www.ziel-3.de
Projekt „Vlivy počasí a změn klimatu na životní prostředí a zemní stavby - KLIPRO “ Konference Liberec 13.-14.2.2014
PROBLEMATIKA KLIMATU A POČASÍ V ZEMĚDĚLSKÉ KRAJINĚ Prof. Ing. Jaroslava Vráblíková, CSc. Doc. Ing. Petr Vráblík, Ph.D. Fakulta životního prostředí UJEP WD-44-07-1
Fakulta Životního Prostředí, Univerzita J. E. Purkyně v Ústí nad Labem
Obsah 1. Vybrané dokumenty zaměřené na problematiku změn klimatu (GZK) 2. Funkce zemědělství a její ovlivnění v době klimatických změn v ČR 3. Možné změny v důsledku GKZ 4. Hlavní problémy v péči o půdu a zemědělství v podmínkách ČR
1. Vybrané dokumenty zaměřené na problematiku globálních změn klimatu (GZK)
Globální dokumenty ke GZK Globální Rámcová úmluva ke GZK Kjotský protokol Evropský program ke změně klimatu (ECCP) Konference Kjoto (1997)
nejaktuálnější v současném období: IPCC - Mezivládní panel pro klimatickou změnu EU - závazek k snížení svých celkových emisí GHG do roku 2020 o minimálně 20 %.
Národní dokumenty ke GZK
• MŽP: Národní program na zmírnění dopadu změny klimatu v ČR (do r.2020) • MŽP: Vyhodnocení národního programu na zmírnění dopadů změny klimatu
Národní program na zmírnění dopadů změn klimatu - byl připraven podle požadavků rozhodnutí Rady Evropské unie 99/296/EC, - schválen usnesením vlády ČR č. 187 ze dne 3. března 2004, - vytyčuje postoj ke KZ do r.2020, - otevřený dokument, - pravidelně vyhodnocován,v případě potřeby modifikován,
Národní program na zmírnění dopadů změn klimatu • mapuje vlivy probíhající změny klimatu na jednotlivé sektory, • a vytyčuje strategii státu vedoucí ke zmírňování negativních dopadů, • vysvětluje fyzikální principy změny klimatu, • reaguje na vývoj mezinárodních jednání, • obsahuje údaje o hodnotách emisí skleníkových plynů v ČR, • navrhuje konkrétní opatření na snižování emisí skleník. plynů i adaptačních opatření.
Změna průměrné denní teploty scénář pro rok 2050
Změna atmosférických srážek scénář pro rok 2050
Poznámka ke grafům Scénáře změny průměrné denní teploty vzduchu a relativní změny atmosférických srážek pro rok 2050 podle modelů ECHAM4 a HadCM2. Písmenem E je označen model ECHAM4, H je HadCM2, emisní scénář B1 je SRESB1, A2 je SRES-A2, low je nízká citlivost, high je vysoká citlivost klimatického modelu (projekt VaV/740/1/00).
2. Funkce zemědělství a její ovlivnění v době klimatických změn v ČR
Funkce zemědělství • zajištění výživy obyvatel - produkce potravin počet lidí na Zemi se výrazně zvyšuje to přináší požadavek na zvýšení produkce potravin • krmiva pro výživu hospodářských zvířat, • produkci technických a energetických surovin, • zadržování vody v krajině, • péče o krajinu.
Funkce zemědělství
Produktivita zemědělství: je závislá na počasí a podnebí tj. klimatu. • Je podmíněna příznivými klimatickými podmínkami. • Ale zároveň zemědělství ovlivňuje nejen okolní krajinu, ale i klimatické podmínky v ní.
Funkce zemědělství
hlavním úkolem zem. s ohledem na GKZ • Udržet produkci potravin alespoň na současné úrovni (kvantitu, strukturu produkce, nezávadnost).
• Nutnost přizpůsobit zemědělství očekávaným dopadům změny klimatu.
