčitých půdách bývá dostatečný přístup kyslíku, v půdě převažuje proces mineralizace. Proto jsou lehké půdy chudé na humus. Některé tropické půdy jsou chudé na humus především proto, že v příznivých vlhkostních a teplotních poměrech je mikrobiologická aktivita vyšší, než je přírůst odumřelých organických látek. V půdách podzolových, charakteristických vyšší vlhkostí, jsou následkem nižších teplot zhoršeny podmínky pro polymerizaci a převažují zde proto většinou fulvokyseliny. Huminové kyseliny mají v těchto půdách větší stupeň disperzity a jsou pohyblivější, mají nižší hodnoty výměnné sorpční kapacity. V půdách čemozemních jsou naopak hydrotermické poměry vysoce příznivé pro polymerizaci a pro biologickou činnost, jejímiž produkty jsou především huminové kyseliny s nízkým stupněm disperzity, mohutně kondenzované. Pří posuzování humifikace je třeba uvažovat i kvalitu výchozího materiálu. Například opad v listnatém lese působí příznivěji na půdní reakci, je rychleji humifikován a produkty humifikace jsou ve větší míře huminové kyseliny, než je tomu u opadu v jehličnatém lese. Nejkyselejší humus většinou vzniká z opadu porostů smrkových a borových. Pod těmito monokulturami vzniká málo kvalitní surový humus, humifikace probíhá velmi pomalu. Méně kyselý humus vzniká pod jedlovými porosty a nejlepší humus z jehličnatých stromů poskytuje modřín. U listnatých porostů může vzniknout kyselý, surový humus pouze pod monokulturami dubu. Kvalitní formy humusu vznikají pod smíšenými lesy. Vliv na kvalitu humusu má i bylinná vegetace, kyselý humus vzniká například z borůvčí, vřesu. Rychlé humifikaci podléhají odumřelé zbytky stepních trav, především motýlokvětých, které dávají humus nejlepší kvality, bohatý na dusík. Protože kořenový systém stepních trav zasahuje do velké hloubky a kořeny mají značnou hustotu, je humusový horizont také velmi mocný. Matečný substrát ovlivňuje kvalitu humusu hlavně prostřednictvím reakce zvětraliny. V horninách chudých na báze je větší možnost vzniku surového kyselého humusu. Obecně v podmínkách příznivých pro humifikaci se humifikuje téměř polovina výchozího organického materiálu a zbytek se postupně mineralizuje. Pro posouzení humifikace je třeba uvažovat rychlost procesu a kvalitu humifikačních produktů.

Tab. 3.1 Obsah humusu v půdách Obsah humusu v půdách (% hmotnostní)

Půdy lehkých

středních a těžkých

bezhumózní

O

slabě humózní

<1 1-2

<2 2-5

>2

>5

středně humózní silně humózní

- 28 (129) -

Rašelinění V zamokřeném půdním prostředí nebo pod vodou, za nedostatku atmosférického kyslíku, vzniká z organických látek rašelina. V tomto prostředí se objevují společenstva vlhkomilných rostlin. Z odumřelé hmoty těchto rostlin, přeměněné ve větší nebo menší míře, se stává půdotvorný substrát. Pro vznik rašeliny je charakteristické, že přírůstek organické hmoty je větší než ztráty vyvolané přeměnou organické hmoty rašeliněním. Půda vznikající za těchto charakteristických podmínek se nazývá organozem. Rašelina je organická zemi s více než 50 % spalitelných látek, vzniklá z rostlinných zbytků, jejichž struktura je více či méně zachována. Při obsahu spalitelných látek menším než 50 % nebo při mocnosti rašeliny menší než 30 cm mluvíme o půdě zrašeliněné. Rašeliny vznikají buď zarůstáním vodních zdrží v místech s hladinou podzemní vody dostupující až k povrchu, nebo v oblastech s bohatými srážkami. Zarůstání vodních zdrží probíhá obyčejně ve dvou směrech. Vegetace přirůstá od břehu ke středu a z jejích zbytků vzniká rašelina, která brzy dosahuje úrovně hladiny ve zdrži Kromě toho ze zeleného krytu vegetujícího na hladině vodní zdrže odpadávají odumřelé části ke dnu a spolu s jemnými splaveninami a odumřelým planktonem vytvářejí stále narůstající humusové ložisko, nazývané muda. Někdy dochází i ke vzniku sapropelu. Ve vodní zdrži se takto zmenšuje prostor zvyšováním dna mudou, přírůstkem zeleného krytu shora a zarůstáním od břehů. Objem vodního polštáře se neustále zmenšuje, zelený kryt hladiny sám podléhá rašelinění. Protože voda je bohatá minerálními látkami, obsahuje také rašelina hodně popelovin, často se objevuje i CaC03 (luční vápno), reakce může být až neutrální či slabě alkalická. Z rostlin se nejčastěji vyskytuje ostřice a rákos. Tyto rašeliny se nazývají slatiny, někdy také rašeliny eutrofní (bohaté na živiny), nebo topogenní (na odpovídajícím terénu), infraakvatické (pod vodou). Vznik rašelin však nemusí být vázán na vodní zdrže. Někdy dochází k procesu slatinného rašelinění i při vzdutí podzemní vody, kdy hladina dosahuje přímo k povrchu půdy. Prameny na svazích a terasách, obsahují-li dostatek minerálních látek, mohou způsobit vznik slatinné rašeliny. V obou posledních případech však mocnost slatinných rašelin nebývá velká. Když slatinná rašelina vzroste dostatečně nad úroveň hladiny vody, začíná do ní pronikat les (vrby, olše) a zároveň s lesem začíná na původní slatiny pronikat vegetace skromnější ve svých nárocích na živiny i vodu (vřes, borůvky, borovice, břízy). Vzniká rašelina přechodná - mezotrofní (živinami středně bohatá). Neobsahuje CaC03, má slabě kyselou až neutrální reakci a obsahuje 0,5 až 2 % CaO. Přechodná rašeliniště vznikají většinou na bázi slatinného rašeliniště. Třetí forma rašelinná, vrchoviště, je oligotrofní (chudá na popeloviny), ombrogenni (závislá na srážkách). Dominantní je rašeliník. Rašeliník má zvláštní stavbu těla, do uzavřených "makrobuňkových" prostorů dovede přijímat vodu a dlouho ji udržet. Velmi často: vznikají vrchoviště na minerálně chudém anorganickém substrátu křemičitanových hornin v oblastech bohatých na srážky.

- 29 (129) -


Při ztíženém povrchovém odtoku srážkových vod dochází k zadržení vody a k zamokření území, kde se potom usazují rašeliníky spolu s další vrchovištní vegetací. V dalším průběhu se rašeliníky bujně rozrůstají a svou nasáklivostí, podobnou jako u mořské houby, poutají stále více vody a zvyšují zamokření, které přispívá k dalšímu rozvoji vrchovištní vegetace.

Obr. 3.1 Vznik slatinné rašeliny, podle Kutílka Rašeliníkové trsy obvykle splynou a původní vegetaci zcela potlačí. Protože uprostřed rašeliniště jsou nejvhodnější podmínky pro rozvoj rašeliníku, hromadí se tu organická hmota a vrchovištní rašeliniště nabývá charakteristické bochníkové formy. Na úpatí bochníkově vyklenutého vrchoviště, obvykle ve směru hlavního spádu území, se objevuje také ostřice. Na svahovém pásmu vrchoviště je relativně nejsušší poloha a objevují se tu borůvky, vřes, lišejníky. Mikroreliéf tvořený vrchovištní rašelinou je pestrý, zvlněný. Někdy se na vrchovištích objevují jezírka a vodní tůně. Pro složení rašeliny je typické, že jsou v ní navzájem a vedle sebe obsaženy jak jednotlivé odumřelé orgány rostlin v různých stádiích anaerobního rozkladu, tak produkty tohoto rozkladu. Z biochemických procesů jsou dominantní procesy anaerobní. K produktům rašelinění patří i huminové kyseliny a fulvokyseliny. Během rašelinění dochází ke zvýšení obsahu uhlíku a snížení obsahu vodíku a kyslíku ve srovnání s výchozími látkami. Kromě toho obsah.uje rašelina velmi vysoké množství dusíku. Obsah huminových kyselin je vyšší u slatínných rašelin než u rašelin vrchovištních. Vlastnosti rašeliny jsou závislé kromě typu na formě, druhu a stupni rozložení. Stupeň rozložení se udává v % (ve starší Postově stupnici se rozlišovalo 10 stupňů). Pro jeho určení jsou rozhodující: celistvost původních rostlinných částí, snadnost, s níž se vyždímá voda z rašeliny, zbarvení vyždímané vody, pružnost rašeliny a konzistence. V rašelině o stupni rozložení do 20 % (podle Posta 1 až 3) jsou snadno stanovitelné a dobře zřetelné celistvé části, po zmáčknutí v ruce prýští z rašeliny čirá až světle žlutá voda. Při stupni rozložení 20 až 30 % (podle Posta 4 až 5) jsou rostlinné zbytky značněji rozrušeny, avšak jsou ještě patrné. Vytlačená voda je kalná. Rašelina o stupni rozložení 30 až 50 % (podle Posta 6 až 7) obsahuje nesnadno rozeznatelné zbytky původní vegetace, převládá~makroskopicky beztvará or-

- 30 (129) -

ganická hmota, která maže ruce. Kalná voda se nesnadno vytlačuje, při stupni nad 40 % se již začíná protlačovat rašelina. Stupeň rozložení nad. 50 % (podle Posta více než 8) je charakterizován tmavou rašelinnou hmotou, z rostlinných zbytků jsou rozeznatelné pouze drobné kousky dřeva. Vodu nelze vytlačit, rašelina prochází při zmáčknutí v kašovité konzistenci mezi prsty. Translokace a akumulace a vznik půdních novotvarů Tyto půdy nazýváme automorfní (někdy terestrické). Naproti tomu půdy vznikající pod vodou jsou charakteristické také tím, že migrace látek v půdě je jednak značně omezena, dále tím, že může probíhat všemi směry a není omezena na vertikální směr. Tyto půdy se nazývají hydromorfní (hydrické), neboť na jejich vývoji se podstatnou měrou podílí vodní prostředí. V přechodném 5tádiu když hladina podzemní vody zasahuje jen částečně do profilu půdy, nastává kombinace obou jevů, ve vrchní části profilu probíhá proces automorfní a translokace vertikální, ve spodní části autohydromorfní (semiterestrické). Jestliže se tyto jevy vyskytují jen občasně, nazývají se takové půdy semihydromorfní. Všeobecně platné vymezení termínů však zatím neexistuje. Při velmi mírném průsaku srážkové vody profilem dochází k posunu karbonátů v profilu půd vzniklých na spraších. Vyloužené karbonáty se hromadí v karbonátovém horizontu a vytvářejí zde poprašky CaC03 na agregátech, popřípadě krystalické formy minerálu lublinitu ve formě bílých žilek a popraškové výplně dutin a puklin v zemině. Tyto formy novotvaru CaC03 se nazývají pseudomycelia. Ve spraších a též ve slínech se objevují konkrece CaC03, označené jako cicváry. V půdách na slínech, vápencích, opukách a podobných karbonátových matečních substrátech se počátek posunu karbonátů projevuje pouze snížením obsahu CaC03 ve vrchním horizontu. Až při intenzivnějším prosakování dochází k úplnému odvápnění vrchního horizontu. S mírným prosakováním srážkové vody profilem je spojena i translokace bází, především K, dále Mg, Ca. Při snížení translokace elektrolytů a při intenzivnějším průsaku srážkové vody profilem probíhá translokace půdních koloidů, zvláště jílových částic. Jílové minerály při tomto procesu nejsou rozrušovány. Rozborem jílové frakce z obou horizontů se obdrží obecně stejné výsledky o chemickém složení, např. poměr Si02 : (Al203 + Fe203) je stejný. Horizont ochuzovaný se nazývá eluviální, obohacený luvický (iluviální). Někdy je zřetelný pouze luvický horizont. Proces posunu jílových částic se nazývá illimerace (čili zbavování jílu), někdy se též užívá termínu lesivace (vyluhování). Nejintenzivnější translokace probíhá při podzolizačním procesu, který je charakteristický pro poměry s kyselou reakcí, špatnou kvalitou humusu a vysokým stupněm prosakování srážkové vody půdním profilem. Při podzolizaci probíhá translokace všech dosud zmíněných látek, dominantní je však translokace Fe a Al v půdním profilu po předcházejícím rozrušení minerálů. Translokace Fe a Al probíhá ve formě iontové i ve formě chelátů. Často dochází zároveň k translokaci humusu a iluviální horizont je potom obohacen kromě sesquioxidů i organickými látkami. Podle toho se může měnit i barva tohoto horizontu. Zbývající Si02 po rozrušení minerálů zůstává na místě. V iluviálním horizontu lehčích půd vzniká někdy novotvar slepencového charakteru. Tmelem jsou akumulované sesquioxidy. Tento zcementovaný novotvar deskového tvaru, vytvářející souvislou tvrdou vrstvu, se nazývá ortštejn (železník). V iluviálním hori- 31 (129) -


zontu se dále často vyskytují železitomanganové bročky až pecky tmavé a rezavé barvy. Proces podzolizace je prokazatelný analyticky, poměr Si02 : Fe203, se směrem od eluviálního horizontu k iluviálnímu snižuje. Přítomnost podzemní vody v profilu ruší vertikální translokační proudy, dochází k migraci všesměrné. Neznamená to však, že tím je koncentrace migrujících látek ve všech směrech stejná. Ve slatinných rašelinách a trvale zamokřených půdách se někdy objevuje jezerní křída (též luční vápno), amorfní sraženina CaC03 ve formě proplástků a souvislých vrstev. Z trvale zamokřených půd a rašelin se zároveň s vytékající vodou vylučuje - po oxidaci původně redukčních forem železa - limonit, pokrývající půdní částice, agregáty a hrudky. Vysušování (i když jen přechodné) a postupná krystalizace vedou k vytvoření tvrdších konkrecí lučního kamene. V zamokřených půdách vznikají ještě novotvary vivianit a pyrit. V půdách přechodně zamokřených se objevují limonitické konkrece jako důsledek periodicky se opakujících redukčních a oxidačních procesů. V aridnějších poměrech převládá vertikální translokační proud směrem vzhůru k povrchu,.způsobovaný intenzivnějším vzlínáním. Rozpustné soli obsažené v podzemní vodě jsou takto transportovány do povrchového horizontu a zde se hromadí. Zároveň dochází i k translokaci rozpustných solí vzniklých v profilu zvětráváním. Na povrchu půdy se objevují výkvěty solí, popřípadě až křehké krusty (kůry). Tento proces se nazývá zasolovací (salinizace). Je prokazatelný analyticky rozborem vodního výluhu. Zasolovací proces počíná, jestliže se v půdě nahromadí více než 0,2 % solí, popřípadě když vodivost vodního výluhu půdní suspenze je větší než 4 mS.cm-l.

3.1.2 3.1.2.1

Fyzikální a mechanické vlastnosti půdy Zrnitost půdy

Členění disperzního podílu podle velikosti do 3 skupin na hrubé, koloidní a analytické disperze je příliš povšechné. Proto se půdní částečky podle velikosti rozdělují do více podílů, frakci či kategorií. Aby se zamezilo úplné libovůli v klasifikaci frakci, mají mít jednotlivé frakce shodné některé základní fyzikální, popřípadě fyzikálně chemické vlastnosti. V Čechách původně zavedená klasifikace Kopeckého je v souhlase s frakcemi (kategoriemi) zjišťovanými v Kopeckého plavicím přístroji a zrna < 0.01 mm se označují jako I. kategorie. Zrna o průměru nad 2 mm se souhrnně označují jako skelet. Zemina zbavená skeletu se nazývá jemnozem. Částice pod 2.µm byly pojmenovány jako fyzikální jíl, pod O,1 µm jako koloidní jíl. Podrobnější mezinárodní roztřídění zrnitostních frakcí vyplývá z tohoto schématu:

J je jemný, S- střední, H - hrubý. Hodnota 6,3 a její desítkové násobky vyplý-

- 32 (129) -

vají ze střední hodnoty mezi 2 a 20..μm v logaritmickém měřítku, popř. jejích desítkových násobků. Naše normy se mírně liší od mezinárodních zvyklostí. Půdy a zeminy se označují podle převládající frakce. Abychom zamezili subjektivismu v pojmenování, provádí se zmitostní rozbor a jím se stanoví procentuální zastoupení jednotlivých frakcí. Zemina se před zrnitostním rozborem musí přípravit, hrudky a agregáty se musí rozmělnit a půdní koloidy peptizovat. Proto se zemina před rozborem namáčí do destilované vody, povaří nebo roztřepe a potom se obvykle ještě přidává dispergenční (peptizační) čjnidlo, například čpavek neb sodná sůl v malé koncentraci, aby se trvale zvýšil ξ potenciál koloidů. Nejjednodušší způsob stanovení jednotlivých zmitostních frakcí je prosévání na sítech o určitém průměru oka. Pro důkladné vzájemné oddělení částeček je třeba prosévat zeminu ve vodě. Nejmenší rozměr stanovený proséváním ve vodě je 0,063 mm, obtíže se však objevují již při prosévání na sítu o průměru oka 0,1 mm. Jemnější částice, které jsou pro charakteristiku půdních vlastností tak důležité, ulpívají na síťovině. Proto se pro oddělení jemnějších zrnitostních tTakcí používá nepřímých sedimentačních metod. Jsou založeny na sedimentačních zákonech závislosti sedimentační rychlosti v na velikosti částice. Používá se Stokesův zákon, který neplatí mimo laminární oblast proudění a vztahuje se na kulové částečky, ale pro tyto účely postačí. Výsledkem zrnitostních rozborů je zrnitostní křivka, podle které můžeme rozhodnout o druhu půdy.

Obr. 3.2 Čáry zrnitosti a) písčitá půda, b) písčitohlinitá c) jílovitohlinitá půda U metody hustoměmé měříme v určitých časových intervalech hustotu suspenze. Protože vlivem rozdílné sedimentační rychlosti klesá hustota suspenze, lze výpočtem a pomocí nomogramu nebo jednoduchého programu zjistit velikost a procentuální zastoupení částic. Množství jednotlivých frakcí, zjištěná zrnitostními rozbory se bud' vynášejí tabelárně, nebo do součtové čáry, tzv. čáry zrnitosti. Na svislici grafického papíru jsou procenta, na vodorovné potom v logaritmickém měřítku velikosti zeminných částeček. Z čáry zrnitosti lze vyčíst frakce libovolných rozměrů.

- 33 (129) -


Podle procentuálního zastoupení jednotlivých frakcí se slovně označí (klasifikuje) půdní druh. Pro klasifikaci půdního druhu (textury zrnitosti) existují závazné tabulky. Při terénních pracích se půdní druh odhaduje podle tabulky. Tabulka 3.2 Klasifikace zrnitosti půd podle Nováka Obsah I. kategorie

Pojmenování

Makroskopický účinek

písčitá zemina

ani za mokra se částice nespojují

10 - 20

hlinitopísčitá zemina

20 - 30

písčitohlinitá zemina

částice se za mokra spojují. nelze však vvválet hádka lze vyválet hádka. který se však snadno rozpadá, zemina skřípe mezi prsty

30 - 45

hlinitá zemina

lze vyválet hádka

45 - 60

jílovitohlinitá zemina

po stisknutí vlhké zeminy lesk, mastnost prstú

60 - 75

jílovitohlinitá zemina

silná mastnost, lepkavost

nad 75

jíl nebo prchlice

vysoká mastnost, lepkavost

< 0,01 mm 0-10

U půd obsahujících skelet se odděluje jemnozem od skeletu, textura jemnozemě se stanoví rozborem, zatímco množství skeletu se doporučuje odhadnout přímo v terénu. Údaje o přítomnosti skeletu v půdě je třeba vždy doplnit charakteristikou o tvaru (ostrohranosti - zaoblenosti), tvrdosti, stupni zvětrávání, uložení v profilu (rovnoběžné, vše směrné ) a o petrografickém složení skeletu. Podle obdělávatelnosti půdy se tradičně mluví o půdách lehkých, středně těžkých a těžkých, které odpovídají podle zrnitosti těmto základním druhům půd: písčité, hlinité, jílovité. Název vznikl podle obtížnosti při obdělávání těchto půd. Písčité půdy (lehké) obsahují I. kategorie pod 25%, jsou velmi snadno obdělávatelné, snadno propustné pro vzduch i pro vodu, vysoce provzdušněné, s nízkou vodní kapacitou. Jsou proto snadno vysýchavé. Tepelný režim je velmi dobrý, snadno se prohřívají. Mikrobiální činnost je vysoká, humus je rychle oxidován. Protože výchozích organických látek je relativně málo, jsou tyto půdy chudé na humus. Sorpci mají nízkou, živiny jsou snadno vyplavovány. Hlinité půdy (středně' těžké) obsahují I. kategorie 25 až 45%, mají za příznivých okolností, především při dobrém strukturním stavu, optimální fyzikální, chemické a biologické vlastnosti. Vodní kapacita i provzdušněnost jsou vyhovující. Propustnost a především infiltrace srážkové vody jsou střední, značně závislé též na struktuře půdy. Mají dostatečnou sorpční schopnost. Jsou soudržné a za normálních okolností (vhodná vlhkost) se obdělávají bez obtíží. Jílovité půdy (těžké) obsahují I. kategorie nad 45%,

- 34 (129) -

jsou málo propustné pro vzduch i pro vodu, mají vysokou vodní kapacitu, malou provzdušněnost, často trpí zamokřením, uléhavostí. Mikrobiální činnost bývá dosti omezena, mají často nevyhovující tepelný režim vlivem zamokření, půdy jsou studené. Snadno rozbřídají, bobtnají a pomalu vysychají. Sorpci mají vysokou. Fyzikální a fyzikálně chemické vlastnosti jsou silně závislé i na mineralogickém složení frakce fyzikálního jílu. 3.1.2.2

Struktůra půdy a pórovitost

Půdní částečky se jen výjimečně vyskytují v půdě jako navzájem izolované, oddělené celky. Vytvářejí naopak větší či menší shluky, které se nazývají agregáty. Podle jejich velikosti rozeznáváme v zásadě makro agregáty o průměru nad 0,25 mm a mikroagregáty o průměru pod 0,25 mm. Agregáty jsou ve vodě stabilní. Tato nerozmokavost je způsobena různými tmelícími látkami a koagulací. Pro určité pedogenetické poměry je zákonitý většinou jak tvar, tak velikost agregátů. Zvláště typické je vnitřní uspořádání půdní hmoty, stanovitelné mikroskopickým studiem tenkých výbrusů půdy. Pojmem půdní struktura označujeme souhrnně prostorové uspořádání agregátů v půdě. Podle tvaru a geneze agregátů a podle uspořádání a vazby půdních částic v agregátech se určují různé druhy struktury. Důležitým znakem půdní struktury je to, že se půda v přirozených podmínkách rozpadá do agregátů majících určité zákonité tvary. Umělým mechanickým způsobem (zhutňování půdní hmoty) za vyšší vlhkosti půdy dochází ke shlukování, popřípadě k deformaci shluků a vznikají nové útvary - pseudoagregáty, které postrádají stabilitu, ve vodě se snadno a rychle rozplavují. Půdy sypké, písčité a kamenité suti nevytvářejí agregáty, ovšem existence• mikroagregátů je i zde většinou patrná. Vznik půdní struktury je vázán na existenci mikrogregátů v půdě. U sedimentárních nezpevněných matečních substrátů jsou již většinou mikroagregáty přítomny a vznikaly při sedimentaci. Další koloidní částečky, vzniklé pří současném vývoji půdy, se formují do dalších mikroagregátů. U půd vznikajících na celistvých horninách se zároveň s rozrušováním horniny a se vznikem půdních částeček vytvářejí i mikroagregáty. K mikroagregátům patří zkoagulované půdní koloidy, útvary vzniklé spojením částeček jílových a prachových, často za přispění gelů a sesquioxidů s huminovými kyselinami. Řadíme k nim dále i hrubé půdní částečky a krystaly s koloidním povlakem. Předpokladem pro existenci mikrostruktury je koagulace půdních koloidů. V poměrech soloňcového zasolení, tj. při vyšším obsahu výměnného Na'" v půdním sorpčním komplexu, dochází proto k úplné destrukci mikrostruktury a obecně struktury. Stmelení mikroagregátů způsobují také organické látky, vznikající při biochemických procesech humifikace. Proces si lze představit tak, že molekuly huminových kyselin vázané na minerální částice polymerizují a jsou tedy "prostředníkem" pro spojení více minerálních částic do jednoho pevného útvaru, stmelující je do mikroagregátu. Tmelící působení humusových látek však není trvalé, humusové látky jsou postupně odbourávány, a proto je nutné neustálé zásobení půdy čerstvými organickými látkami. Výhodnější je, proběhne-li humifikace v celém svém rozsahu v půdě než hnojení vlastními humusovými látkami, neboť

- 35 (129) -


humusové polární látky jsou nejaktivnější ve stavu zrodu; tehdy vytvářejí nejpevnější vazby. Vliv na agregaci mají i povlaky amorfní povahy, obalující v tloušťce 1 až 10 nm povrch minerálních částeček. Tyto povlaky vznikly během zvětrávání a silně ovlivňují vlastnosti půdních částic a kromě toho při přiblížení jednotlivých částic k sobě působí cementačně, stmelují částice do mikroagregátů. K cementačním látkám počítáme především .hydráty sesquioxidů. V redukčních poměrech zamokřených horizontů jsou rozrušovány železitohumátové agregáty a obecně železité tmely přecházejí na rozpustné železnaté sloučeniny, popřípadě se Fe objevuje přímo v iontové formě. Následkemtěchto intenzivních procesů, spojených i s výskytem málo zkondenzovaných huminových kyselin je naprostá destrukce mikroagregátů. Vzrůstem velikosti mikroagregátů, popřípadě shlukováním mikroagregátů do větších celků, vznikají postupně makroagregáty. K makroagregaci dochází také vlivem objemových změn při vysychání půdy (vznik drobných trhlin), působením mrazu a vlivem dehydratace. Kořenový systém rostlin - zvláště při velké hustotě kořání, rozdrobuje kompaktní půdní hmotu a vzniklé útvary působením tlaku mírně zhutňuje. Tlak je vyvoláván jak vyvíjejícími se kořínky, tak bobtnáním organické hmoty odumřelých kořínků. Při obdělávání je například zřetelný rozpad půdní hmoty do agregátů podél stop odumřelých kořínků. Při dostatečné hustotě a pravidelnosti kořenového systému vzniká optimální agregace o velikosti agregátů 1 až 5 mm. Kořenový systém ovlivňuje i objem rhizosféry, která má význam především při humifikaci, tedy při vytváření důležitých tmelících látek. Z živočichů žijících v půdě mají na drobení půdy a následnou agregaci největší vliv dešťovky, které svými exkrementy zpevňují půdní agregáty. Na drobení půdní hmoty má vliv v neposlední řadě i mechanické obdělávání půdy. Vlivem všech uvedených mechanických, mechanickobiologických i chemických činitelů se půda rozpadá do strukturních útvarů - agregátů. Na trvanlivost těchto makroagregátů má prvořadý vliv způsob cementace. Jestliže mechanické rozdrobení půdní hmoty není provázeno zpevněním makroagregátů cementačnÍmi látkami a jestliže mi kro agregáty - základní kameny agregátů - nejsou stabilní, jsou výsledné makroagregáty také nestabilní, ve vodě (po srážce, po závlaze) se rychle rozpadají. Tyto nestabilní, náhodné shluky půdní hmoty se nazývají pseudoagregáty. Strukturní agregáty se naopak vyznačují vysokou stabilitou ve vodě, jsou nerozmokavé, a i při mechanickém působení se rozrušují nesnadněji než pseudoagregáty. Ke stabilitě agregátů přispívá někdy i povrchová organická blanka, patrná při mikroskopickém sledování. Podle stupně vývoje struktury rozlišujeme 3 skupiny půd: a) půdy nestrukturní, u nichž nejsou patrné agregáty, půdní hmota může být rozdrobena do větších či menších útvarů náhodných tvarů - pseudoagregátů. Pseudoagregáty se ve vodě rozplavují a vytvářejí stejnorodou půdní hmotu. Na povrchu půdy vzniká slitý půdní škraloup, po orbě vznikají velké hroudy. b) Půdy se slabě vyvinutou strukturou, patrnou až při rozdrobování urýpnutých hrud. Podíl nestrukturního materiálu převládá.

- 36 (129) -

c) Půdy strukturní (s vyvinutou strukturou). Agregáty se velmi snadno od sebe oddělují a jsou velmi pevné a ve vodě zcela stabilní. Podle tvaru agregátů se rozlišuje struktura do čtyř morfologických tříd: I. třída, všechny tři osy jsou stejně dlouhé, tvar je zaoblený, např. drobtovitá, hrudovitá struktura. II. třída, všechny tři osy jsou stejně dlouhé, plochy a hrany jsou zřetelné, např. kostkovitá, polyedrická struktura. III. třída, svislá osa je protažena, např. sloupkovitá struktura, IV. třída, vodorovné osy jsou protaženy, např. lístkovitá struktura. Uvedená klasifikace struktury podle morfologických znaků je důležitá pro klasifikaci půdních horizontů a pro určení půdního typu, dále pro modelování pórového systému půd, jestliže máme fyzikálně reálně řešit proudění vody a transport látek v celém půdním profilu. Pro účely zemědělství a praktické hydrologie je především významný strukturní stav v humusovém horinzontu. Srovnejme některé základní vlastnosti Ahorizontu půdy středně těžké až těžké, jinak stejných vlastností, v prvém případě však strukturní a ve druhém nestrukturní. Při infiltraci srážkové vody je již počáteční rychlost infiltrace u půdy nestrukturní nižší, velmi rychle se dále snižuje, zatímco u strukturní půdy se počáteční vysoká infiltrace během času snižuje mírněji. Prudké snížení na nestrukturní půdě je způsobeno rozpadem pseudoagregátů a vznikem půdního škraloupu. Vzduch uzavřený v pórech pod škraloupem zhoršuje průběh infiltrace, zatímco u strukturní půdy nedochází k rozplavování agregátů a vzduch z půdních pórů uniká. Srážková voda na nestrukturní půdě se ztrácí povrchovým odtokem a výparem a v nedostatečné míře zvlhčuje půdu. Výpar z nestrukturní půdy je vyšší než z půdy strukturní. Na nestrukturní půdě existují souvislé kapilární póry, jimiž je voda při vysušení povrchové elementární vrstvy rychle přiváděna k povrchu z hlubších vrstev. Na strukturní půdě jsou kapiláry existencí agregátů zpřetrhány a výparem se po vysušení povrchové elementární vrstvy velmi pozvolna snižuje vlhkost hlubších vrstev. Strukturní půda humusového horizontu tedy dobře hospodaří s vodou, zatímco nestrukturní půda je z vodohospodářského hlediska nevýhodná, zvyšuje povrchové odtoky, zmenšuje příjem vody do půdního profilu a snadněji podléhá vysušování. Vysoké hodnoty povrchového odtoku způsobují intenzivnější vodní erozi, zvláště též proto, že pro odnos elementárních půdních částic postačuje mnohem menší unášecí síla než pro odnos podstatně větších agregátů u strukturní půdy. Ve strukturní půdě je dále lepší poměr mezi póry kapilárními, v nichž po dlouhé období může být poutána voda kapilárními silami, a mezi póry nekapilárními, které jsou obvykle vyplněny vzduchem. V nestrukturní půdě středně těžké a těžké jsou přítomny především kapilární póry, a proto jsou tyto půdy více náchylné k zamokření srážkovou vodou ve vlhkém 'období, a tedy více náchylné k redukčním procesům.

- 37 (129) -


Strukturní stav humusového horizontu půdy není neměnnou, stálou vlastností. Povrch půdy, vystavený účinkům povětrnosti a mechanickým vlivům při obdělávání, trpí v nejvyšší míře rozrušováním agregátů. Dešťové kapky, dopadající na exponované agregáty na povrchu, rozrušují agregáty mechanicky. Povrchové elementární vrstvy jsou vystaveny nejvíce kolísání vlhkosti. Náhlé zvlhčení vysušených agregátů má za následek mechanický rozpad agregátů. Pojížděním strojů a každým kultivačním zásahem se drtí agregáty povrchové vrstvy. Těžké mechanismy však působí na zhutňování půdy a na rozrušování struktury také v hloubce až do 60 cm, a tedy na ztrátu strukturního stavu B-horizontu. Intenzita mechanického rozrušování je vyšší u půdy, která je pouze po krátkém období v roce zastíněna vegetací. Stabilita jednotlivých agregátů ve vodě se nejjednodušeji určuje přímým pozorováním agregátů náhle ponořených do misky s destilovanou vodou. Agregáty stabilní zůstávají po ponoření nerozrušeny, pseudoagregáty se okamžitě rozplynou do kašovité hmoty, agregáty málo stabilní se postupně rozpadají zčásti na menší útvary, zčásti vytvářejí kašovitou hmotu. Často užívanou metodou je prosévání půdy na vzduchu ("za sucha") a pod vodou. Výsledky se vynesou jako čáry agregace podobně, jako se vynášejí čáry zrnitosti a vyhodnocují se. Čím jsou větší rozdíly obou prosévání, tím je menší stabilita agregátů. Morfologické vlastnosti agregátů z jednotlivých agregátových frakcí, popřípadě celková vnitřní architektura půdy, vzájemné uspořádání agregátů, se studují mikroskopicky na tenkých výbrusech půdy. Agregáty se před provedením výbrusu fixují, jako nejvhodnější fixační látky se zatím u nás užívají epoxydy a polyestery. Fixační látka musí mít vhodnou viskozitu, aby vnikla do všech pórů. Při tuhnutí nesmí měnit svůj objem. V určitém objemu půdy je část prostorů nezaplněných tuhou fází - půdní hmotou. Tyto prostory, které mají různý tvar a velikost, jsou nazvány půdní póry. Póry většinou nejsou od sebe odděleny, jsou spojité, i když od místa k místu mají rozdílný tvar a velikost. Někdy se tvar pórů idealizuje a předpokládá se pro zjednodušení, že jsou válcovité. Charakterizují se potom rozměrem - průměrem. Protože jde o zjednodušení, uvádí se ekvivalentní průměr pórů a procentuální množství pórů o určitém ekvivalentním průměru. Termínem ekvivalentní se označují póry, ve kterých se chová voda vlivem kapilárních sil stejně jako v pórech válcových daného průměru. Objem pórů Vp vztažený k celkovému objemu půdy Vs v přirozeném uložení nazýváme pórovitostí.

Tab. 3.3 Hodnoty mezní provzdušněnosti Plodina louky pšenice, oves

Provzdušněnost (%). PA minimálni optimální 5 10 10 - 15 15 - 20

- 38 (129) -

ječmen, okopaniny

15 - 20

18 - 24

Pokud je vlhkost půdy po většinu vegetačního období příliš vysoká a provzdušněnost nižší než požadované údaje, ke třeba uvažovat o vhodném melioračním opatření. Často to bude technické odvodnění. Avšak je třeba mít na zřeteli původ příčin nevyhovujícího stavu. Někdy dostačuje postupné odstranění zhutnělého podbrázdí nebo rozrušení kompaktního iluviálního horizontu ke zlepšení vzdušného režimu půdy. Půdní vzduch se svým složením liší od vzduchu atmosférického. Obsah CO2 je zhruba desetkrát až stokrát vyšší než ve vzduchu atmosférickém. Zvýšení obsahu CO2 je na úkor obsahu kyslíku. Tato rozdílnost je způsobena především dýcháním kořenů rostlin a činností mikroorganismů. V ornici bývá obvykle obsah CO2 menší než ve spodině. Jeho množství značně kolísá, v zimě je menší než v létě, po závlaze stoupá v souvislosti s intenzitou mikrobiální činnosti. Staticky zjištěný obsah CO2 v půdním vzduchu však plně nevystihuje skutečné poměry mikrobiální aktivity. Ve strukturní půdě je na příklad tvorba CO2 větší než v půdě nestrukturní, avšak obsah CO2 v půdním vzduchu je větší než v půdě nestrukturní, a to pro menší mohutnost výměny půdního vzduchu se vzduchem.

3.1.3

Chemické vlastnosti půdy

Chemické vlastnosti půdy jsou ovlivněny různými procesy probíhajícími v půdě, chemickým složením výchozích materiálů (půdotvomého substrátu) a zásahy člověka. K procesům patří přeměna minerálních organických látek, sorpce a desorpce na rozhraní pevné půdní fáze s půdním roztokem., transport rozpuštěných látek i jemných suspenzí v půdě odčerpáním rozpustných živin kořínky rostlin. Všechny tyto procesy probíhají sice zároveň, ale v čase se nestejně mění jejich intenzita a vzájemné ovlivnění jednotlivých procesů není zanedbatelné. Důsledkem je značná dynamičnost chemických poměrů v půdě. Navíc chemizace zemědělství a lesnictví - dodávání minerálních hnojiv ve velkých dávkách a používání pesticidů, látek působících toxicky na plevele, hmyz a nositele rostlinných onemocnění - způsobuje změny nejen v chemismu půdy, ale po transportu těchto látek půdním prostředím může způsobit znečištěni povrchových a podzemních zdrojů vody. Složení půdního roztoku podstatně ovlivňuje růst rostlin, a proto výživa rostlin a úrodnost půdy musí být popisovány v těsné návaznosti na chemické vlastnosti půdy. Znečištění půdy různými odpady může vést ke zvýšení obsahu některých prvků v pěstovaných plodinách. Například je to patrné u těžkých kovů, jejichž koncentrace řádově vzrůstá v půdě i v plodinách v blízkosti průmyslových center a dopravních cest. Vliv zvýšených koncentrací na živočišné tkáně je obvykle škodlivý, a proto přechod těchto prvků do biologického cyklu přes půdu je nežádoucí. Chemismus půdy je proto v současné době studován nejen s ohledem na vývoj půdy a na optimální výživu rostlin, ale i se zřetelem na ochranu základních zdrojů životního prostředí člověka.

