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