Fce zemědělství a klim. změny – Co je nutné zohlednit • Země s vysokou zemědělskou produkcí (USA, EU) řadící se k významným světovým exportérům již v současnosti mají stanovena přísná opatření na ochranu ŽP v zemědělství. • Další snižování zátěží (emisí) na jednotku některých komodit by bylo spojeno s vysokými finančními náklady. • Roční počet záplav v Evropě a počet jimi postižených lidí vzrůstá. Změna klimatu spolu s narušením retenční schopnosti krajiny bude významně ovlivňovat využití území pro zemědělství.
MZe ČR V materiálu „Zemědělství a změna klimatu“ (vydáno 2011) se uvádí dopady změn klimatu v ČR na zemědělství: • dojde ke globálnímu oteplování až o 5°C. • je snaha snížit emise skleníkových plynů (aby nedošlo oteplení více než o 2°C.) Vývoj teploty při předpokládaném modelu vzrůstu teploty o 2°C je znázorněn na dalších obrázcích.
Průměrná roční teplota vzduchu za období 1961–2000 (Atlas podnebí Česka 2007)
Průměrná teplota vzduchu při vzestupu o 2 °C
Srážkové poměry ČR? Voda x Sucho?
Rozdělení srážek v roce je: • v létě 40%, • na jaře 25%, • na podzim 20% • v zimě 15%. Rožnovský a kol. uvádějí že v posledních 50 letech došlo ke zvýšení pravděpodobnosti výskytu měsíců klasifikovaných jako mírně suchých o 15% a extrémně suchých o 5%.
Srážkové poměry ČR? Voda x Sucho?
Očekávaná klimatická změna způsobí pravděpodobně aridizaci klimatu v Evropě. Změna hospodaření s vodními zdroji v krajině je nutná.
Srážkové poměry ČR
• s globální klimatickou změnou pravděpodobně několika násobně vzrostla také pravděpodobnost výskytu skutečně devastujících epizod sucha. • Regiony ČR, které jsou tímto vývojem ohroženy nejbezprostředněji je jižní Morava a Polabí.
Průměrné roční srážky 1961-2000
3. Možné změny v důsledku GKZ
Mezivládní panel IPCC podle měření předpokládá • vzrůst průměr. globální teplota o 0,6 0 C • za 140 let měření bylo 7 nejteplejších let v období 1990-2000 • snížení rozsahu ledovců o 15% • vzestup hladiny oceánů o 10-20 cm • od r. 1950 zvýšení četnosti extrémních srážek
Mezivládní panel IPCC • Zpráva hovoří o nutnosti posunu adaptačních opatření z polohy „reaktivní“ (opatření na likvidace bezprostředních následků přírodních či jiných katastrof) do polohy „proaktivní“, které budou důsledky změny klimatu s dostatečným časovým předstihem předpovídat. • JAK: k dispozici jsou potenciální adaptivní reakce – počínaje čistě technickými možnostmi, přes vzorce chování, až po manažerské a politické přístupy.
Mezivládní panel IPCC
• U zemědělství krom produkce potravin nutno zohlednit i funkce mimoprodukční - péče o krajinu, což zvyšuje jeho význam. • Výkonnost zemědělství je podmíněna mnoha faktory - například energetická bilance, cirkulace atmosféry, charakter zemského povrchu nebo vliv lidské činnosti. • rychlost změn klimatu (jak známe z minulosti,) naznačuje, že se v současné době zvyšuje a že jejich dopady na zemědělství budou spíše negativní než pozitivní.