- 39 (129) -


3.1.3.1

Fyzikálně chemické vlastnosti půdy

Fyzikálně chemické vlastnosti půdy jsou závislé na vlastnostech půdního roztoku a na vlastnostech půdních koloidů. Voda, která se vsakuje do půdy, obsahuje obyčejně rozpuštěný kyslík, CO2, a v malém množství další plyny. V půdě se dostává do styku s půdními částicemi, reaguje s nimi, obohacuje se různými rozpustnými látkami, umožňuje výměnu iontů na sorpčním komplexu půdy. V půdním prostředí se zasakující voda podstatněji obohacuje CO2. Tím se mění reakce půdního roztoku a zároveň se zvyšuje rozpustnost některých látek. Vzájemný poměr rozpuštěných minerálních a organických látek se mění v různých půdách a horizontech, obsah kolísá během roku. V podzolových a bažinatých půdách převládají v půdním roztoku organické látky, v černozemních je poměr organických a anorganických látek zhruba roven jedné, v zasolených půdách vysoce převládá obsah anorganických látek. Celkový obsah rozpuštěných látek jsou řádově setiny procent v půdách nezasolených. V zasolených půdách vzrůstá obsah rozpuštěných látek nad 0,2 %. Často místo údaje o obsahu rozpuštěných látek v procentech se uvádí elektrická vodivost vodniho výluhu, získaného pomoci různých přetlakových nebo podtlakových a filtračních aparátů. V našich půdách se vyskytují jako převládající ionty HC03 -, v malém množství SO42-, N03-, z kationtů H+, Ca2+, Mg2+, N4+, K+, řidčeji Fe3+, Al3+. Pouze v zasolených půdách převládají většinou chloridy, sulfáty, z kationtů navíc přistupuje Na+. Z organických látek se v půdním roztoku vyskytují různé organické kyseliny, jejich soli, cukry bílkoviny, aminokyseliny, často též fulvokyseliny. Rozpuštěné látky ovlivňují hodnotu osmotického tlaku, který stoupá s koncentraci látek v půdním roztoku. Pokud je osmotický tlak půdního roztoku menší než osmotický tlak buněčných šťáv, mohou být voda a roztok přijímány rostlinami (vliv zde má také potenciál půdní vody). V zásadě při vysoké koncentraci rozpustných solí v půdním roztoku jsou rostliny nepříznivě ovlivňovány již samotnou vysokou hodnotou osmotického tlaku, bez zřetele k toxicitě některých látek v určité koncentraci na rostlinou tkáň. Reakce půdního roztoku je způsobována především přítomností rozpustných kyselin a kyselých nebo zásaditých solí. Nazývá se aktivní reakce a stanoví se u nás pomoci vodního filtrátu nebo v suspenzi při poměru zeminy k vodě = 1 : 2.5, v zahraničí je častější stanovení pH výluhu, získaného z pastové konzistence půdy a vody. Hodnota pH půdy kolísá obvykle v rozmezí od 4,0 do 8,5 v závislosti na půdním typu a ekologických poměrech. Protože většina půd v ČR je sorpčně málo nasycena, případně jsou půdy až sorpčně nenasycené, stanoví se u nás častěji výměnná reakce. Při jejím určování se působí na půdu roztokem neutrální soli chloridu draselného o normální koncentraci (N KCl). Disociovaný kation draslíku vytěsňuje ze sorpčního komplexu výměnný vodík, který přispívá ke zvýšení celkové koncentrace H+. To znamená, že výměnnou reakcí se stanoví hodnota pH dosažená sčítáním dvou faktoru: aktivní reakce půdního roztoku + extrémního zvýšení koncentrace H+ iontů vlivem výměny. Proto je pH výměnná nižší než pH aktivní a čím je vyšší rozdíl mezi oběma hodnotami, tím je nižší stupeň sorpčního nasycení.

- 40 (129) -

3.1.4

Principy morfo genetického klasifikačního systému

1. Genetická koncepce byla použita jako teoretický základ kategorizace a výběru diagnostických znaků pro klasifikaci půd. 2. Pro klasifikaci byl použit morfogenetický přístup - klasifikace vnitřních vlastností pedonů určených souborem genetických horizontů a jejich morfologickými, fyzikálními a chemickými vlastnostmi. Půdně klasifikační iednotky: • Skupina - seskupení půdních typů se shodným hlavním půdotvorným procesem, identifikace podle dominantního diagnostického horizontu. • Půdní typ - půdy charakterizované obdobnými morfologickými a analytickými znaky, které se vyvíjely pod vlivem určitého souboru půdotvorných činitelů, se shodným hlavním půdotvorným procesem. Vyznačují se jistou kombinací půdních horizontů, která je pro daný půdní typ charakteristická. • Subtyp - při jejich vzniku spolupůsobil další, podřízený půdotvorný proces. Subtyp tvoří přechod mezi dvěma půdními typy. • Varieta - zpravidla je odvozena od další význačné vlastnosti, která je zjistitelná analyticky (varieta kyselá, silně kyselá, karbonátová aj.) • Forma - podle erozně akumulačních a antropických znaků, případně i podle humusové formy. Všechny klasifikační jednotky, s výjimkou variety Je možno identifikovat přímo v terénu podle měřitelných vizuálních znaků. Uplatněním přesně definovatelných diagnostických horizontů se do značné míry překonávají obtíže objektivního hodnocení pedogeneze dané polygenetickým vývojem půd, vrstevnatostí půdních profilů, starými geologicko-morfologickými a pedologickými procesy a jejich důsledky pro dnešní půdy. Tímto způsobem je ale na druhé straně obtížné a často nemožné, rozlišit jednotlivé půdní procesy a jejich. vnější projevy (např. jde-li o znaky reliktní, nebo recentní podmíněné pedogenně nebo geogenně, podíl vlivu člověka apod.) Diagnostické půdní horizonty Základní kategorie - půdní typ - se identifikuje podle diagnostických horizontů. Ty byly vytvořeny kvantifikací genetických půdních horizontů a jejich dominantní přítomnost, respektive kombinace v pedonu jsou základem klasifikačního systému. Diagnostický horizont je definovaný souborem vizuálních a analytických znaků s hraničními měřitelnými parametry. Rozlišuje se dále termín "náznaky diagnostického horizontu", vyjadřující změnu nebo neúplný soubor znaků určitého diagnostického horizontu. Uplatňuje se při identifikaci subtypu. Povrchové diagnostické horizonty: 1. lniciální - mladý, mělký světle zbarvený horizont, vyvinutý na silikátových až karbonátových substrátech. Varieta: nivní bez humusu 2. Melanický - mělký, tmavě zbarvený povrchový horizont různého stáří. Varieta: nivní – více než 1% humusu - 41 (129) -


3. Vyzrálý - hluboký, tmavě zbarvený povrchový horizont. Variety: čemozemní, smonicový, lužní, eutrofuí, andický Antropický - povrchový horizont uměle vytvořený, nebo plně přetvořený s libovolným zbarvením. 5. Rašelinový - horizont vznikající rašeliněním organických zbytků rostlin bez jejich výrazného přirozeného promíšení s minerální složkou půdy v podmínkách dlouhodobého zamokření. Varieta: zrašelinělý horizont Podpovrchové diagnostické horizonty: 1.Kambický - horizont charakteristický přeměnou (vnitropůdního zvětrávání) bez iluviace, s možnými slabými znaky dalších podpovrchových horizontů. Varieta: andozemní 2.Luvický - horizont iluviání akumulace translokovan'ých jílových minerálů, někdy i tmavých organických koloidů. 3.Podzolový - horizont akumulace translokovaných nízko molekulárních organických látek, hliníku a znaků akumulalace železa v amorfních formách jako výsledek procesu podzolizace, tj. peptizace humusu a dalších prvků, migrace tohoto materiálu vlivem prosakující vody, imibilizace a uložení. Podmínkami tohoto procesu jsou kyselé půdy (pH H20:< 5,0), tvorba kyselého surového humusu a promyvný typ vodního režimu. 4.Slancový - iluviální (peptizovaný) B horizont s vysokou nasyceností sorpčního komplexu výměnným sodíkem v důsledku translokace a peptizace koloidů a lehce rozpustných solí z nadloží. 5.Gleiový - jako diagnostický horizont se uplatňuje jeho redukční část, jako náznak diagnostického horizontu jeho oxidační zóna. Jde o horizont, jehož vývoj je ovlivněn trvale vysokou hladinou podzemní vody. Jiné diagnostické horizonty, které mohou být povrchové i pod povrchové - vybělené, horizonty akumulace solí, s reliktními znaky. Eluviální - převážně pod povrchový horizont světlejší barvy než horizonty nad ním a pod ním ležící, ochuzený o vyluhované minerální a organické koloidy, sesquioxidy, soli nebo jejich sloučeniny. Variety: luvický, podzolový, slancový. Pseudogleiový - jako diagnostický horizont se uplatňuje jeho redukční část vybělený horizont s redukčně-oxidačními procesy vlivem periodického působení povrchových vod gravitačně až laterálně proudících nebo stagnujících v půdě s litogenně nebo pedogenně podmíněnou vrstvou se sníženou propustností. Solončakový - horizont sekundárního obohacení lehce rozpustnými solemi opakovaným kapilárním řením vysoce

výstupem

nebo

záplavami

s následným odpa-

mineralizovaných vod. Při popisu jednotlivých půdních horizontů se používá určitých značek. Označení, které zavedl Dokučajev a které používá k označení horizontů písmeny ze

- 42 (129) -

začátku abecedy se používá v upravené formě v mezinárodních klasifikacích, stejně tak u morfogenetického klasifikačního systému. V metodice komplexního průzkumu zemědělských půd (KPZP) se používalo odlišné označení, vyjadřující základní pedogenetické procesy v horizontech. Vzhledem k tomu, že jak mapy KPZP, tak jejich využití při bonitaci půd je stále u nás používáno, uvádíme v následující tabulce obojí označení. Tab. 3.4 Přehled půdních horizontů a jejich signatura. Označení dle KPP

Horizont

Mezinárodní označení

Horizont nadložního humusu

O

O.Ao

Rašelinné horizonty hydromorfních půd

T

T

H.h. 0rH. Orb

Am. Ah. Au.Ap

Eluviální, ochuzené horizonty

E

E, A2

Luvické, obohacené horizontv: Slancový Horizont obohacený sesquioxidy Horizont obohacený humusem a sesquioxidy

I Ina I. Ihs

B Ba Bs Bhs

Horizont vnitropůdního zvětrávání (kambický)

V

Bv

Horizont akumulace solí (solončakový)

S.

Sa

Povrchové horizonty s akumulací humusu

Horizonty hydromorfní: pseudoglejový Glejový Půdotvorný substrát

g

g

G P

G C

Podložní hornina lišící se od P

D

D,R

Pevná hornina

M

M

3.2 3.2.1.1

Půdní typy v ČR Půdy imiciální

Hlavním půdotvorným procesem je počáteční stadium zvětrávání a nevýrazná humifikace. Půdy s iniciálním A horizontem: • Litozem (nevyvinutá půda) Skeletovitá půda - vzniká v podmínkách, kdy skalní podloží vystupuje blízko k povrchu. Původním porostem jsou většinou skalní stepi - nezapojené porosty zakrslých dřevin. Půdotvorným substrátem jsou většinou hrubě skeletovité rozpady bezkarbonátových hornin. Půdní profil je jednoduchý - mělký humusový horizont nasedá přímo na půdotvorný substrát (Ah - M). Tyto půdy jsou po všech stránkách extrémně nepříznivé, mělké, silně skeletovité, málo vododržné, často leží ladem, nejsou příznivé ani pro lesní produkci . • Regozem (drnová půda)

- 43 (129) -


Vzniká především v nižších polohách v klimaticky teplých oblastech na nekarbonátových vátých píscích a štěrkopískových terasách. Původním porostem byly suchomilné trávy a agátové lesy. Drnový proces je charakterizovaný omezeným hromaděním slaběji kondenzovaných organických látek na špatně zvětrávajících substrátech. Regozemě jsou minerálně chudé, s nízkou sorpční kapacitou. Živiny jsou vyluhovány, obsah humusu je pod 1 %. Mají vysokou hydraulickou vodivost, nízkou využitelnou vodní kapacitu a vysokou vzdušnou kapacitu. Půdní profil má jednoduchou stavbu: Ap - jasně hnědá až šedohnědá, nestrukturní, mocnost do 15 cm, ostrý přechod C - písčitý až štěrkopískový půdotvorný substrát 3.2.1.2

Půdy melanické

Skupina půd s drnovým půdotvorným procesem až po procesy akumulace a stabilizace humusu._půdy s melanickým A horizontem, silikátovým až karbonátovým, bez dalších diagnostických horizontů nebo jen s jejich náznaky. • Ranker ( hnědá půda kyselá, drnová, podzol drnový) Půda s melanickým silikátovým A horizontem na kamenitých až balvanitých deluviích nekarbonátových hornin. Půdní profil je tvořen relativně mocným humusovým horizontem, který přechází opět přímo do substrátu tvořeného fyzikálně rozrušenou přemístěnou horninou. Humusový horizont je charakteristický vysokým podílem zčásti rozložené organické hmoty, která vyplňuje mezery mezi horninovým skeletem. Rankery jsou, přes řadu poměrně příznivých vlastností (např. vláhový režim), téměř výhradně lesními stanovišti - vzhledem k vysokému obsahu hrubého skeletu. •Rendzina Půda s karbonátovým melanickým A horizontem, která vzniká na silně karbonátových horninách - vápencích a dolomitech. Nacházíme je ve všech klimatických pásmech. V Českém masivu jsou nejvíce rozšířeny v pahorkatinách. Původním porostem zde byly hlavně teplomilné doubravy až skalní stepi, ve vyšších polohách obvykle vápnomilné bučiny až reliktní bory. Konfigurace terénu je zpravidla značně členitá (krasový reliéf). Hlavním půdotvorným procesem je u rendzin humifikace, zvětrávání se příliš neuplatňuje. Pod humusovým horizontem se nachází přímo hrubě rozpadlá hornina. Rendziny jsou většinou mělké kamenité půdy, obvykle těžšího zrnitostního složení, se středním až vyšším obsahem humusu' střední kvality. Nejtypičtějším znakem je přítomnost uhličitanu vápenatého nebo hořečnatého v celém půdním profilu, proto i půdní reakce je neutrální až slabě zásaditá. Sorpční vlastnosti jsou obvykle příznivé, méně již fyzikální vlastnosti. Půdní profil má jednoduchou stavbu: Aca - tmavě šedá až hnědá, zrnitá až drobtovitá struktura, skelet ovitá, mocnost do 30 cm A/C - šedá až hnědá, štěrkovitá až kamenitá, záteky humusového horizontu, mocnost do 50 cm - 44 (129) -

CCa - půdotvorný substrát - vápence, dolomity • Pararendzina Pararendziny jsou určitou obdobou kambizemí vzniklých na zvětralinách karbonátovo ¬silikátových hornin - vápnitých břidlicích, piskovcích, opukách, na karbonátových zvětralinách čedičů. Jejich vývoj je vázán na uvedené substráty, zpravidla nejsou zastoupeny ve vyšších nadmořských výškách. Původním porostem byly většinou teplomilné doubravy. Dominantním půdotvorným procesem je humifikace, uplatňuje se také vnitropůdní zvětrávání. Půdní profil je většinou mělký, obsah ostrohranného skeletu je do 30% - nižší než u rendzin. Půdní reakce je většinou neutrální, u výrazněji odvápněných povrchových horizontů může být i slabě kyselá. Pro zemědělské využití jsou pararendziny vzhledem k vysoké skeletovitosti méně vhodné, mohou být vyhovujícími stanovišti ovocných sadů. 3.2.1.3

Půdy molické

Skupina půd s procesem intenzivního hromadění a přeměny organických látek humifikace zbytků hlavně stepní vegetace, podmiňující vznik vyzrálého A horizontu v podmínkách nepromyvného vodního režimu. Do této skupiny zařazujeme půdní typy s vyzrálým A horizontem, bez dalších diagnostických horizontů nebo jen s jejich náznaky. • Smonice (černozem smonice) Půda s vyzrálým smonicovým A horizontem na texturálně těžkých substrátech ( > 30% částic < 0,001 mm v hloubce do min. 60 cm od povrchu) . Vyskytují se především na Chomutovsku, kde vznikly na montmorilonitických třetihorních jílech. Původním vegetačním krytem byly teplomilné doubravy, nadmořská výška jejich výskytu nepřesahuje 300 m. Hlavním půdotvorným procesem byla výrazná humifikace. Vlivem výrazných objemových změn se mění mikromorfologie a v suchém období se propadá humusový materiál do puklin. A horizont má mocnost i více než 80 cm, v jeho spodní, orbou nezasažené části se objevují vlivem objemových změn "skluzné" plochy. Tento horizont je zpravidla nevápnitý, na přechodu do matečného substrátu je vytvořen výrazný karbonátový horizont. • Černozem Půda s vyzrálým černozemním A horizontem, rozšířena je v našich nejsušších a nejteplejších oblastech s nepromyvným vodním režimem, kde vznikla pod původní stepí a lesostepí. Roční úhrn srážek v černozemních oblastech činí 450 650 mm, průměrná roční teplota je vyšší než 8° C, nadmořská výška 150 - 200 m . Matečným substrátem byly většinou spraše a sprašové hlíny, jen místy se uplatňují také slíny, vápnité tercierní jíly nebo vápnité písky. Stavba půdního profilu: Ap - černavá, tmavá, drobtovitá struktura Am - černavá až tmavošedá, drobtovité až zrnité struktury, mocnost do 60 cm, pozvolný přechod do

- 45 (129) -


A/C - šedoplavá, humusové záteky, slabě vyvinutá zrnitá struktura, někdy s akumulací CaC03, pozvolný přechod C - plavá spraš Hlavním půdotvorným procesem byla intenzivní humifikace, která probíhala pod stepní vegetací. Černozemě jsou většinou středně těžké, bez skeletu, humus je kvalitní, převažují huminové kyseliny, poměr C:N = 8: 1 - 9: 1. Obsah humusu v A horizontu je cca 3%, sorpční kapacita je vysoká, stupeň nasycení je kolem 90%, reakce je neutrální. Fyzikální vlastnosti jsou většinou velmi příznivé. Vlivem intenzivní kultivace a provzdušování ornice při obdělávání se často zhoršila kvalita a snížil obsah humusu a zároveň došlo ke sníženi stability struktury. V současné době jsou u nás černozemně prakticky bez výjimky využity jako orná půda, jsou to naše nejhodnotnější zemědělské půdy. 3.2.1.4

Půdy ilimerizované

Skupina půd s procesem illimerizace, translokace a akumulace jílovitých částic, koloidů, některých volných sesquioxidů při různé účasti organických látek, v podmínkách promyvného, nebo sezónně promyvného vodního režimu. Půdy s dominantním luvickým B horizntem. • Šedozem (černozem illimerizovaná) Půda s vyzrálým černozemním A horizontem, s méně výrazným eluviálním a s výrazným luvickým B horizontem. Hlavní půdotvorný proces - humifikace je doprovázena relativně výraznou illimerizací vzhledem k humidnějším a chladnějším klimatickým podmínkám. Nacházíme je hlavně na Královéhradecku a na Hané, v nadmořských výškách do 300 m. Hluboký humusový horizont, zpravidla mocnější než 50 cm je ve své spodní části zasažen eluviací, což se projevuje poněkud světlejším zbarvením, lístkovou strukturou a zejména nápadnou přítomností poprašků kyseliny křemičité na povrchu strukturních elementů. Tento horizont hlouběji přechází do poměrně mocného luvického horizontu, který je mimo jílových částic obohacen i přemístěným humusem. Šedozemě jsou využívány jako zemědělská půda, jsou také jedněmi z nejproduktivnějších půd, jejich úrodnost ovšem vyžaduje větší pozornost, zejména hnojení. • Hnědozem Půda s luvickým B horizontem pod většinou melanickým A horizontem. Jsou u nás zastoupeny v nižším stupni pahorkatin nebo v okrajových částech nížin, roční srážkový úhrn se pohybuje od 500 do 650 mm, průměrná roční teplota 7,5-8,5° C. Hnědozemě vznikaly pod listnatými lesy (duby, habry), půdotvorným substrátem byla nejčastěji spraš, dále sprašová hlína, nebo i smíšená svahovina . Hlavním půdotvorným procesem je illimerizace, při které je svrchní část profilu ochuzována o jílnaté součástky, které jsou zasakující vodou přemíst'ovány do hlubších půdních horizontů. Tento proces není ještě tak výrazný jako u luvizemí. Půdní profil má následující stavbu:

- 46 (129) -

Ap - šedohnědá, drobtovitá struktura, mocnost 25-35 cm, A/B - hnědá s drobnými záteky humusu, drobně polyedrická struktura, mocnost 10-15 cm, pozvolný přechod do, Bt - tmavohnědá, hrubě polyedrická, kostkovitá až prismatická struktura, lomové plochy s lesklými povlaky koloidů. Ostrý přechod do, C - plavá spraš, sprašová hlína, někdy s akumulací CaC03 Hnědozemě jsou nejčastěji středně těžké, někdy i těžší půdy. Obsah humusu je nižší než u černozemí, jeho složení je však ještě příznivé, poměr C : N = 10: I Půdní reakce je zpravidla mírně kyselá, sorpční vlastnosti jsou poněkud zhoršeny. Fyzikální vlastnosti jsou obvykle příznivé. Také hnědozemě jsou velmi hodnotnými zemědělskými půdami. • Luvizem (illimerizovaná půda) Luvizemě jsou značně rozšířeným půdním typem v pahorkatinách a vrchovinách. Podnebí je zde již humidl1ější, roční srážkový úhrn se pohybuje v rozmezí 550-900 mm, průměrná roční teplota je mezi 6 - 8° C. Původním porostem byly převážně doubravy a bučiny, matečním substrátem jsou nejčastěji sprašové hlíny, středně těžké glaciální sedimenty, smíšené svahoviny. Hlavním půdotvorným procesem je opět illimerizace, která se zde již uplatňuje velmi výrazně. Pod humusovým horizontem leží několik decimetrů mocný eluviální horizont, zpravidla silně vybělený, ochuzený o jílovou frakci. Postupně přechází v rezivohnědý luvický horizont, který zasahuje až do matečního substrátu. Eluviální horizont má často deskovitou až lístkovitou strukturu, luvický horizont tmá strukturu kostkovitou až prizmatickou. Půdní profil: Ah- světle šedá, hrudkovito-drobtovitá struktura, mocnost 10-15 cm, jazykový přechod do E - plavě bělošedá, lístkovitá struktura, mocnost 10-30 cm, jazykovitý přechod E/B - bělošedé záteky a poprašky v tmavohnědé půdě, polyedrická struktura, mocnost 30-40 cm B - mavohnědá, polyedrická až kostkovitá struktura, lomové plochy s lesklými tmavohnědými povlaky, zrnitostně těžší než E, mocnost i přes 50 cm, pozvolný přechod do . B/C - plavá, tenké povlaky koloidů na lomových plochách prismatických agregátů, velmi pozvolný přechod C - plavá spraš, sprašová hlína Obsah humusu je 1,5 - 2,5%, humus je střední kvality, poměr C : N = 10-12 , sorpční kapacita je nízká, sorpční komplex mírně nenasycený, reakce slabě kyselá. U luvizemí se často setkáváme s pseugoglejovým procesem. Propustnost luvického horizontu je výrazně snížena, dochází proto v humidnějších podmínkách často k přechodnému zamokření. Luvizemě jsou zpravidla středně těžkého zrnitostního složení (zejména ve spodní části profilu), fyzikální vlastnosti jsou méně příznivé. Zemědělsky jsou

- 47 (129) -


proto podstatně nižší kvality, na druhé straně půdní profil je dostatečně hluboký a slabě skelet ovitý. 3.2.1.5

Skupina hnědých půd

Půdy s procesem hnědnutí, přeměny, vnitro půdního zvětrávání (fyzikální a chemické přeměny půdních minerálů a tvorba jílových minerálů. Půdy s dominantním kambickým B horizontem. • Kambizem (hnědá půda) Kambizemě jsou naším nejrozšířenějším půdním typem. Vyskytují se v pahorkatinách a vrchovinách, v nížinách ojediněle v členitějším reliéfu. Klima převažuje humidnější, mírně teplé, roční úhrn srážek se obvykle mezi 500 až 900 mm, průměrná roční teplota mezi 4_90 C. Původní vegetací byly listnaté lesy (dubohabrové až horské bučiny). Jako mateční horniny se uplatňují téměř všechny horniny skalního podkladu (žuly, ruly, svory, fylity, čediče, pískovce, břidlice, odvápněné opuky) a jejich zvětraliny Hlavním půdotvorným procesem je intenzivní vnitro půdní zvětrávání, při němž se uvolňují hydráty Fe203, které pokrývají půdní částice a charakteristicky zbarvují Bv horizont. Nedochází k translokaci v půdním profilu. Jde o vývojově mladé půdy, které by po delší době v méně členitém terénu přešly v hnědozemě, nebo luvizemě. Půdní profil: Ah- šedohnědá, většinou drobtovito - hrudkovitá struktura, ostrý přechod do .Bv - hnědá, rezavě až matně hnědá, nevýrazná struktura, zřídka polyedrická, lomové plochy bez koloidních povlaků, postupný přechod do B/C - šedavá navětralá kompaktni hornina Humusový horizont má většinou malou mocnost, obsah humusu je 2 - 2,5%, poměr C:N mírně nad 10. Půdní reakce výrazně závisí na substrátu, stejně tak sorpční kapacita a stupeň nasycení sorpčního komplexu. U kambizemí rozlišujeme následující hlavní subtypy: Kambizem eutrofní s vysokým obsahem humusu - vyskytuje se na bazických horninách, kambizem kyselá, kambizem pseudoglejová, nebo glejová. Kambizemě mají obvykle střední až nižší kvalitu, často jsou skeletovité, mají malou mocnost půdního profilu. V zemědělství se využívají hlavně pro pěstování brambor a méně náročných obilovin, bývají také velmi dobrými lesními stanovišti. • Andozem. Andozem je hnědá půda vzniklá na ultrabázických horninách a tufech s převažujícím výskytem montmorilonitu. Půdy jsou charakteristické vyzrálým mocným andickým A horizontem (50-100 cm), který u těchto půd dominuje a potlačuje vizuální znaky B• horizontu. Andozemě se vyskytují v oblastech neovulkanické činnosti, v širokém rozmezí klimatických podmínek. U nás se vyskytují pouze ojediněle. 3.2.1.6

Půdy podzolové

Skupina půd s hlavním půdotvorným procesem podzolozace, vnitro půdního zvětrávání, translokace a akumulace sesquioxidů a humusových látek.

- 48 (129) -

• Podzol. U nás jsou podzoly zastoupeny hlavně v nejvyšších horských polohách, ve velmi vlhkých a chladných klimatických oblastech. Roční úhrn srážek zpravidla přesahuje 800 mm, průměrná roční teplota je pod 5° C. Tyto půdy vznikly hlavně pod jehličnatými, zejména smrkovými porosty. Matečním substrátem jsou zpravidla zvětraliny kyselých hornin: žul, rul, svorů, pískovců apod. Podzoly se uplatňují obvykle ve výškách nad 800 m n. m. Vedle horských podzolů jsou u nás rozšířeny i podzoly nížinné, které vznikly na extrémně chudých písčitých substrátech (pískovcích, terasových štěrkopíscích) pod borovými doubravami. Hlavním půdotvorným procesem je intenzivní vyplavování - podzolizace. Syrový kyselý humus spolu s nepříznivými hydrotermickými poměry přispívá ke vzniku nízkomolekulárních organických kyselin. Převažují zde fulvokyseliny, které způsobují destrukci minerálů, zvláště v substrátech chudých na báze. Uvolněné Fe a Al jsou v kyselém prostředí rozpustné, vytvářejí s organickými látkami komplexy a v humidních poměrech jsou translokovány v půdním prostředí. Zároveň dochází k posunu nízko molekulárních organických látek. Půdní profil: Ah - hnědošedá, většinou nestrukturní, mocnost 10 - 15 cm, ostrý přechod A2(E) - popelavě šedá, někdy slabě zbarvená translokovaným humusem, nestrukturní až lístkovitá struktura, mocnost 2-30 cm, ostrý přechod Bhs - rezivě hnědá, nevýrazná polyedrická struktura, někdy členěna na dva subhorizonty, postupný přechod Bs - hnědá, nevýrazná polyedrická struktura, postupný přechod C - světle hnědá - přibývající obsah skeletu až větrající hornina Podzoly jsou půdy s velmi nízkou přirozenou úrodností. Využívají se hlavně jako horské louky a pastviny, ale hlavně jako lesní stanoviště. 3.2.1.7

Půdy hydromorfní

skupina půd s hydromorfním půdotvorným procesem, pod dlouhodobým vlivem zvýšené půdní vlhkosti za nedostatku vzduchu v půdě. Půdy s dominantním pseudoglejovým g-horizontem, nebo glejovým G-horizontem, nebo rašelinovým A-horizontem • Pseudoglei (oglejená půda) Půdy s pseudoglejovým g- horizontem pod A horizontem, s nástupem do 50-ti cm od povrchu, vyvinutým v důsledku přítomnosti vrstvy se sníženou drenážní schopností. Vyskytují se hlavně ve středních nadmořských výškách, kde se často střídají s luvizeměmi. Průměrná roční teplota je 5 - 8° C, roční srážkový úhrn 550 - 1000 mm. Vznikají na zrnitostně těžších pokryvech a v oblastech svahových pramenišť. Pseudogleje jsou typickým půdním typem naších pánví (českobudějovická, třeboňská, chebská). Pod humusovým horizontem nacházíme pseudoglejový horizont, nápadný bělošedým zbarvením, rezivými skvrnami a výskytem železitých bročků. Do

- 49 (129) -


spodiny přechází v rezivěhnědý bělošedě mramorovaný horizont. Vlivem periodického zamokření dochází k dočasné redukci a pohybu Fe. V následujícím sušším období opět k jeho oxidaci a vysrážení. Vzhledem k promyvnému vodnímu režimu může dojít k vytvoření eluviálního horizontu. Diferenciace půdního profi1u závisí hlavně na vlastnostech substrátu, reakce je kyselá, v humusu jsou zastoupeny hlavně nízkomolekulární kyseliny, fyzikální vlastnosti jsou většinou nepříznivé. • Glei Půdy s hydrogenním iniciálním až melanickým A horizontem na glejovém diagnostickém horizontu. Vyskytuje se hlavně v nivách vodních toků a terénních depresích s vysokou hladinou podzemní vody na aluviálních a deluviálních uloženinách neutrálních a kyselých hornin. Hlavním půdotvorným procesem je glejový proces, pod mělkým humusovým horizontem, často zrašelinělým, leží zajílený glejový horizont. Vytvořil se při redukčních pochodech probíhajících při trvalém zamokření a za přítomnosti většího množství organických látek.Fe se zde nachází v redukované dvojmocné formě, které pak zbarvuje tento horizont do ze1enavo až modrošeda. Charakteristickým znakem glejů je i typický zápach sirovodíku. Obsah slabě přeměněných organických látek bývá vysoký, reakce je silně kyselá, sorpční i fyzikální vlastnosti jsou velmi nepříznivé. Organozem (rašelinná půda). Půdy s rašelinovým diagnostickým horizontem mocnosti za vlhka nad 50 cm, nebo se zrašeliněným horizontem mocnosti nad 100 cm, jestliže se nachází na glejovém horizontu, nebo s menší mocností, jestliže podložím je souvislá pevná hornina. Vlastnosti organozemě závisí na typu rašeliništního procesu. 3.2.1.8

Půdy lužní

Skupina půd s procesem akumulace humusu rušeným záplavami a aluviální akumulací, až lužním procesem, tj. výraznou a hlubokou akumulací vysoko kondenzovaných organických látek na substrátech aluvií a depresí se zvýšenou, nebo periodicky zvýšenou hladinou podzemní vody. • Fluvizem (nivní půda) Půdy s iniciálním až melanickým nivním A horizontem na recentních nivních uloženinách, většinou středně těžkých. Původním porostem byly lužní lesy a louky. Půdní profil je nevýrazný, pod povrchovým Ap horizontem nacházíme přechodový horizont a půdotvorný substrát tvořený naplaveným materiálem. Barva celého profilu je obvykle hnědá až hnědošedá. Jedná se o mladé půdy, půdotvorný proces je, nebo donedávna byl periodicky přerušován akumulací zeminného, do značné míry prohumózněného materiálu, ukládaného při záplavách. Fluvizemě nacházíme hlavně v nížinách, kde vyplňují plochá dna říčních údolí, zvláště podél větších vodních toků. Zrnitostní složení fluvizemí silně kolísá v závislosti na rychlosti toku a na vzdálenosti od řečiště. • Černice (lužní půda)

- 50 (129) -

Půdy s vyzrálým lužním A - horizontem. Vznikají v klimaticky sušších, teplejších oblastech na karbonátových nivních uloženinách. Jsou vázány na širší nivy řek, kde se již neobjevují pravidelné záplavy a glejový proces není výrazný. Hlavním půdotvorným procesem byla intenzivní humifikace s glejovým procesem v hlubších spodinách. Původním porostem byla lužní bylinná společenstva a lužní lesy. Půdní profil: A(g)- tmavá černohnědá až tmavěšedá, slabě rezavě skvrnitá, kyprá až plastická, zrnitá až polyedrická struktura, pozvolný přechod A/Cg - světlešedá, s výraznou rezavou skvrnitostí CG /Ca - slabě zelenavě šedý až modrošedý karbonátový půdotvorný substrát Obsah humusu v A - horizontu, který je mocný (desítky cm), je vysoký, reakce je neutrální až slabě zásaditá. Při povrchu jsou fyzikální vlastnosti většinou příznivé, které se do hloubky výrazně obvykle zhoršují, zvláště u těžkých půd. Čenice, pokud jsou odvodněny, jsou velmi úrodné, patří potom k nejkvalitnějším půdám. 3.2.1.9

Půdy salinické

Půdy s dominantním salinickým půdotvorným procesem. • Solončak Půdy se solončakovým diagnostickým horizontem, bez povrchových diagnostických horizontů. Vznikly v oblastech s výparným vodním režimem, původním porostem byly slanomilné rostliny. Půdní profil je jednoduchý: ASa - šedivá, za sucha s popraškem solí, zrnitá až bezstrukturní PGsa - světlešedá se znaky glejového procesu Zdrojem solí je mineralizovaná podzemni voda, soli jsou vzlínající vodou transportovány k povrchu. Při obsahu solí přes 1 % v humusové horizontu je půda klasifikována jako typický solončak. Půdní reakce je slabě zásaditá (cca pH = 8,5). Solončaky se meliorují nejčastěji promývací závlahou, prosakující voda obsahující rozpuštěné soli je odváděna drenážním systémem do recipientu. • Slanec (soloněc) Půdy se slancovým B horizontem pod humuso-eluviálním A horizontem. Vyskytuje se v nejsušších oblastech (na jižním a východním Slovensku). Vznikl na starých aluviích a v depresích spraší po vyloužení rozpustných solí ze svrchní části profilu, jestliže soli obsahovaly více sodných sloučenin. Po vyloužení zůstal výměnný sodík sorbován v množstvi nad 15%. Půdní profil: Ah2 - šedá, bezstrukturní, s pravidelnou sítí puklin, mocnost 2-5 cm BNa - tmavošedá až čemavá, vazká, sloupcovitá struktura, mocnost 40-80 cm v' PSa - světle šedá s poprašky a výkvěty solí B

- 51 (129) -


B horizont je charakteristický sníženou propustností pro vodu, půdní reakce je zásaditá (pH = 8,5-10). Slance se meliorují sádrováním, čímž se výměnný sodík vytěsní vápníkem. Následnou promývací závlahou se rozpustné soli z půdního profilu vymývají.

3.2.2

Bonitace zemědělských půd

Klasifikace půd na základě její produkční schopnosti se tradičně nazývá bonitace. Jedním z cílů bonitace bylo vytvoření pokud možno objektivních kriterií pro stanovení ceny pozemků. Současný bonitační systém vychází z výsledků celostátního komplexního průzkumu půd. K nim byla přiřazena kritéria ekonomická. Výsledky bonitace zemědělských půd včetně různých účelových seskupení půdních jednotek se v poslední době staly jedním z nejpoužívanějších zdrojů informací o půdě. Při využívání těchto databází je ovšem nutno vzít v úvahu fakt, že bonitace vychází z výsledků Komplexního průzkumu zemědělských půd provedeného v průběhu šedesátých let. Vlastní bonitace, uskutečněná v letech 1973-78 navazuje na předchozí klasifikace zemědělských půd a plně odráží úroveň československého půdoznaleckého a bonitačního výzkumu v období před 25ti-30ti lety. Výsledky jak Komplexního průzkumu půd, tak bonitace mají rozhodně příliš daleko k dokonalosti, bereme-li navíc v úvahu důsledky zemědělského intenzivního využívání půd, následné problémy související s privatizací a útlumem zemědělské výroby a další většinou necitlivé zásahy do půdního fondu, hlavně v blízkosti průmyslových aglomerací, není možné očekávat přesné vymezení půdních jednotek. Proto není možné takovéto podklady automaticky přebírat a dále využívat, vždy musí být doplněny rekognoskací zájmového území a alespoň orientačním doplňkovým průzkumem. Přesto zůstanou jistě i v průběhu dalších let tyto materiály nejobsažnějším zdrojem informací o půdě v naší republice. Základní jednotkou systému je tzv. "bonitovaná půdně ekologická jednotka" BPEJ, která je definovaná jako specifický územní celek, který má v důsledku interaktivního působení jednotlivých složek přírodního prostředí konkrétní agroekologické vlastnosti, projevující se určitou hodnotou produkčního potenciálu. K těmto základním vlastnostem byly přiřazeny parametrizované (normativní) údaje o produkčním potenciálu hlavních zemědělských plodin a jejich ekonomického efektu. BPEJ byly vyčleněny na základě podrobného vyhodnocení vlastností klimatu, morfogenetických vlastnosti půd, charakteristických půdotvorných substrátů a jejich skupin, svažitosti pozemků, jejich expozice ke světovým stranám, skeletovitosti a hloubky půdních profilů. Konkrétní vlastnosti BPEJ v bonitačních mapách i databázi jsou vyjádřeny pětimístným kódem. Prvá číslice značí příslušnost ke klimatickému regionu, 2. a 3. číslice určuje příslušnost k tzv. hlavní půdní jednotce, 4. číslice je kombinací svažitosti a expozice ke světovým stranám, 5. číslice vyjadřuje kombinaci hloubky a skeletovitosti půdního profilu.