Modelová simulace dalšího vývoje • Nárůst prům. teploty ve 21.stol o 1,4-5,8 0C • předpoklad další redukce ledovců způsobí zvýšení hladiny oceánů – 10-90 cm. DOPADY ZMĚN KLIMATU se projeví: • Pobřežní oblasti, ostrovy zatopení • Nižší srážkové úhrny a vzestup teploty způsobí snížení rozlohy tropických pralesů, mýcení, nárůst CO2 a VÝRAZNÉ POKLESY PRUMERNÝCH ZEMĚDĚLSKÝCH VÝNOSU • Nebude dostatek vodních zdrojů (Afrika, Střední Východ, Indie)
Priority
• Půda jako složka ŽP patří mezi nejvíce zranitelné složky přírodního prostředí. • Je třeba, aby se přizpůsobila stávající i budoucí změně klimatu a jejím důsledkům. • Je třeba v předstihu specifikovat případně i zavádět opatření, která budou rizika takových změn s dostatečným časovým odstupem předvídat. • Dle IPPC zaměřeného na evropský kontinent se upozorňuje na nutnost přípravy adaptačních opatření, které budou důsledky klimatických změn předjímat
Priority • Adaptační opatření je třeba směrovat zejména na problematiku půdy a rostlinné produkce. • S budoucí změnou klimatu lze očekávat výskyt sucha a erozně nebezpečných dešťů. Což s sebou přinese další degradaci půd, ale i snižování jejich kvality. • Půdoochranná adaptační opatření jsou zaměřená proti přímému vlivu klimatické změny na půdu.
Priority • Sucho patří k průvodním jevům našeho klimatu. Je jevem s nímž musíme počítat jak v zemědělské praxi, tak ve vodním hospodářství. Výraznost suchých období bývá od krátkodobých přísušků, až po několika měsíční období s nízkými srážkovými úhrny. • Následky sucha mohou být rozdílné v závislosti na ročním období v němž se sucho vyskytne, na sledované plodině a jejím vývojové stádiu. • Metody hodnocení výraznosti sucha budou rozdílné. • Ve světě byla vypracována celá řada metod na kvantifikaci sucha (např. množství spadlých srážek -% normálu, index srážek).
Národní program na zmírnění změn klimatu ČR Adaptační opatření v sektoru půda zemědělství • Změny pěstebních postupů za účelem snížení ztrát půdní vláhy. • Využití nových plodin, vyšlechtit rostliny s nižšími nároky na vodu a vyšší odolnosti k vodnímu a tepelnému stresu. • Zlepšení využívání závlahových systémů.
Národní program na zmírnění změn klimatu ČR Opatření proti zemědělskému suchu Zavlažovací systémy přispívají k efektivnímu využití závlahové vody a umožňuje zachovat rostlinnou produkci i v případě výskytu delších period zemědělského sucha. Provoz zavlažovacích systémů je ovšem závislý na zajištění povrchových vodních zdrojů s dostatečnou vydatností a kvalitou vody.
Národní program na zmírnění změn klimatu ČR Ošetřování trvale podmáčených a rašelinných luk Pro zadržování vody v krajině, jsou významná trvale podmáčená území která umožňují zadržet část vody při přívalových deštích a vody z tajícího sněhu a postupně ji uvolňovat v období bez vodních srážek. Významná jsou v tomto směru i rašeliniště. Opatření má navíc i mitigační účinek, protože v podmáčených půdách dochází k podstatně pomalejší oxidaci půdní organické hmoty, takže tyto půdy jsou významným úložištěm uhlíku.
Národní program na zmírnění změn klimatu ČR Pozitivní důsledky GZK:prodloužení bezmrazového období o 20-30 dnů (zač. březen – konec října) • Vyšší teploty vzduchu prodlouží vegetační období, ovlivní růst a vývoj plodin, uspíší sklizeň o 10 -14 dnů • Zvýší se rychlost fotosyntézy s nárůstem koncentrací CO2 a využitelnosti vody v půdě. • Vyšší tvorba biomasy bude znamenat vyšší potřebu vody (může dojít k vyčerpání vody ve vegetačním období). Pěstování teplomilných kultur • Nebezpečí teplot. stresu (výpar, ohrožení suchem)
Národní program na zmírnění změn klimatu ČR • Změny charakteru vodních srážek budou vyvíjet tlak na vodní zdroje, čímž budou ovlivněny zdroje pitné i závlahové vody • Extrémní meteorologické jevy – bouře, záplavy, sucha a vlny horka – se stanou častějšími, čímž bude trpět lidstvo, hospodářství i celá biosféra. • Teplá období se budou ve vnitrozemských zeměpisných šířkách vyznačovat častějším výskytem suchých epizod a snížením mocnosti půdních horizontů (jak slehnutím půdy, tak suchem vyvolaným erozí).