- 52 (129) -

Klimatické regiony byly vyčleněny na základě podkladů ČHMU v Praze výhradně pro účely bonitace. Druhé a třetí místo kódu vyjadřuje příslušnost k tzv. hlavní půdní jednotce (HP J). HP J jsou charakterizovány genetickým půdním typem, subtypem, půdotvorným substrátem, zrnitostí, výraznou sklonitostí, hloubkou půdního profilu, skeletovitostí a stupněm hydromorfismu. Jak již bylo uvedeno, základem pro vyčlenění příslušných HPJ byly výsledky a klasifikační systém KPP, proto i u popisu HPJ je používána tato klasifikace. Přehled HPJ vyčleněných v ČR včetně stručného popisu je uveden v tab.. Přiřazením kódu klimatického regionu k HPJ dostáváme tzv. hlavní půdně klimatickou jednotku HPKJ, která je vyšší taxonomickou jednotkou soustavy BPEJ. Tab. 3.5 Ukázka přehledu HPJ v ČR Kód HPJ

01 02

Popis HP J Černozemě typické i karbonátové na spraši, středně těžké. s převážně příznivým vodnim režimem Černozemě degradované na spraši, středně těžké, s příznivým vodním režimem

03

Černozemě lužní na spraši nebo na spraši uložené na slínu. středně těžké. s příznivým vodním režimem

04

Černozemě nebo drnové půdy černozemní na píscích, mělké (do 30 cm) překryvy spraše na píscích, lehké, velmi výsušné půdy

05

Černozemě vytvořené na středně mocné vrstvě spraší (30-70 cm) uložené na píscích. popřípadě i nivní půdy na nívní uloženině s podložím písku. lehčí. středně výsušné

06

Černozemě typické, karbonátové a lužní na slinitých a jílovitých substrátech. těžké půdy s lehčí ornicí a těžkou spodinou, občasně převlhčené

07 08

Dtto, avšak těžké až velmi těžké v ornici i spodině, periodicky převlhčené Černozemě, hnědozemě i slabě oglejené, vždy erodované, převážně na spraších. zpravidla ve vyšší svažitosti, středně těžké

Zrnitost půdy je zahrnuta do popisu HPJ, vycházelo se zde z popisu půdního profilu do hloubky 60 cm. Kombinace expozice vzhledem ke světovým stranám a svažitosti pozemku je obsahem 4-té číslice 5-ti místného kódu, 5-tá číslice je kombinací skeletovitosti a hloubky půdního profilu. Přesný popis obsahu těchto kódů je uveden v příslušných uživatelských příručkách.

3.2.3

Využití půdních map bonitačních podkladů

Půdní a bonitační mapy jsou pro uživatele běžně dostupné. Na druhé straně využití jak příslušných mapových podkladů, tak bonitační databáze zemědělských půd ztěžuje to, že každý z uvedených podkladů byl zpracován pomocí odlišného klasifikačního systému. Převodní tabulky, umožňující srovnání jednotlivých půdních jednotek jsou uvedeny např. v legendě k Syntetické půdní mapě ČR. Kombinací údajů v tabulkách 3.5 a příslušných mapách je možno (velmi zjednodušeně) získat alespoň kvalitativní představu o základních půdních vlastnostech zájmového území. Na této úrovni je možno obdobně hodnotit i lesní půdy. Uvedené materiály bohužel neobsahují základní fyzikální a hydraulické charakteristiky půd. Na mapách BPEJ jsou zobrazeny půdní jednotky o ploše větší než 0,5 ha. Na základě

- 53 (129) -


produkčních vlastností byly BPEJ rozčleněny do 4 skupin: a)

Orné půdy typické

b)

Podmíněné orné půdy a travní porosty (střídavé pole)

c)

Trvalé travní porosty

d)

Pro zemědělskou půdu nevhodné pozemky.

BPEJ patří k důležitým podkladům pro pozemkové úpravy. V ideálním případě by hranice pozemků měly být totožné s hranicemi BPEJ. Homogenita honů by měla být v nížinách minimálně 80%, v členitějším terénu 70%. Tam, kde se tyto podmínky nedají realizovat, vyčleňují se tzv. specificky heterogenní hony s návrhem na způsob jejich využívání. BPEJ je základem pro stanovení "úřední" ceny půdy. Nejvyšší úřední cenu mají hluboké černozemě na spraších (118.000 Kč/ha), nejnižší cena je pro mělké, svažité půdy v horských oblastech (5.000 Kč/ha). Tržní cena se ovšem může od úřední ceny velmi výrazně lišit v závislostí na poptávce a nabídce.

3.3

Meteorologie a klimatologie

Život na Zemi je neustále ovlivňován působením různých vlivů přicházejících z atmosféry. Stav atmosféry, který je charakterizován souhrnem všech prvků a jevů v určitém místě a čase, se nazývá počasí (dříve povětrnost). Počasí je značně proměnlivé, svými projevy různě působí na nejrůznější organismy. Již od pradávna se člověk zajímal o počasí, neboť jeho změny byly jedním z prvních vlivů přírody, které si začal uvědomovat. Při své činnosti využíval příznivých projevů počasí, před nepříznivými se chránil. Zároveň nad těmito vlivy přemýšlel a snažil se v nich nalézt zákonitosti a pravidelnost. S dobou přišly první přístroje použitelné i pro zkoumání vlivů atmosféry. Rozmach vědy v 17. a 18. století přinesl především vynález rtuťového barometru (rok 1643, italský fyzik a matematik Evangelista TORRICELLI [toričeli]) a teploměru (německý fyzik Gabriel Daniel FAHRENHEIT [fárnhajt]) s lihovým médiem v roce 1709 a s rtuťovým médiem v roce 1714. Též začalo soustavné studium atmosféry a zkoumání příčin závislosti jevů, které v ní probíhají. Vyvinula se věda o počasí - meteorologie. První učebnici meteorologie, Meteorologica, napsal ARISTOTELES v roce 350 př.n.l. Členil ji podle pozorování jednotlivých meteorů, což je v meteorologickém slova smyslu úkaz pozorovatelný v atmosféře nebo na zemském povrchu. Meteorologie dnešní doby má k dispozici spoustu zařízení a prostředků, které umožňují studium atmosféry až do jejích nejvyšších sfér. Meteorologie je vědou o zemské atmosféře, o jejím složení, vlastnostech, dějích a jevech, které v ní probíhají. V současnosti je ztotožňována s fyzikou atmosféry. Meteorologie je dnes rozsáhlý vědní obor se širokým praktickým uplatněním, odvíjí se z ní různé aplikované vědy, jako je technická (inženýrská) meteorologie, zabývající se meteorologickými aspekty výstavby, výroby, dopravy a dalších oblastí techniky, zemědělská meteorologie, zkoumající vlivy počasí a podnebí na zemědělství, letecká meteorologie, která se zabývá vý-

- 54 (129) -

zkumem meteorologických prvků a jevů z hlediska jejich vlivů na činnost letectva a leteckou techniku, lékařská meteorologie, která zkoumá meteorologické vlivy na zdraví člověka, a další. Podle měřítka studovaných jevů se meteorologie dělí na makrometeorologii, jež pojednává o meteorologických dějích velkého měřítka (stovky km), mezometeorologii, která se zabývá ději středního měřítka (silné bouřky, mezocyklóny, tornáda, místní cirkulace atp.), a mikrometeorologii, která studuje meteorologické děje malého měřítka (řádově stovky metrů). Meteorologickou službu v celosvětovém měřítku řídí a organizuje Světová meteorologická organizace, sídlící v Ženevě. Úkolem meteorologie je vysvětlit a též matematicky přiblížit okamžitý stav atmosféry, zachytit a sledovat proměny, k nimž v ní dochází. K definici okamžitého stavu atmosféry používáme celou řadu meteorologických prvků. Čím více jich známe, tím lépe umíme počasí popsat. Hlavní meteorologické prvky jsou teplota, tlak, vlhkost, výpar, rychlost a směr větru, oblačnost, záření, délka slunečního svitu, srážky, výška a stav sněhové pokrývky, aerosoly v ovzduší, elektřina v atmosféře, radioaktivita. Tyto jsou doplněny údaji o dohlednosti a charakteristikou optických a akustických jevů. Počasí je značně proměnlivé, avšak pozorujeme-li jeho průběh a projevy stále na stejném místě na zeměkouli určitý počet let, zjistíme, že se vyskytují určité povětrnostní situace, které mívají podobné či stejné vlastnosti. Máme-li k dispozici dostatečný počet pozorování počasí na určitém místě, zjistíme, že kolísají kolem průměrné hodnoty v určitém intervalu, který je pro dané místo charakteristický. Souhrn všech projevů počasí vyskytujících se na určitém místě se nazývá podnebí neboli klima daného místa. Klima je vázáno na určitou zeměpisnou polohu. Závisí na poloze dané oblasti na zeměkouli, především vzhledem k rovníku a velkým vodním plochám, na nadmořské výšce, expozici, postavení vzhledem ke vzdušnému proudění atp. Klimatologie je věda o podnebí neboli klímatu. Popisuje dlouhodobé aspekty a celkové účinky meteorologických procesů probíhajících na Zemi. Vzhledem ke skutečnosti, že meteorologické děje probíhají v konkrétních podmínkách Země a jsou modifikovány geografickými faktory, je klimatologie považována za regionální meteorologii. Hlavní náplní klimatologie je studium klimatologických procesů na planetě Zemi, popis a objasnění podnebných abnormalit oblastí Země, klasifikace podnebí, klimatologická rajonizace, studium klimatu v historických dobách atp. Klimatologie ve svém vývoji prošla od původně popisného zaměření do stadia analytického, se širokým praktickým uplatněním. Podobně jako u meteorologie, se od vědního oboru klimatologie odvíjí mnoho aplikovaných disciplín, které se dělí podle různých měřítek. Klimatologie klasická studuje klimatické prvky v jejich denním a ročním chodu podle kalendářních úseků. Zakládá se především na průměrech, resp. úhrnech a četnostech vypočtených z těchto období pro stanovení klimatologických normálů. Poskytuje základní informace o podnebí daného místa nebo oblasti. Komplexní klimatologie typizuje počasí a hodnotí četnost výskytů jednotlivých typů počasí. Základní jednotkou při zpracování jsou třídy a typy počasí, charakterizující počasí jednotlivých dní. Podnebí je vyjadřováno četnostmi růz-

- 55 (129) -


ných tříd a typů počasí. Obecná klimatologie se dělí na makroklimatologii, která studuje celou výšku atmosféry, a mikroklimatologii, která se zabývá pouze určitou částí atmosféry, zejména nejnižší vrstvou atmosféry, nejvíce ovlivňovanou vlastnostmi zemského povrchu. Tato oblast klimatologie též zkoumá klima uzavřených prostor, jakými jsou například skleníky a uměle klimatizované místnosti. Člověk si vytváří příznivé klimatické podmínky v prostředí, ve kterém tráví podstatnou část svého času. Technický prostředek pro ovlivňování mikroklimatu, zejména obytných nebo pracovních prostor, se nazývá klimatizace. Snahou je vytvořit takové podmínky, ve kterých se člověk cítí dobře. Toho se docílí zejména ohříváním nebo ochlazováním a zvlhčováním či vysoušením vzduchu. Mikroklimatické podmínky se dají ovlivňovat též vodohospodářskými stavbami, především odvodňovacími a závlahovými, ve spojení s biologickými úpravami i na rozsáhlejších územích.

3.3.1

Složení atmosféry

Plynný obal Země se nazývá atmosféra. Sahá od zemského povrchu do výšek několika desítek tisíc kilometrů, kde volně přechází v meziplanetární prostor. Atmosféra je tvořena směsí plynů, vodní páry a kapalnými či pevnými aerosolovými částicemi, které rotují společně se Zemí. Za suchou a čistou považujeme atmosféru s následujícím chemickým složením: Tab. 3.6 Složení atmosféry Plyn dusík kyslík argon oxid uhličitý neon hélium methan krypton vodik

Chem. značka (vzorec) N2 O2 Ar CO2 Ne He CH. Kr H2

Objemová Plyn procenta 78,084 20,9476 0,934 0,0314 0,001818 0,000524 0,0002 0,000114 0,00005

oxíd dusný xenon oxid sínčitý oz6n oxid dusičitý amoniak oxid uhelnatý páry iódu

Chem. značka (vzorec) N?O Xe 502 03 NO? NH3 CO 12

Objemová procenta 0,00005 0,0000087 O až 0,0001 O až 0,000007 v létě O až 0,000002 v zimě O až 0,000002 stopové množství

Procentuální zastoupení většiny plynů se do výšky cca 100 km nemění. Výjimku tvoří oxid uhličitý, jehož množství se mění v závislosti na čase (ve dne je ho méně) a na místě (nad souší je ho více než nad mořem). Další výjimku tvoří ozón, jehož množství se mění především v závislosti na výšce (maxima dosahuje kolem 22 kilometrů nad povrchem Země). Významnou roli hraje též vodní pára, která je soustředěna především ve spodních 10 km atmosféry. Plynné přimíseniny v ovzduší Sloučeniny dusíku jako amoniak, oxidy dusíku atp. vznikají při elektrických výbojích v atmosféře nebo antropogenní činností. Sloučeniny dusíku jsou

- 56 (129) -

snadno rozpustné ve vodě, v dešťových kapkách se dostávají do půdy, kde mohou být využity rostlinstvem jako živiny. Sloučeniny síry, zejména oxid siřičitý, se dostávají do ovzduší hlavně spalováním fosilních paliv. Tyto plyny znečišťují ovzduší a působí velké škody na vegetaci, na stavbách i na zdraví živých organismů, zvláště v místech jejich vysoké koncentrace, ve spojení s rozsáhlým popílkovým spadem. V ČR jsou těmito oblastmi zejména Severočeská hnědouhelná pánev a Ostravsko. Rozsáhlé škody na vegetaci jsou patrné především na smrkových porostech v Krušných a Jizerských horách a v Beskydách. Pevné a kapalné přimíseniny ovzduší Ve vzduchu jsou kromě plynných látek rozptýleny i částečky pevných látek a kapalin. Ty tvoří se vzduchem směs, kterou můžeme pokládat za aerosol, do značné míry koloidního charakteru. Pevné částečky v atmosféře Země jsou dvojího druhu: a) kosmický prach, který je zachycen gravitací Země z vesmírného prostoru, včetně částic, které vznikají při vypařování meteoritů v atmosféře b) prach pozemského původu, který se dostává do atmosféry vzdušným prouděním přímo z povrchu Země, vulkanickou činností, průmyslovou činností a jako dým při požárech c)

krystaly ledu vzniklé kondenzací a desublimací v atmosféře

d)

organické látky, jako mikroorganismy, spory hub, pyl atp.

Rozměry těchto částeček jsou různé. V blízkosti zemského povrchu jsou částečky větší. Při písečných bouřích se dostávají do atmosféry i částice větší než 1 mm, přičemž je písek a prach zvedán do výšky 3 až 4 km. Jemné částice jsou vyzvedávány ještě výše. Částice pozemského původu jsou obvykle větší a nepravidelných tvarů, kosmické částice jsou okrouhlejšího tvaru o průměru 1,5 ~ a menším. Ze země se dostává prach do ovzduší turbulentním prouděním vzduchu. Větší prašnost ovzduší je v krajinách, kde není půda chráněna rostlinným krytem. Mnoho prachu přichází do ovzduší v průmyslových centrech spalováním fosilních paliv. V 60. letech se prováděly rozbory ovzduší nad různými aglomeracemi. Ve vzorku ovzduší Londýna bylo zjištěno přes 20000 pevných částeček v 1 cm3, naproti tomu ve vzorku odebraném v Curychu jejich počet nepřesáhl 1200. V rozsáhlých lesních oblastech je prašnost minimální, jsou to pouze desítky částic v 1 cm3 Ve volné atmosféře se množství prachových částic rychle zmenšuje s výškou, prach se udržuje pouze v nižších vrstvách. V horách a v lesnatých oblastech je vzduch čistší. Za klidného ovzduší se vytvářejí v přízemní vrstvě do výšky několika stovek metrů, popř. i kilometrů, prachové mlhy. Nad rozsáhlejšími územími, především nad velkými městy se tvoří smog, což je označení pro velmi silné znečištění ovzduší. Smog je složitým komplexem mnoha látek, z nichž některé vstupují do chemických reakcí. Hlavní typy smogů jsou smog londýnský a losangeleský. V londýnském smogu jsou hlavními součástmi mlha a kouř z černého uhlí s příměsí S02, který dodává smogu redukční charakter.

- 57 (129) -


Losangeleský smog (též někdy zvaný fotochemický smog) neobsahuje mlhu a v podstatě ani uhelný kouř. Je tvořen ozónem a různými peroxidy organických sloučenin, které vznikají až v atmosféře jako důsledek fotochemických reakcí mezi oxidy dusíku a organickými látkami, například parami benzínu a zplodinami nedokonalého spalování, které jsou podmíněny slunečním zářením. Smog tohoto typu má oxidační schopnosti. Vzduch přicházející nad pevninu z mořských oblastí je velmi čistý. Pochází-li z arktických oblastí, obsahuje jen 1 až 4 částečky v 1 cm\ vzduch z moří tropických obsahuje 15 až 30 částeček v 1 cm3. Při větším obsahu prachových částeček ve vzduchu se zmenšuje dohlednost. Z hlediska čistoty ovzduší rozlišujeme ovzduší čisté nebo různě znečištěné, jak je uvedeno v tab.. Pevné částečky v ovzduší pohlcují sluneční záření, proto se vrstvy vzduchu s vyšším obsahem prachu silněji zahřívají. Tab. 3.7 Hodnocení čistoty ovzduší Stupeň znečištění

Hmotnostní koncentrace kg m-3

čisté ovzduší

Méně než 0,25 . 10-6

slabě znečištěné

až 0,9 . 10-6

středně znečištěné

1 až 1,9 . 10-6

značně znečištěné

2 až 2,9 . 10-6

silně znečištěné

3 až 3,9 . 10-6

velmi silně znečištěné

Více než 4,0 . 10-6

Ve vzduchu se též vznášejí krystalky různých solí, které spolupůsobí při kondenzaci vodních par v atmosféře jako tzv. kondenzační jádra. V atmosféře jsou vedle vodní páry i další kondenzáty ve formě pevné i kapalné. Jsou to hlavně ledové krystalky a vodní kapky o různé velikosti. Velmi drobné kapičky nebo hygroskopické částečky vznášející se ve vrstvě vzduchu při zemi vytvářejí tzv. kouřmo. Při kouřmu klesá vodorovná viditelnost pod 1 km. Větší částečky způsobují mlhy a oblaky. Velikost vodních kapek je v různých oblacích různá. Kouřmo způsobují kapičky o průměru menším než 1 μm, v mlhách a oblacích jsou kapky o průměru 10 až 100 μm. Dešťové kapky mívají obvykle průměr 0,5 až 5 mm, ledové krystalky v oblacích mají průměr 1 až 10 μm. Částečky prachu a vodní kapky ve vzduchu klesají vlivem tíže. Velmi jemné částečky, o malé hmotnosti, se však často zdržují v ovzduší značně dlouho, neboť jsou neustále zvedány (mnohdy do velkých výšek) vzestupnými proudy a vířením vzduchu. Malé vodní kapky o průměru 0,4 μm potřebují ke svému pádu k zemi z výšky 100m v naprosto klidném vzduchu asi 4000 hodin. Při tak pomalé rychlosti pádu způsobí sebemenší pohyb vzduchu jejich vznášení, kterým se pád kapiček dále prodlužuje. Dokonce i větší kapky se mohou po dlouhou dobu zdržovat ve vzduchu, například v silných výstupných proudech o rychlosti větší než 8 m.s-1 nepropadnou ani největší kapky o průměru 5 mm. Kromě plynných, pevných a kapalných částeček jsou ve vzduchu přítomny i ionty různých látek. lonty vznikají v atmosféře vlivem nejrůznějších záření, - 58 (129) -

například radioaktivního, kosmického, ultrafialového, korpuskulárního atp. Koncentrace iontů s výškou stoupá, maximálního stupně ionizace je dosaženo ve vysokých vrstvách atmosféry, v ionosféře. lonty se rozdělují podle náboje na kladné a záporné, dále podle složení a velikosti, na lehké a těžké. V ovzduší se vyskytují také větší částice s elektrickým nábojem. Mají řadu podobných vlastností jako ionty. Ionty a nabité částice hrají v meteorologických procesech velmi významnou roli.

3.3.2

Vrstvy atmosféry

Atmosféra Země není homogenní, dělí se na několik vrstev, které se od sebe liší různými fyzikálními vlastnostmi. Výškové členění atmosféry je znázorněno na obr. 3.3 a je blíže popsáno v následujícím textu.

Obr. 3.3 Výškové členění atmosféry Troposféra Troposféra je nejnižší vrstvou atmosféry. Mocnost této vrstvy není stále stejná, mění se především v závislosti na zemské šířce. U zemských pólů sahá do výše 7 až 9 km, nad rovníkem 16 až 18 km. Ve středních zeměpisných šířkách sahá do výšek kolem 11 km. výška troposféry se mění též v závislosti na roční době a na celkové povětrnostní situaci (v zimě a v cyklóně je mocnost této vrstvy menší než v létě či v anticyklóně). V troposféře jsou soustředěny přibližně % hmotnosti celé atmosféry a je v ní obsažena téměř veškerá voda v atmosféře, dochází zde k tvorbě mlh. oblaků a srážek. Charakteristickou vlastností troposféry je ubývání teploty vzduchu s výškou v průměru o 0,650C na každých 100 m výšky. Troposféra je vrstvou, ve které dochází k neustálému a rozmanitému pohybu vzduchu, přičemž velký význam mají především vertikální pohyby. Souhrnný stav troposféry udává charakter počasí. V troposféře rozlišujeme přízemní vrstvu, kde se velmi silně projevují zejména dynamické a termické vlivy zemského povrchu na pole meteorologických prvků. Mocnost této vrstvy je několik desítek metrů. Ve starší literatuře se uvádí výška přízemní vrstvy I až 2 km nad povrchem Země. Troposféra se dále dělí na spodní, sahající ve středních šířkách do výšky 2 km, střední, ležící mezi výškami 2 a 7 km, a horní, mezi 7 km a horní hranicí troposféry. Horní hranici troposféry zjistili v roce 1902 nezávisle na sobě francouzský meteorolog P. L. TEISSERENC DE BORT a Němec R. ASSMANN. Pojem troposféra zavedl TEISSERENC DE - 59 (129) -


BORT v roce 1908, když rozdělil atmosféru podle změny teploty s výškou na troposféru a nad ní ležící stratosféru. Tropopauza je přechodová vrstva oddělující troposféru od výše ležící stratosféry. Troposféra zřídka přechází přímo ve stratosféru, pod pojmem tropopauza se v tomto případě myslí hladina přechodu obou vrstev. V literatuře se pod tropopauzou obvykle rozumí spodní hladina této vrstvy, která může mít mocnost od několika set metrů až po 3 km, popř. i více. Teplota v tropopauze je nad póly asi -500C, nad rovníkem kolísá mezi -750C až-85 0C Stratosféra Stratosféra je část atmosféry Země ve výškách v průměru 10- 50 km. Zespodu je ohraničena tropopauzou. V její spodní části, do výšek 20 až 25 km, se teplota vzduchu s výškou nemění, od této hranice s výškou roste. Stratosféra je shora ohraničena stratopauzou. V blízkosti stratopauzy dosahuje maxima (v průměru kolem 0 0C). Vzestup teploty s výškou je způsoben přítomností ozónu, který pohlcuje sluneční ultrafialové záření a silně se zahřívá. Rychlost proudění ve stratosféře s výškou nejprve klesá. dosahuje minima kolem 22 až 25 kilometrů, potom opět roste. Ve stratosféře pozorujeme náhlé sezonní střídání směru proudění ze západního na východní a opačně. Teplotní vlastností stratosféry objevili v roce 1902 R. ASSMANN a TEISSERENC DE BORT, který navrhl název stratosféra. Mezosféra Mezosféra je část atmosféry ležící ve výšce zhruba mezi 50 až 80 km. Zespodu je ohraničena stratopauzou. Charakteristickým rysem mezosféry je pokles teploty vzduchu s výškou. V létě dosahuje teplota v blízkostí horní hranice hodnot -80°C až -90 °C, v zimě se pohybuje pouze od -40 °C do -50°C. Z přímých měření vyplývá, že proudění vzduchu je v mezosféře značně proměnlivé. Shora ve výšce cca 85 km nad zemským povrchem je mezosféra ohraniče namezopauzou. Termosféra Termosféra je vrstva atmosféry zespodu ohraničená mezopauzou a sahá od výšek 80 až 90 km do 450 km nad zemským povrchem. Pro termosféru je typický růst teploty vzduchu do výšek 200 až 300 km, dosahující řádově stovek stupňů Celsia. V těchto výškách je vzduch již tak zředěný, že není možné měřit teplotu běžnými termometrickými metodami. Teplota vzduchu se zde určuje jako kinetická teplota, což je metoda měření vycházející z kinetické energie pohybu jednotlivých molekul. Shora je termosféra ohraničena termopauzou.

Exosféra Exosféra je poslední významná vrstva zemské atmosféry, z níž unikají lehčí plyny do meziplanetárního prostoru. Spodní hranice exosféry je ohraničena termopauzou, za horní hranici exosféry a celé abnosféry Země se považují výšky, kde vzduchové částice ještě rotují společně ze Zemí. Podle některých auto- 60 (129) -

rů je tato výška 35000 km nad povrchem Země. Podle pozorování však existuje tzv. plynný chvost Země až do vzdáleností 100 000 km, projevující se světélkováním, které je možno sledovat při bočním pozorování průchodu slunečních paprsků těmito vrstvami. Rozbor vysílaného světla ukazuje, že i v nejvzdálenějších vrstvách je přítomen dusík a kyslík. Atmosféru můžeme členit podle chemického složení Homosféra Homosféra má v podstatě neměnné zastoupení jednotlivých plynů díky stále existujícímu turbulentnímu proudění, které promíchává jednotlivé složky. Existují však látky proměnného množství, jako například vodní pára, ozón, oxidy dusíku, síry, uhlíku a dusíku, též amoniak a prachové částice. Homosféra sahá přibližně do výšky 90 km a její složení je téměř stejné jako u zemského povrchu. Některé složky homosféry mají značný vliv na tepelné poměry systému Země - atmosféra, díky svým schopnostem pohlcovat sluneční záření různých spekter, i tepelné záření Země. Heterosféra Heterosféra je vrstvou atmosféry rozkládající se nad homosférou. Zde se začíná uplatňovat difúzní rovnováha, což je rozložení plynů v atmosféře neovlivňované turbulentním promícháváním. Podle Daltonova . zákona se v tomto případě jednotlivé plyny ve směsi chovají tak, jako by existovaly samostatně, takže parciální tlak lehčích plynů s výškou klesá pomaleji než těžších plynů. J. DALTON zformuloval v roce 1801 zákon, podle něhož v daném objemu směsi dokonalých plynů nepůsobících na sebe chemicky má každý plyn takový tlak, jako by vyplňoval celý objem sám. Celkový tlak je roven součtu dílčích tlaků: Daltonův zákon platí s dostatečnou přesností i pro reálné plyny, proto má široké uplatnění v meteorologii, zejména pak v termodynamice atmosféry. V reálné atmosféře se Daltonův zákon uplatňuje především v heterosféře. Koncentrace lehkých plynů ubývá s výškou pomaleji než plynů těžších (např. dusíku a kyslíku). Ve výšce několik set kilometrů se nachází vrstva helia a ve výškách několika tisíc kilometrů převládá atomární vodík jako nejlehčí plyn. Elektromagnetické záření Slunce zde způsobuje fotoionizaci a fotodisociaci a korpuskulární záření. Vznikají ionty a volné elektrony. Jejich největší produkce je ve výškách okolo 300 km. Ozonosféra Ozónosféra je vrstva atmosféry Země ve výšce 10 až 50 km, v níž je procentuální množství ozónu O3 relativně vysoké ve srovnání s ostatními vrstvami atmosféry. Maximální koncentrace ozónu je obvykle mezi 20 až 25 km. Mocnost této vrstvy a množství ozónu závisí na roční době, zeměpisné šířce a na sluneční činnosti. Ozón absorbuje škodlivé ultrafialové záření až do vlnové délky A. = 290 nm, proto je ozónosféra ostře sledována odborníky na celém světě. Zkoumají se účinky antropogenních vlivů ohrožující stabilitu molekul ozónu. Jde zejména o oxidy dusíku a některé deriváty halogenuhlovodíků. Např. freony, které se používaly jako chladicí médium v lednicích a klimatizačních jednotkách nebo jako hnací plyny do různých sprejů. Vyspělé státy se od 90. let 20. století snaží eliminovat produkci těchto nebezpečných sloučenin. Molekula ozónu O3 vzniká z molekuly běžného atmosférického kyslíku O2 působením ultrafialového záření. Důsledkem pohlcování UV záření ve výškách 40 až 55

- 61 (129) -


km dochází k ohřevu vzduchu (teplota zde dosahuje +30 až +35 0C). Spektrum slunečního záření je očištěno od patologicky působících UV paprsků a k povrchu Země dopadá bez ničivých účinků na organismy Polární záře je jev ve vysoké atmosféře, vyskytující se obvykle ve výškách od 80 do 500 km nad zemským povrchem. Bývá pozorován v noci v podobě barevných oblouků, svitků, drapérií nebo závěsů. Příčinou polární záře je vtahování korpuskulí do magnetického pole Země, kde ionizuje atmosférické částice, excituje atomy a molekuly a vyvolává tak světelné efekty. Polární záře se vyskytují v období intenzivní sluneční činnosti, při magnetických bouřích, především pak v období maxima jedenáctiletého slunečního cyklu. Polární záře jsou pozorovatelné v severních a jižních polárních oblastech, zejména v blízkosti magnetických pólů. Barva polárních v září je velmi rozmanitá, v jasných zářích je nejintenzivnější zelená nebo červená barva. Nejvyšší polární záře se vyskytují ve výšce 1200 km, nejnižší pouze 65 km nad zemí. Vrstva, ve které se polární záře vyskytuje, je nejčastěji silná 10-12 km. Podle místa, kde se polární záře vyskytuje, hovoříme o severní záři (aurora borealis), resp. o jižní záři (aurora australis). Místa se stejnou četností výskytu polárních září vyjadřují na mapách čáry zvané izochasmy (izoaurory).

3.3.3

Další vlastnosti atmosféry

Hustota vzduchu má v atmosféře směrem od povrchu Země řadu výkyvů, které jsou způsobeny změnou teploty, vlhkosti, gravitace, tlaku atd., přesto lze sledovat jasnou klesající tendenci, která je patrná zejména v nižších vrstvách. Denní hustota atmosféry je v létě až 20x menší než noční hustota, v zimě a v polárních oblastech je asi 5x větší než nad rovníkem. U povrchu Země se její hodnota pohybuje okolo 1,29 kg.m-3, z pozorování umělých družic Země bylo zjištěno, že ve vyšších vrstvách má tyto hodnoty: Tab. 3.8 Hustota vzduchu 226 až 228 km

3 . 10-10 kg m-3

368 km

1,5 . 10-11 kg m-3

405 km

9 . 10-12 kg m-3

720 km

1,2 . 10-13 kg m-3

Ve dne se vlivem zahřívání atmosféra roztahuje, při nočním ochlazení se opět stahuje. Tento jev, někdy označovaný jako "dýchání atmosféry" se projevuje zejména ve vysokých vrstvách. Soumrak je přechodná doba mezi dnem a nocí, resp. mezi nocí a dnem, kdy je Slunce pod horizontem. Povrch Země je osvětlován pouze slunečním světlem rozptýleným ve vyšších vrstvách atmosféry. Ranní soumrak se též nazývá svítání. Čím je Slunce níže pod obzorem a osvětluje menší část atmosféry, tím je osvětlení zemského povrchu slabšÍ. Při poklesu Slunce na 18° pod horizontem soumrak zaniká. Délka soumraku závisí na úhlu, který svírá zdánlivá sluneční dráha s obzorem, a proto se zvětšuje se zeměpisnou šířkou. Intenzita světla při soumraku závisí též na výskytu oblačnosti, výskytu srážek, na vlhkosti atp. Z pra-

- 62 (129) -

ktických důvodů se rozlišuje soumrak občanský, nautický a astronomický. Dle obr. 1.4 soumrak v místě pozorovatele (P) nastává právě tehdy, když sluneční paprsky zasáhnou horní hranici ovzduší (H) viditelného na obzoru z místa pozorovatele. Rozhodující vrstva pro rozptyl světla je vrstva atmosféry asi 70 km mocná: H-H' = 70 km

Obr. 3.4 Soumrak Občanský soumrak Občanský soumrak je období soumraku, během něhož střed slunečního kotouče urazí dráhu mezi horizontem a 6° pod horizontem nebo naopak (v případě svítám'). Během tohoto období dovoluje osvětlení difúzním světlem čtení zřetelného tisku na volném prostranství nebo konání běžné práce. V našich podmínkách, trvá občanský soumrak cca 30 minut v době rovnodenností a asi 50 minut v době slunovratů. Během občanského soumraku jsou pozorovatelné tzv. červánky, pokud obloha není zcela zatažená; Nautický soumrak Nautický soumrak (neboli námořní soumrak) je období soumraku, během něhož střed slunečního kotouče urazí dráhu mezi 6° a 12° pod horizontem nebo naopak (v případě svítám'). Pojmenování nautický soumrak se používá ve vztahu k námořní dopravě, neboť při takové intenzitě světla bylo nutné rozsvěcet orientační světla na lodích. V běžném civilním životě se za nautického soumraku rozsvěcuje pouliční osvětlení. Astronomický soumrak Astronomický soumrak je období soumraku, během něhož střed slunečního kotouče urazí dráhu mezi 12° a 18° pod horizontem nebo naopak (v případě svítám'). V okamžiku, kdy se Slunce dostává pod 18° vzhledem k horizontu, jsou vidět všechny objekty na obloze viditelné pouhým okem (hvězdy atp.) v případě, že je jasné počasÍ. 3.3.3.1

Tlak vzduchu

Atmosféra působí v celé své výšce na povrch Země určitým tlakem, který se nazývá barometrický, resp. atmosférický. Tlak vzduchu je síla působící v daném místě atmosféry kolmo na jednotkovou plochu. Tato síla je vyvolána tíhou vzduchového sloupce sahajícího od hladiny, ve které tlak zjišťujeme, až po

- 63 (129) -


horní hranici atmosféry. Tuto tíhu lze měřit pomocí spojité nádoby, v níž je v jednom rameni kapalina známých vlastností (například rtuť). Ve rtuťovém tlakoměru je v rovnováze sloupec rtuti se vzduchovým sloupcem celé atmosféry ležící nad styčnou plochou. Mírou velikosti atmosférického tlaku je pascal [Pa]. Měrné jednotky a normální tlak Atmosférický tlak se v meteorologii vyjadřuje v pascalech [Pa] nebo v násobcích, například v hektopascalech [hPa]. V minulosti, v souvislosti s používáním rtuťového tlakoměru, byla zavedena pro měření barometrického tlaku jednotka torr. Tlak o velikosti 1 torr se rovná hydrostatickému tlaku působenému sloupcem rtuti o výšce 1 mm při hustotě p = 13595,1 kg.m-3, teplotě 0 oC a normálním tíhovém zrychlení g = 9,80665 m.s,2. Od 1. 1. 1980 nelze v ČR tuto jednotku používat, pro převod na pascaly platí následující vztah: 1 torr = 133,322 Pa Vztah mezi oběma jednotkami se odvozuje z hydrostatického tlaku rtuti. Objem sloupce rtuti o průřezu S = 1 m2 a výšce h = 1 mm činí 10-3 m3. Tlak vyvolaný sloupcem rtuti se vypočítá dosazením hustoty a tíhového zrychlení: p = S hpg = 1.10-3.13595,1.9,80665 = 133,3229 [Pa] Kromě torru, který je totožný s jednotkou milimetr sloupce rtuti [mm Hg], byla v meteorologii zavedena další vedlejší jednotka tlaku zvaná bar [b]. 1 bar je ve vztahu k hlavní jednotce tlaku dle následujícího vztahu: 1 b = 105 Pa Pro praktické účely se dřive využívala tisícina této jednotky - milibar [mb], někdy uváděná jako mbar. 1 mb = 102 Pa = 1 hPa Jednotka milibar byla v ČR používána až do konce roku 1979 jako základní jednotka tlaku vzduchu v meteorologii. Po zavedení nové měrové soustavy SI, která bar a jeho odvozeniny nepřipouští, se postupně přešlo na jednotku hPa. Tlak vzduchu je závislý na nadmořské výšce, na velikosti tíhového zrychlení, na mocnosti, teplotě a hustotě atmosféry v daném místě. Z důvodů snazšího porovnávání výsledků různých měření barometrického tlaku, byl zaveden tzv. normální tlak vzduchu Pn (nebo Po). Je to přibližně průměrná hodnota tlaku vzduchu při mořské hladině na 45° s.š. při teplotě 0 oC a tíhovém zrychlení g = 9,80665 m.s-2. pn = 1,01325.105 Pa = 1013,25 mb = 760 torr

Závislost tlaku na nadmořské výšce Tlak vzduchu ubývá s výškou nerovnoměrně. Hodnota barometrického tlaku závisí na výše jmenovaných činitelích (teplota a hustota vzduchu, tíhové zrychlení). Pro popis chování atmosférického vzduchu lze použít empiricky odvozených zákonů aplikovaných na určitou termodynamickou soustavu. Tyto zákony

- 64 (129) -

vycházejí z chování ideálního plynu a z předpokladu, že třetí stavová veličina je konstantní. Množství plynu se přitom nemění.

Standardní atmosféra Standardní atmosféra je mezinárodně přijatý model atmosféry vystihující převládající poměry v atmosféře reprezentované během celého roku ve všech zeměpisných šířkách. Tento model vychází z předpokladu, že pro atmosféru platí přesně stavová rovnice a základní rovnice hydrostatické rovnováhy. V nulové výšce jsou konstantní, přesně definované hodnoty základních meteorologických prvků. Teplotní gradient je v celé atmosféře konstantní a nabývá přesně definovaných hodnot. Smyslem zavedení standardní atmosféry je možnost jednotného cejchování tlakových výškoměrů, možnost výpočtu a porovnání letových charakteristik, projektování letadel a raket a sestavení balistických tabulek. Mezinárodní standardní atmosféra, přijatá v roce 1952 Mezinárodní organizací pro civilní letectví (ICAO), vychází z těchto hlavních předpokladů: o

nulová výška je na úrovni průměrné hladiny moře

o

v nulové výšce je teplota vzduchu T = 288,15 K (15 oC),

tlak vzduchu p = 1013,25 hPa, hustota vzduchu Pv = 1,225 kg.m-3 a tíhové zrychlení g = 9,8066 m.s-2 od hladiny moře do výšky 11 000 gpm (geopotenciálních metrů, tj. 11 019 m) je teplotní gradient roven 0,65 °C/l00 m. Ve výšce 11000 gpm je teplota vzduchu T = 216,65 K (-56,5 oC), tlak vzduchu p = 226,32 hPa, hustota vzduchu Pv = 0,36319 kg.m-3 a tíhové zrychlení g = 9,7727 m.s-2 od výšky 11 000 gpm do výšky 20000 gpmje hodnota teplotního gradientu rovna nule (izotermie). Ve výšce 20 000 gpm je teplota vzduchu T = 216,65 K (-56,5 oC), tlak vzduchu p = 54,7487 hPa, hustota vzduchu pv = 0,0880345 kg.m-3 a tíhové zrychlení g = 9,745 m.s-2 V praxi se využívá mnoho přístrojů založených na změně barometrického tlaku. Nepostradatelným přístrojem používaným zejména v letectví je barometrický výškoměr. Barický (neboli tlakový) gradient je v meteorologii vektor v souřadné soustavě 0XYZ . Gradient směřuje kolmo k izobarickým plochám a vyjadřuje změnu atmosférického tlaku připadající na jednotkovou vzdálenost ve směru, v němž dochází k největší prostorové změně tlaku. V meteorologické praxi se zavádí pojem horizontální a vertikální tlakový gradient. Horizontální barický gradient je dvojdimenzionální vektor směřující v horizontální rovině kolmo na izobary do strany s nižším atmosférickým tlakem a rozhodující měrou ovlivňuje proudění vzduchu. Ve volné atmosféře bývá proudění přibližně kolmé na směr horizontálního gradientu tlaku. Praktickou interpretací je tzv. Buys-Ballotův zákon, který určuje vztah mezi směrem větru a rozložením tlaku vzduchu na zemském povrchu. Postavíme-li se na severní polokouli čelem po směru proudění, máme

- 65 (129) -


po pravé ruce vyšší tlak, po levé ruce tlak nižší. Rychlost proudění je přitom úměrná velikosti horizontálního tlakového gradientu. Vertikální barický gradient je vektor vyjadřující změnu atmosférického tlaku na jednotkové vzdálenosti ve vertikálním směru a jeho velikost souvisí s teplotou dané vzduchové hmoty, přičemž ve studeném vzduchu je pokles tlaku rychlejší než v teplém. Jinými slovy vertikální gradient tlaku vyjadřuje, o kolik hPa poklesne tlak vzduchu, vystoupíme-li o 100 m. Reciprokou hodnotou vertikálního barického gradientu je vertikální barický stupeň. Vertikální barický stupeň je vertikální vzdálenost, která odpovídá poklesu tlaku vzduchu o jednotkovou hodnotu. Jinými slovy je to počet metrů, o něž je nutno vystoupit, aby tlak poklesl o 1 hPa. Barický stupeň s výškou roste, při hladině moře má hodnotu zhruba 8 m.hPa-1. Barometrický tlak se s výškou zmenšuje nelineárně. Výpočet podle Laplaceova vzorce ukazuje, že ve výšce 5500 m je tlak vzduchu zhruba poloviční oproti tlaku u hladiny moře. Vystoupíme-li ještě o 5500 m, tlak se změní opět na polovinu výchozí hodnoty. Z tohoto důvodu vertikální barický gradient s výškou klesá, zatímco vertikální barický stupeň se s výškou zvětšuje. V nízkých nadmořských výškách činí vertikální barický stupeň 8 m na 1 hPa. Této závislosti se užívá pro přibližnou redukci tlaku vzduchu na mořskou hladinu nebo pro přibližné zjištění rozdílu dvou nadmořských výšek.

Obr. Závislost barometrického tlaku na výšce

3.3.3.2

Hustota vzduchu

Hustota vzduchu je přímo závislá na tlaku vzduchu a nepřímo na jeho teplotě. Z toho vyplývá, že změna hustoty vzduchu s výškou závisí na vzájemném poměru vertikálních gradientů tlaku a teploty, V přízemní vrstvě závisí hustota především na vertikálním gradientu teploty, neboť tento je v přízemní vrstvě značně proměnlivý, zatímco gradient barometrického tlaku je poměrně stálejší. Na hodnotu hustoty vzduchu má též vliv nasycení vodní parou. Přítomnost vodní páry ve vzduchu hustotu vlhkého vzduchu snižuje, neboť hodnota ply- 66 (129) -

nové konstanty vlhkého vzduchu je větší než plynová konstanta vzduchu suchého.

3.3.4

Energie záření

Meteorologie studuje šíření elektromagnetických vln (elektromagnetického záření) nebo toků hmotných částic (korpuskulární záření) atmosférou. Zaměřuje se zejména na přenos a přeměny energie v soustavě atmosféra-Země (AZ). Vlnová délka elektromagnetického záření v atmosféře se pohybuje od 10-14 do 10-2 m. Velikost záření se vyjadřuje nejčastěji intenzitou, jejíž jednotkou je W .m-2. Podle zdroje dělíme záření na záření Slunce a záření Země. Podle vlnové délky rozdělujeme záření na krátkovlnné a dlouhovlnné. Pro energetickou bilanci soustavy A - Z má rozhodující význam záření o vlnových délkách v rozpětí 0,1 μm až 100 μm. V tomto oboru je pro potřeby meteorologie definována řada toků záření, jejichž směr se zpravidla vztahuje k horizontální rovině. Záření směřující dolů přispívá ke zvýšení energie Země. Naopak záření směřující nahoru je pro Zemi ztrátou energie. Výsledný tok, vznikající jako rozdíl obou uvedených záření, se v meteorologii nazývá bilancí záření. Sluneční energie přichází do prostoru Země ve formě záření, které cestou k zemskému povrchu nejprve prochází atmosférou. V atmosféře se část záření pohltí, část záření se rozptyluje a část se odráží zpět do vesmírného prostoru. Zbývající záření dopadá na zemský povrch jako přímé sluneční záření. V důsledku pohlcování záření se povrch Země a atmosféra ohřívají a vyzařují získanou energii opět do svého okolí. 3.3.4.1

Slunce

Slunce je naší nejbližší hvězdou. Bez něj by neexistovaly ostatní planety ani život na Zemi. Hmotnost Slunce je 1,99.1030 kg, jeho průměr činí přibližně 1391 900 km, je tedy v porovnání se Zemí 109-krát větší Slunce je obrovská rotující koule plynu, s průměrnou hustotou 1410 kg m-3, perioda rotace 25,38 dní na rovníku a 35 dní v blízkosti pólů. Teplota v jeho středu dosahuje 19.106 K. Tlak ve středu hvězdy dosahuje cca 4.1010 MPa. Složením je Slunce směsí vodíku (70 %) a asi 28 % hélia. Zbývající 2 % připadají na ostatní prvky. Ve Slunci neustále probíhají termonukleární reakce, při nichž se přeměňuje vodík na hélium za uvolňování obrovské energie. Z 1 g vodíku se uvolní přibližně 1012 J energie. Každou sekundu se přemění 4 miliardy kg vodíku na hélium. Termonukleární reakce probíhají již přibližně 4,6 miliard roků a budou pokračovat přinejmenším ještě jednou tak dlouho. Každý metr čtvereční povrchu Slunce vyzáří do prostoru 62,86.106 J energie, celý povrch pak 3,83.1026 J. Na Zeměkouli dopadne každou sekundu asi 2.1017 J, což je v přepočtu 2.105 terawattů [TW] energie. Slunce kromě elektromagnetického záření, ve kterém nechybí rentgenové záření a záření y, je zdrojem tzv. korpuskulárního záření, známého pod názvem sluneční vítr. Korpuskule je souhrnný název pro částice, elektrony a ionty, které unikají ze Slunce velkou rychlostí (1000 až 3000 km s-1). Při styku se zemskou atmosférou vyvolávají polární záře a poruchy geomagnetického pole.

- 67 (129) -


Fotosféra je jednou z vrstev sluneční atmosféry. Její povrch pozorujeme jako sluneční kotouč zářící spojitým světlem. Výrazným jevem ve fotosféře, viditelným i pouhým okem, je výskyt slunečních skvrn, tedy míst s nižší teplotou, než je teplota okolí. V jádru skvrny dosahuje teplota 4300 až 4700 K. Skvrny jsou charakteristické pro tzv. aktivní oblasti a jsou spjaty se sluneční,činností, která se mění v cca 11-letém cyklu. Nad fotosférou leží vrstva zvaná chromosféra, vyznačující se jasně červeným zbarvením. Její hustota je tak nízká, že záření chromosféry při pozorování slunečního kotouče zaniká v jeho jasu. Poslední vrstvou je sluneční koróna, kterou je možno pozorovat pouze při úplném zatmění Slunce nebo speciálním přístrojem zvaným korónograf. Světlo koróny je velmi studené, převládá zde barva kovově modrá, a vzniká rozptylem fotosférického světla na volných elektronech a prachových částicích meziplanetární hmoty. Teplota v koróně vystupuje až nad 1 000 000 K. Jedním z nejmarkantnějších jevů, ke kterým na Slunci dochází, jsou sluneční protuberance, což jsou obrovské masy plynu vyvrhnuté rychlostí řádově desítek až stovek km.s•l. Nezřídka jejich rychlost dosahuje a přesahuje únikovou rychlost (cca 619 km.s-1) a vyvrhnutá látka opouští Slunce a vydává se na pouť do meziplanetárního prostoru. Intenzita záření dopadajícího na zemský povrch kolísá v průběhu roku cca o ±3,5 % vzhledem k průměrné hodnotě. Změna souvisí s proměnlivostí vzdálenosti Země-Slunce, která je zapříčiněna eliptickou oběžnou dráhou Země okolo Slunce. Solární konstanta je celkové množství zářivé energie Slunce v celém spektru dopadající na horní hranici atmosféry Země za jednotku času na jednotku plochy kolmé ke slunečním paprskům a vztažené na střední vzdálenost Země od Slunce. Její hodnota je přibližně 1373±20 W.m-2 Z hlediska meteorologie je solární konstanta nejdůležitějším výchozím parametrem v soustavě atmosféra-Země. Hodnota solární konstanty se neustále zpřesňuje díky pokrokům v kosmonautice Měrné jednotky Teplota je jednou ze základních fyzikálních veličin. Je mírou střední kinetické energie termického pohybu molekul. Její jednotkou v soustavě SI je kelvin [K]. V meteorologii se však teplota nejčastěji vyjadřuje prostřednictvím Celsiovy teplotní stupnice, která dělí teplotní interval mezi bodem tání a bodem varu čisté vody při normálním tlaku vzduchu na 100 dílů. Stupnice byla pojmenována podle švédského matematika a geodeta A. CELSIA, který ji v roce 1736 navrhl. Původně hodnotě 100°C odpovídal bod tání, 0 °C bod varu. Obrácenou stupnici, která se používá dodnes, doporučil v roce 1745 C. LINNÉ. Celsiova stupnice je vůči tzv. absolutní neboli Kelvinově stupnici ve vztahu: t[OC]= T[K]- 273,16 V anglosaských zemích, především ve Velké Británii, USA a Kanadě, se doposud hojně využívá teplotní stupnice Fahrenheitova i v meteorologické službě. D. G. FAHRENHEIT zavedl dvě základní teploty. Za dolní základní teplotu,

- 68 (129) -

kterou označil jako 0, použil rovnovážnou teplotu chladicí směsi ledu, vody a salmiaku, za horní základní teplotu, označovanou jako 96, použil teplotu lidského těla. Stupnice Rankineova má analogický vztah k Fahrenheitově stupnici jako Kelvinova stupnice k Celsiově. Nula je shodná s 0 K, velikost stupně je stejná jako u Fahrenheitovy stupnice. Na některých starších teploměrech se můžeme setkat s teplotní stupnicí Réaumurovou. Ta dělí interval mezi bodem tání a bodem varu čisté vody za normálního tlaku na 80 stupňů. Zavedl ji v roce 1731 francouzský zoolog a fyzik R. A. FERCHAULT DE RÉAMUR. S touto teplotní stupnicí se lze setkat především u teplotních záznamů z Rakouska-Uherska, a to do roku 1871, kdy se začalo užívat metrického systému. Teplota půdy Záření, které dopadne na povrch půdy a je zde pohlceno, se přeměňuje v teplo. Povrch půdy se ohřívá a předává získanou energii v různé formě jednak do hlubších vrstev, jednak do ovzduší. Provedeme-li bilanci v krátkém časovém intervalu, zjistíme ke konci zkoumaného období přebytek nebo úbytek tepla na povrchu půdy vzhledem k počátečnímu stavu. Zvláště charakteristický průběh má tepelný režim během dne a noci. V denních hodinách se vytvoří určitý přebytek tepla v půdě, který se během noci zmenšuje.

3.3.5

Vlhkost vzduchu

Voda je důležitou složkou atmosféry, vyskytující se především v jejích nižších vrstvách. Neustálý pohyb a změny v atmosféře jsou příčinou vzniku neobyčejného množství tvarů a forem vody v ovzduší, která se zde vyskytuje ve všech třech skupenstvích, často současně vedle sebe. Část koloběhu vody v přírodě probíhá v ovzduší. Do ovzduší se dostává vypařováním, v atmosféře se účastní řady jevů, které utvářejí počasí a které daly vznik organickému životu na Zemi a doposud udržují podmínky vhodné pro nynější formy života. Z tohoto hlediska je třeba považovat za nejdůležitější funkci vody v atmosféře její schopnost udržovat vhodný tepelný režim na povrchu Země. Z vodohospodářského hlediska se zajímáme o procesy v atmosféře hlavně proto, že veškerá voda, která se na souších vyskytuje, přichází z atmosféry a značná její část, aniž ji může člověk ovlivnit, se výparem vrací do ovzduší. K vyloučení vody z ovzduší dochází různými způsoby, podle toho také vznikají různé druhy srážek. Existenci některých srážek si často ani neuvědomujeme, některé srážky jsou vnímány jako prospěšné, jiné jako škodlivé. Aby vodohospodář mohl projektovat vodní stavby, musí znát množství a rozdělení srážek v zájmovém území i v okolních oblastech, k provedení vodohospodářské bilance musí posoudit výparové poměry. Pro technické účely je též potřeba předvídat, kolik vody z atmosféry a v jaké formě lze očekávat v daném regionu a čase. Zde důležitou roli sehrává meteorologie, především s předpovědí počasí, zvláště pak předpovědí možnosti vzniku srážek. Vlhkost vzduchu je jedním ze základních meteorologických prvků, udává množství vodní páry ve vzduchu. Vzduch obsahuje vždy určité množství vodní páry. Toto množství je značně proměnlivé, nemůže však být libovolně zvyšováno nad určitou mez. Příčinu je třeba hledat v rozdílných vlastnostech plynů - 69 (129) -


tvořících vzduch a vodní páry za termodynamických podmínek, které se vyskytují ve volné atmosféře. Plyny, z nichž se skládá vzduch, se mohou vzájemně mísit v libovolném poměru, kdežto vodní pára se může ve vzduchu vyskytovat pouze v určitém omezeném množství, závislém na teplotě. V běžných atmosférických podmínkách se směs plynů tvořících vzduch po termodynamické stránce chová vzhledem k vodě a vodní páře jako homogenní plyn. Tuto směs označujeme jako suchý vzduch. Potom směs suchého vzduchu a vodní páry je označována jako vlhký vzduch. Podle Daltonova zákona je součet parciálních tlaků složek roven tlaku směsi, tedy tlaku vlhkého vzduchu Se zvětšováním množství páry v objemové jednotce se zvětšuje její tlak, avšak jen do krajní hodnoty, tzv. tlaku syté páry, označovaného jako E. Sytá pára je v termodynamické rovnováze s kapalnou fází. Teplota syté páry je rovna teplotě varu při tlaku syté páry, závisí tedy pouze na tlaku, nikoliv na objemu. Opačně pak tlak syté páry závisí jen na teplotě. Zmenšuje-li se objem syté páry, její tlak se nezvýší, nýbrž část páry zkapalní a tlak zůstává neměnný. Zvětší li se objem prostoru, ve kterém je kapalina a sytá pára, tlak neklesne, nýbrž nastane výpar vody. Při teplotách pod 0o C, kdy se voda může vyskytnout bud' ve formě ledu nebo jako přechlazená voda, závisí tlak syté páry také na skupenství vody. Při určitém tlaku par v ovzduší může být teplota vzduchu libovolně vyšší než teplota syté páry odpovídající tomuto tlaku, nemůže však být nižší. Při poklesu teploty vlhkého vzduchu pod teplotu sytosti dojde ke kondenzaci vodních par. Tlak syté páry odpovídající teplotě vlhkého vzduchu je tedy nejvyšším možným parciální tlakem páry ve vlhkém vzduchu při této teplotě. Protože teplotou je omezen parciální tlak páry, je teplotou omezeno také maximální množství par, které může vzduch pojmout. Je-li ve vzduchu přítomno za dané teploty maximální množství par, říkáme, že vzduch je vodními parami nasycen. Jestliže je ve vzduchu při určité teplotě menší množství par než odpovídá nasycenému stavu, je parciální tlak e menší než tlak syté páry E. Pára se v takovém stavu nazývá pára přehřátá. Je to pára, jejíž teplota při stejném tlaku je vyšší než teplota syté páry. Teplota přehřáté páry závisí na tlaku a na objemu (na rozdíl od syté páry, jejíž teplota závisí pouze na tlaku). Podmínky, v nichž se vodní pára v ovzduší vyskytuje, jsou charakterizovány malým tlakem a poměrně nízkými teplotami. Tlak odpovídá barometrickému tlaku a maximální teploty dosahují 50 až 60 oC. Za těchto podmínek se voda vyskytuje převážně v kapalném stavu, za nízkých teplot v pevném stavu. Množství vody v ovzduší je v podstatě určeno mezí sytosti, která je při atmosférických teplotách dosti nízká. V meteorologii se setkáváme nejčastěji s párou přehřátou, za určitých okolností s párou sytou a stavem přesycení. Je-li ve vzduchu malý objem vodních par, blíží se vlastnosti směsi suchému vzduchu. Proto často považujeme vzduch s normální atmosférickou vlhkostí za suchý, teprve při stavech blízkých sytosti, kdy se výrazněji projevuje vliv obsahu vodní páry, mluvíme o vlhkém vzduchu. Konvekční teplota Konvekční teplota je teplota vzduchu v přízemní vrstvě, při jejímž dosažení v denním chodu nastanou podmínky pro tvorbu konvekčních oblaků. Na termo-

- 70 (129) -

dynamickém diagramu se určí jako průsečík suché adiabaty procházející společným bodem izogramy proložené teplotou rosného bodu u zemského povrchu a křivky teplotního zvrstvení s izotermou v úrovni zemského povrchu. Konvekční teplota se používá při předpovědi konvekční oblačnosti. 3.3.5.1

Kondenzace na povrchu Země a na předmětech

Vodní pára se při kondenzaci vylučuje ze vzdušné hmoty v různé podobě. Kondenzáty se od sebe liší jednak skupenstvím, jednak tvarem. Bohatost forem, v nichž se kondenzáty vyskytují, je vyvolána mnohotvárností podmínek, za nichž dochází k vylučování vodní páry. Kondenzační produkty rozlišujeme podle toho, kde se vytvářejí, resp. podle toho, kde dochází ke kondenzaci. Ke kondenzaci na pevném povrchu dochází tehdy, když je tento povrch chladnější než teplota rosného bodu vzduchu, který k povrchu přichází. Rosa je usazenina vodních kapek na zemi nebo na předmětech blízko jejího povrchu vznikající kondenzací vodní páry z okolního vzduchu. Tvoří se zpravidla ve večerních a nočních hodinách za slabého větru nebo bezvětří při radiačním ochlazování povrchu předmětů pod teplotu rosného bodu. Jíní neboli lidově šedý mráz je druh usazených tuhých srážek, který vzniká podobně jako rosa, avšak při záporných teplotách aktivního povrchu bezprostředním vylučováním vodní páry v pevné formě, tzv. desublimací. Má proto dobře patrnou velmi jemnou krystalickou strukturu, kterou nemá například zmrzlá rosa. Jíní se tvoří na stéblech trávy, vodorovných plochách a střechách. Netvoří se na drátech ani na stromech. Podle platné klasifikace tento hydrometeor nezahrnujeme do námrazků. Ovlhnutí je souvislý vodní povlak na předmětech zpravidla v blízkosti zemského povrchu. Příčinou vzniku ovlhnutí mohou být padající nebo usazené atmosférické srážky. Doba trvání ovlhnutí je významná zejména v zemědělství, neboť je to jedna z podmínek pro výskyt určitých rostlinných chorob. Námraza se rozděluje na několik typů, zejména podle tvaru. Nejznámějším námrazovým jevem je jinovatka. Jedná se o tzv. krystalickou námrazu, tvořenou křehkou ledovou usazeninou ve tvaru jemných jehel nebo šupin. Vzniká zpravidla při teplotách nižších než -8 oC při mlze, ale i bez ní. Tvoří se též na povrchu letadel při klesání z chladnějšího a suššího prostředí do teplejšího a vlhčího prostředí. Krystalickou námrazu lze velmi snadno odstranit poklepem, není příčinou škod na vegetaci, ani na venkovním elektrickém vedení a neohrožuje bezpečnost leteckého provozu. Při letu letadel v oblacích tvořených pevnou i kapalnou fází vody a při teplotě málo pod bodem mrazu vzniká na povrchu letadel beztvará námraza. Vzniká za náběžnými hranami letadel v místech, kde je menší kinetický ohřev. Tento typ námrazy vzniká především při stoupání letadla smíšenými oblaky. Při teplotách pod -20 oC a při malém vodním obsahu oblaků vzniká na náběžných hranách křídel letadel tzv. profilová námraza, která dále kopíruje povrch letadla. Nemění výrazně aerodynamické vlastnosti letadla, proto je považována za málo nebezpečnou formu námrazy. Průsvitná námraza se vytváří jako hladká kompaktní, obvykle průsvitná usazenina ledu. Vytváří se pomalým mrznutím kapek mlhy nebo oblaku při teplotách

- 71 (129) -


mezi -3 až O oC, které mají možnost před změnou své fáze vyplnit všechny skuliny na povrchu předmětu i mezi již zmrzlými kapkami. Narůstá zejména na hranách předmětů obrácených proti větru, je velmi přilnavá a odolává i silnému větru. Od povrchu předmětů může být oddělena pouze rozbitím nebo odtáním. Působí škody na vegetaci, trhá elektrické vedení, ohrožuje letecký provoz. Zrnitá námraza vzniká jako bílá usazenina ozdobená krystalky ve tvaru větviček složených z ledových zrnek oddělených vzduchovými mezerami. Vzniká při teplotách mezi -2 až -10 oC rychlým zmrznutím přechlazených vodních kapek mlhy nebo oblaku při styku s předměty na zemském povrchu obrácených proti větru. Je poměrně přilnavá, avšak může být ještě odtržena od předmětu. Jednou z nejnebezpečnějších forem námrazy pro letecký provoz je tzv. námraza žlábková. Vytváří se mimo náběžné hrany letadla následkem specifických teplotních poměrů jeho povrchu. Mění aerodynamické vlastnosti letadla. Námrazek je souhrnné označení pro námrazové jevy. Podmínky vzniku různých druhů námrazků jsou velmi podobné, proto přechod jednoho druhu do druhého není příliš patrný. Při větších hmotnostech a za spolupůsobení větru mohou námrazky páchat škody na vegetaci a venkovním elektrickém vedení, na anténách atp. Typickými škodami na dřevinách způsobenými námrazky jsou vrcholové zlomy stromů, které jsou charakteristické pro klimatické oblasti s těžkými námrazky. Jsou též nebezpečným jevem v leteckém provozu, kde mohou ohrozit bezpečnost provozu v případě, že se začnou tvořit na povrchu letadla za letu. Na elektrickém vedení v ČR dosahují námrazky největší hmotnosti na Českomoravské vysočině, kde dosahují hodnot 15 kg.m-3 a jejich hustota bývá 200 až 500 kg.m-3 Ledovka je souvislá, zpravidla homogenní průhledná ledová usazenina s hladkým povrchem, která se tvoří zmrznutím přechlazených kapiček mrholení nebo dešťových kapek na předmětech, jejichž teplota je mírně pod bodem mrazu. Ledovka vzniká jako průvodní jev mrznoucího mrholení nebo deště při teplotách vzduchu O až 3 oC. Tvoří se jak na vodorovných, tak na svislých či šikmých plochách, ve větvích stromů, na vodičích, kmenech, chodnících a vozovkách v souvislé vrstvě, takže pokrývá celé těleso. Ledovku nelze téměř odstranit odtrhnutím od tělesa, na němž se vytvořila. Při delším trvání tohoto jevu může vrstva ledu dosáhnout až několika cm a vlivem velké hmotnosti, popřípadě tlakem silného větru nebo kombinovaným namáháním může lámat i silné větve, dokonce i celé stromy, vznikají havárie venkovních elektrických vedení a částí různých vysílacích systémů. Hustota ledovky dosahuje hodnot 700 až 900 kg.m-3. Náledí je vrstva pokrývající zemi, která vzniká zmrznutím dešťových kapek nebo mrholení na zemi a nebo opětovným zmrznutím předtím odtátého sněhu. Náledí vzniká i při opětovném zmrznutí rozježděného sněhu na komunikacích. Poslední dva případy se též nazývají zmrazky. Náledí vzniká za teplot zemského povrchu pod bodem mrazu a na rozdíl od ledovky se na jeho tvorbě nepodílejí kapičky přechlazené vody.

- 72 (129) -

3.3.5.2

Kondenzace v nízkých vrstvách atmosféry

Kouřmo je jedním z hydrometeorů, který snižuje vodorovnou viditelnost nejvýše na I km. Kouřmo je atmosférický aerosol z mikroskopických vodních kapiček nebo z hygroskopických částeček vznášejících se ve vrstvě vzduchu při zemi. Na rozdíl od mlhy není při kouřmu vzduch vodními parami právě nasycen, i když poměrná vlhkost je i při kouřmu vysoká. Kouřmo nelze zaměňovat se zákalem, neboť ten je tvořen aerosolem z mikroskopických pevných částeček a snižuje dohlednost pod 10 km. Mlha je atmosférický aerosol, který je složen z velmi malých vodních kapiček popřípadě drobných ledových krystalků rozptýlených ve vzduchu, který snižuje vodorovnou viditelnost ve vzduchu pod 1 km. Je jedním z hydrometeorů (meteorů tvořených soustavou vodních částic v pevném či kapalném skupenství). Poměrná vlhkost při mlze bývá velmi vysoká, až 100 %. Mlha často doprovází sychravé počasí. Mlhu lze rozdělit na 4 intenzitní stupně: slabá mlha, viditelnost dosahuje 500 až 1000 m O mírná mlha, s viditelností 200 až 500 m silná mlha, viditelnost dosahuje 50 až 200 m velmi silná mlha, při které viditelnost klesá pod 50 m Mlhy všech druhů vznikají tehdy, jestliže teplota vzduchu poklesne pod teplotu rosného bodu nebo se této teplotě blíží za předpokladu, že v ovzduší je dostatečné množství účinných kondenzačních jader. K tomu dochází bud' ochlazováním vzduchu, jako při mlhách radiačních, advekčních a svahových, nebo dodatečným zvýšením vlhkosti vzduchu, jako u mlh frontálních. Mlhy mohou vznikat jak při kladných, tak při záporných teplotách vzduchu. Mlhy se dělí podle několika hledisek, především podle vzniku, složení, vertikálního rozsahu, podle místa vzniku atp. Adiabatické mlhy vznikají následkem adiabatického ochlazování vzduchu, například v důsledku místního poklesu tlaku vzduchu. Advekční mlhy vznikají ochlazováním relativně teplého a vlhkého vzduchu při jeho advekci nad chladnější povrch. Za advekční mlhy se považují též mlhy, které vznikají zvýšeným výparem při přesunu studeného vzduchu nad teplý a vlhký povrch. Radiační mlhy vznikají izobarickým radiačním ochlazováním vzduchu aktivního povrchu, jehož teplota se snižuje v důsledku efektivního vyzařování. Tímto způsobem vznikají mlhy především v noci, v zimním období se často udržují po celý den. Radiačně-advekční mlhy vznikají za spolupůsobení příčin vzniku radiačních a advekčních mlh. Vznik frontální mlhy je spojen s atmosférickou frontou. Její vznik souvisí jak s advekčními změnami teploty vzduchu, tak s jeho dostatečným nasycením, způsobeným frontálními srážkami a před frontálním poklesem tlaku vzduchu. Podle místa se tyto mlhy dělí na před frontální a za frontální. Nad jezery se v důsledku vypařování často tvoří jezerní mlhy, nejčastěji na podzim v nočních hodinách při slabém proudění studeného vzduchu nad relativně teplejší vodní hladinu. Od vodní hladiny se postupně rozšiřují do blízkého

- 73 (129) -


okolí, kde vyplňují terénní sníženiny až do určité výšky. Tento typ mlh vzniká i prouděním teplého vzduchu nad chladnější povrch vodní hladiny. Stejně vznikají mlhy luční, říční, močálové atp. Městské mlhy vznikají působením nečistot v ovzduší, hlavně zplodin procesů spalování, ve velkých průmyslových aglomeracích. Vlivem kouře, sazí a dalších nečistot mají špinavě šedé zbarvení. Přechlazené mlhy jsou tvořeny přechlazenými vodními kapičkami při teplotách vzduchu hluboko pod bodem mrazu. Mají vyšší absolutní vlhkost než zmrzlá mlha. proto působí značně sychravě. Častým projevem přechlazené mlhy je tvorba námrazkových jevů, podobně jako při mrznoucí mlze. Zmrzlé mlhy (též zvané ledové) jsou složeny z ledových krystalků a vyskytují se při silných mrazech, kdy teploty klesají pod -30 oC. Mají nízký obsah vodní páry, takže nepůsobí ani při vysoké poměrné vlhkosti sychravým dojmem. Svahové neboli orografické mlhy vznikají na návětrných svazích kopců a hor v důsledku ochlazování vystupujícího vzduchu po svazích. Podmínkou jejich vzniku je stabilní teplotní zvrstvení nasyceného vzduchu. Pozorovateli v údolí se jeví jako vrstevnatá oblačnost dosahující až na povrch svahu. Údolní mlhy vznikají v terénních sníženinách následkem stékání chladnějšího vzduchu po svazích, silnějšího ochlazování a v důsledku zvětšené vlhkosti vzduchu. Při pozorování z vyšších poloh se údolní mlhy jeví jako jakési "ob lačné moře". 3.3.5.3

Kondenzace ve volné atmosféře - oblaky

Při kondenzaci vodní páry ve volné atmosféře vznikají oblaky a z nich mohou případně vypadávat srážky dešťové, sněhové nebo kroupy. K ochlazení potřebnému pro kondenzaci a vznik oblaků dochází v převážné většině případů při výstupu vzduchu jeho adiabatickým ochlazováním. V některých případech dochází k tvorbě oblaků ztrátou tepla způsobenou vyzařováním. Kondenzací se vylučují vodní kapičky a ledové krystalky, které se udržují v ovzduší a dále narůstají. Existují oblaky ledové, které se skládají pouze z elementů tuhé fáze vody, oblaky vodní, složené výlučně z vodních částic v kapalné fázi, a oblaky smíšené, ve kterých se vyskytuje voda jak v kapalné, tak v pevné fázi a kromě toho i voda přechlazená. Smíšené oblaky jsou koloidně instabilní a mohou z nich vypadávat atmosférické srážky. Kromě výše uvedených přirozených oblaků existují v atmosféře i oblaky vytvořené v důsledku lidské činnosti. Řadíme mezi ně kupovité oblaky vytvářející se nad továrními objekty, zvláště nad komíny průmyslových komplexů, chladícími věžemi, při požárech a jaderných výbuších. Mezi uměle vytvořené oblaky též řadíme kondenzační pruhy za letadly. Oblak je viditelná soustava částic vody nebo ledu v atmosféře. Tato soustava může obsahovat též produkty z průmyslových exhalátů, z kouře nebo prachu. Mlha je obdoba oblaku, který se dotýká zemského povrchu. Dnešní klasifikace oblaků třídí oblaky na základě jejich určitých charakteristik, podle nichž jsou oblaky sdružovány do skupin. Nejčastěji se oblaky třídí podle těchto hledisek:

- 74 (129) -

podle vzhledu neboli morfologie; morfologická klasifikace rozlišuje druhy, tvary, odrůdy a zvláštnosti oblaků podle vzniku a vývoje neboli geneze; u této klasifikace se přihlíží k místu vzniku, jejich vertikálnímu vývoji atp. podle výšky, tj. souboru hladin, v nichž se nejčastěji vyskytují; rozlišujeme oblaky vysokého, středního a nízkého patra podle složení rozlišujeme oblaky vodní, ledové a smíšené První klasifikaci oblaků navrhl v roce 1802 francouzský přírodovědec J. B. A. LAMARCK, avšak základem pro soudobou klasifikaci oblaků se stalo třídění oblaků podle Angličana L. HOWARDA z roku 1803. Klasifikace podle výšky Podle výšky se oblaky rozdělují do 3 skupin podle hladin, v nichž se vyskytují. Tyto oblaky se dělí na: oblaky vysokého patra, které se vyskytují v nadmořských výškách 3 až 8 km v polárních oblastech, 5 až 13 km ve středních zeměpisných šířkách a 6 až 18 km v tropech. Oblaky vyskytující se v těchto výškách obvykle nezeslabují podstatně sluneční záření a ozářené předměty vrhají stíny; oblaky středního patra, které se vyskytují v polárních oblastech ve výškách 2 až 4 km, ve středních zeměpisných šířkách od 2 do 7 km a v tropech od 2 do 8 km. Oblaky vyskytující se v těchto výškových hladinách zeslabují sluneční záření a ozářené předměty ztrácejí své stíny. Slunce získává jakési mléčně matné vzezření; oblaky nízkého patra, které se vyskytují ve výškách od povrchu země do 2 km.

Obr. 3.5 Schéma základních druhů oblaků Morfologická klasifikace Morfologická klasifikace oblaků vychází z rozboru jejich vzhledu. Oblaky se dělí na 10 druhů, které obvykle korespondují s nadmořskými výškami, ve kterých se vyskytují. Latinské názvy oblaků jsou doplněny jejich zkratkou v závorce. 1. Cirrus (Ci) je oblak vysokého patra, který je charakterizován jako vzájemně oddělené oblaky v podobě bílých jemných vláken, bílých plošek nebo úzkých pruhů. Má vláknitý vzhled a často hedvábný lesk. Je tvořen ledovými krystal- 75 (129) -


ky. Oblaky druhu Ci bývají často průvodním jevem blížící se atmosférické fronty, ale nevypadávají z nich srážky. 2. Cirrocumulus (Cc) je též oblak vysokého patra. Bývá uspořádán do menších nebo větších skupin nebo vrstev bílých obláčků bez vlastního stínu, složených z velmi malých ob lačných částí v podobě zrn nebo vlnek atp. Jednotlivé části mohou být navzájem odděleny nebo mohou spolu souviset. Jsou většinou uspořádány pravidelně. Zdánlivá velikost jednotlivých částí zpravidla nepřesahuje 1 obloukový stupeň prostorového úhlu. Cc je oblakem zpravidla ledovým, avšak může někdy obsahovat i kapky přechlazené vody. Vzniká následkem vlnových nebo konvekčních pohybů v horní troposféře, nebo jeho výskyt souvisí s atmosférickými frontami, zejména studenými. 3. Cirrostratus (Cs) je posledním oblakem vysokého patra. Je charakterizován jako průsvitný bělavý oblačný závoj vláknitého nebo hladkého vzhledu, který úplně nebo částečně zakrývá oblohu a dává vznik halovým jevům. Podobně jako oba předešlé typy je oblakem ledovým, srážky z něj nevypadávají a jeho výskyt bývá příznakem blížící se atmosférické fronty. Vzniká též odtrháváním horních vrstev jiného oblaku zvaného cumulonimbus. 4. Altocumulus (Ac) tvoří menší či větší skupiny nebo vrstvy oblaků bílé, někdy až šedé barvy. Tyto barvy mohou být různě kombinovány s různými odstíny. Oblaky se skládají z malých oblačných částí podoby vln, oblázků, valounů atp., které mohou být navzájem oddělené nebo mohou spolu souviset. Mnohdy mívají částečně vláknitý nebo rozplývavý vzhled. Zdánlivá velikost jednotlivých pravidelně uspořádaných částí bývá 1 až 5 stupňů prostorového úhlu. Ac je vodním nebo smíšeným oblakem středního patra. Vzniká například následkem vlnových pohybů v atmosféře, při přetékání vzduchových hmot přes horské překážky nebo transformací z jiných druhů oblaků, což bývá jev charakteristický pro rozpad oblačnosti. 5. Altostratus (As) je dalším oblakem středního patra. Je charakterizován jako šedá až modravá oblačná plocha nebo vrstva se strukturou vláknitou nebo žebrovitou, často též bez patrné struktury, pokrývající úplně nebo částečně oblohu. Oblak bývá často tenký. Slunce pozorované přes As vidíme jako za matným sklem. U oblaků druhu As se nevyskytují halové jevy. Je smíšeným, méně často vodním oblakem. Někdy svým rozsahem zasahuje i do vysokého patra. Vyskytuje se jako oblačná součást systémů teplých a studených front, kde vzniká působením výkluzných pohybů teplého vzduchu. Srážky z As jsou spíše vzácné. 6. Stratus (St) je oblak nízkého patra. Tvoří jej šedá oblačná vrstva s dosti jednotvárnou základnou, z níž mohou vypadávat srážky v podobě mrholení, ledových jehliček případně sněhových zrn. Prosvítá-li vrstvou St slunce, jsou jeho obrysy obvykle zřetelné. Stratus vyvolává halové jevy jen zcela výjimečně při velmi nízkých teplotách. Někdy má podobu roztrhaných chuchvalců. V teplé části roku je St zpravidla vodním oblakem. v zimě často obsahuje i ledové krystalky. Typicky se tvoří pod výškovými inverzemi teploty vzduchu nebo v důsledku ochlazení vzduchu od chladného podkladu. Svou strukturou se obvykle neliší od mlhy. 7. Stratocumulus (Sc) je smíšeným nebo vodním oblakem nízkého patra. Tvoří jej šedé nebo bělavé, menší případně větší skupiny nebo vrstvy oblaků, které mají téměř vždy tmavá místa. Oblak se skládá z částí podobných dlaždicím, - 76 (129) -

oblázkům, valounům atp., ve většině případů má nevláknitý vzhled. Jednotlivé části spolu souvisejí nebo mohou být oddělené. Zdánlivá velikost jednotlivých částí Se je větší než 5 stupňů prostorového úhlu. Mohou z něj vypadávat srážky, které dosahují zemského povrchu. Sc vzniká především vlnovými pohyby vzduchu nebo transformací z jiných oblaků, zejména ze St, resp. z jiné kupovité oblačnosti. Sc je často příznakem rozpadající se oblačnosti. 8. Nimbostratus (Ns) je šedá, často velmi tmavá oblačná vrstva nebo plocha, která má vlivem vypadávání víceméně trvalých srážek matný rozplývavý vzhled. Oblačná vrstva je tak hustá, že nelze určit polohu Slunce na obloze. Pod touto vrstvou se vyskytují roztrhané oblaky (označované jako "oblaky špatného počasí"), které mohou, ale i nemusí s touto vrstvou souviset. Nimbostratus je smíšeným oblakem, řidčeji vodním oblakem. Bývá vertikálně značně mohutný (až několik km) a jeho základna se většinou vyskytuje v nízkém patře. Je typickým dešťovým oblakem, který bývá součástí většiny frontálních systémů. výškových cyklón. brázd nízkého tlaku vzduchu atp. 9. Cumulus (Cu) je hustý a ostře ohraničený oblak, vyskytující se osamoceně. Vyvíjí se směrem vzhůru do tvaru kup nebo věží, tvarem připomíná květák. Části ozářené Sluncem jsou oslnivě bílé, základna oblaku bývá poměrně tmavá a vodorovná. Jedná se většinou o vodní oblak, avšak při značné vertikální mohutnosti může být i oblakem smíšeným. Nejčastěji vzniká působením termické konvekce v případě, že horní hladina konvekce je výše než konvekční kondenzační hladina. Srážky z něj většinou nevypadávají, avšak při značné vertikální mohutnosti z něj mohou vypadávat srážky v podobě krátkých přeháněk. Za vhodných podmínek se může Cu dále vyvíjet v jiný typ oblaku - cumulonimbus Cu bývají někdy roztrhané. 10. Cumulonimbus (Cb) je nejmohutnějším oblakem vůbec. Je charakterizován jako mohutný a hustý oblak velkého vertikálního rozsahu v podobě hor, hradů nebo obrovských věží. Alespoň část jeho vrcholu je hladká a vláknitá nebo žebrovitá a téměř vždy zploštělá. Vrchol Cb se rozšiřuje do podoby kovadliny nebo širokého chocholu. Pod základnou oblaku, která bývá často velmi nízko, se vyskytují roztrhané oblaky, které mohou, ale i nemusejí s Cb souviset. Z Cb mohou vypadávat srážky, které někdy nedosahují zemského povrchu, avšak srážková činnost Cb bývá zvláště v teplé části roku velmi výrazná. S Cb jsou často svázány přívalové lijáky, kroupy, v zimě se v souvislosti s jeho vznikem vyskytují sněhové vánice. V teplé části roku mohou Cb doprovázet bouřky, avšak Cb sám o sobě může vzniknout, aniž by vznikla bouřka. Vertikální rozsah Cb bývá značný, dosahuje často i několika km. Vyskytují se i případy, kdy mohutné Cb "prorůstají" vzhůru tropopauzou až do spodní stratosféry, byly zjištěny případy průniku 3 až 5 km nad tropopauzu. Meteorologickým radiolokačním pozorováním v ČR byly zjištěny vrcholky Cb ve výšce až 16 km nad zemí. K těmto průnikům dochází nejčastěji na jaře či v létě mezi 14. až 21. hodinou. Právě tropopauza většinou ohraničuje výšku Cb a brání jeho dalšímu vertikálnímu vývoji. Pokud Cb dosáhne tropopauzy, jakoby se "roztékal" do stran. Cb je obvykle komplexem složeným z několika bouřkových buněk, méně často se skládá pouze zjedné bour1cové buňky. Vzniká působením intenzivní konvekce, zejména na studených frontách a čarách instability. Ve vzácných případech se utváří i na teplých frontách. Cumulonimby se vytvářejí i uvnitř stejnorodé instabilní vzduchové hmoty, často za spolupůsobení orografických faktorů. Z hlediska elektrické struktury je Cb zajímavý centrem záporného ná-

- 77 (129) -


boje v dolní části a centrem kladného náboje v horní části oblaku. Kromě toho bývá pozorováno podružné centrum kladného náboje v oblasti jeho základny, které je však vázáno na vypadávání srážek. V dopravě, zejména pak v letectví, je Cb považován za značně nebezpečný jev, neboť se v něm vyskytují výstupné i sestupné vzdušné proudy, dosahující nezřídka několik desítek m.s•1, intenzivní turbulence, námraza, elektrické výboje, kroupy (často velkých rozměrů). Sestupné proudy, které často dosahují zemského povrchu, se vyskytují zvláště v jeho týlové části. Označení tvaru vychází ze vzhledu oblaku. I vzhled je v úzké souvislosti s genezí oblaku. Každý oblak může mít pouze jeden název podle tvaru. Mezinárodní klasifikace oblaků připouští následujících 14 tvarů.