Důsledky klimatických změn V zemědělství půjde zejména o: • posun vegetačních zón, prodlužuje se délka vegetačního období, • na severní polokouli dosáhnou zemědělci vyšších výnosů, snížení výnosů v jižních oblastech, • globální oteplování a nárůst CO2 příznivě působí na průběh fotosyntézy, což působí na rychlejší nárůst biomasy, • nižší intenzitu a změnu rozdělení srážek, • intenzivnější výpar z půd, což se projeví ve snížení půdní vlhkosti.
4. Hlavní problémy v péči o půdu a zemědělství v podmínkách ČR
Hlavní problémy, které je nutno v ČR řešit v péči o půdu a zemědělství
• acidifikaci (okyselení) • změnu fyzikálních vlastnosti půd (utužení a ztvrdnutí půdních vrstev,tvorbu profilových trhlin u půd, intenzivní tvorba podorničních ztvrdlých vrstev s výskytem pseudoagregátů.) • Obsah půdní organické hmoty (POH)
Hlavní problémy, které je nutno v ČR řešit v péči o půdu a zemědělství • Ochrana POH v půdě je kritickým bodem pro trvale udržitelné hospodaření na půdě. • Zhutnění (kompakci) podorničí a spodin půdy. Ohroženo je až 45 % zemědělského půdního fondu a aktuálně poškozeno je kolem 450 tisíc ha, tj. přes 10 % zemědělského půdního fondu Problematika eroze: • akvatické - vodní • eolitické - větrné
Eroze půdy • Eroze půdy– jeden z nejdůležitějších faktorů vlivu možných klimatických změn • Erozi lze charakterizovat jako přírodní proces při kterém působením vody, větru, ledu a dalších činitelů včetně člověka, dochází k rozrušování povrchu půdy a transportu půdních částic. Nejrozšířenější druhy eroze v našich podmínkách jsou vodní při které dochází k eroznímu smyvu (viz obr.) a větrná, kdy dochází k odnosu půdy.
Vodní eroze v ČR • • • •
Velmi slabé až slabé (1,38 t/ha/rok) Střední až silné (1,39 – 2, 52 t/ha/rok) Velmi silné (2,53 – 3,45 t/ha/rok) Extrémní (více než 3,45 t/ha/rok)
Vliv vodní eroze Při vodní (akvatické) erozi dochází k eroznímu smyvu, který ochuzuje zemědělské půdy o nejúrodnější podíl – ornici, který negativně ovlivňuje půdu tím že: • Zhoršuje fyzikální vlastnosti půdy. • Zmenšuje mocnost půdního profilu. • Snižuje se vodní kapacita půd. • Snižuje obsah živin a humusu. • Znesnadňuje obdělávatelnost (erozní rýhy). • Způsobuje ztrátu osiva a sadby. • Zanáší vodní toky. • Ohrožuje jakost vodárenských zdrojů.
Negativní vlivy eroze • odnos půdy - snižování obsahu živin a hloubky půdy
Negativní vlivy eroze • zanášení příkopů, nádrží, škody na komunikacích
Negativní vlivy eroze zanášení příkopů, nádrží, škody na komunikacích
Příklady eroze půdy – vliv tání sněhu
Co způsobuje erozi Působení eroze zemědělských půd je v současné době zesilováno: • vytvořením příliš velkých polí na svazích, • rušením stálých hydrografických prvků v krajině (zatravnění údolnic, zrušení vodotečí a příkopů u polních cest), • pěstováním plodin nedostatečně chránících povrch půdy před erozí (kukuřice) na úkor víceletých pícnin a travních porostů, • zhutňováním půdy, které omezuje infiltraci vody do půdy a zvyšuje povrchový odtok.