3.3.6 3.3.6.1

Proudění v atmosféře Vznik proudění

Prostřednictvím izobar lze na geografických mapách vyjádřit rozložení tlaku vzduchu v určité hladině. Existují místa s vyšším a nižším tlakem, neboť povrch Země se slunečním zářením ohřívá nerovnoměrně, což vede ke vzniku právě oněch tlakových rozdílů. Atmosféra se snaží jednotlivé nerovnosti rozložení tlaku vyrovnat, podobně jako kapalina ve spojených nádobách. Částice vzduchu mají tendenci proudit ve směru spádu tlaku vzduchu, označovaného jako tlakový gradient, tedy z oblasti vyššího tlaku vzduchu do oblasti tlaku nižšího. Pokud by celý proces probíhal podle tohoto ideálního schématu, tlak by se brzy vyrovnal a ve všech hladinách by měl stejnou hodnotu. Takovému pohybu brání urychlující síla zemské rotace tzv. Coriolisova síla, působící na každé hmotné těleso, tedy i vzduchovou částici, která se pohybuje vůči zemskému povrchu. Plochy stejného tlaku vzduchu (izobarické plochy) nejsou v tomto případě rovnoběžné s úrovní hladiny moře, ale protínají ji. Průsečnicím těchto ploch s mořskou hladinou říkáme izobary. Pomocí izobar můžeme na geografických mapách znázornit rozložení tlaku vzduchu v určité hladině, nejčastěji právě u hladiny moře. Coriolisova síla vzniká díky rotaci Země; kdyby Země nerotovala, žádná urychlující síla by neexistovala. Tato síla působí vždy kolmo na směr pohybu. Na severní polokouli jej odklání vpravo, na jižní vlevo. Velikost Coriolisovy síly roste se zeměpisnou šířkou. Na rovníku je rovna nule, na pólech dosahuje maxima. Dále roste s rychlostí pohybu. Rychlost pohybu je přímo závislá na tlakovém spádu, vyjádřeném horizontálním barickým gradientem. Jako jednotka se používá spád tlaku 1 hPa na 111,2 km, což je vzdálenost jednoho poledníkového stupně na rovníku. Obvyklé hodnoty se pohybují kolem 1 až 2 hPa/111,2 km, extrémní hodnoty dosahují 15 až 20 hPa/l11,2 km. Jestliže některá část zemského povrchu je zahřátá více než okolní plochy, ohřívá se také sloupec vzduchu nad ní. Sloupec vzduchu se rozpíná, a to především vzhůru, čímž se vyzvedává.

- 78 (129) -

Obr. 3.6 Coriolisova síla Současně se také vzdouvají izobarické plochy, neboť v teplejším vzduchu ubývá tlak s výškou pomaleji. Převýšení izobarických ploch je větší se stoupající výškou. Zatímco vzduch u povrchu země zůstává v klidu, ve vyšších hladinách nastane roztékání vzduchu do stran, které je tím rychlejší, čím výše stoupáme. Roztékání způsobí zmenšení hmotnosti sloupce vzduchu nad zahřátou částí povrchu a zvětšení hmotnosti okolního vzduchu. Tím se také tlak v teplém prostoru zmenšuje, kdežto v jeho okolí se zvětšuje, hlavně u povrchu země. Projevuje se to prohnutím izobarických ploch v konkávním tvaru. U země jsou izobarické plochy prohnuty směrem dolů, je zde tlaková níže; v horních hladinách jsou izobarické plochy vyduté směrem nahoru, nachází se zde tlaková výše. Do tlakové níže u povrchu země proudí vzduchu z okolí, kde je tlak vyšší. Vzduch se z oblasti tlakové výše roztéká v horních hladinách do stran. V teplém vzduchu vznikne výstupný proud, který nahrazuje úbytek vzduchu ve vyšších hladi-

- 79 (129) -


nách, po stranách klesá chladnější vzduch dolů. Vzniká uzavřená místní cirkulace s výstupným proudem uprostřed, tzv. kladná termická cirkulace. Opačný proces, zvaný záporná termická cirkulace, vzniká působením chladného místa na povrchu země, kde nastává proudění opačného směru. V centru je sestupný proud, při zemi je oblast vyššího tlaku vzduchu, z níž se vzduch roztéká do stran. Vzniknou-li v určité horizontální rovině nějaké tlakové rozdíly, uvedou se vzduchové částice do pohybu. Nejprve se budou pohybovat ve směru gradientu, ale jakmile se dají do pohybu, začne se svými účinky projevovat Coriolisova síla a začne odklánět pohybující se částice na severní polokouli vpravo, na jižní vlevo od směru největšího gradientu. Velmi rychle dojde k vyrovnání tlaků, kdy síla způsobená rozdílem tlaku vzduchu bude v rovnováze se silou Coriolisovou, ale budou navzájem opačně orientované. Částice pak proudí ve směru izobar rychlostí úměrnou jejich vzdálenosti. 3.3.6.2

Cyklonální a anticyklonální proudění

Tlaková níže (označovaná velkým písmenem N nebo písmenem L) nebo tlaková výše (označovaná písmenem V nebo H) se v určité hladině vyznačuje tím, že izobary jsou uzavřené a zakřivené kolem jádra tlakového útvaru. Proudění vzduchu je způsobováno rozdílem tlaku ve směru největšího tlakového gradientu, tedy kolmo na izobary. U tlakové níže směřuje tlakový gradient do jejího středu. Proudění, které vznikne, se vlivem urychlující síly stáčí, takže kolem níže vytvoří spirálovité proudění, jež se sbíhá do jejího středu. U tlakové výše se vytvoří proudění, které se spirálovitě rozbíhá z jádra tlakového útvaru. Oblast tlakové níže s cirkulací vzduchu proti směru hodinových ručiček (na severní polokouli) se nazývá cyklóna. Horizontální barický gradient bývá v cyklónách značně velký. Vítr, který dosahuje značných rychlostí, proudí šikmo ke směru izobar. Vzduch proudící do tlakové níže se zde nehromadí, ale vystupuje v centru cyklóny vzhůru do horních vrstev troposféry, kde se roztéká do okolí na všechny strany. Důsledkem výstupu vzduchu dochází ke kondenzaci vodních par, k tvorbě oblačnosti a srážek. Oblast tlakové výše se nazývá anticyklóna. Vzduch se roztéká z jádra anticyklóny na všechny strany a jeho směr je urychlován na severní polokouli doprava, takže proudí ve směru hodinových ručiček kolem jádra vysokého tlaku, šikmo k izobarám. Tlakové výše jsou mohutnějšími a rozsáhlejšími tlakovými útvary než cyklóny. V anticyklóně sestupuje vzduch z vyšších hladin k zemskému povrchu a po obvodu anticyklóny se roztéká. V jejím středu jsou malé horizontální tlakové gradienty, což v důsledku vede k malému proudění. V sestupných proudech nenastává kondenzace, proto se zde nevyskytují ani srážky. Vzduch v tlakových výších bývá obvykle suchý. Existuje-li cyklóna a anticyklóna v těsném sousedství, proudí vzduch z anticyklóny do oblasti tlakové níže. Platí zde barický zákon větru, tzv. Buys-Ballotův zákon, který říká, že pokud stojíme zády k větru, je střed tlakové níže mírně před námi po levé ruce, střed tlakové výše je na pravé straně poněkud vzadu. Ve výšce, kde proudění vzduchu už není ovlivňováno třením, platí toto pravidlo přesněji než při zemi a lze jej formulovat takto: vítr ve volné atmosféře vane téměř rovnoběžně s izobarami, přičemž vyšší tlak zůstává na severní polokouli vpravo. Tento zákon

- 80 (129) -

zformuloval v roce 1860 holandský meteorolog CH. H. D. BUYS-BALLOT. Proudění v horních hladinách má směr opačný.

3.3.6.3

Vítr

Proudění vyvolané přemísťováním vzduchových hmot nazýváme větrem. Vítr patří mezi základní meteorologické prvky a je charakterizován rychlostí a směrem. Jako vektor jej můžeme rozložit do dvou směrů, vertikálního a horizontálního. Vertikální složka je však velmi malá, a proto považujeme vítr za horizontální pohyb částic. Rychlost větru se udává v m.s-1 nebo v km.h-l. Směr bývá určen azimutem (úhlem, který svírá vektor od poledníku) nebo pomocí světových stran. Vždy je udáván směr, odkud vítr vane. Hovoříme-li o severním větru, myslíme tím proudění od severu. U zemského povrchu je rychlost větru značně proměnlivá. Uvnitř proudu vznikají turbulence. Je-li turbulence vlivem velké drsnosti povrchu příliš velká, hovoříme o nárazovitosti větru. Nárazovitost roste s rychlostí větru, ovlivňuje ji i stabilita teplotního zvrstvení atmosféry a vzdálenost od zemského povrchu. Velká nárazovitost je velmi nepříjemným jevem zvláště pro letecký provoz. Letadlo bývá vystaveno podélným i příčným výkyvům a změnám výšky. Létat za takových podmínek je velmi obtížné a u citlivých osob mohou nastat i fyziologické potíže. Rychlost větru má denní periodicitu. V přízemní vrstvě nastává minimum v nočních hodinách. Po východu Slunce vítr postupně zesiluje a dosahuje maxima kolem 13. hodiny. Ve vyšších vrstvách (100 m a výše) je denní chod opačný. Určitou periodicitu vykazuje i směr větru. V přízemní vrstvě se vítr stáčí od rána do poledních hodin poněkud vpravo, odpoledne se stáčí zpět vlevo. Ve vyšších vrstvách je směr stáčení opět opačný. Vítr s rychlostí větší než 20 m.s-1 (72 km.h-1) označujeme jako vichřici. V nižších polohách nastává poměrně vzácně, avšak na horách je poměrně častá, zvláště v zimě. Zcela výjimečně se lze v našich zeměpisných polohách setkat s větrem o rychlostech 40-50 m.s-1 (144-180 km.h-1). Jinde ve světě se lze setkat s rychlostmi větru podstatně vyššími. Při ničivém tornádu v Oklahomě (USA) v květnu 1999 byla zaznamenána rekordní rychlost přesahující 140 m.s-1(500 km.h-1). Předpověď směru a rychlosti větru je velmi obtížná a vychází při zpracování z předpovědí tlakového pole. V blízkosti zemského povrchu je navíc silně ovlivňována místními faktory. Vzduchové hmoty nezůstávají v oblastech, nad kterými vznikly, ale přemísťují se pod vlivem zemské cirkulace a někdy se značně vzdálí od místa svého vzniku. Při tomto postupu mění své vlastnosti, transformují se. Hmotu, která se při svém postupu neustále ochlazuje, nazýváme teplou vzduchovou hmotou. Naopak hmotu, která se neustále otepluje, označujeme jako studenou vzduchovou hmotu. Hmota, která z nějakých příčin zůstává nad oblastí, se nazývá místní vzduchovou hmotou. Všechny tři druhy vzduchových hmot mohou být stabilní či instabilní.

- 81 (129) -


Plošný rozsah vzduchových hmot činí až miliony km2, jejich vertikální mohutnost bývá několik kilometrů, v některých případech dosahuje až ke stratosféře. Místní větry Místní větry vznikají v menších, popřípadě nějak ohraničených či uzavřených oblastech, následkem nestejného ohřívání různých částí zemského povrchu. Také místní geografické podmínky mohou způsobit vznik místních větrů. Bríza je vítr uzavřené brízové cirkulace vzduchu. Vytváří se zejména v pobřežních oblastech a má velmi výrazný denní chod. Je způsoben tepelnými a teplotními rozdíly mezi pevninou a vodními plochami. Ve dne vane od moře na pevninu, v noci z pevniny na moře. Vyskytuje se též u velkých vodních nádrží. Nejsilnější je v poledních hodinách, kdy dosahuje rychlosti až 7 m.s-1. V noci má výrazně nižší rychlost, jen 1 až 2 m.s-1. Vytváří pravidelnou cirkulaci na pobřežích a zasahuje do vzdálenosti asi 20 až 30 km od pobřeží, kde se zvedá jako výstupný proud a vytváří podél pobřeží řadu kupovitých oblaků. Výšková mohutnost proudu však není velká, pouze mezi 800 až 1000 m. Ve výšce 1500 až 3500 m se vrací zpětný proud nad moře, kde sestupuje a uzavírá celý koloběh. Horské a údolní větry vznikají nestejným ohříváním vzduchu nad rovinou a v horských údolích, která ústí do roviny. V noci proudí chladný vítr údolím do roviny (horský vítr). Ve dne je údolní proudění opačné (údolní vítr). Vítr proudí z roviny údolím a v horní části údolí se zvedá nahoru do volné atmosféry. Cirkulace údolních a horských větrů je uzavřená. Ve výšce jsou zpětné proudy, které směřují ve dne z horských oblastí nad rovinu, v noci směřují opačně. V údolích navíc působí kromě podélného proudění ještě příčná cirkulace, která vzniká nestejným ohříváním a ochlazováním úbočí, úpatí a temen svahů. Také tato cirkulace je uzavřená a střídá směr ve dne a v noci. Fén je označení pro sestupný proud teplého a suchého vzduchu z hor při jasné obloze. Vzniká při proudění vzduchu přes horský hřeben jako pseudoadiabatický děj. Na návětrné straně vystupuje proudící vzduch do výšky a ochlazuje se průměrně o 1 °C/100 m. Po dosažení kondenzační hladiny je pokles jeho teploty menší (mezi 0,5 až 0,7 °C/100 m). Při dalším výstupu dochází ke srážkám, často velmi vydatným, čímž se z vystupujícího proudu vyloučí značné množství vody. Při přechodu přes hřeben klesá vzduch do údolí a začne se oteplovat podle nasyceně adiabatického gradientu. Vodní kapičky ve vzduchu se vypařují a oblaky se rozpouštějí. Po přechodu přes horský hřeben je vzduch zbaven značného množství vody, proto k vypaření kondenzované vody dojde v mnohem větší výšce, než je hladina kondenzace na návětrné straně. Na návětrné straně se u vrcholků pohoří vytváří oblačný fénový val.

- 82 (129) -

Obr. 3.6 Vznik fénu Dráha oteplovaného vzduchu na závětrné straně je delší než jeho dráha při ochlazovánÍ. Oteplení sestupujícího vzduchu je větší, než činilo jeho ochlazení při výstupu. Bóra (mistrál) je studený, nárazový vítr, který vane rychlosti vichřice z pevniny na moře. Vzniká za zvláštních podmínek na závětrné straně hor, hlavně za průsmyky. Studená hmota se zastaví a hromadí před překážkou, až dosáhne úrovně průsmyku. Pak začne přetékat, a to velice rychle a bouřlivě, do oblasti za průsmyky, kde se projevuje jako studený padavý vítr o rychlostech 20 m.s-l s nárazovitostí až 60 m.s-1. Oteplení vzduchu nebývá tak značné jako při fénovém proudění, protože při bóře se nepřekonávají velké výškové rozdíly Monzun je projevem mohutné cirkulace vzduchu mezi oceánem a pevninou s převládajícím směrem proudění v jednom pololetí. Rozlišují se monzuny letní, zimní, tropické a mimotropické. Pojem monzun se užívá především pro sezónní větry v troposféře určité oblasti. Hraje významnou roli ve všeobecné cirkulaci v atmosféře, především pak v dějích, které kompenzují nerovnovážné stavy v atmosféře. V zimě, kdy je nad pevninou oblast vysokého tlaku vzduchu, směřuje proudění směrem nad oceán; v létě, kdy je nad pevninou tlaková níže, směřuje monzun nad pevninu a přináší od moře vlhkost a deště. Monzuny se vyskytují hlavně v jihovýchodní Asii. 3.3.6.4

Všeobecná cirkulace v atmosféře

Vzhledem ke skutečnosti, že zemská atmosféra není homogenní a působí zde urychlující síla zemské rotace (Coriolisova síla), dochází k jistým charakteristickým jevům. V dalším textu se zaměříme zejména na proudění na severní polokouli. Vystupující teplý vzduch nad rovníkem by měl proudit k severu, avšak postupně se odchyluje směrem k východu a v zeměpisných šířkách 300-350 dostává západní směr, klesá z vyšších vrstev a vytváří na obou polokoulích v oblastech subtropů tlakové výše. V nižších vrstvách atmosféry dochází k roztékání vzduchu částečně do mírných šířek a částečně k jihu, zpět k rovníku. Vlivem Coriolisovy síly zde vane severovýchodní vítr zvaný pasát. Jihozápadní vítr, podle této teorie vanoucí ve vyšších hladinách od rovníku k subtropům, bývá nazýván antipasátem, avšak aerologická měření v tropických oblastech existenci antipasátu nepotvrdila. Tento zjednodušený model pasátového proudění popsal v roce 1735 G. HADLEY, podle něj byl nazván Hadleyovou buňkou. Je to zjednodušený model cirkulace v tropických oblastech, podle kterého se nadbytek tepla v blízkosti rovníku mění na kinetickou energii. Značná část tepla se - 83 (129) -


spotřebuje na výpar a přenáší se současně s proudícím vzduchem ve formě latentního tepla. Na jižní polokouli by měla podle této teorie všeobecná cirkulace probíhat následovně: teplý vzduch vystupující nad rovníkem proudí ve vyšších vrstvách nejprve k jihu, avšak Coriolisovou silou je postupně stále více odkláněn na proudění jihozápadní a v subtropech na západní. Toto západní proudění se podílí na vzniku subtropických anticyklón, od nichž se v přízemní vrstvě vrací vzduch zpět k rovníku v podobě jihozápadního pasátu a uzavírá tak druhou (jižní) část Hadleyovy buňky. Zhruba mezi 30. a 60. rovnoběžkou obou polokoulí převládají jihozápadní a západní větry. Cirkulace v této oblasti není příliš výrazná a je narušována pře

Obr. 3.7 Globální proudění – všeobecná cirkulace vzduchu chody tlakových níží. V mírných zeměpisných šířkách se vyskytují větry všech směrů, převládají však západní směry. V oblasti 60. rovnoběžky obou polokoulí stoupá vzduch vzhůru a ve vyšších vrstvách atmosféry proudí k pólům. V polární oblasti se vzduch hromadí a sestupuje, čímž se tvoří rozsáhlé tlakové výše. Vzduch se začíná roztékat všemi směry, avšak převládají směry severovýchodní a východní, na jižním pólu pak jihovýchodní a východní. Tato situace je ve skutečnosti narušována přechodem tlakových níží. Všeobecnou cirkulaci v atmosféře se doposud nepodařilo zcela objasnit. V základních fyzikálních modelech je velmi složité vyjádřit nerovnoměrné rozdělení pevnin a oceánů a vliv mořských proudů na přízemní vrstvy atmosféry. Všeobecná cirkulace se řídí vnitřními zákonitostmi, zákony pohybu a složitých přeměn jedné energie v jinou. K základním zákonitostem všeobecné cirkulace atmosféry patří: 1.

převážně vírový charakter atmosférických pohybů

2. převaha (až desetinásobná) rychlosti horizontálních pohybů nad vertikálními ve velkoprostorovém měřítku 3. převládání zonálního proudění (ve směru rovnoběžek) nad meridionálním (ve směru poledníků)

- 84 (129) -

4. nestacionámost pohybů atmosféry, jejich neustálá proměnlivost a nepřetržité změny atmosférické cirkulace a jejích složek 5. změny směru a rychlosti proudění spolu s nerovnoměrným rozdělením pohybové energie ve vertikálním a horizontálním směru 6.

změny směru a rychlosti proudění v jednotlivých sezonách roku

Obr. 3.8 Řez cirkulací nad Zemskou polokoulí Nad mezní vrstvou atmosféry, kde lze zanedbat vliv tření, směřuje obecně horizontální tlakový gradient od rovníku k pólům a vlivem urychlující síly zemské rotace převládá v troposféře a ve spodní stratosféře přenos vzduchových hmot od západu k východu, především v mírných a vysokých zeměpisných šířkách. Kromě vírových pohybů jsou pro atmosféru typické i vlnové pohyby, k nimž patří především pohyby vyvolané atmosférickými slapy (periodickými pohyby zemské atmosféry vyvolanými gravitačními účinky Slunce a Měsíce), kolísání výšky tropopauzy, vlnové pohyby na hranici vrstev atmosféry s odlišnou hustotou a vlny způsobené deformací proudění reliéfem.

3.3.7

Klimatologie

V kterémkoliv místě naší planety se počasí mění, a to jak během měsíce, ročního období, roku, tak i v různých letech. Máme-li možnost sledovat počasí na určitém místě po dobu několika let, zjistíme, že pro dané místo existují určité meze, mezi kterými počasí nabývá charakteristických rysů pro danou oblast během jednotlivých ročních období. Počasí v tomto případě chápeme jako

- 85 (129) -


konkrétní, v časovém úseku existující atmosférické podmínky při povrchu Země i v různých výškách nad jejím povrchem. Klima neboli podnebí je dlouholetý souhrn podmínek počasí, typických pro dané místo. Vyjadřuje dlouhodobý charakteristický režim počasí, podmíněný energetickou bilancí, cirkulací atmosféry, lidskými zásahy a dalšími faktory. Podnebí je významnou složkou krajiny, určuje její ráz i využitelnost a pro svou geografickou podmíněnost je jevem na Zemi neopakovatelným. Hovoříme proto jen o typech podnebí, které bývají na Zemi uspořádány obvykle pásmově. Charakteristika podnebí se obvykle uvádí pomocí průměrů meteorologických prvků a jevů, doplněných o extrémy a četnosti, popřípadě o další statisticky významné charakteristiky. Podnebí určité oblasti se vyznačuje jistou stálostí, která spočívá v tom, že statistické charakteristiky souboru klimatických prvků vypočítané za různá delší časová období (desítky let) se poměrně málo liší. To však nevylučuje výrazné změny podnebí, ke kterým došlo během geologických epoch Země, ani mírnější výkyvy a kolísání podnebí v průběhu kratších časových etap (stovky, popř. tisíce let). Podle měřítka dějů, které utvářejí podnebí, nebo podle jeho prostorového rozsahu rozeznáváme makroklima, mezoklima, mikroklima, popřípadě místní podnebí. Studiem podnebí se zabývá obor zvaný klimatologie. Makroklima je podnebí utvářené převážně vlivy atmosférických vírů s vertikální osou v oblastech o horizontálních rozměrech alespoň stovek kilometrů. Určujícím faktorem makroklimatu je všeobecná cirkulace atmosféry a energetická bilance závislá na zeměpisné šířce a na rozložení pevnin a oceánů. Horní hranicí je tropopauza, dolní hranicí je výška, nad níž aktivní povrch již nepodmiňuje utváření mezoklimatu. Meteorologická měření prováděná ve 2 metrech nad zemí je možno považovat za makroklimatologicky reprezentativní jen v případě, že výstižně charakterizují klimatické poměry dostatečně širokého okolí. Mezoklima je podnebí o horizontálních rozměrech řádově desítek km, v němž se kromě vlivů cirkulačních prvků s vertikální, ale i s horizontální osou vírů. Uplatňují se zde prvky tření o zemský povrch a turbulence. Dle některých autorů je synonymem mezoklimatu místní podnebí, které je ještě těsněji vázáno na morfologii zemského povrchu, jeho geologické složení a rostlinnou pokrývku. V rozsahu místního podnebí mohou vznikat místní cirkulace, např. horské a údolní větry, vytvářet se jezera studeného vzduchu apod. Mikroklima je podnebí nejmenších prostorových rozměrů, v horizontálním měřítku řádově v desítkách až stovkách metrů. Uplatňují se zde vlivy cirkulačních prvků s jakoukoliv polohou osy vírů. Mikroklima je vertikálně omezeno na vrstvu vzduchu přiléhající k zemskému povrchu, v níž se projevují odlišnosti od podnebí širšího okolí. Zvláštním druhem mikroklimatu je mikroklima uzavřených prostor neboli kryptoklima. 3.3.7.1

Klimatotvorné faktory

Klimatvorné procesy jsou vyvolávány působením klimatvorných (klimatických) faktorů, ke kterým patří faktory:

- 86 (129) -

1. astronomické, vyplývající z postavení Země vůči Slunci, z jejího pohybu a tvaru (zejména sférický tvar Země, její rotace, doba oběhu kolem Slunce a sklon zemské osy k rovině ekliptiky). Astronomické faktory určují tok zářivé energie Slunce dopadající na Zemi; 2. cirkulační, které se uplatňují při utváření klimatu v určité oblasti. Tyto faktory působí různě v rozdílných kategoriích podnebí. Planetární cirkulace •. ovlivňuje podnebí velkých územních celků, zatímco v klimatických poměrech menších oblastí se uplatňují cirkulační vlivy mezo- a mikroměřítka. Cirkulační faktory se projevují buď ve všech, nebo jen v některých meteorologických prvcích, což je možno pozorovat bud' po celý rok, nebo jen v některé roční době či denní hodině (větrné poměry, výskyt mlh, inverzí, teploty a vlhkosti vzduchu atp.); 3. geografické, ke kterým patří nadmořská výška, zeměpisná šířka, rozložení pevnin a oceánů, vzdálenost od moře, tvar reliéfu zemského povrchu, mořské proudy, výskyt vody na pevnině a půdní, rostlinný a sněhový kryt. Tyto vlivy vyvolávají fyzicko geografickou podmíněnost a specifičnost klimatvorných procesů, a tím i podnebí; 4. radiační, mezi které patří ostatní toky zářivé energie podmíněné transformací slunečního záření v atmosféře a na zemském povrchu, jako je záření přímé, rozptýlené, odražené, vyzařování zemského povrchu a atmosféry. Radiační klimatvorné faktory jsou ovlivňovány hlavně geografickými faktory klimatu, zejména zeměpisnou šířkou a nadmořskou výškou]. 5. antropogenní, tedy faktory způsobené lidskými zásahy, zejména výrobou energií, následným růstem koncentrace oxidu uhličitého ve vzduchu a růstu koncentrace atmosférického aerosolu, které způsobují změny radiačního a tepelného režimu atmosféry. 3.3.7.2

Klasifikace klimatu

Existují přísně vědecké podrobné klasifikace klimatu na celé zeměkouli, klasifikace jednotlivých zeměpisných oblastí, dokonce i jednotlivých zemÍ. Různí autoři sestavili podle rozdílných znaků a hledisek, např. klimatologických indexů, značný počet klasifikací podnebí, které lze v podstatě rozdělit do dvou skupin: a) efektivní neboli konvenční klasifikace podnebí, vycházející z projevů určitých klimatických poměrů (charakteristický vegetační kryt, odtokové poměry), které jsou popisovány pomocí konvenčně zvolených kritérií; b) genetické klasifikace podnebí, vypracované podle rozhodujících podmínek utváření podnebí, zejména podle všeobecné cirkulace atmosféry. Nejjednodušší a nejznámější klasifikace je podle teplotního režimu a srážek. Podle teplotního režimu rozlišujeme klima chladné, mírné a teplé. Z hlediska režimu srážek pak můžeme rozdělovat tyto druhy klimatu na vlhké, přímořské s malými teplotními změnami a suché, vnitrozemské (kontinentální) s prudkými výkyvy teplot. V Antarktidě je tedy chladné kontinentální klima, v Arktidě chladné přímořské klima, ve východní Evropě mírné kontinentální klima, v západní Evropě mírné přímořské klima, v severní Africe teplé kontinentální klima atp. Tato klasifikace klimatu nezahrnuje mnohé významné klimatické oblasti, jakými jsou například oblasti monzunů, vysokohorské oblasti atp.

- 87 (129) -


Klasifikace podle Koppena Nejrozšiřenější efektivní klasifikace podnebí pochází od německého meteorologa W. KOPPENA, která je založena na rozložení teplot a atmosférických srážek ve vztahu k vegetaci. Tato klasifikace rozlišuje 5 hlavních klimatických pásem (A až E), které se dále dělí podle rozložení srážek a teploty v průběhu roku na 11 základních klimatických typů, jejichž hranice jsou určeny izotermami nejteplejších a nejchladnějších měsíců a poměrem průměrné roční teploty vzduchu a ročního úhrnu srážek se zřetelem na jejich roční rozložení: A - TROPICKÉ PODNEBÍ je označením pro horké podnebí tropických šířek, tedy podnebí suchých i vlhkých tropů. Podle srážkových poměrů se rozlišuje 1.

podnebí tropického dešťového pralesa

s trvale vysokou teplotou a vlhkostí vzduchu a vysokými ročními úhrny srážek. Vyznačuje se poměrně jednotvárným charakterem počasí, takže počasí jednotlivých dní vystihuje dostatečně ráz podnebí. V tomto typu podnebí jsou příznivé podmínky pro existenci tropického dešťového pralesa. Průměrná teplota vzduchu nejstudenějšího měsíce je vyšší než 18°C, průměrný úhrn srážek nejsuššího měsíce je 60 mm; 2.

periodicky suché podnebí savan

s dlouhou suchou zimou, poměrně krátkým deštivým létem a vysokými teplotami vzduchu po celý rok. Charakteristickou rostlinnou formací jsou savany tvořené travinami, místy s křovinami a skupinami stromů. Vyskytuje se ve značné části tropické Afriky, v Indií na plošině Dekan, v jihovýchodní Asii, v severní Austrálii, v jižní Americe, zejména jižně od Amazonky. Podle jiných autorů se tento druh klimatu nazývá podnebí pasátové; B - SUCHÉ PODNEBÍ rozlišované na 3.

podnebí stepní

suché klima s ročními úhrny srážek obvykle nižšími než 450 mm a s horkým létem. Oblasti stepního klimatu jsou bezlesé, porostlé travinami. Stepi v různých částech Země mají místní názvy, např. v Jižní Americe se nazývají pampy, v Severní Americe prérie, v Maďarsku pusta. Stepi mírných šířek mají chladnou až studenou zimu (Mongolsko, Zabajkalí apod.), stepi subtropických a tropických šířek mívají zimu teplou; 4.

podnebí pouštní

velmi suché podnebí, které je utvářeno převážně radiačními faktory klimatu. V důsledku nedostatku vláhy a vegetace je nízká spotřeba tepla na výpar, což vede k velké denní amplitudě teploty vzduchu. Pouštní klima se dále vyznačuje malou oblačností, dlouhým trváním slunečního svitu, řídkým výskytem padajících atmosférických srážek a velkým zákalem. Časté jsou prachové víry a písečné bouře; C - MÍRNĚ TEPLÉ A DEŠTIVÉ PODNEBÍ Hranici tohoto pásma tvoří na rovníkové straně izoterma nejchladnějšího měsíce v roce 18°C a na polární straně izoterma nejchladnějšího měsíce -3°C. Roční

- 88 (129) -

úhrny srážek musí přesahovat hodnoty stanovené KOPPENEM jako hranice suchosti. V závislosti na typu ročního chodu srážek se toto podnebí dělí na: 5.

podnebí se suchou zimou;

6.

podnebí se suchým létem;

7.

podnebí s dostatečnými srážkami v průběhu celého roku;

D - PODNEBÍ BOREÁLNÍ (též MÍRNĚ STUDENÉ) Chladné podnebí mírných zeměpisných šířek severní polokoule se zřetelně odlišenými ročními obdobími. Vyznačuje se sněžnou tuhou zimou a krátkým, poměrně horkým létem. Jižní hranicí pásma s boreálním podnebím je poloha izotermy -3 oC nejchladnějšího měsíce a severní hranicí je poloha izotermy 100C nejteplejšího měsíce. Rozprostírá se jižně od pásma tundry a vegetačně mu odpovídají rozsáhlé, převážně jehličnaté lesy Euroasie (sibiřská tajga) a severní Ameriky. Na jižní polokouli se boreální podnebí nevyskytuje. Boreální podnebí se dále dělí na 8. žek;

podnebí se studenou a vlhkou zimou se stejnoměrným rozdělením srá-

9. žek;

podnebí se studenou a suchou zimou s výrazným ročním chodem srá-

E - SNĚHOVÉ (či SNĚŽNÉ nebo LEDOVÉ) PODNEBÍ kde se rozlišuje 10.

podnebí tundry nebo výškové podnebí (nad 3000 m)

To je podnebím studeného pásma s vhodnými podmínkami pro tundrovou vegetaci (mechy, lišejníky, traviny, místy i křoviny). Pro růst stromů je příliš studené, ale nevytváří se v něm stálá pokrývka sněhu či ledu. Velké plochy zaujímá dlouhodobě zmrzlá půda. Zima je zde dlouhá a drsná, s průměrnou teplotou v lednu od -5 do -35 oC. Léto je krátké a chladné, s průměrnou teplotou nejteplejšího měsíce od 0 do +10 oC. Převažuje zde velká oblačnost a průměrný roční úhrn srážek je kolem 200 mm. 11.

podnebí trvalého mrazu (ledové podnebí)

Velmi drsné klima, které se vyskytuje v Grónsku (s výjimkou některých pobřežních oblastí), v centrální Arktidě i v Antarktidě. V zimě klesají průměrné měsíční teploty v Arktidě na -40 oC, v centru Antarktidy na -50 až -70 oC, ojediněle i pod -80 oC. Průměrná teplota vzduchu nejteplejšího měsíce je nižší než 0 oC. V letních měsících dosahuje na pobřeží Antarktidy hodnot kolem -5 oC, v centrálních oblastech, v blízkosti tzv. pólů nedostupnosti od -30 do -35 oC. V Arktidě je léto teplejší s měsíčními průměry teploty vzduchu kolem 0 oC. Klasifikace klimatu podle Alisova Klasifikace podnebí dle B. P. ALISOVA patří do genetické klasifikace podnebí Země. Základem pro třídění je převládající výskyt geografických typů vzduchových hmot v určité oblasti. Za hlavní klimatická pásma považuje Alisov území, v nichž se vyskytuje prakticky po celý rok stejný typ vzduchové hmoty, např. v rovníkovém pásmu rovníkový vzduch. Přechodnými pásmy jsou území, v nichž dochází k sezónnímu střídání dvou různých hmot vzduchu. Například v pásmu rovníkových monzunů se střídá rovníkový vzduch se vzduchem tropickým. Alisov rozlišuje tato klimatická pásma:

- 89 (129) -


1.

rovníkové, neboli ekvatoriální

2.

rovníkových monzunů, neboli subekvatoriální

3.

tropické

4.

subtropické

5.

mírných šířek

6. subarktické (na severní polokouli) a subantarktické (málo výrazné, na jižní polokouli) 7. arktické (na severní polokouli) a antarktické (na jižní polokouli) Hranicemi mezi těmito pásmy jsou většinou zimní či letní polohy klimatologických front. Každé z uvedených šířkových pásem se dále dělí na 4 základní typy podnebí: kontinentální, oceánské, západních břehů a východních břehů. Oceánické (maritimní) klima se vyznačuje velkou teplotní vyrovnaností v průběhu dne i v průběhu roku. V některých přímořských oblastech je roční amplituda průměrných teplot 6 oC (Kanárské ostrovy) až 10 oC (pobřeží Kalifornie). Oceánské klima je bohaté na srážky většinou v průběhu celého roku, ale jsou oblasti se specifickým prouděním vzduchu (monzuny, pasáty), kdy srážky bývají hojné jen v určité roční době. Toto klima je typické pro ostrovy a pobřeží kontinentů, často do hloubky mnoha set kilometrů, pokud větrům vanoucím od moře nestojí v cestě hory. Klasickým příkladem je jihovýchod severní Ameriky a západní Evropa Středomořské klima je podle Koppena mírně teplé se suchým létem. Alisov jej řadí k subtropickému klimatu na západních pobřežích pevnin. Pro toto klima je typická mírná zima se značným množstvím srážek a poměrně suché a teplé léto. V zimě může padat sníh, ale nevytváří se souvislá sněhová pokrývka. Středomořský typ klimatu se též vyskytuje na pobřeží Kalifornie v USA, v jižní Austrálii, a v jižní Africe. Kontinentální klima charakterizuje velký rozdíl teplot mezi létem a zimou. V mírných šířkách se kontinentální klima vyznačuje krutější zimou a teplejším létem ve srovnání s klimatem mořského pobřeží nebo ostrovů v oceánu. Druhým odlišným znakem je omezené množství srážek, často i jejich nedostatek v jednotlivých ročních obdobích nebo po celý rok.

4

Stabilita krajiny

4.1.1

Trvale udržitelný rozvoj

V současné době, kdy ekologické problémy dosahují měřítek ohrožujících samotnou existenci lidské populace, se lidstvo začíná zajímat o problémy související s trvale udržitelným rozvojem. Tato potřeba byla poprvé oficiálně formulována Světovou komisí pro životní prostředí a rozvoj v roce 1987.

- 90 (129) -

Termín "trvale udržitelný rozvoj" velmi brzy zdomácněl ve výrazových slovnících politiků i odborníků a jeho používání se stalo velmi populární v nejrůznějších souvislostech. Nicméně již pouhý pokus o definici pojmu "trvale udržitelný rozvoj" se v praxi stává problémem. V literatuře je možno najít celou řadu definic - například: • ,,Rozvoj, který zajišťuje potřeby současné generace bez nutnosti, aby budoucí generace byly nuceny omezovat svoje potřeby", • "Sociálně, environmentálně, ekonomicky a technologicky přijatelný dynamický rovnovážný stav mezi přírodními zdroji během velmi dlouhého časového horizontu". Je současně předmětem neurčitosti co se týče vstupů, výstupů, parametrů a struktury, • Trvale udržitelný rozvoj je takový, který minimalizuje pro budoucnost lítost nad rozhodnutími, přijímanými dnes, • Zlepšování kvality lidského života při udržení se v mezích únosné kapa¬city okolních ekosystémů. Dalším vážným problémem je chápání termínu "trvale udržitelný rozvoj" různými společenskými a profesními skupinami - například ekonomové mají zcela odlišný názor na trvalou udržitelnost než ekologové nebo sociologové. Řada autorů vychází ve svých definicích z formulací typu ,,zlepšování prostředí" nebo "zlepšování kvality lidského života". Zde je však rovněž velmi neurčité, co je tím vlastně míněno, zda kvalita lidského života je měřena mírou materiální spotřeby nebo jinými hodnotami. Nicméně všechny aspekty související s lidským životem a společností (sociální, ekonomické, kulturní a další) byly člověkem a společností vytvořeny a člověk a společnost jsou schopni je měnit a ovlivňovat. Pouze jediný faktor - prostředí, byl společnosti dán ,,zvenčí" (jako okrajová podmínka) a lidstvo je na něm plně závislé. Z tohoto důvodu by tento faktor měl být automaticky uvažován jako primární a "trvale udržitelný rozvoj" by měl být "šit na míru" právě podle něj. Dále je pak na lidské společnosti, jak se jí podaří vytvořit a udržet trvale udržitelné sociální a ekonomické podmínky v rámci trvale udržitelného rozvoje prostředí. Opačné pořadí priorit bohužel není možné, ačkoliv se o tuto prezentaci řada lidí, zejména politiků a ekonomů snaží. Většina literárních pramenů se shoduje, že trvale udržitelný rozvoj je možno charakterizovat pomocí 3 hlavních skupin kritérií: podle: •

ekologická,

•

ekonomická,

• mezi generační nebo podle : •

rovnost,

•

riziko,

•

vratnost.

- 91 (129) -


Kritéria rovnosti v rámci jedné generace (intergenerační) i mezigenerační jsou pravděpodobně nejdiskutovanější otázky u většiny autorů. V souvislosti s mezi generační rovností se objevují dokonce názory, že vyčerpání neobnovitelných zdrojů energií jednou nebo více generacemi je z hlediska trvale udržitelného rozvoje přijatelné v případě, že tento proces bud' vytvoří dostatečné zásoby obnovitelných energetických zdrojů, nebo dojde k akumulaci kapitálu v bankách. Tato myšlenka, pokud zaznívá z politického nebo odborného fóra, se zdá být až nebezpečná, protože sama její podstata je v příkrém rozporu s dnes platnými fyzikálními zákony a v praxi by znamenala vytvoření "perpetum mobile". 4.1.1.1

Stabilita krajiny a trvale udržitelný rozvoj

Předpokládejme, že Země je systémem v dynamické rovnováze, který disponuje určitým množstvím energie. Část této energie je historicky vázána (např. ve fosilních zdrojích) a zbytek je "volná energie", která je nepřetržitě dodávána ve formě sluneční radiace. Její část je pak absorbována povrchem Země a využita k primární produkci. Ve všech svých formách udržuje v chodu všechny látkové i energetické cykly na Zemi a její rovnovážné rozdělení je pečlivě vyrovnáno. Určitá část energie je odražena zpět nebo vyzářena ve formě tepla. Každé výraznější ovlivnění tohoto cyklu (i v lokálních měřítcích) vyvolá nutně globální odezvu způsobenou snahou systému přivést soustavu zpět do rovnovážného stavu redistribucí energetických toků. Příkladů, dokládajících tento jev, je známa celá řada. Dnes jsou často diskutovány problémy se změnou klimatu, zapříčiněnou skleníkovým efektem, což není nic jiného, než pozvolná reakce na zvyšování energetické dotace do systému. Jako jednoznačně průkazné příklady globálních následků lokální energetické dotace z historie lze zmínit zejména následky mohutných výbuchů velkých sopek, které se promítly dramaticky do vývoje celých oblastí nebo kontinentů: • mezi lety 1150 - 1136 př.n.l. došlo k významnému výbuchu sopky Hekla 3 na Islandu. V téže době vymřelo 90 % celé populace Skotska a severní Anglie a současně kronikáři v Číně zaznamenali po několik let extrémní výkyvy počasí, následované katastrofální neúrodou a následnými hladomory, • výbuch Etny na Sicílii v roce 42 př.n.l. měl podle kronik v Číně podobné následky, • v průběhu šesti let 1783 - 1789 byly katastrofální neúrody, způsobené nevysvětlitelnými změnami počasí příčinou hladomorů, nespokojenosti a posléze i výbuchu nepokojů ve Francii a dalších oblastech. Časově tyto výkyvy korespondují s výbuchy sopek Hekla na Islandu, ale zejména s mimořádně silným výbuchem japonské sopky Asama, • v Evropě je doložena souvislost mezi ,,rokem bez léta" 1816 a následujícími hladomory v letech 1816 - 1818 po silném výbuchu sopky Tambora na indickém ostrově Sumbawa v roce 1815 . Všechny tyto příklady jen dokumentují reakci systému na obrovskou lokální dotaci energie (sopečný výbuch, při němž je do prostoru vyvrženo ohromné množství popela). Podle popsaných zákonitostí je tato energie redistribuována po celé planetě, kde pak ovlivňuje (v uvedených případech jen na krátkou dobu) stabilní podmínky. V zásadě k témuž efektu dojde i v případě postupného

- 92 (129) -

uvolňování energie v globálním měřítku (viz současné změny klimatu, skleníkový efekt atd.) nebo v mnohem menším měřítku při malém lokálním narušení rovnováhy dodáním energie lidské práce nebo práce mechanizmů. Podobně fungují například i všechny projekty, vycházející z využití sluneční energie a zachycení vyššího procenta jejího podílu zde na Zemi, a zdají se proto být nerealistické. Tato energie ve shodě s druhým termodynamickým zákonem nemůže být využita beze zbytku a účinnost je vždy nižší než 100 %. Tento zbytek pak uniká ve formě tepelného záření. Část je vyzářena do kosmu, ale zbytek přispívá k oteplování Země se všemi jeho důsledky a narušuje celkovou energetickou bilanci. Stejné je to při využití všech forem již transformované energie - při každé přeměně je její část (ztráty) vyzářena ve formě tepla. Jedinou cestou se proto zdá být snížení celkové energetické náročnosti společnosti a nikoliv pátrání po dalších (byť obnovitelných) zdrojích energie pro pokrytí narůstajících potřeb. Z tohoto pohledu je možno pouze lidské činnosti, vyžadující minimum energie, a tím i minimální narušení (které je v co možná nejmenším rozporu s klimaxovým stavem), považovat skutečně za trvale udržitelné. V praxi by to znamenalo, že lidstvo by mělo zastavit využívání vyčerpatelných zdrojů energie pro uspokojování svých běžných potřeb, spotřebu pokrývat pouze z obnovitelných zdrojů a především všeobecně radikálně snížit její celkovou spotřebu. Pokud je tento předpoklad správný, pak může být trvale udržitelný rozvoj realizován pouze v měřítku regionů s uzavřenými látkovými i energetickými cykly (ve skutečností by šlo přinejmenším o povodí velkých řek nebo kontinenty). Všechny zásahy do prostředí by pak měly směřovat k pokud možno co nejmenšímu narušení rovnovážného stavu. Vzhledem k tomu, že všechny složky prostředí jsou energetickými cykly navzájem provázány, nelze pak ani mluvit například o "trvale udržitelném rozvoji vodního hospodářství, zemědělství" nebo jiné jeho samostatné části. Tato představa je v evidentním rozporu se současnými politickými a ekonomickými trendy ,,růstu a integrace" a dalším zcela zásadním problémem se zdá být "populační exploze". Proto se zdá, že pokud jsou uvedené předpoklady správné, pojem "trvale udržitelný rozvoj" tak, jak je dnes prezentován, je spíše politickou proklamací než dosažitelnou realitou. To však absolutně nemění nic na tom, že je neustále třeba o zajištění trvale udržitelného rozvoje lidské populace na Zemi usilovat a prvním krokem k tomu je si otevřeně přiznat, co je vlastně cílem snažení. 4.1.1.2

Stabilita krajiny a její energetické bilance

Přírodní prostředí je dynamický systém, podléhající neustálým změnám. Tyto změny mohou mít charakter bud' fluktuace kolem setrvalého rovnovážného stavu, nebo trvalého vývojového trendu. V případě dočasných fluktuací se jedná o pravidelné nebo nahodilé výkyvy ekosystémů kolem rovnovážného stavu, způsobené sezónními vlivy, výkyvy počasí nebo jako reakce na populační dynamiku v potravním řetězci. V dlouhodobém časovém horizontu se tato oscilace stírá a systém se jeví jako stabilní a neměnný. Trvalý vývojový trend v přírodním prostředí je zpravidla možno si představit jako tlumenou sinusoidu,

- 93 (129) -


která směřuje k rovnovážnému stavu, k tzv. klimaxu, který je dlouhodobě energeticky vyváženým stavem systému. Klimax (rovnovážný stav) je v zásadě uzávěrovým stavem vývoje každého ekosystému, ve kterém pak dochází již jen k drobným fluktuacím kolem rovnovážného stavu, ale dlouhodobě se společenstvo jeví jako stabilní a neměnné. Charakter klimaxového společenstva je téměř jednoznačně určen geografickou polohou lokality, expozicí, geologickými, pedologickými a hydrologickými podmínkami a nadmořskou výškou. Tyto faktory předem určují, jaký typ společenstva se na dané lokalitě vytvoří a k jakému cíli proto směřuje vývoj. Na cestě k rovnovážnému stavu prochází systém řadou rovněž poměrně přesně a jednoznačně definovaných sukcesních stadií. Příkladem může být ostrov, který se vynoří z oceánu po sopečné erupci. Po vzniku podmínek vhodných pro život dojde k jeho postupné kolonizaci nejprve malým počtem druhů organismů. Druhová diverzita bude postupně vzrůstat, čímž se budou zmenšovat výkyvy v jednotlivých sukcesních stadiích, budou obsazovány všechny volné niky, až zde postupně vznikne vyvážený, složitý přírodní systém, předem určený vnějšími podmínkami. Jakákoliv vnější energetická dotace (energie je tím míněna v jakékoliv její podobě) tento stav vychýlí a může být chápána jako narušení. Systém začne okamžitě pracovat na "odstranění" tohoto narušení (redistribuce lokální dodávky energie do větší plochy), resp. na opětovném dosažení klimaxu. Názorným příkladem může být třeba nově vytvořený rybník na nevhodném místě, který je postupně zanášen, zarůstá, až nakonec zcela zmizí nebo vykácení velké plochy lesa, která (pokud není opět uměle zalesněna) zaroste nejprve maliním, po čase se objeví bez červený, bříza a další dřeviny až nakonec bude plocha souvisle pokryta typem lesa, který přísluší dané lokalitě. Narušení je možno si představit rovněž jako "posun stavu systému po časové ose vývoje směrem zpět".

Obr. 3.9 Vývoj systému směřující ke klimaxu Pokud je člověk z jakéhokoliv důvodu zainteresován na udržení vzniklého stavu, musí trvale vynakládat další a další energii, aby eliminoval přírod¬ní proces, který směřuje jednoznačně k rovnovážnému stavu. Množství vynakládané energie na udržení bude tím větší, čím větší bylo prvotní narušení (tedy čím větší byl posun zpět po časové ose vývoje). Např. určitě bude třeba méně ener-

- 94 (129) -

gie ve středoevropských podmínkách k udržování smrkového lesa než orchidejové zahrady, dobrým příkladem je i představa klasického zemědělství. Orná půda vznikla z původního klimaxového společenstva v dané lokalitě značným vkladem energie. Přírodní systém má tendenci směřovat zpět ke svému rovnovážnému stavu, a pokud si člověk přeje pozemky udržovat, je nezbytná pravidelná opakovaná dodávka energie ve formě obdělávání, hnojení atd. Pokud jsou tyto energetické dotace zastaveny nebo alespoň přerušeny, systém se vydá svou vlastní, předurčenou cestou ke klimaxovémustavu přes řadu sukcesních stadií, jak je dobře dokumentováno například na opuštěných pozemcích v českém pohraničí. K lokálním energetickým dotacím dochází samozřejmě i v přírodních podmínkách (erupce sopek, půdní sesuvy, vichřice apod.). Vývoj se však i v tomto případě řídí stejnými zákonitostmi. Jako měřítka těchto procesů je s výhodou používáno entropie systému. V krajinné ekologii je entropie definována jako ,,měřítko heterogenity (neuspořádanosti) systému nebo jako nedostupná energie v systému". Země a její části jako fyzikálně otevřené systémy mají tendenci zvyšovat svou vnitřní uspořádanost a následně snižovat svou entropii. S narušením je do systému vnesena další "vnější" energie, která se pak postupně musí pře¬měnit z dostupných na nedostupné (vázané) formy. Tento proces zvyšuje entropii systému. Prostředí začíná okamžitě po svém narušení pracovat na snížení své entropie a odstranění narušení, resp. jeho následků. Podobně je entropie charakterizována i jinými autory. Další důležitou vlastností je způsob reakce ekosystému na jeho vnější narušení. V zásadě rozeznáváme z tohoto pohledu dva typy chování systémů: • rezistence (odolnost) - systém udržuje dlouho svůj ,,normální" stav bez výrazných změn podstatných charakteristik a zachovává svou strukturu. Při překročení kritické meze se pak náhle hroutí. Pro názornost je možno si představit chování skla - materiál dlouho vzdoruje a nejeví známky změny, při překročení kritického namáhání dojde k jeho náhlé a úplné destrukci. Příkladem takových společenstev jsou přirozené bory všech typů, • resilience (pružnost) - systém reaguje výraznými změnami charakteristických vlastností již na poměrně malé narušení. Po odeznění vnějších vlivů se však rychle vrací do původního stavu. Snadno ovlivnitelný systém má tak sice nízkou rezistenci, velmi často však je velmi silně resi1ientní. Pro před¬stavu si lze představit gumu, která se silně deformuje již při mírném namáhá¬ní. Dlouho si ale uchovává schopnost navrátit se do původního stavu po uvolnění vnějších sil. Příkladem takových společenstev jsou například rybníky a další vodní systémy. V naší silně antropogenizované krajině proto o klimaxovém stavu lze hovořit pouze teoreticky - ve skutečnosti se klimaxová společenstva v rámci České republiky nacházejí pouze v několika izolovaných lokalitách, vesměs chráněných jako přírodní památky. Stejně jako vývojové tendence ekosystémů je třeba respektovat i energetické toky a rovnováhu v krajině. Inženýrské dílo, které je nevhodně umístěno, bude

- 95 (129) -


bud' ke své údržbě vyžadovat trvalé dodávky energie, nebo v poměrně krátké době bud' zanikne, nebo bude jeho funkce přinejmenším silně omezena.

4.1.2

4.

Hlavní problémy ovlivňující stabilitu krajiny

V předcházející kapitole bylo na teoretické úrovni s řadou praktických příkladů dokumentováno, jak se krajina a její jednotlivé součásti vyvíjí a jak by měly vypadat revitalizační snahy, zaměřené na zlepšení její stability. V následujících odstavcích bude podrobněji rozebráno, jak konkrétně se v krajině projevuje negativní působení člověka a na které body je nutno se při návrzích revitalizačních opatření zaměřit . Negativní dopady lidské činnosti na krajinu je možno rozdělit do následujících bodů: • narušené látkové a energetické toky v krajině (transportní procesy, eroze), • narušený hydrologický režim v území a vodohospodářská bilance krajiny, •

zhutněné podbrázdí, špatná kvalita zemědělských půd,

•

nemožnost plnohodnotného využití znečištěných vod,

•

kontaminace povrchových vod plošnými a bodovými zdroji,

• kontaminace podzemních vod plošnými a bodovými zdroji a starými zátěžemi, •

absence nárazníkových zón,

• zatížení prostředí odpady (látkovými a energetickými - teplo, světlo, hluk), •

rozkolísanost druhové skladby živočichů a rostlin,

•

přerušení migračních cest liniovými stavbami.

4.1.2.1

Narušené látkové a energetické toky v krajině (transportní procesy, eroze)

Činností člověka dochází zákonitě k narušení přirozených látkových a energetických toků v krajině. Je to jev nevyhnutelný, ale je nutno mít na paměti, že následky tohoto narušení se mohou projevit v dlouhodobém časovém horizontu na zcela nečekaném místě. Nejčastějším případem, s nímž je možno se v praxi setkat, jsou zřejmě erozní a transportní procesy na zemědělské půdě nebo jako následek staveb¬ní, těžební nebo jiné činnosti člověka. Při významných srážkových událostech nebo při rychlém tání sněhu vzniká povrchový odtok, který se podílí na vzniku a rozvoji vodní eroze a následném transportu nejen půdních částic, ale i znečištění. Škodlivé působení lze rozdělit přibližně do tří skupin: •

materiální škody,

•

vliv na půdu,

•

vliv na vodní hospodářství

- 96 (129) -

4.1.2.2

Materiální škody

Materiální škody vznikají zejména v souvislosti s tím, že: o pozemky (zemědělské, zahrady, intravilán apod.) jsou po zvýšeném odtoku zaneseny vrstvou sedimentu. Zpravidla se navíc jedná o zrnitostně homogenní I jemnozrnný materiál, jehož složení je nevhodné pro zemědělské využití, o povrchový odtok spolu s neseným sedimentem způsobuje škody na budovách a dalších stavbách (zanesení a znečištění sedimentem, zatopení vodou, porušení stability apod.), o půdní částice, které se usazují během transportu z odtékající vody, zaplňují silniční příkopy, zanášejí komunikace apod. Velké škody může způsobit i povrchový odtok z pozemků, které jinak . nejsou k erozi náchylné. Destruktivně pak působí jen relativně čistá proudící . voda, narušující stabilitu konstrukcí, odnášející materiál apod. 4.1.2.3

Vliv na půdu

Obecně lze říci, že eroze snižuje půdní úrodnost, negativně ovlivňuje strukturu půdy a další fyzikálně-chemické vlastnosti půdy a v dlouhodobém měřítku může vést až k úplné ztrátě orniční vrstvy. Konkrétně se jedná o následující okruhy problémů: - ztráta nejúrodnější svrchní vrstvy půdy. Ztráta je trvalá, protože i v případě, že je půda ve formě sedimentu po svém zachycení vytěžena, zcela , výjimečně se vrací zpět na pozemek, - vodní eroze postupuje selektivně, tj. odnáší nejprve nejjemnější nebo nejlehčí půdní částice. V praxi to znamená ztrátu organické složky, snížení schopnosti vázat živiny, vyrovnávat pH a celkové snížení sorpční kapacity půdy, - spolu s jemnou frakcí půdních částic a organického materiálu dochází přímé ztrátě vázaných živin, - při vzniku erozních jevů v období po zasetí dochází k významným ztrátám na osivu, - pří výskytu vyšších forem eroze je ztížena přístupnost pozemků, respektive jejich agrotechnické zpracování (např. vrstevnicové obdělávání v případě výskytu výmolné eroze), - následkem plošné eroze dochází ke změně zrnitostního složení půdy směrem po svahu. V horní části je materiál hrubozrnější, v dolní naopak převažuje jemnozrnný. Následkem je nárůst nehomogenity pozemku, ovlivňující úrodnost půdy, obsah živin a humusu a nerovnoměrné rozložení vlhkosti po svahu (horní hrubozrnější část vysychá podstatně dříve a snadněji než jemné sedimenty v dolní části svahu). Dlouhodobé působení procesů vodní eroze snížilo podle zpracovaných bonitovaných půdně-ekologických jednotek naturální výnosy na orné půdě se sklony 3-70 až o 5 % (podle hloubky půdy), se sklonem 7-120 o 5-10%, nad 120 o 10-15 %.

- 97 (129) -


4.1.2.4

Vliv na vodní hospodářství

Určitý podíl částic, nesených vodou ze zemědělských nebo jiných pozemků, je zachycen dříve, než se dostane do recipientu. Toto množství, tzv. "poměr odnosu" (SDR - sediment delivery ratio), závisí obecně na charakteru povodí mezi zdrojem sedimentu a recipientem. Vyskytují-li se v hojné míře v krajině prvky s vysokou drsností, brzdící odtok a zachycující splaveniny a podporující infiltraci (meze, remízky, lesy, průlehy, travní pásy, mokřady apod.), je množství půdních částic, které dosáhnou vodoteče, malé. Naopak v případě homogenních, nevhodným způsobem obdělávaných a nepřiměřeně velkých zemědělských pozemků a při absenci přirozených překážek je zachycení půdy v povodí velmi nízké a téměř veškerý uvolněný a nesený materiál se dostává do hydrografické sítě. Povrchový odtok a vodní eroze obecně negativně působí na vodní hospodářství v krajině. Působení na jednotlivé složky má však své specifické rysy: - zanášení - (snižování objemů, hloubek), které vyvolává technické problémy v korytě, nádrži či na objektu a jejich odstranění vyžaduje přímý technický zásah, - přímé kvalitativní vlivy - do vody jsou přinášeny toxické látky, organické znečištění či zákal, které přímo negativně ovlivňují kvalitu vody, - sekundární projevy - snížení hloubek umožňuje rychlejší zarůstání, což zpětně urychluje zanášení. Uvolnění akumulovaných živin ze sedimentu způsobuje eutrofizaci nádrže. Opětovné zaplavení vegetace narostlé na obnažených sedimentech může mít za následek kyslíkovou havárii s následným uvolněním fosforu ze sedimentů, usazených na dně. Na orné půdě činí roční odnos dusíku průměrně 2,5 g.m-2 a 0,01 g.m-2 fosforu, na trvalých travních porostech 1,5 g.m-2 dusíku a 0,003g.m-2 fosforu. S povrchovým odtokem přichází do vodních nádrží 10 - 60 % z celkového množství fosforu. 4.1.2.5

Působení na vodní toky

Půdní částice, které dosáhnou vodoteče, jsou vodou dále transportovány a sedimentují postupně v závislosti na své velikosti. Hlavní problémy ve vodních tocích: - koryto toku se zanáší, zmenšuje se jeho hloubka. Úroveň dna a s ní i hladina toku zvolna stoupá a postupně působí zamokření okolních pozemků. V případě, že vodoteč je současně recipientem drenážních vod, je ohroženo stoupající vodou a zanášením i zaústění drénů. Obecně jsou ohrožena všechna zaústění trubních i otevřených přítoků (vyústění kanalizace, otevřených melioračních kanálů apod.). Koryto vyžaduje častější údržbu a čištění, což je jednak nákladné a jednak má negativní vliv na stabilitu a ekologickou funkci koryta, - spolu s půdními částicemi (zejména jejich nejjemnější složkou) je ze zemědělských pozemků přinášeno i velké množství živin. Jemnozrnné sedimenty v toku pak negativně ovlivňují kvalitu vody a poskytují životní podmínky organismům a rostlinám náročným na živiny ve vodě i v půdě, čímž dochází ke změnám v biologických charakteristikách toku - změna oživení i břehového porostu. Bujná vegetace zvyšuje drsnost břehů, snižuje kapacitu koryta a prů-

- 98 (129) -

točnou rychlost, čímž se opět urychluje zanášení a zvyšuje hladina vody. Negativní dopady těchto nežádoucích skutečností se projevují zejména při povodňových situacích, - spolu s povrchovým odtokem a zejména spolu s jemnými půdními částicemi jsou do toku přinášeny i toxické látky, aplikované při ochraně rostlin nebo hnojení (zejména pesticidy a těžké kovy), - na větších tocích materiál sedimentuje v jezových zdržích, kde může působit jednak na kvalitu vody, může komplikovat plavbu nebo ztěžovat či znemožnit manipulaci s uzávěry na pohyblivých jezech, plavebních komorách a vodních elektrárnách, ztěžovat odtok při povodních, - silný zákal vody při erozních událostech negativně ovlivňuje oživení toku a snižuje kvalitu vody pro její další využití 4.1.2.6

Působení na vodní nádrže

půdní částice, nesené vodním tokem, sedimentují ve vodních nádržích. Nejvíce ohroženy jsou průtočné vodní nádrže. Nádrže obtokové jsou před sedimenty naopak poměrně dobře chráněny, na druhé straně je ale zpravidla jejich vliv na kvalitu vody nebo regulaci odtoku minimální. Pro velké vodní nádrže je charakteristická dlouhá doba zdržení, velká hloubka, způsobující teplotní i kyslíkovou stratifikaci a víceúčelové využití - zpravidla energetické a jako zdroje k odběru vody. Zejména u nádrží pro zajištění zásobování pitnou vodou a nádrží závlahových dochází k výraznému kolísání hladiny. Při návrhu nádrže je velké úsilí soustředěno na správný hydrotechnický návrh, který zajistí dostatečnou zásobu vody i v suchých obdobích, což je nepochybně otázka primární. Problematika kvality vody, jejího ovlivnění hospodařením v povodí a zejména kolísáním hladiny bývá však často opomíjena, či přinejmenším podceňována. Hlavní problémy ve vodních nádržích: - sedimenty v nádrži zabírají prostor, který by jinak měl být zaplněn vodou a snižují tak množství akumulované vody. Při významných erozních událostech může být množství sedimentu tak velké, že je zanesena celá nádrž, - velká množství sedimentu se ukládají zejména na přítoku do nádrže. V této části se snižuje hloubka vody a vznikají předpoklady pro uchycení vodních rostlin. Tím se uložený materiál stabilizuje proti případnému dalšímu transportu a současně se zvýší drsnost a zrychlí se další usazování. Nádrž se tímto způsobem začne stále rychleji zanášet a zarůstat. Materiál sedimentující u hráze může v extremních případech ovlivňovat funkci vypouštěcího objektu - spolu s jemnozrnným sedimentem je do nádrží tokem transportováno i velké množství živin (N,P), případně i toxické látky. Sediment je velmi "úživný", což výrazně ovlivňuje proces zarůstání mělkých částí vodních nádrží. Živiny jsou i zdrojem eutrofizace, která sice zvyšuje biologickou hodnotu vody, ale současně hrozí kyslíkovou havárií, - při vzniku kyslíkové havárie, způsobené např. silnou eutrofizací, pak může dojít k uvolnění velkých množství živin z jinak již stabilních sedimentů,

- 99 (129) -


- ve spláchnuté půdě ze zemědělských pozemků dochází (díky zrnitostní selekci) ke koncentrování toxických látek, zejména pesticidů a těžkých kovů, v ní stopově obsažených (Cd, Hg, ... ). Jejich původem je atmosférický spad, srážky i rezidua z hnojiva přípravků k ochraně rostlin dlouhodobě používaných zejména v minulosti. Rybniční bahno se tak i přes své vynikající hnojivé vlastnosti stává nebezpečným odpadem, - pokudje nádrž z velké části zanesena sedimentem, může zvýšený přítok vody způsobit zvíření již usazeného sedimentu a kvalita vody pod nádrží je pak v řadě případů horší než kvalita vody, přitékající do nádrže. Některé látky (např. fosfor) se v půdě váží poměrně pevnými vazbami adsorpcí na povrch pevných částic. Největší měrný povrch mají nejjemnější půdní částice, které jsou současně (u nesoudržných půd) nejnáchylnější k erozi a nejhůře sedimentují. I při malých ztrátách půdy a odtocích proto dochází k významným odnosům živin a škodlivin. Vazby na částice jsou stabilní a živiny mohou být uvolněny pouze působením rostlin a organismů. V případě vzniku anaerobních podmínek však přecházejí sloučeniny fosforu na rozpustné formy a postupně se uvolňují zpět do vodního prostředí, kde přispívají k eutrofizaci toku či nádrže, - u velkých a hlubokých vodních nádrží se navíc přidává další riziko, vy¬plývající z víceletého hydrologického režimu takových nádrží. Velká množství materiálu, bohatého na živiny, se ukládají na přítocích do nádrže. Při poklesu hladiny vody v nádrži hrozí že: - velmi úživný materiál poskytne ideální podmínky pro růst bujné vegetace. V krátké době naroste velké množství biomasy, která je při opětovném vzestupu hladiny zatopena a při svém rychlém rozkladu uvolní do vody velké množství živin, organické hmoty a dalších látek, ovlivňujících kvalitu vody. Kromě toho může způsobit kyslíkovou havárii a ve vzniklých anaerobních podmínkách dojde k uvolnění nerozpustně vázaného P ze sedimentu do vody, - nezpevněný povrch sedimentu je rozplaven přitékající vodou a materiál je posunut do hlubších částí nádrže. Vlivem výrazné stratifikace dochází v dnových vrstvách (hypolimniu) často ke vzniku anaerobních podmínek, což může vyvolat uvolnění dosud pevně vázaného P ze sedimentů zpět do vody. Uzavřena v hypolimniu, koncentrace P stoupá a do teplých a osluněných hladinových vrstev se dostává při jarní a podzimní cirkulaci v nádrži způsobené vyrovnáním teplot. Riziko masového rozvoje vodního květu hrozí zejména v jarních a letních měsících. 4.1.2.7

Vztah mezi stavem povodí a periodicitou povodní

Pro vznik a velikost odtoku je určující jednak charakteristika srážky (tu nelze ovlivnit) a jednak stav povodí, který určuje tzv. dobu koncentrace tedy dobu, za kterou se srážková voda, vypadlá v nejvzdálenějším bodě povodí dostane povrchovým odtokem do uzávěrového profilu povodí. Maximální velikost odtoku z povodí nastane v okamžiku, kdy je doba deště stejná nebo delší, než je doba koncentrace - v takovém případě se na produkci povrchového odtoku podílí celá plocha povodí. Při pokračování deště již průtok dále neroste. Celkový objem odtoku ze srážky je tak závislý na době koncentrace - a tedy přímo na stavu povodí. Kulminační průtok z povodí v přirozeném stavu (povrch je kryt souvislým porostem vegetace s vysokou retenční schopností) bude (i po dosažení doby koncentrace, která zde bude mnohem delší) výrazně nižší než u po-

- 100 (129) -

vodí s narušenou retenční schopností, které má jednak kratší dobu koncentrace a jednak nižší schopnost akumulovat vodu. Je zřejmé, že určitá odtoková vlna v uzávěrovém profilu povodí je způsobena určitou srážkovou situací, tj. určitá periodicita odtoku odpovídá určité periodicitě deště. V případě, že do povodí je proveden rozsáhlý zásah, narušující vztahy vodohospodářské bilance povodí - např. rozsáhlé odlesnění (snížení retenční kapacity a povrchové intercepce), utužení půd a nadměrné zornění pozemků (snížení retenční schopnosti a snížení drsnosti), kanalizace koryt a jejich "tvrdé" opevnění (zkrácení tratí a snížení drsností) a další opatření, dojde zákonitě ke zrychlení odtoku vody po povrchu, a tím ke zkrácení doby koncentrace (nebereme zatím vůbec v úvahu zvětšené objemy odtoků zvýšením odtokového součinitele). Dojde-li ke zkrácení doby koncentrace, může být tentýž kulminační odtok dosažen působením výrazně kratší srážky nebo i srážky s nižším úhrnem, tedy srážky s vyšší periodicitou. Spolu s pravděpodobností opakování deště se zákonitě musí zvyšovat i periodicita povodně, resp. zvětšují se parametry povodní se stejnou periodicitou. Tím je možno vysvětlit i časté opakování výskytu povodní s periodicitou 20 a více let na řadě především zemědělských lokalit v České republice v posledních letech (opakující se problémy v Litomyšli, Lukách nad Jihlavou, Želivu a jinde) a nabízí se otázka, zda povodňové situace menšího rozsahu nemají podobné příčiny. výskyt srážkových situací není možno ovlivnit a v dlouhodobém měřítku ani předpovídat. Je však třeba využít dalších faktorů, které mohou pozitivně působit na snížení negativních dopadů vodní eroze. Na druhé straně nelze retenční schopnosti povodí přeceňovat, respektive je nutno počítat s jejich reálnými možnostmi. Katastrofální povodně na malých i větších tocích ve východních Čechách, na Moravě, v jižních Čechách apod. byly v převážné míře způsobeny extrémními klimatickými událostmi (srážkové úhrny řádově až stovky milimetrů během tří dnů) a i v případě dokonalého stavu krajiny, blížícího se stavu klimaxovému, by výsledek byl velmi podobný (kulminace a objem odtoku by se podle počítačových simulací snížil v řádech jednotek procent). Podobný výsledek poskytlo např. vyhodnocení "Posouzení erozních procesů po přívalové srážce v červenci 1991 v k.ú. Želiv" (Vrána K., Dostál T., ČVUT Praha), kdy analýza průběhu deště určila, že se jednalo o srážku s periodicitou přibližně 70 let a následné řešení pomocí simulačního modelu prokázalo, že povodí by na cca 70 mm srážky během 90 minut reagovalo téměř stejně i v případě, že by veškeré pozemky byly kryty trvalým travním porostem. Velký vliv na velikost odtoků z povodí mají i podmínky před příčinnou srážkou. Příkladem může být půdní profit plně nasycený vodou po předchozích srážkách. 4.1.2.8

Vodohospodářská bilance povodí

V našich podmínkách je odtok v rozhodující míře závislý na srážkách. Kromě několika drobných výjimek všechny toky na území České republiky pramení a odtékají od nás přes hranice.

- 101 (129) -


Tento fakt j e třeba si uvědomit nejen při řešení otázek úprav vodotečí, ale v zásadě jakéhokoliv většího zásahu v krajině. S vodou je nutno pečlivě hospodařit a snažit se ji v krajině zadržet. V minulosti byl často praktikován nesprávný přístup lokálního vyřešení problému, například občasné vybřežení vodo teče v obci bylo řešeno lokální úpravou koryta na vysokou kapacitu. Následkem sice bylo, že prostor obce nebyl nadále ohrožován, ale problém (tedy vysoké kulminační průtoky, včetně devastujících účinků) byl pouze posunut o něco níže po toku a často dokonce i znásoben (hladké tvrdé opevnění koryta v obci způsobilo výrazné zvýšení rychlosti toku, což na konci kapacitní úpravy působilo rozsáhlé škody). Správnějším přístupem je analýza příčin zvýšených průtoků a v prvním kroku návrh opatření, vedoucích ke snížení kulminačních průtoků (opatření v povodí ke zvýšení jeho retence). Obdobné problémy mohou způsobit radikální plošná odvodnění pozemků v povodí, úpravy povrchu území (redukce plochy lesa a nárůst urbanizovaných nebo intenzivně hospodářsky využívaných ploch), napřímení vodotečí (což má za následek zkrácení jejich trasy, a tím zvýšení sklonu, následnou nutnost tvrdšího a většinou i méně drsného opevnění a tedy urychlení toku vody). Následkem je výrazné zrychlení odtoku vody z povodí, menší procento srážek má možnost infiltrovat a zvyšovat zásoby podzemních vod. Výsledkem může být stav, kdy po výraznější srážce dochází často k extrémním povrchovým odtokům a vysokým kulminacím v hydrografické síti, ale již po krátké době beze srážek výrazně klesá (často až k nule) průtok v drobných vodotečích a krajina celkově trpí nedostatkem vody.

4.1.3

Zhutněné pod brázdí, špatná kvalita zemědělských půd

Jedním ze základních krajinných prvků je půda. Intenzivní zemědělské využívání v posledních letech vede k poškozování zejména povrchové půd¬ní vrstvy. Významné je poškozování půdní struktury erozními procesy, dále častým pojezdem těžkých mechanizmů, které svými koly drtí půdní agregáty, čímž snižují protierozní odolnost půdy, snižují povrchovou retenci, infiltraci i drsnost. Často je zmiňován i problém tzv. zhutněného podbrázdí. Jedná se o vznik utužené půdní vrstvy, která se díky stále vyšším nápravovým tlakům a čas¬tějším pojezdům zemědělských mechanizmů posouvá stále níže v půdním profilu, až dosáhne úrovně, kde ji nelze rozrušit běžnou orbou. Tato výrazně méně propustná vrstva často způsobuje druhotné podmáčení zemědělských půd. 4.1.3.1

Nemožnost plnohodnotného využití znečištěných vod

Naprosto zřejmé je, že má-li být voda v krajině využita a má-li mít svou hodnotu, je důležitá nejen její kvantita a charakter koryta, ale i její kvalita. Při praktických úlohách je však tento fakt často opomíjen a při revitalizaci je pozornost soustřeďována zpravidla na technické a hydraulické vyřešení vlastního koryta a případně jeho vegetačního doprovodu. Tím je zajištěno, že v kvalitním korytě protéká voda správnou rychlostí při správných hloubkách. Dokud ale protékající voda nebude mít rovněž odpovídající kvalitu, zůstane koryto i nadále jen vodním kanálem, plnícím nesporně svou estetickou funkci v krajině, ale majícím jen minimální význam pro její oživení (což je zpravidla hlavní úkol revitalizace).