Příklady eroze půdy – porost kukuřice
Příklady eroze půdy – porost kukuřice
Protierozní opatření Protierozní ochrana půd u vodní eroze představuje soubor opatření: • Protierozní opatření organizačního charakteru spočívají v organizaci půdního fondu, tvaru, polohy a velikosti polí, ve vhodném rozmístění plodin podle jejich ochranného účinku. Navrhují se speciální protierozní osevní postupy, vč. návrhu ochranného zatravnění. • Agrotechnická protierozní opatření zahrnují technologické postupy, spočívající zejména v řádně provedené orbě, v ponechání posklizňových zbytků na povrchu půdy, výsevy plodin do ochranných plodin, event. do strniště nebo do hrubé brázdy, využití mulčování. Tyto zásahy zejména snižují kinetickou energii dešťových kapek. • Protierozní opatření stavebně-technického charakteru se navrhují v případech, kdy ostatní zásahy jsou neúčinné. K těmto opatřením se řadí terénní stupně - terasy, které zmenšují sklony obdělávané půdy a příkopy, průlehy, hrázky, které zkracují délku povrchového odtoku po pozemku a umožňují neškodné zachycení a odvedení vody, vč. smyté zeminy. Protierozní nádrže (retenční, usazovací) se budují jako poslední článek protierozních opatření v povodí.
Ochranné obdělávání půdy
Pásové střídání plodin
Ochranné hrázky na pozemcích
54
Ochranná hrázka chránící intravilán
Průlehy
Obr. 1: Pohled na průleh směrem k vesnici Milínov Obr. 2: Vsakování vody v průlehu
Větrná eroze Při větrné (eolitické) erozi dochází k odnosu půdy větrem a tím: • Působí na půdu podobně jako erozní smyv. • Znečišťuje ovzduší (až 310 tun prašných částic v 1 km3). • Obnažuje kořeny vegetace, která pak usychá. • Působí zavátí kultur.
Shrnutí negativních vlivů působících na půdu • zvýšená vodní i větrná eroze půdy – v důsledku nesprávné agrotechniky, nedodržování systému osevních postupů a velkých výměr honů, • fyzikální degradace půdy – jedná se o zhutnění, porušení půdní struktury, nesprávnou agrotechnikou, těžkou mechanizací, zvýšeným počtem přejezdů apod., • chemická degradace – jedná se o akumulaci toxických prvků, pesticidů a jejich metabolitů, o acidifikaci v důsledku kyselých atmosférických depozicí, změny pufrační kapacity, změny živinového režimu, zejména dusíku a fosforu, • biologická degradace – dochází ke snižování množství edafonu, snižování obsahu humusu v důsledku vysokých vstupů agrochemikálií a kontaminací půdy, • zábory zemědělské půdy – dochází ke snižování zemědělské půdy ve prospěch výstavby.
Závěry k problematice půdoochranných adaptačních opatření I. Doporučená opatření pro hospodaření na půdě: • zaměřit se na nové šetrné technologie při obdělávání orné půdy, snížit počet operací, případně zavádění bezorebních systémů, krom ochrany půdy to sebou přinese i úsporu nákladů, • zaměřit se na dodržování střídání zemědělských plodin, využívat i luskovinoobilné směsky, vikvovité a pod • po sklizni hlavní plodiny, např obilovin zajistit pěstování meziplodin • udržovat ornou půdu tak, aby převážnou část vegetačního období byla oseta, aby byl povrch půdy zakryt vegetací, využívat zeleného hnojení,
Závěry k problematice půdoochranných adaptačních opatření II. Doporučená opatření pro hospodaření na půdě: • zajistit hnojení orné půdy statkovými hnojivy, zejména chlévským hnojem, kejdou, komposty, ale i dalšími organickými hnojivy, případně i rašelinu, kaly, drůbeží trus apod., • provádět zaorávání slámy a posklizňových zbytků • ochraňovat půdní organickou hmotu, zejména rašelinu, • zabývat se revitalizací rašelinišť, mokřin • snižovat rozsah orné půdy ve prospěch trvalých travních porostů, • zalesňovat zemědělskou půdu, pěstovat rychle rostoucí dřeviny, • rozšiřovat území s rozptýlenou zelení v krajině.
Děkuji za pozornost Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