- 102 (129) -

Pozornost je v praxi potřeba věnovat nejen hodnotám BSK a CHSK, které mají přímý dopad na kyslíkový režim toku, ale i chodu splavenin, transportu živin, pesticidů a dalších chemických látek. Kontaminace povrchových a podzemních vod V souvislosti s kvalitou vod v tocích i podzemních vod je nutno se zaměřit na zdroje znečištění. Nejsnáze lokalizovatelné jsou bodové zdroje. V převážné míře se jedná o zaústění kanalizací z obcí a zemědělských farem, existujících čistíren odpadních vod jsou sledovanými parametry zpravidla nerozpuštěné látky, BSK a CHSK. Kromě toho jsou ale z hlediska režimu toku a zejména níže ležících nádrží velmi důležité i obsahy živin (N, ale zejména sloučenin P) v odtékající vodě. Z tohoto hlediska je pro krajinu a vodní toky často příznivější stav, kdy jsou jednotlivé drobné zdroje znečištění zaústěny do zamokřených niv, než technicky dokonalejší stadium kdy jsou drobné zdroje centrálním sběračem svedeny na společnou ČOV a odtud nedostatečně dočištěné vypouštěny do toku Pro podzemní vody jsou více než splaškové odpadní vody nebezpečné často netěsnící jímky močůvky, hnojůvky a silážních šťáv v zemědělských podnicích nebo průsaky ze skladovacích prostorů hnojiv, pesticidů nebo pohonných hmot a plošných zdrojích znečištění se hovoří převážně ve spojení s transportem sedimentu jako následkem erozních procesů. Významný je jeho podíl i na celkovém zatížení povrchových vod sloučeninami fosforu (startovací článek eutrofizace vodních nádrží) a podzemních vod sloučeninami dusíku. Významným a nebezpečným zdrojem znečištěni jsou tzv. ,,staré zátěže". Jedná se většinou o staré a neodborně uzavřené divoké skládky, o kterých není přesně známo, co obsahují, a které mohou být zcela nečekaně zdrojem závažného znečištění nejrůznějšími chemickými látkami. Při jejich asanaci je v prvním kroku třeba zabránit přítoku vnějších (zejména povrchových) vod do prostoru skládky. V dalším kroku je nutno omezit infiltraci vod do tělesa skládky. Nejběžněji toho lze dosáhnout bud' izolováním nepropustnou folií (hrozí však výrazné omezení rozkladných procesů, případně problémy s odplyněním) nebo překrytím odpadu vrstvou málo propustné zeminy a následnou rekultivací povrchu. Absence nárazníkových zón

V přirozené krajině docházelo vždy na rozhraní dvou prostředí ke vzniku přechodové zóny (ekotonu), velmi zřídka byla hranice ostrá. V hospodářsky využívané krajině tato přechodová zóna (ekologicky zpravidla velmi cenná) chybí, protože při hospodářském využití krajiny byla snaha o maximální plnohodnotné využití prostoru k produkčním účelům. Podél vodotečí přirozeným způsobem vznikaly jakési ,,nárazníkové pásy" (v anglosaské literatuře označované jako buffer zones), které rovněž mají svůj nezastupitelný význam v ochraně vodního prostředí před přímým vstupem znečištění z přilehlých hospodářsky využívaných pozemků. Bez takových nárazníkových a přechodových zón jsou obě sousedící prostředí výrazně zranitelnější, případné znečištěni se šíří mnohem rychleji a jeho zachycení je menší. Během let "socialistického zemědělství" v řadě lokalit vznikly samovolně technologickou nekázní traktoristů "ekotony" - nevyužívané pásy podél lesa

- 103 (129) -


nebo podél toků. V 70. a zejména v 80. letech se tyto plochy často staly obětí necitlivých rekultivací. Určitá míra těchto prvků je však v krajině nezbytná a je výrazně ku prospěchu jejího oživení a stability. Zajímavé je v tomto případě srovnání s krajinou v Rakousku nebo Bavorsku, která je turisty obdivována pro svou "úhlednost" a "čistotu". Z hlediska stability a nutnosti energetických dotací však zpravidla je na tom hůře než naše místy "divoká" krajina v pohraničním pásmu. Zatížení prostředí odpady (látkovými a energetickými ¬teplo, světlo, hluk) Životní prostředí a tedy i krajina jsou recipientem veškerých odpadů, produkovaných společností. Odpady jsou samozřejmě produkovány veškerými organizmy, ale v tomto případě není nutno hovořit o odpadech, ale spíše o látkovém a energetickém koloběhu v přírodě. V případě rozvinuté lidské společnosti vzniká problém jednak v příliš velké koncentraci a množství odpadů, která přesahuje kapacitu prostředí, jednak v jejich složení, které je dnes původním podmínkám zcela cizí Termín "odpad" je v našem chápání redukován často jen na tuhý komunální odpad, v nejlepším případě ještě na odpadní vody. Pojem je však mnohem širší a zahrnuje veškeré formy odpadních látek a energií, unikajících do prostředí. O řadě typů odpadů (zejména povrchové a podzemní vody) je pojednáno ve zvláštních odstavcích. Problém tuhých odpadů je natolik viditelný a dnes technicky i legislativně vyřešený, že není nutno ho zvlášť rozebírat. Za zmínku stojí odpadní energie. Energie unikající do prostředí ve formě tepla, světla nebo akustického vlnění musí být rovněž chápána jako odpad. Negativní dopad tohoto jevu je například u akustického vlnění (hluku) naprosto zřejmý. Méně zřejmý je ale u světla. Přesto je jednoznačně prokázán negativní vliv nežádoucího nočního osvětlení na přirozené aktivity. Škodlivost úniku tepla je možno dokumentovat příkladem vodního toku, který je zatížen splaškovými vodami na samou hranici kyslíkové havárie. Vypuštěním sice naprosto čistých, ale teplých odpadních vod (např. chladících technologických vod) do tohoto toku dojde snížením rozpustnosti kyslíku při zvýšení teploty ke kolapsu. 4.1.3.2

Rozkolísanost druhové skladby živočichů a rostlin

Přirozená krajina obsahuje širokou škálu biotopů, obývaných řadou živočichů. Každý druh pro svůj život potřebuje určité prostředí. Některé druhy (zpravidla vývojově vyšší) jsou tolerantnější, jiné méně. S hospodářským využíváním byly z krajiny některé biotopy prakticky odstraněny. Dochází tak následně k jevu, kdy v dané lokalitě je živočišný druh vyhuben nikoliv díky usmrcování jedinců, ale díky likvidaci jeho životního prostředí. Často dokonce nemusí být zničeno životní prostředí pro celý druh, ale stačí likvidace prostředí nutného pro některou životní fázi, například rozmnožování. Dobře známá je například radikální změna druhového složení ryb v toku po vybudování vodní nádrže nebo vymizení řady druhů ptactva hnízdícího v dutinách starých stromů po radikálním zmlazení porostů. Současně s vymizením některých druhů nastává přemnožení jiných druhů, které jsou bud' adaptabilnější na nové podmínky, nebo jim tyto podmínky vyhovují. Příkladem mohou být drobní hlodavci v zemědělské krajině, odkud byly

- 104 (129) -

díky absenci hnízdních možností prakticky vytlačeni dravci jejich přirození nepřátelé. Přerušení migračních cest liniovými stavbami V přirozené krajině existují neměnné migrační cesty živočichů, které jsou využívány bud' sezónně (např. v době rozmnožování), nebo pravidelně (při cestě za potravou či odpočinkem). Jakékoliv výraznější narušení krajiny nutně vede k přerušení těchto přirozených cest ve větším či menším měřítku. Jedná-li se o narušení některé méně významné cesty lokální stavbou, živočichové jsou zpravidla schopni se s problémem vyrovnat. Největší potíže však způsobují v krajině liniové (zejména komunikační) stavby, které často od sebe oddělují například místa se zdroji potravy a místa vyhledávaná k odpočinku nebo místa vhodná k rozmnožování (např. obojživelníci). V těchto případech se budou živočichové vedeni instinkty snažit stavby překonávat za každou cenu, což často vede k jejich usmrcení a ve svém důsledku až k vymizení příslušného druhu v dané lokalitě. Stejný následek mají například nevhodně navržené vzdouvací stavby nebo stupně na vodních tocích, které, přesto že sice nepoškodí životní prostředí ryb a dalších organismů přímo v dané lokalitě, znemožněním jejich přirozené migrace mohou zavinit vymizení druhu v toku. 4.1.3.3

Význam pojmu meliorace

Velmi často se dnes projevuje tendence svádět všechny negativní projevy lidské činnosti v krajině na tzv. meliorační opatření. V tomto případě považujeme za nutné uvést na pravou míru význam pojmu meliorace. Meliorace ve své původní podobě zahrnují soubor veškerých opatření, vedoucích ke zlepšení kvality půdy a povodí z hlediska možnosti jeho hospodářského využití. Tolik kritizované odvodnění je proto jen jednou z mnoha disciplin, zahrnutých v široké škále možných zásahů. Dalším nesporně kontroverzním procesem bylo provádění náhradních rekultivací, úpravy vodotečí a další nešetrné zásahy. Bylo by ale spravedlivější kritizovat způsob provádění či diskutovat o vhodnosti či nevhodnosti konkrétních provedených akcí, než jednoduše odsoudit celé "meliorace" jako původce všeho zla v naší krajině. Institut náhradních rekultivací ve své původní ideové podobě byl významným krokem k ochraně půdy před nežádoucím záborem pro rozvoj investiční výstavby (která je mimochodem kritizována dnes). Stejně tak i odvodnění zemědělských půd zde bylo prováděno prakticky od počátků jejího širšího využívání a jeho rozvoj je úzce spojen s rozvojem závlah. Problematické proto není odvodnění jako takové, ale způsob, jakým bylo prováděno tak, aby byly naplněny plánované odvodněné hektary v rámci pětiletek. Na straně druhé se jako až nesmyslné jeví snahy o urychlenou likvidaci nebo privatizaci závlahových soustav jako přežitku z minulých dob. Jedná se o rozsáhlá inženýrská díla, vytvořená vkladem obrovských investic. Paradoxem je, že například v sousedním Rakousku v současné době vznikají vodohospodářská družstva, která velmi pomalu a složitě shání prostředky na výstavbu závlahových zařízení a na likvidační procesy u nás proto pohlíží s údivem.

- 105 (129) -


4.1.3.4

Závěr

Ve výše uvedených odstavcích byly stručně nastíněny hlavní problémy, které se v současné, hospodářsky intenzivně využívané krajině nejčastěji vyskytují a s nimiž se řešitel projektu revitalizace může setkat. Samozřejmě, že problémů je ve skutečnosti daleko více, nebo se naopak v určité lokalitě vyskytují pouze některé. V praxi zřejmě z důvodů legislativních i finančních nebude nikdy možno vyčerpávajícím způsobem vyřešit, nebo alespoň postihnout všechny (to by znamenalo prakticky vyloučení existence člověka v daném území), ale důle¬žité je, aby projektant o všech problémových okruzích věděl, znal jejich vzájemné interakce a dokázal definovat ty, které jsou v daném povodí klíčové a na ty se pak v řešení zaměřil. Nelze proto navrhnout jednotný a zcela univerzální postup řešení, ale musí se zde uplatnit zkušenost, inženýrský přístup a hluboké mezioborové znalosti autora.

4.2

Zásady revitalizace krajiny

4.2.1

Revitalizace krajinných systémů

Stojí-li řešitel před zadáním revitalizovat krajinu, je nutno hned na počátku uvážit, co je pod pojmem revitalizace míněno. Otázka je srovnatelná s problémem rekonstrukce historického objektu, který se má sice rekonstruovat do původní podoby, ale historikové a architekti se přou, zda původní podoba je románská rotunda, její následná gotická přestavba, renesanční rekonstrukce, barokní dostavba po požáru nebo romantická úprava. V případě, že se zpracovatel projektu bude striktně řídit zásadami, uvedenými v předešlých odstavcích, bude nutně mít tendenci revitalizovat krajinu do klimaxového stavu - tedy do stavu, který zde byl před příchodem člověka (resp. před tím, než se člověk usadil a začal měnit tvář krajiny podle svých potřeb). To samozřejmě není cílem projektu. Člověk v krajině dnes je a hlavním cílem revitalizací je posunout současný stav krajiny směrem po vývojové ose ke klimaxu (aby byla minimalizována pravidelná energetická dotace, nutná pro udržení navrženého stavu), ale v žádném případě ne ho dosáhnout. Rada opatření, prováděných v minulosti v krajině, měla právě opačnou tendenci a přitom tyto zásahy nebyly nezbytně nutné. Odstranění remízů a roztroušené zeleně na jedné straně mírně zjednodušilo pohyb těžkých mechanismů po zemědělských pozemcích, na druhé straně znamenalo vážné důsledky pro faunu v území, která ztratila své přirozené úkryty, místa pro rozmnožování, odpočinek a shánění potravy. Tento typ zásahu proto přinesl pouze minimální pozitiva oproti značným negativům. Cílem revitalizací krajiny by mělo být tyto dva protichůdné zájmy uvést do rovnováhy. Další aspekt, který je nutno v souvislosti s revitalizací krajiny řešit, jsou socioekonomické návaznosti navrhovaných opatření. Zpracovávaný projekt bude hodnotnější a bude mít mnohem větší šanci dočkat se realizace, bude-li jeho

- 106 (129) -

autor při zpracování mít na zřeteli, že navržená opatření je nutno provést a jejich následky musí být společensky akceptovatelné. Při řešení protierozní ochrany v intenzivně využívaném území je sice možno navrhnout zalesnění a zatravnění většiny stávající zemědělsky využívané půdy, ale i když by to řešilo ochranu proti erozi nejjistěji, navržená opatření by s největší pravděpodobností nebyla realizována, protože by to znamenalo masovou ztrátu zaměstnání pro místní obyvatelstvo a finanční zhroucení hospodařících subjektů. Je třeba uvážit, že nově zakládané lesy přinesou užitek až po řadě let a pro píci, vypěstovanou na zatravňovaných pozemcích, nemá zemědělský podnik uplatnění. V případě rozšíření živočišné výroby je nutno na druhé straně uvážit zvýšenou produkci odpadů (hnoje, kejdy) a jejich nutnou likvidaci. Při navrhování revitalizačních opatření je nutno důsledně dodržovat komplexnost přístupu. V předchozích odstavcích bylo jednoznačně prezentováno, že v krajinném systému jsou jednotlivé jeho složky navzájem provázány složitými a na první pohled často neprůhlednými vazbami a navzájem se ovlivňují a podmiňují. Proto je nutno neomezovat nikdy návrh pouze najednu část krajinného systému. Nemá například smysl navrhovat novou vodní nádrž nebo odbahnění stávající, aniž by byla provedena analýza erozní ohroženosti zemědělských pozemků ve výše ležícím povodí a návrh a realizace protierozních opatření, protože se může stát, že nákladná investice bude během několika let znehodnocena a zaplněna sedimentem. Stejně tak nemá smysl navrhovat technickou revitalizaci koryta vodního toku, aniž bychom zajistili jednak jeho ochranu před zanášením realizací protierozních opatření na přilehlých pozemcích a jednak kvalitu vody v toku. Při zanedbání tohoto přístupu je možné, že po první vegetační sezóně budou vytvořené tůňky a úkryty pro živočichy zaplněny sedimentem nebo v organicky silně zatížené vodě, zadržené v nádržkách nad vytvořenými stupni, dojde ke kyslíkové havárii a revitalizace opět zdaleka nesplní svůj účel. Stejně závažnou chybou by ale bylo například zajištění všech nutných vnějších podmínek (kvalita vody, protierozní opatření, druhově vhodná výsadba doprovodu) při nerespektování přirozených morfologických charakteristik toku. Režim toku a směr jeho vývoje je jiný (a to i při stejných hydrologických charakteristikách) například v oblasti horské nebo podhorské a v nížině. Stejně tak se mění charakter toku po jeho délce, v horní části toku je zpravidla chrakter proudění bystřinný, v dolní (výústní) trati pak jednoznačně říční. Kamenné vzdouvací stavby, balvanité objekty a vytvářené peřejnaté úseky na tocích v nížinách budou po čase neodvratně zaneseny organickým sedimentem (detritem), zarostou a tok bude směřovat většinou k mělkému zemnímu korytu, bažinatého charakteru. Tento vývoj je rovněž jednoznačně předem určen a je možno ho měnit pouze za předpokladu trvalých dotací energie do systému, tak jak bylo uvedeno výše. Při výsadbách je nutno na jedné straně respektovat vhodnou druhovou skladbu na základě geobotanických hledisek, na straně druhé je ale nutno zajistit odpovídající podmínky pro vývoj této f1ory. I sebelépe provedená výsadba podél vodoteče, kde teče silně organicky znečištěná voda, nebo která je recipientem povrchového odtoku ze zemědělských pozemků, se vlivem přebytku živin postupně změní v divoký, ale stabilní porost s převahou kopřivy a bezu černého, - 107 (129) -


které velmi agresivně osidlují právě takovéto prostředí. Jedinou cestou je bud' omezit přísun živin, nebo nákladným způsobem zajistit trvalou údržbu. Vhodným způsobem protierozní ochrany pozemků je přerušení svahů záchytnými příkopy. Toto opatření je samostatně technicky a ekonomicky náročné, a je proto jen zřídka realizováno. Ve spojení s polními cestami je však jeho realizace mnohem jednodušší. Totéž platí i o liniové zeleni v krajině. Jako vegetační doprovod podél cesty je takové opatřeni mnohem snáze "průchodné", než jen jako zelený pás napříč polem. Proto je třeba vždy dbát na to, aby řešená problematika pokrývala co nejširší okruh problémů oblasti, a nelze se zabývat jen malou oblastí nebo izolovaným problémem. S tím souvisí rovněž měřítko zpracovávané oblasti. Jednoznačnou zásadou by mělo být, že revitalizační opatření v krajině je nutno vždy provádět na uzavřené oblasti. Takovou uzavřenou oblastí v krajině je pouze povodí. Z tohoto důvodu je nutno při řešení revitalizace krajiny zahrnout do řešení výsledky územních systémů ekologické stability krajiny pro několik katastrálních území tak, aby jimi bylo pokryto celé řešené povodí. I kvalitně provedená technicko-biologická revitalizace koryta (vzdouvací objekty a výsadba) v určitém úseku toku bude velmi pravděpodobně znehodnocena nebo silně poškozena při průchodu extrémních kulminačních vln, generovaných v antropogenizovaném výše ležícím povodí a přivedených až do revitalizovaného úseku koryta prakticky bez transformace kanalizovaným korytem s tvrdým opevněním. Co se měřítka týče, pak platí zásada, že čím menší je řešené území, tím menší mají jednotlivá opatření šanci na to, že se naplní jejich revitalizační poslání. Důvodem je to, že součástí (i když často neplánovanou) procesů revitalizace je i úprava energetických a látkových cyklů, kde tendence by měla směřovat k jejich uzavření v určitém území. Čím větší je plocha řešeného území, tím více procesů a cyklů se uzavírá. Naopak, čím menší je řešená oblast, tím je zranitelnější rušivými vlivy zvenčí (hlukem, světlem, atrnosférickým spadem, průsaky kontaminovaných vod) z území, kde dosud revitalizační opatření nebyla provedena. V podstatě všechny uvedené příklady směřují k tomu, aby v rámci řešení revitalizace krajiny (povodí) byly brány v úvahu nejen vizuální faktory (výsadba biocenter, biokoridorů, břehové a doprovodné vegetace), ale přiznal se klíčový význam transportů a toků látek i energie v krajině, neboť právě ty podmiňují úspěšnost ostatních opatření. Z tohoto pohledu jsou nesmírně důležité jak erozní, tak i související transportní procesy a jejich řešení by automaticky mělo být součástí každé podobné studie, stejně jako např. projektů komplexních pozemkových úprav. Jako shrnutí tohoto odstavce je možno konstatovat, že revitalizace krajiny by měla být vždy prováděna současně na co největší ploše, vždy však v rám¬ci přirozeného povodí, které je v krajině jedinou uzavřenou oblastí. Při návrhu revitalizačních opatření je nutno si hned na začátku ujasnit, co je cílem v krajině vytvořit, tj. jaký stav by měl být dosažen. Navrhovaná opatření by jednoznačně měla směřovat k přirozenému klimaxovému stavu, ale v žád-

- 108 (129) -

ném případě (nebo jen v naprostých výjimkách) není jejich cílem tohoto stavu dosáhnout. Jednoznačnou zásadou by vždy měla být komplexnost prováděných opatření a jejich logická návaznost tak, jak se jednotlivé procesy navzájem ovlivňují. Součástí návrhu by mělo být i řešení (alespoň v náznaku) socio-ekonomických dopadů navrhovaných opatření v krajině. 4.2.1.1

Zásady revitalizace krajiny

Pojem revitalizace krajiny (někdy je též používán termín renaturalizace krajiny) je někdy mylně chápán ve značně redukované podobě buď jako revitalizace toků, nebo řešení izolovaných problémů, které se v krajině vyskytují. Revitalizace krajiny, což je v současné době dominantní činností kulturně technických inženýrů, však musí zahrnovat komplexní řešení problémů, protože jednotlivé faktory, ovlivňující výsledný stav krajiny, se vzájemně kombinují, podporují a ovlivňují. Je pochopitelné, že z finančních i časových důvodů není možné vyřešit všechny problémy daného regionu současně, avšak realizaci jakýchkoliv opatření musí předcházet zpracování koncepce komplexního řešení, nazývané studie revitalizace krajiny nebo též hydroekologické studie. Přesný obsah těchto studií není závazně stanoven, rozsah i obsah řešených problémů závisí na konkrétních podmínkách zkoumané lokality. Orientační obsah studií revitalizace říčních systémů je uveden v metodických pokynech, vydaných v roce 1995 ministerstvem životního prostředí České republiky. Tento metodický pokyn rozděluje řešení na dvě etapy: - strategie revitalizace říčních systémů, řešení revitalizace říčních systémů. Strategie revitalizace říčních systémů stanovuje míru a specifikaci poškození ekosystémů hlavní říční sítě, včetně její poříční zóny a postupně celé plochy povodí. Pro vodní toky a jejich poříční zóny vytipuje charakteristické oblasti a extrémní lokality, v nichž v případě potřeby doporučí: - zpracování navazujících doplňujících studií pro různé problémové okruhy (např. pro jakost vody, morfologii koryta vodního toku, migraci ryb, minimální průtoky pod odběry vody a vodními díly, vegetační doprovod, odstavná ramena, způsob hospodaření v poříční zóně, návrhy na vyhlášení zvláště chráněných území ve smyslu zákona ČNR č.114/92 Sb., na ochranu rostlin a živočichů apod.), - aktuální opatření k okamžité realizaci. Pro plochu povodí vytipuje prioritní území pro řešení revitalizace říčních systémů a v jednotlivých bilančních povodích stanoví extrémní jevy, které je potřebné řešit. Řešení revitalizace říčních systémů navazuje na strategii revitalizace (pokud byla pro danou oblast zpracována) a stanovuje koncepci návrhů opatření pro vybraná povodí. Návrhy opatření se týkají prevence, odstranění příčin nebo omezení škodlivých vlivů a odstranění důsledků škodlivých účinků. Metodický pokyn dále uvádí oblasti, kterých by se posouzení současného stavu a návrh opatření měly týkat. Jedná se o tyto oblasti:

- 109 (129) -


•

zemědělství,

•

lesnictví,

•

vodní hospodářství,

•

komunální sféra,

•

krajina.

Zemědělství V rámci revitalizace říčních systémů je třeba se zaměřit zejména na: • zvýšení zastoupení trvalých travních porostů na úkor orné půdy, • omezení nebo zrušení odvodňovacích zařízení (v odůvodněných případech), včetně předčištění drenážních vod pomocí mokřadů, • likvidaci nebo sanaci polních hnojišť, • návrh ochranných infiltračních pásem podél toků a u delších svahů s větší sklonitostí, • omezení koncentrace živočišné výroby. Lesnictví a rozptýlená zeleň Posoudí se zejména procentuální zastoupení lesní půdy a orientačně dru¬hová skladba dřevin a stav porostů. V případě potřeby se navrhne zvýšení zastoupení lesní půdy, dosadby autochtonních dřevin, případně ochrana po¬rostů před škůdci. V případě, že vzdálenost ploch lesní půdy přesahuje cca 300 m, navrhne se skupinová výsadba rozptýlené zeleně. Všechny tyto návrhy je nutno konfrontovat se závěry zpracovaných územ¬ních systémů ekologické stability. Vodní hospodářství V oblasti vodního hospodářství se posuzuje jednak vzájemné působení vodního toku a okolního území, jednak stabilita vodního režimu, včetně bi¬lance zdrojů a potřeby vody. Návrhy opatření je možno rozdělit do dvou skupin: •

revitalizace vodních toků a nádrží, • zadržování vody v krajině.

Cílem revitalizačních opatření na vodních tocích a nádržích je zajištění tvarové členitosti koryta, různorodosti dna a břehů, střídání úseků s pomaleji a rychleji proudící vodou, vytváření prohlubní v konkávách, umožnění meandrování toku, dosadba vegetačního doprovodu, zajištění komunikace vody v toku s podzemní vodou, upřednostnění vegetačních druhů opevnění, umožnění periodického zaplavování okolních lužních lesů a lučních pozemků při jarních zvýšených průtocích, ochrana toku před erozními smyvy, ochrana toků před bodovými zdroji znečištění, zvýšení samočistící schopnosti toku, zlepšení krajinotvorné funkce toku a jeho rekreační hodnoty, vytvoření podmínek pro existenci fiory a fauny v přilehlém území, případné omezení odběrů vody s ohledem na zachování nezbytného minimálního průtoku pro zachování života v toku a zlepšení režimu odstavných ramen a litorálních zón.

- 110 (129) -

Při návrhu revitalizačních opatření je nutno brát v úvahu některé omezující podmínky, zejména majetkoprávní poměry (vlastnictví pozemků) a čistotu vody v toku. Cílem zadržení vody v krajině je obnova stability vodního režimu snížením rozdílů mezi minimálními a maximálními průtoky a zajištění vody pro obyvatelstvo, průmysl, zemědělství a potřeby ochrany přírody. Těchto cílů je možno dosáhnout zachycováním a zpomalováním odtoku povrchové vody (revitalizace vodních toků, ochranné vegetační infiltrační pásy, zřizování mokřadů, malé vodní nádrže, suché poldry, přeměna části orné půdy na trvalé travní porosty, zvětšení plochy lesa), zvýšením dotace mělkých podzemních vod a zpomalováním jejich odtoku (přeměna některých odvodňovacích zařízení na regulační nebo retardační drenáž, zvýšení infiltrace vody z toků, zvýšení infiltrace srážkové a inundované vody zatravněním, příčnými podzemními stěnami) a zvýšením dotace hlubinných pod¬zemních vod. Komunální sféra Na základě dlouhodobého systematického sledování kvality vody nebo saprobních ukazatelů se v případě potřeby doporučí opatření, aby znečištění vody v tocích bylo v souladu s nařízením vlády ČR č.171/1992 Sb., kterým se stanoví ukazatelé stupně znečištění vod. Podle téhož nařízení se informativně posoudí znečištění odpadních vod zaústěných do vodních toků, popřípadě též znečištění vod drenážních. U skládek je třeba orientačně posoudit, zda je dodržen zákon č.125/ 1997 Sb., o odpadech a navazující předpisy. Krajinářská a ostatní ekologická opatření Návrhy v této oblasti se týkají zvláštní ochrany rostlinných a živočišných druhů a krajinných prvků, změn využití krajiny (zastoupení luk, dřevin, dře¬vinné skladby, nadměrné rekreační zatížení, koncentrace živočišné výroby, dopravní zatížení) a řešení územních systémů ekologické stability, kostry ekologické stability a interakčních prvků.

4.3

Vodní eroze

4.3.1

Popis jevu

Vodní eroze je jev, při němž dochází v první fázi k uvolňování částic z povrchu půdy, v další fázi pak k transportu částic, případně k jejich ukládání. Na uvolňování částic se v rozhodující míře podílí energie dopadajících dešťových kapek, jejichž účinek je cca desetinásobně vyšší, než je energie soustředěného, a stonásobně vyšší, než je energie plošného povrchového odtoku. Naopak povrchový odtok se v rozhodující míře uplatňuje při následném transportu uvolněných půdních částic. Uplatňuje se i řada dalších doplňkových jevů - například při dopadu velkých kapek vody dochází u určitých typů půd ke kompakci (zhutnění povrchové mikrovrstvy) a tedy k dalšímu snížení propustnosti půdy a urychlení odtoku, na straně druhé však ke snížení erodovatelnosti půdy. Navíc

- 111 (129) -


ale již slabá vrstva vody velmi silně tlumí energii dopadajících dešťových kapek a chrání tak povrch půdy. Méně se pak hovoří o tom, že nedílnou součástí erozního procesu (respektive následného transportu erozními procesy uvolněných částic) je i transport veškerých látek, které jsou na půdní částice vázány. Jedná se zejména o nejrůznější chemické látky, z nichž nejvýznamnější jsou hnojiva (dusík a zejména fosfor) a pesticidy. Tento proces nelze od eroze oddělovat a musí být posuzován a řešen spolu s ní. Vznik a rozvoj erozních procesů je ovlivněn řadou faktorů, z nichž rozhodující jsou: •

klimatické faktory,

•

morfologické faktory,

•

geologické a půdní faktory,

•

vegetační poměry,

•

hospodářsko-technické poměry.

Klimatické faktory Z klimatických faktorů jsou pro vznik a rozvoj erozních procesů nejvýznamnější srážky, doba jejich výskytu, doba trvání a intenzita. Pro erozní procesy jsou rozhodující srážky přívalové, charakterizované vysokou intenzitou, krátkou dobou trvání a omezeným plošným dosahem. Morfologické faktory Morfologické faktory zahrnují sklon území, délku svahu, tvar svahu, jeho členitost a expozici. Sklon území je jedním z rozhodujících erozních faktorů. Jeho vliv na vznik a průběh erozních procesů může být ostatními činiteli (např. vegetačním krytem, stavem půdního povrchu apod.) zeslaben, avšak nikdy zcela potlačen. Délka svahu má také nezanedbatelný vliv. na intenzitu vodní eroze, ale její vliv je často nejednoznačný. Při určování erozní ohroženosti se hovoří o tzv. "přípustné nebo kritické délce svahu", což je vzdálenost od počátku svahu, kde dochází k transformaci plošného povrchového odtoku na soustředěný a tedy k výraznějšímu rozvoji erozních procesů. Z hlediska tvaru svahu je možno rozdělit svahy na konvexní, konkávní, přímé a kombinované. Maximální účinky eroze se projevují v místech, kde jsou kombinace sklonu a délky svahu v nejnepříznivějším poměru. Nejvyšší intenzita erozních procesů proto bývá na svazích konvexních a nejnižší na konkávních, a to při stejné délce a převýšení. Co do prostorového uspořádání terénu, lze hovořit o svazích konvergentních a divergentních. Svahy konvergentní podporují vznik soustředěného odtoku, který výrazně akceleruje rozvoj erozních procesů. Snížení vzniku a rozvoje erozních procesů je technicky možné úpravou morfologických faktorů. Jedná se zejména o přerušení povrchového odtoku v místech tzv. přípustné délky pozemku. Tohoto přerušení lze dosáhnout výstavbou záchytných odváděcích nebo vsakovacích příkopů, průlehů nebo vhodným návrhem umístění a tras příkopů polních cest. - 112 (129) -

Geologické a půdní faktory Geologické poměry působí na vznik eroze zejména nepřímo - vlastnosti půdotvorného matečního substrátu ovlivňují důležité vlastnosti půd, zejména strukturu a obsah minerálních látek. Přirozené vlastnosti půdy však mohou být ovlivněny i činností člověka. Opakovaným pojezdem těžkých mechanismů a minimalizací vstupů organických hnojiv do půdy je poškozována půdní struktura. V půdě se snižuje obsah humusu a dochází k rozpadu půdních agregátů, které jsou nositeli protierozní odolnosti půdy. Půdní částice se stávají snadněji rozplavitelné a jemné částice jsou snadno dostupné pro transport. Půda s nižším obsahem agregátů bude vykazovat podstatně vyšší množství erodovaných částic při stejném dešti, resp. půda s nižším obsahem agregátů bude erodována i při srážce, která by jinak erozivní účinek neměla, protože její intenzita by byla příliš nízká, než aby došlo k rozbití agregátů. Důsledkem změn struktury půdy může být rovněž vznik povrchových škraloupů, tvořených jemnými půdními částicemi, vzniklými při rychlém rozplavení půdních agregátů. Tato tenká vrstva na povrchu půdy má velmi nízkou propustnost a zamezuje infiltraci srážkové vody do půdního profilu, čímž významně zvyšuje objem povrchového odtoku, a tím i erozní procesy. Vegetační poměry Působení vegetace na průběh a intenzitu erozních procesů se vyznačuje ochranou půdního povrchu před přímým dopadem dešťových kapek, zlepšením vsaku srážkové vody do půdy, zpomalením a snížením povrchového odtoku, zlepšením fyzikálních, chemických a biologických vlastností půdy. Důležité je i zpevnění půdy kořenovým systémem vegetace. Půdní povrch je chráněn před přímým dopadem dešťových kapek nadzemními částmi vegetace. Dochází zde k útlumu kinetické energie dopadajících kapek, a tím se snižuje riziko rozbíjení půdních agregátů. Zachycováním, odrazem a stékáním vody po nadzemních částech rostlin dochází k prodloužení doby dopadu srážkové vody na půdu. Zvětšením hydraulické drsnosti půdního povrchu dochází ke zmenšení rychlosti proudění povrchově stékající vody. Všechny tyto jevy podporují vsak vody do půdy, a tím zmenšují celkový povrchový odtok. Příznivý vliv na in filtrační vlastnosti půdy má i zlepšení půdních vlastností vegetací, zejména obohacení půdy o organické látky a dusík, provzdušnění půdy, mikrobiální oživení apod. Nadzemní části vegetace také zastiňují půdní povrch a vytvářejí vhodné mikroklima, které má pozitivní vliv na stabilitu půdních agregátů. Hospodářsko-technické poměry Hospodářsko-technické poměry jsou charakterizovány především způsobem využívání a obhospodařování půdy, volbou a polohovým rozmístěním kultur a návrhem a realizací různých typů technických protierozních opatření. Velice důležitým protierozním opatřením je používání vhodné agrotechniky. Jedná se zejména o vrstevnicové obdělávání pozemků, kde vrstevnicové brázdy tvoří přirozené překážky povrchovému odtoku a zvyšují výrazně povrchovou půdní retenci a infiltraci vody do půdního profilu. Zvýšení půdní vlhkosti pak působí příznivě na stabilitu půdních agregátů.

- 113 (129) -


4.3.1.1

Erozní procesy a jejich vztah k povodňovým situacím

Erozní proces je komplikovanou kombinací různých, často protichůdných procesů, jejichž vzájemné působení určuje výsledný efekt. V zásadě je však možno říci, že k výrazným erozním událostem dochází v našich podmínkách při prudkých přívalových srážkách, které jsou charakterizovány krátkou dobou trvání a vysokou intenzitou. Současně však tyto srážky bouřkového typu zasahují pouze malá území a výrazné povrchové odtoky proto působí pouze v povodích malého až středního měřítka (maximálně desítky km2). Velké povodně na větších tocích jsou naopak působeny regionálními, zpravidla dlouhodobě trvajícími srážkovými situacemi, které zasahují velké plochy, mají však zpravidla výrazně nižší intenzitu a intenzity erozních procesů jsou v těchto případech řádově nižší. V absolutním měřítku je množství transportovaného sedimentu sice srovnatelné či dokonce vyšší než při přívalových srážkách, ale významná část materiálu nepochází z erozních procesů v pravém slova smyslu, ale jedná se např. o erozi břehů a dna koryt toků. Samostatným, a dosud poměrně málo prozkoumaným jevem je vodní eroze, způsobená rychlým táním sněhu - v tomto případě dochází k uvolňování i transportu půdních částic pouze působením sil povrchového odtoku. Tento jev je ale značně komplikován faktem, že půdní horizont je zpravidla promrzlý a infiltrace je proto blízká nule, povrch půdy je navíc většinou po mrazivém období nakypřen. 4.3.1.2

Přípustná ztráta půdy

Vodní eroze je jevem přirozeným a není ekonomické (a ani není účelné se o to pokoušet) ji zcela odstranit. I z uvedených stručných informací v předchozích kapitolách a odstavcích je však patrná její závažnost; míra její nebezpečnosti však bývá často podceňována. Cílem by proto mělo být organizovat území a jeho využití tak, aby míra erozních procesů nepřesáhla únosnou mez. V souvislosti s navrhováním protierozních opatření se hovoří o limitech "přípustné ztráty půdy". V USA byly tyto hodnoty stanoveny v závislosti na rychlosti obnovy půdy. Filozofie tohoto přístupu spočívá v tom, že průměrná roční ztráta půdy z pozemku nesmí přesáhnout přirozený průměrný roční nárůst půdního profilu, čímž je zajištěno, že půda nebude v dlouhodobém pohledu poškozována a nebude snižována touto cestou její úrodnost. Po přepočtu do jednotek soustavy SI jsou hodnoty přípustné ztráty půdy dle mocnosti půdního profilu uvedeny v Tab.4.1. Tab. 4.1 Hodnoty přípustné ztráty půdy dle mocnosti půdního profilu Půdy

Hloubka půdního profilu

Přípustná ztráta půdy

H (cm)

(t.ha-1.rok)

mělké

<30

1

střední

30-60

4

hluboké

>60

10

Tento přístup byl spolu s Univerzální rovnicí ztráty půdy (podrobněji viz dále) převzat i v řadě dalších zemí, včetně České republiky.

- 114 (129) -

Z předchozích kapitol je zřetelné, že dopad vodní eroze na půdu je jen částí jejího negativního působení na složky krajiny. Studie "Vyhodnocení erozních a sedimentačních procesů v povodí vodárenské nádrže Želivka" jednoznačně prokázala, že zatímco skutečné ztráty půdy ze zemědělských pozemků v povodí nádrže se pohybovaly pod předepsanými limity, materiál usazený v ochranných předzdržích a hlavní nádrži působil vážné kvalitativní i kvantitativní problémy a musel být nákladně vytěžen. Tento a další dokumentované případy prokazují, že posuzování protierozní ochrany zemědělských pozemků podle přípustných hodnot ztráty půdy odvozených z kritérií ochrany úrodnosti půdy a na základě metod, založených na dlouhodobých průměrných hodnotách, neposkytuje uspokojivé výsledky. Při navrhování protierozních opatření je proto vždy nutno zvažovat všechny možné dopady a řídit se tím hlediskem, které je pro daný případ rozhodující. Erozní procesy a protierozní ochrana obecně jsou dosud chápány přede¬vším jako izolovaná záležitost, týkající se zemědělců, kteří tímto způsobem přicházejí o svůj výrobní prostředek. V poslední době, jako následek řady projevených problémů (záměrně však je použito slova "projevených", protože problémy mají obecný charakter a existovaly již dávno, pouze jejich příčiny dosud bud' nebyly odhaleny, nebo se neprojevovaly dostatečně významně, aby jim byla přikládána patřičná váha) se do podvědomí dostává názor, že eroze je spojena i s problémy kvality vody a dokonce i s problémy povodní v malém měřítku (malá povodí, zasahovaná přívalovými srážkami). 4.3.1.3

Protierozní opatření

Protierozní ochranu je třeba realizovat jako komplexní systém. V daném území se řeší variantně a z řešených variant se volí varianta nejvhodnější z hlediska záboru půdy, finančních nákladů na realizaci a následný provoz protierozních opatření i z hlediska účelného stupně protierozní ochrany. Nutnou podmínkou pro splnění těchto požadavků je dokonalá znalost faktorů, způsobujících vznik a rozvoj erozních procesů v dané lokalitě. Obecně lze konstatovat, že efektivní návrh systémů protierozní ochrany musí spočívat v zachycení povrchově odtékající vody na chráněném pozemku, převedení co největší části povrchového odtoku na vsak do půdního profilu a snížení rychlosti odtékající vody. Nejefektivnější v protierozní ochraně je proto prevence vzniku povrchového odtoku, což je navíc i v souladu se zásadami správného přístupu k revitalizaci krajiny. Pokud řešitel k problému přistupuje s cílem řešit následky, tj. např. pouze bezeškodně odvést povrchový odtok pod intravilán, takřka vždy se jedná pouze o posunutí problému o kousek dál, ale nikoliv o jeho odstranění. Z hlediska ekonomického je nutno uvážit velikost návrhové srážky pro návrh protierozních opatření a při návrhu opatření postupovat od finančně i realizačně nejjednodušších organizačních a agrotechnických opatření k opatřením technického charakteru. Podle charakteru opatření můžeme protierozní ochranu dělit do následujících skupin: •

organizační opatření,

- 115 (129) -


•

agrotechnická opatření,

•

technická opatření.

Organizační opatření V zásadě se jedná o nejčastěji používaný způsob protierozní ochrany pozemků, protože jeho zavedení prakticky nevyžaduje žádné investiční náklady. Zahrnuje především: •

vhodné umístění pěstovaných plodin,

•

pásové pěstování plodin,

•

optimální tvar a velikost pozemku,

•

vegetační pásy mezi pozemky,

•

záchytné travní pásy.

Agrotechnická opatření Pro ochranu půdy vegetačním krytem je důležité, jak jsou porosty plodin vyvinuty v období ohrožení půdy vodní erozí, tj. v období tání sněhu a výskytu přívalových srážek (květen - září). V prvé třetině tohoto období mají nedostatečnou protierozní odolnost okopaniny a zvláště kukuřice. Zvláště intenzivně jsou v poslední třetině období postihována erozí pole připravená k setí a osetá letními meziplodinami a ozimou řepkou. Řešením je bezorebné setí. Při tání sněhu dochází k značným smyvům půdy z pozemků s pozdním výsevem ozimé pšenice. Z tohoto důvodu je třeba ozimou pšenici vysévat na počátku agrotechnické lhůty. Odolnost půdy, která je přes zimu v hrubé brázdě, lze poněkud zvýšit zvýrazněním hřebenů zorané půdy a především vrstevnicovou orbou. Vlastní protierozní agrotechnika je podmíněna speciálními nebo vhodně upravenými mechanizmy. Vždy by měla být uplatněna zásada provádění agrotechnických operací ve směru vrstevnic nebo v mírném odklonu od tohoto směru. Uplatňují se následující metody: •

půdoochranné obdělávání,

•

protierozní orba,

•

protierozní setí kukuřice,

•

protierozní ochrana brambor.

Technická opatření Pokud nelze dosáhnout protierozní ochrany pozemků organizačními a agrotechnickými opatřeními, je nutno navrhovat a realizovat opatření technická, jako jsou: •

terénní urovnávky,

•

příkopy a protierozní cesty,

•

průlehy,

•

terasy,

•

ochranné hrázky,

- 116 (129) -

•

protierozní nádrže

Není v možnostech této publikace popsat podrobně všechna možná protierozní opatření, proto odkazujeme zájemce a projektanty na další specializovanou literaturu a směrnice.

4.3.2

Způsoby predikce erozních a transportních procesů

Hodnocení erozní ohroženosti území a vlivu protierozních opatření na snížení intenzity erozních a transportních procesů v území je založeno na použití výpočetních metod, které umožňují intenzitu těchto procesů kvantifIkovat. Cílem predikce může být bud' určení potenciální erozní ohroženosti (např. průměrná roční ztráta půdy), nebo hodnoty pro návrh a dimenzování protierozních opatření (celkový objem odtoku, kulminační průtok, množství sedimentu). Vzhledem k charakteru erozního procesu, jehož poznání je založeno na analýze dlouhodobého experimentálního sledování vlivu jednotlivých erozních faktorů, byly nejprve pro hodnocení erozní ohroženosti území používány tzv. empirické modely erozního procesu. V polovině 70. let teoretický rozvoj v oblasti mechanizmu erozních procesů, hydrauliky povrchového odtoku, infiltračních teorií, atd., a v neposlední řadě i rozvoj výpočetní techniky a informační technologie, umožnily přechod od empirických postupů k řešení erozního jevu jako dynamického procesu proměnného v prostoru a v čase. Tento přístup vedl k prudkému rozvoji metody tzv. simulačních modelů erozního procesu, které na základě fyzikálního popisu rozhodujících procesů řeší průběh a výslednou intenzitu erozního jevu. Prvotní - ryze empirickou metodou hodnocení erozních procesů je jejich hlavní představitel - Univerzální rovnice ztráty půdy USLE. Metoda byla (a stále je) velmi oblíbena jednak pro jednoduchost výpočtu (násobení 6 erozních faktorů), jednak pro relativně snadné určení vstupních parametrů pro výpočet. Empirické metody byly odvozeny na základě dlouhodobého pozorování a měření procesů v terénu nebo v laboratoři. Na soubory naměřených dat byly aplikovány statistické metody a na jejich základě byly odvozeny výpočetní vztahy. Ze způsobu jejich odvození je zřejmé, že tyto metody mají většinou nízký počet vesměs dobře měřitelných vstupních dat, jsou poměrně jednoduché a průhledné. Na straně druhé se jedná o vztahy, odvozené na základě statistických metod, jejich platnost je proto "průměrná" a při jejich extrapolaci na hodnoty mimo rámec měřených situací může docházet nejen k velké chybě, ale dokonce k naprosto nesprávnému trendu vývoje daného jevu. Rozvoj výpočetní techniky umožnil rozšíření kvalitativně nové úrovně v popisu odtokových a erozních procesů - matematických simulačních modelů, které odstraňují většinu nevýhod empirických metod za cenu obtížnější dostupnosti potřebných vstupních dat, nutnosti často špičkové výpočetní techniky a ve většině případů i nutné kalibrace modelu. Výhodou simulačních modelů je na straně druhé kromě značné efektivity i to, že jevy mohou být levně a rychle zkoumány i v dlouhodobém měřítku, může být zahrnut a testován velký počet různých způsobů hospodaření a protierozní ochrany a mohou být zkoumány a hodnoceny i vzájemné vztahy mezi procesy.

- 117 (129) -


Empirické metody V zásadě se jak bylo uvedeno výše) jedná o metody, pracující se statisticky a empiricky odvozenými rovnicemi a závislostmi, podloženými velkým množstvím měření. Jejich hlavní výhodou je jednoduchost, přehlednost užitých rovnic a algoritmů a jejich matematická robustnost, rozsáhlá validita v různých podmínkách, velká rozšířenost a snadná použitelnost. Zásadní předností je relativně malý počet vstupních dat, která navíc jsou z větší části parametrizována nebo jsou poměrně snadno dostupná. K hlavním nevýhodám patří zejména to, že se zpravidla jedná o dlouhodobé průměrné odhady a při použití pro jednotlivé srážky jsou výsledky výrazně slabší díky nemožnosti podrobnějšího popisu procesu. Velká generalizace úlohy neumožňuje zavedení nehomogenit zahrnovaných jevů. Většina metod byla odvozena v podmínkách USA - nikoliv pro střední Evropu. Výsledkem historického vývoje empirických výpočetních metod v USA se stala tzv. Univerzální rovnice ztráty půdy, která se na dobu více než 30 let stala základní metodou hodnocení intenzity erozního procesu nejen v USA, ale i v mnoha dalších zemích, kam se rozšířila a pro jejichž podmínky byla verifikována. Univerzální rovnice ztráty půdy vychází z principu tzv. přípustné ztráty půdy. Přípustná ztráta půdy byla definována jako ,,maximální hodnota eroze půdy, která dovoluje udržovat trvale a ekonomicky dostupně vysokou úroveň úrodnosti půdy". Hodnoty přípustné ztráty půdy byly stanoveny v USA při odvozování USLE řadou odborníků ve výši 1 až 5 t na akr ročně. Hodnoty přípustné ztráty půdy, používané v České republice (1, 4 a 10 t.ha-1 ročně, vztaženo k hloubce půdního profilu), byly stanoveny na základě amerických hodnot a jsou tedy mimo jiné ovlivněny přírodními a zemědělsko-ekonomickými podmínkami, pro něž byly tyto hodnoty v USA odvozeny. Kromě toho je nutno si uvědomit, že intenzita erozních procesů, stanovená pomocí USLE, představuje dlouhodobé průměrné roční hodnoty, které mohou být v konkrétním roce i několikanásobně překročeny, nebo dokonce mohou být dosaženy pouze jedinou významnou přívalovou srážkou. Tato rovnice neumožňuje volbu návrhové srážky pro návrh protierozních opatření, např. pro účely ochrany intravilánu nebo z hlediska ochrany kvality vodních zdrojů. Univerzální rovnice ztráty půdy je určena především pro: •

stanovení průměrné roční ztráty půdy na daných pozemcích,

• výběr vhodných půdoochranných opatření na vyšetřovaném pozemku, • určení maximální délky svahu (tzv. přípustné délky) pro daný systém hospodaření na pozemku. Z případů, resp. situací, pro které je použití USLE nevhodné, je třeba především uvést: •

přímý odhad množství splavenin v povodí,

• stanovení velikosti ztráty půdy pro jednotlivé srážko-odtokové situace, • návrh technických prvků protierozního systému (např. protierozní pří-

- 118 (129) -

kopy, průlehy apod.). Na počátku 90. lét byla provedena revize a aktualizace empirického modelu USLE; tyto změny a doplňky ve stanovení jednotlivých faktoru rovnice byly tak zásadní, že rovnice byla nazvána Revidovaná univerzální rovnice ztráty půdy (Revised Universal Soil Loss Equation - RUSLE). Oproti původní rovnici USLE byly zpřesněny a upraveny vstupy, popisující erozivitu deště, půdní podmínky, sklon svahu, ochranný vliv vegetace a vliv technických opatření. Fyzikálně založené modely Simulační modely erozního procesu můžeme klasifikovat podle dvou hledisek - časového (modely pro jednotlivou srážku - epizodní, nebo pro delší simulované období - kontinuální), - plošného (modely pro jednotlivý pozemek nebo svah, nebo pro malé či větší povodí). Řešení organizace území (povodí) z hlediska protierozní ochrany a ovlivňování odtokových a transportních procesů se provádí v zásadě ve dvou základních úrovních: - rozhodovací - o celkové koncepci využití území a jeho ochrany, kdy cílem řešení je vyhodnotit kritická místa vzniku odtokových, erozních a transportních procesů a posoudit různé scénáře využití území a jeho ochrany, - návrhové - kdy se provádí návrh konkrétních prvků (organizačních, agrobiologických a technických opatření) protierozního systému. Každá z těchto úrovní vyžaduje pro generování potřebných informací nástroje (modely) jiného charakteru. Pro úroveň koncepčního řešení protierozní ochrany jsou využívány modely, které umožňují porovnání různých scénářů využití území a jeho ochrany. Vzhledem ke složitosti erozního procesu v území, a z toho vyplývajícího zjednodušení celého procesu a geometrie (morfologie) území, nemohou mít výstupy těchto komplexních modelů absolutní přesnost. Oceňujeme u nich především možnost relativního porovnání a optimalizace jednotlivých scénářů řešení. Pro rozhodovací procesy se používají modely pro povodí, přičemž časovým měřítkem může být jednotlivá srážka nebo kontinuální simulace procesů v delším časovém období (např. rok). Pro generování návrhových parametrů protierozních opatření se naopak vyžaduje vysoká přesnost výstupů modelu. Zde nacházejí uplatnění srážkoodtokové a erozní modely pro jednotlivý svah a jednotlivou (návrhovou) srážku. Žádný ze simulačních modelů nemá univerzální použitelnost, volbu modelu je vždy nutno velmi pečlivě uvážit vzhledem k účelu a cíli, které mají být simulací procesů dosaženy. 4.3.2.1

Stručná charakteristika nejznámějších modelů

Empirické metody USLE - Univerzální rovnice ztráty půdy Vztah, odvozený na základě velkých datových souborů, shromážděných z řady oblastí USA. Pokusy byly prováděny na tzv. standardních plochách o jednotné

- 119 (129) -


velikosti, sklonu a zpracování půdy. Výstupem rovnice je hodnota průměrné roční ztráty půdy (t.ha-1.rok). Metoda je velmi rozšířena zejména pro svou jednoduchost. Při návrhu protierozních opatření s její pomocí je však nutno pracovat s tzv. přípustnou ztrátou půdy. Rovnice má tvar G=R*K*L*S*C*P kde G je průměrná roční ztráta půdy (t.ha-1.rok), R - faktor erozní účinnosti srážek, vyjádřený v závislosti na četnosti jejich výskytu, kinetické energii, intenzitě a úhrnu, K - faktor erodovatelnosti půdy, vyjádřený v závislosti na textuře a struktuře ornice, obsahu organické hmoty a infiltrační schopnosti půdy, L - faktor délky svahu, vyjadřující vliv nepřerušené délky svahu na velikost ztráty půdy, S - faktor sklonu svahu, vyjadřující vliv sklonu svahu na velikost ztráty C - faktor ochranného vlivu vegetačního pokryvu, vyjádřený v závislosti na druhu a vývoji vegetace a použité agrotechnice, P - faktor účinnosti protierozních opatření. Výstupem rovnice je hodnota průměrné ztráty půdy za období, pro které byla stanovena hodnota faktoru erozní účinnosti srážek. Vzhledem k tomu, že hodnota faktoru R se určuje většinou jako průměrná roční hodnota, a hodnoty ostatních faktorů rovnice jsou rovněž stanoveny jako průměrné roční hodnoty, představuje stanovená ztráta půdy průměrnou roční hodnotu. Ztráta půdy v konkrétním roce se samozřejmě může kolem tohoto průměru pohybovat v řádovém rozpětí. Využití principů Univerzální rovnice ztráty půdy pro odhad množství splavenin je založeno na zahrnutí charakteristik transportního činitele v erozním procesu, tj. povrchového odtoku, do této rovnice. Tato úprava pro stanovení množství splavenin z přívalového deště v povodí o velikosti do 15 km2, známá jako Modifikovaná univerzální rovnice ztráty půdy (Modified Universal Soil Loss Equation - MUSLE) má tvar G = 11,8 (Q . qp)0,56 * K * L * S * C * P kde G je množství splavenin z přívalového deště (t), Q - objem přímého odtoku z přívalového deště (m3), qp - velikost kulminačního průtoku (m3.s-1), K,L,S,C,P - faktory USLE, stanovené jako průměrné hodnoty pro vyšetřované povodí. Hodnoty objemu přímého odtoku a kulminačního průtoku je třeba stanovit některým ze známých hydrologických postupů, např. metodou čísel odtokových křivek (metoda CN). RUSLE - Revidovaná univerzální rovnice ztráty půdy Byla odvozena v 90. letech (1992 - testovací verze, 1997 - plně funkční verze s dokumentací) revizí USLE upravením některých vstupních parametrů. Cílem

- 120 (129) -

úprav bylo na základě výsledků dalších prováděných měření zahrnout nové poznatky do osvědčené jednoduché struktury. 6.8.1.3 Metoda čísel odtokových křivek (CN křivky) Metoda čísel odtokových křivek (metoda CN) byla odvozena pro stanovení celkového objemu odtoku a kulminačního průtoku z malého povodí z jednotlivé srážky. Výpočet objemu přímého odtoku se provádí na základě empirických vztahů.

4.4

Současná evropská krajina

Najít definiční znaky a vymezit rozšíření krajinných typů na národní i evropské úrovni, to je v současné době velké a mimořádně aktuální téma krajinné ekologie. Vymezení krajinných typů se jeví jako nezbytný předpoklad strategického krajinného plánování a účinné ochrany krajinného rázu. Poměrně jednodušší je vypracovat typologii přírodní krajiny, v jejímž rozrůznění hrají roli pouze přírodní podmínky, které jsou relativně stálé (geologické podloží, členitost reliéfu, podnebí, vodní režim, potenciální přirozená vegetace). Problém je v tom, že v hustě zalidněné a hospodářsky již dlouho využívané Evropě přírodní krajinu téměř nenajdeme. Mapujeme-li tedy typy přírodní krajiny, a takové mapy nalezneme ve většině národních atlasů, zobrazujeme vlastně dnes již hypotetickou, potenciální přírodní krajinu, jaká ve skutečnosti neexistuje. Je nahrazena kulturní krajinou, na jejímž utváření se vedle přírodních podmínek stále více podílí člověk. Kulturní krajina je v čase daleko proměnlivější a variabilnější. Mapování a vůbec vymezení typů současné kulturní krajiny je tedy mnohem složitější, protože vedle přírodních podmínek musí zahrnout zejména dynamický land use, způsob využívání krajiny člověkem, který dominantním způsobem ovlivňuje současnou strukturu krajiny, její vzhled i ekologickou stabilitu. Přes více pokusů vznikla v 90. letech 20. století jediná pan evropská klasifikace a typologie současné kulturní krajiny (tab. 1). Jejím autorem je nizozemský krajinný architekt Johann Meeus a byla publikována ve zprávě o stavu životního prostředí v Evropě (1995), iniciované na dobříšské konferenci ministrů životního prostředí r. 1991. Zpráva konstatuje, že v závislosti na různém pojetí funkce lesů a tundry pokrývá člověkem přetvořená kulturní krajina 70 - 90 % území Evropy, přičemž kolem 45 % území se využívá pro zemědělské účely. Panevropská krajinná typologie podle Meeuse se zakládá na kombinaci různých způsobů využití půdy a přírodních podmínek. Krajinné typy jsou identifikovány podle klimatu, který se odráží v potenciální přirozené vegetaci, podle reliéfu, využívání krajiny a důležitá role je přisouzena vizuálnímu aspektu krajinné scenérie. Mimo toto schéma jsou rozlišeny charakteristické regionální typy krajiny. Výsledkem klasifikace je vymezení 30 krajinných typů evropského významu, které lze rozdělit do několika kategorií podle následujících kritérií - Meeus, 1995:

- 121 (129) -


Krajinné typy podmíněné podnebím a potenciální přirozenou vegetací: Tundra, tajga a lesní krajiny, step a aridní krajiny (pouště a polopouště). Tyto typy krajiny jsou velmi řídce osídlené, v jejich vzhledu se stále výrazně uplatňují přírodní podmínky a člověk nedokázal nahradit původní rostlinnou formaci (tundra, tajga, step, poušť), která i dnes dominuje v charakteristickém vzhledu těchto krajin. V Evropě se vyskytují v její severní a severovýchodní části (sever Skandinávie a evropského Ruska) a na jihovýchodě při Kaspickém moři. Krajinné typy výrazně ovlivněné reliéfem: Hornatiny a velehornatiny. Mezi tyto krajinné typy jsou zařazena vyšší evropská pohoří od Skandinávie až po jih Evropy. Mohou být intenzivně rekreačně a sportovně využívána, jako třeba Alpy nebo Tatry, přesto zůstává jejich určujícím znakem výrazně horský reliéf a chceme-li nejvýstižněji charakterizovat typ krajiny, použijeme na prvním místě přívlastek horský (velehorský). Charakteristické typy kulturní krajiny dlouhodobě využívané člověkem: Vymezené podle vizuálního aspektu uzavřenosti a otevřenosti krajinné scenérie: uzavřené "bocage" a "semi-bocage" s množstvím živých plotů a další rozptýlené zeleně v zemědělské krajině (typické pro Bretaň či Wales, ale i naše vrchoviny a podhorské oblasti), otevřené "openfields", tj. otevřená polní krajina např. ve francouzských nížinách, v Dánsku, Německu, Česku i na Ukrajině a v Rusku. Regionální krajinné typy, které vznikly charakteristickou kultivacíkrajiny: Mající pouze omezené, regionální, rozšíření: coltura promiscua, montados či huerta ve Středomoří, delta v úrodných údolních nivách největších evropských řek, polder a kampen v přímořské západní Evropě, zejména v Belgii a Nizozemsku, maďarská puszta a úzká pásovitá políčka v jihovýchodním Polsku.

- 122 (129) -

Krajinný typ

Charakter reliéfu

Vegetace

Vzhled krajiny

Trend vývoje

nížiny pokryté sněhem

permafrost brání souvislé

pustina bez lesů

ochrana mokřadů

Tundry 1

2

arktická tundra

lesotundra

a ledem

vegetaci: mechy/lišejníky

pahorkatiny a nížiny, močály

zakrslé dřeviny (břízy, olše)

pustina s rozptýlenými

požáry a přirozená

jen v údolích, jinak vřesoviště

dřevinami

obnova

řídký smíšený les s nízkou

nepřístupné, nekultivované

vysoušení, těžba

produktivitou

mokřady

rašeliny

homogenní lesy

kácení lesa, smrk se stává

Tajgy 3

4

5

6

boreální močály

severská tajga

střední tajga

jižní tajga

rašeliniště, bažiny

pahorkatinya roviny,

jehličnatý les (borovice, smrk),

nížiny a jezera

zbytky lesa využív. k pastvě

dominantním druhem

roviny s písčitými půdami,

jehličnatý les a menší

občasné mýtiny, les není

morény a bažiny

plochy luk a pastvin

celistvý

pahorkatiny a roviny

jehličnatý les, málo pastvin

polootevřené lesy

s písčitými a hlinitými půdami 7

subtajga

plošiny pokryté větš. sprašemi

smíšený les a orná půda

lesnictví a zemědělství

vysoušení a odlesňování

zalesňování

Vrchoviny a hornatiny 8

severní vrchoviny

pahorkatiny až hory,

vřesoviště, travnaté plochy,

pustá, drsná a velice

jezera, bažiny

skály a zbytky lesa

otevřená krajina

vysoké hory, ledovce,

mechy, vřes, louky a lesy

kontrast divoké

ponechání ladem,

strmé svahy a hluboká

na svazích, v údolích

přírody a otevřené

zalesňování a turismus,

údolí

intenzivní zemědělství

kultivované krajiny

sport a rekreace

plochy pastvin a orné půdy

heterogenní,

zvětšování ploch,

ohraničené živými ploty,

mozajkovitá,

rušení živých plotů

využívaného k pastvě 9

hory

Bocages 10

11

atlantické bocage

semi-bocage

mírné svahy a plošiny

vlhké vrchoviny a středohory

zídkami nebo stromy

kultivovaná

extenzivní louky a plodiny

soubor volných

ponechání ladem,

na orné půdě, smíšené lesy

a zalesněných plošek

zalesňování

relativně otevřená

extenzifikace

a živé ploty 12

středomořské

suché vrchoviny

extenzivní zemědělství -

semi-bocage

a hornatiny

louky, orná půda, trvalé kultury, zídkv/lesíkv

- 123 (129) -


Krajinný typ

Charakter reliéfu

Vegetace

Vzhled krajiny

Trend vývoje

Otevřené polní krajiny 13

14

atlantické otevřené

hlinité a jílovité půdy na

intenzivní obdělávání

rozsáhlá otevřená plocha,

intenzifikace

krajiny

zvlněných pláních

půdy, stromy jen v údolích

monokultury na orné půdě

a ponechávání ploch ladem

kontinentální

spraše a hlinité půdy na

orná půda, louky a trvalé

rozmanitá v různých

diverzifikace

kultury, lesy na vrcholcích otevřené krajiny

rovinách až pahorkatinách

prostorových měřítcích kopců

15

akvitánské

pláně a vápencové svahy,

otevřené krajiny

hlinité půdy, spraše

orná půda na rovinách, lesy

otevřená a intenzivně

na svazích, zahrady a sady,

kultivovaná

v údolích 16

17

18

někdejší otevřené

zvlněné pláně s hlinitými

orná půda - obiloviny,

intenzivně kultivovaná

krajiny

a jílovitými půdami

okopaniny, pícniny

rozsáhlá otevřená plocha

centrální

zvlněné pláně se

orná půda bez jiné

homogenní rozsáhlá

kolektivizované

sprašovými a hlinitými

vegetace

otevřená plocha

otevřené krajiny

půdami

východní

rovné i zvlněné pláně kryté

bezlesá krajina s ornou

extrémně otevřená,

kolektivizované

černozemí

půdou, na zamokřených

rozsáhlá a suchá

otevřené krajiny 19

středomořská

odstraňování stromů

vodní a větrná eroze

vodní a větrná eroze

plochách louky suché kopce, plošiny, údolí

otevřená krajina

lesy a křoviny versus

velké rozdíly mezi

intenzifikace

kultivace, extenzivní

údolími a kopci

a extenzifikace,

plodiny a pastevectví

ponechání ladem

Stepní a aridní krajiny 20

21

22

23

pusta

step

polopoušť

písečná poušť

panonská pánev, místy

travnaté plochy a orná

bezlesý otevřený pros-

zasolování půdy, vodní

zasolené půdy

půda

tor, extenzivní pastva

a větrná eroze

roviny pokryté hnědozemí,

travnaté plochy a orná

bezlesá, suchá, větrná,

nadměrná pastva,

údolí a slaniska

půda, extenzivní využívání

extrémně otevřená

zasolování půdy

nížiny, zasolené půdy

traviny, efemerní

suchá, zasolená, otevřená,

změny hladiny

a halofytní rostliny

extenzivně využívaná

podzemní vody

pohyblivé duny, suchá

absence vegetace, jen

nekultivovaná

udržování pastevectví

koryta a písky

občasné efemerní rostlinv

Regionální (místní) krajiny 24

25

26

27

kampen

zvlněné pláně s potoky,

různé plodiny, pastviny,

mozaikovitá s malými

nárůst plochy,

písčitá půda

lesy, vřesoviště, mokřady

uzavřenými políčky

intenzifikace

polská pásová

systém malých protáhlých

různé plodiny, sady

postaru obdělávaná,

zvětšování ploch -

políčka

polí v rovinatém až

a zahrady, menší lesy

velká rozmanitost

zánik mozaiky

zvlněném reliéfu

a louky

v malém měřítku

coltura promiscua

úrodná údolí, hlinité půdy,

trvalé kultury, obiloviny,

heterogenita v malém

zmenšování

pozůstatky tradičního

pícniny, zahrady, sady

měřítku,mozaikovitost

heterogenity díky in-

hospodaření

a vinice

chudé, suché a kamenité

řídký vždyzelený

zemědělsky a lesnicky

degradace půdy, růst

půdy na mírných svazích

využívaný les (duby, olivy),

využívaná krajina s roz-

křovin

a plošinách

extenzívní pastva v lese

troušenými stromy

dehesa/montado

a extenzifikaci

Antropogenní krajiny 28

29

polder

delta (umělá forma)

estuária při pobřeží

intenzivně využívaná orná

plochá, otevřená,

Severního moře, pod

půda a pastviny,

úrodná, antropogenní,

úrovní mořské hladiny

stromořadí kolem silnic,

homogenní,

jíly, rašeliny)

kanálů a hrází

geometrická

intenzivně využívaná orná

plochá, otevřená,

zasolování půdy,

úrodná, intenzivně

intenzifikace

estuária v pobřežních rovinách, delty velkých řek

intenzifikace

půda, pastviny a trvalé kultury na

30

huerta

zavlažovaných plochách

obdělávaná, homogenní

zavlažovaná, úrodná údolí

intenzivní zahrady a trvalé

zavlažování,

na středomořském pobřeží

kulhnv (ovocné sady - citrusy)

terasování, sady, vinice

- 124 (129) -

expanze

4.5

Legislativní rámec

Pojem životní prostředí je dnes běžně používán v odborném i obecném vyjádření. Definice tohoto termínu je obsažena v § 2 zákona č.17/1992 Sb., O životním prostředí. „Životní prostředí je vše, co vytváří přirozené podmínky existence organismů včetně člověka a je předpokladem jejích dalšího vývoje. Jeho složkami jsou zejména ovzduší, voda,horniny, půda, organismy, ekosystémy a energie.“ Ústavně právní základ ochrany životního prostředí je upraven v ústavním zákoně ČNR č.1/1993 Sb., Ústava České republiky, kde čl. 7 uvádí,že „stát dbá o šetrné využívání přírodních zdrojů a ochranu přírodního bohatství“. Více je potom upraveno v Listině základních práv a svobod, ústavní zákon ČNR č.2/1993 Sb., kde se přímo k životnímu prostředí vztahuje čl. 35, který za jedno ze základních práv občana prohlašuje právo na příznivé životní prostředí, a to spolu s právem na včasné a úplné informace o stavu životního prostředí a přírodních zdrojů. Současně zakazuje komukoliv ohrožovat nebo poškozovat životní prostředí ve větší míře, než dovoluje zákon. Také čl.11 odst. 3, který zakazuje zneužití vlastnického práva na újmu práv druhých anebo v rozporu se zákonem chráněnými obecnými zájmy. Jeho výkon nesmí poškozovat lidské zdraví, přírodu a životní prostředí nad míru stanovenou zákonem. Současný stav české právní úpravy ochrany životního prostředí je řešen v různé míře podrobnosti ve velkém množství právních norem s resortním přístupem. Nový přístup k ochraně životního prostředí je zakotven v legislativě EU směrnici Rady 96/61/ES k integrovanému přístupu ke kontrole a prevenci znečištění životního prostředí (Council Directive 96/61/EC on integrated Pollution Prevention and kontrol – IPPC), která je do českého právního řádu transponována zákonem č.76/2002 Sb., o integrované prevenci, ve znění zákona č.521/2002Sb. a zákona č.437/2004 Sb. Hlavním cílem je ochrana životního prostředí jako celku před průmyslovým a zemědělským znečištěním regulací provozu vybraných zařízení uvedených v příloze č.1 zákona. Vydáním integrovaného povolení dochází k náhradě správních aktů podle příslušných právních předpisů. Usnesením vlády ze dne 17.3.2004 č.235/2004 byla schválena Státní politika životního prostředí České republiky do roku 2010. Tento dokument vymezuje aktivity v této oblasti na mezinárodní, celostátní, krajské i místní úrovni a jedním velmi významným nástrojem realizace SPŽP je právo a právní předpisy. Platný soubor našich právních předpisů pokrývá celou oblast ochrany životního prostředí, proto je dobré tento přehled rozdělit: První skupinu předpisů tvoří právní předpisy vztahující se na celou oblast životního prostředí, obecně, nikoliv jen na některou jeho část či složku:

- 125 (129) -


• sů.

Zákon č. 17/1992 Sb., o životním prostředí, ve znění pozdějších předpi-

• Zákon č. 76/2002 Sb., o integrované prevenci a omezování znečištění, o integrovaném registru znečišťování ve znění zákona č. 521/2002 Sb. • Zákon č. 100/2001 Sb., o posuzování vlivů na životní prostředí a o změně některých souvisejících zákonů (zákon o posuzování vlivů na životní prostředí). • Zákon č. 244/1992 Sb., o posuzování vlivů rozvojových koncepcí a programů na životní prostředí, ve znění pozdějších předpisů. • Zákon č. 123/1998 Sb., o právu na informace o životním prostředí, ve znění pozdějších předpisů. • Zákon č. 282/1991 Sb., o České inspekci životního prostředí a její působnosti v ochraně lesa. • Zákon č.388/1991 Sb., o Státním fondu životního prostředí České republiky ve znění pozdějších předpisů. • Zákon č. 50/1976 Sb., o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon), ve znění pozdějších předpisů. Druhou skupinu předpisů tvoří předpisy vztahující se na jednotlivé složky životního prostředí, tedy předvším ovzduší, voda a půda: • Zákon č. 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší a o změně některých dalších zákonů (zákona o ochraně ovzduší), ve znění zákona č.521/2002 Sb. • Zákon č. 254/2001 Sb.,o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon), ve znění pozdějších předpisů. • Zákon č. 274/2001 Sb., o vodovodech a kanalizacích pro veřejnou potřebu a o změně některých zákonů (zákon o vodovodech a kanalizacích), ve znění pozdějších předpisů. • Zákon č. 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících zákonů. • Zákon č. 334/1992 Sb., o ochraně zemědělského půdního fondu, ve znění pozdějších předpisů Třetí skupinu předpisů tvoří předpisy vztahující se k ochraně ekosystémů: • Zákon č. 114/1992 Sb., o ochraně přírody a krajiny, ve znění pozdějších předpisů • Zákon č. 16/1997 Sb., o podmínkách dovozu a vývozu ohrožených druhů volně žijících živočichů a planě rostoucích rostlin a dalších opatřeních k ochraně těchto druhů a o změně a doplnění zákona ČNR č. 114/1992 Sb., o ochraně přírody a krajiny, ve znění pozdějších předpisů. • Zákon č.289/1995 Sb., o lesích a o změně a doplnění některých zákonů (lesní zákon), ve znění pozdějších předpisů. - 126 (129) -

Čtvrtou skupinu tvoří předpisy upravující ochranu životního prostředí před některými druhy ohrožení: •

Zákon č. 185/2001 Sb., o odpadech, ve znění pozdějších předpisů.

• Zákon č. 477/2001 Sb., o obalech a o změně některých zákonů )zákon o obalech). • Zákon č. 18/1997 Sb., o mírovém využívání jaderné energie a ionizujícího záření (atomový zákon) a o změně a doplnění některých zákonů. • Zákon č. 356/2003 Sb., o chemických látkách a chemických přípravcích a o změně některých zákonů (s účinností od dne vstupu ČR do EU). • Zákon č. 353/1999 Sb., o prevenci závažných havárií způsobených vybranými nebezpečnými chemickými látkami a chemickými přípravky a o změně zákona č.425/1990 Sb., okresních úřadech, úpravě jejich působnosti a o některých dalších opatřeních s tím souvisejících, ve znění pozdějších předpisů, (zákon o prevenci závažných havárií), ve znění pozdějších předpisů. • Zákon č. 153/2000 Sb., o nakládání s geneticky modifikovanými organismy a produkty a o změně některých souvisejících zákonů. • Zákon č. 147/1996 Sb., o rostlinolékařské péči a změně některých souvisejících zákonů, ve znění pozdějších předpisů. • Zákon č. 156/1998 Sb., o hnojivech, pomocných půdních látkách, pomocných rostlinných přípravcích a substrátech a o agrochemickém zkoušení zemědělských půd (zákon o hnojivech), ve znění pozdějších předpisů. S ohledem na stav právních nástrojů v oblasti životního prostředí, přenášení a naplňování evropského práva jsem se ve svém přehledu zaměřila na následující prioritní oblasti: 1. ochrana přírody, krajiny a biologické rozmanitosti 2. udržitelné využívání přírodních zdrojů a nakládání s odpady 3. životní prostředí a kvalita života. Toto rozdělení klade důraz nejen na ochranu základních složek životního prostředí (ovzduší, voda a půda), ale především na integrovanou ochranu ekosystémů a krajiny (zachování biodiverzity), udržitelný rozvoj a zlepšení kvality života.

4.6

Autotest

Autotest vztahující se k učivu dané kapitoly… (správné odpovědi jsou pak uvedeny v „Klíči“).

- 127 (129) -

Závěr

5

Závěr

Nauka o krajině je významná „obecná“ znalost, se kterou by všichni vstupující aktivně do interakce s krajinou seznámit.

5.1.1

Seznam použité literatury

Literatura [1]

Dostál T., Váška J, Vrána K., Klik A. (1996): Vodní eroze, Fakulta stavební ČVUT Praha, BOKU Wien

[2]

Kočíková, P. Evropská unie a životní prostředí. Ostrava, MONTANEX a.s, 1998, ISBN 80-85780-98-4

[3]

Králová H., Zvěřina Z.: Vodohospodářská meteorologie a klimatologie, CERM, 2002 Brno

[4]

Kuroš M (1994): Odpady, jejich využití a Zneškodňování, VŠCHT Praha [3J Váška J. (1993): Metody určováni intenzity erozních procesů, habilitační práce, Fakulta stavební ČVUT Praha

[5]

Kutílek M.: Vodohospodářská pedologie, SNTL/ALFA Praha 1978

[6]

Kutílek M., Kuráž V., Císlerová M: Hydropedologie, ČVUT Praha 2000

[7]

J Švehla F. (1993): Ještě jednou k historii pozemkových úprav. Pozemkové úpravy 5

[8]

Rohon P.(1995): Tvorba a ochrana krajiny, skriptum Vydavatelství ČVUT Praha

[9]

Vališ S.: Vodohospodářská klimatologie, SNTL Praha 1964

[10]

Vrána K, Dostál T., Váška J (1997): Přístup k hodnocení erozní ohroženosti ve vztahu k povodňovým situacím, Generel rybníků a nádrží České republiky, Hydroprojekt a. s. Praha

[11]

Vrána K. a kol.: Krajinné inženýrství, technická knižnice, ČKAIT, Praha 1998

[12]

Státní politika životního prostředí České republiky, Ministerstvo životního prostředí, Praha, 2004, http://www.env.cz/AIS/web.nsf/pages/strategie, ISBN 80-7212-283-5

[13]

SBÍRKA ZÁKONŮ ČR

5.2

Klíč

Bude až budou otázky.

- 129 (129) -

NAUKA O KRAJINĚ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ RUDOLF MILERSKI MODUL GS01 FAKULTA STAVEBNÍ

Recommend Documents