Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin
Vliv vodní eroze na půdní reakci ornic černozemí Hustopečska Bakalářská práce
Vedoucí práce:
Vypracovala:
Ing. Martin Brtnický
Kristýna Řeháčková
Brno 2013
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Vliv vodní eroze na půdní reakci ornic černozemí Hustopečska samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne ………………………………….. podpis bakaláře ……………………...
PODĚKOVÁNÍ Dovoluji si tímto poděkovat vedoucímu mé bakalářské práce Ing. Martinovi Brtnickému, za pomoc při získávání podkladů, poskytnutí odborných konzultací a všechen čas, který mi věnoval při zpracování bakalářské práce.
ABSTRAKT Tato bakalářská práce předpokládá vliv vodní eroze na změnu půdní reakce ornic černozemí Hustopečska. V září roku 2012 jsem provedla odběry půdních vzorků v oblasti mikroregionu Hustopečsko. Zde bylo šetřeno 5 lokalit: Horní Bojanovice, Hustopeče, Krumvíř 1, Krumvíř 2 a Němčičky pro stanovení aktuální (pH/H2O) a výměnné (pH/KCl) půdní reakce. Odběr se prováděl na pěti obhospodařovaných pozemcích ve sklonitém terénu. Všechny pozemky mají stejný půdotvorný substrát. 1. část svahu (vrchní část svahu) – Průměrné hodnoty pH/KCL 7,26 a pH/H2O 7,90 2. část svahu (střed svahu) - Průměrné hodnoty pH/KCL 7,30 a pH/H2O 7,95 3. část svahu (spodní část svahu) - Průměrné hodnoty pH/KCL 7,21 a pH/H2O 7,92 Průměrná hodnota celého svahu pH/KCl je 7,25 (neutrální) a pH/H2O je 7,92 (slabě alkalická). Všechny šetřené pozemky mají pH/H2O slabě alkalické, naopak pH/KCl je neutrální pro Hustopeče, Krumvíř 1, Krumvíř 2, Němčičky a pro Horní Bojanovice je pH alkalická. Na základě jednofaktorové analýzy rozptylu je vliv na změnu pH/KCl a pH/H2O statisticky neprůkazný. Průměrné hodnoty s literárními zdroji vyšly převážně shodné, některé naměřené hodnoty půdní reakce jsou na vzestupu, nejvyšší naměřené výměnné pH je 7,50 (alkalické) ve vrchní části svahu v Horních Bojanovicích. Díky tomu se odhaluje níže ležící karbonátový půdotvorný substrát (spraše, slíny). Ten má sice pozitivní vliv na půdní reakci, ale půda je poškozena jiným typem degradace půdy, erozí.
KLÍČOVÁ SLOVA: eroze, půdní reakce, svah, černozem, spraš
ABSTRACT This bachelor thesis analyses the influence of water erosion on the change of soil reaction of chernozemic arable lands in the Hustopeče region. In September 2012 I collected soil samples in Hustopečsko microregion. There were spared 5 Location: Upper Bojanovice, Hustopeče, Krumvíř 1, Krumvíř 2 and Němčičky in order to determine the actual (pH/H2O) and exchange (pH/KCl) soil reaction. The collection took place at five cultivated plots on downward sloping terrain. All the plots have the same matrix. 1. 1st part of the slope (upper part) – average values: pH/KCL 7,26 a pH/H2O 7,90 2. 2nd part of the slope (middle part) – average values: pH/KCL 7,30 a pH/H2O 7,95 3. 3rd part of the slope (lower part) – average values: pH/KCL 7,21 a pH/H2O 7,92 The average value of the slope of pH/KCl is 7,25 (neutral) and pH/H2O is 7,92 (weakly alkaline). All lots have investigated pH/H2O slightly alkaline, while the pH/KCl is neutral for Hustopeče, Krumvíř 1, Kruvíř 2, Němčičky and Upper Bojanovice pH is alkaline. Based on single-factor analysis of variance is the effect of changing pH/KCl and pH/H2O statistically inconclusive. The average value of the literary sources were published mostly the same, some measured values of soil reaction on the increase, the highest measured replaceable pH is 7,50 (alkaline) in the upper part of the slope in the Upper Bojanovice. As a result reveals lying below the carbonate soil-forming substrate (loess, marl). He does have a positive effect on soil reaction, but the soil is damaged by another type of soil degradation by erosion.
KEYWORDS: erosion, soil reaction, gradient, black soil, loess
OBSAH 1
ÚVOD ..................................................................................................................... 10
2
CÍL PRÁCE ........................................................................................................... 11
3
LITERÁRNÍ PŘEHLED ...................................................................................... 12 3.1
Půda ................................................................................................................ 12
3.1.1
Definice půda ............................................................................................. 12
3.1.2
Půda obecně ............................................................................................... 13
3.1.3
Půda jako systém a součást systému vyššího řádu................................. 14
3.2
Degradace ...................................................................................................... 15
3.2.1
Dělení degradace půdy ............................................................................. 16
3.2.2
Kvalita a degradace půdy ......................................................................... 16
3.2.3
Boj degradace půdy .................................................................................. 17
3.2.4
Hlavní závěry zprávy FAO ...................................................................... 18
3.2.5
Znehodnocování půdy .............................................................................. 20
3.2.6
Zhutnění půd ............................................................................................. 21
3.2.7
Ztráty organické hmoty ............................................................................ 23
3.2.8
Zasolení půd .............................................................................................. 23
3.2.9
Nadměrné hnojení ..................................................................................... 24
3.2.10
Biologická degradace ............................................................................ 25
3.2.11
Dezertifikace půd .................................................................................. 25
3.2.12
Kontaminace půd .................................................................................. 26
3.3
Půdní reakce .................................................................................................. 27
3.3.1
Acidifikace a obecně o pH půdy .............................................................. 27
3.3.2
Formy půdní reakce .................................................................................. 28
3.3.3
Úprava reakce půdy .................................................................................. 31
3.4
Eroze .............................................................................................................. 32
3.4.1
Pojem eroze půdy ...................................................................................... 32
3.4.2
Druhy eroze ............................................................................................... 33
3.4.3
Vznik a průběh erozních procesů ............................................................ 34
3.4.4
Problémy týkající se erozních procesů .................................................... 34
3.4.5
Důsledky půdní eroze – degradace .......................................................... 35
3.5 3.5.1
Formy eroze ............................................................................................... 38
3.5.2
Intenzita eroze ........................................................................................... 41
3.5.3
Míra eroze .................................................................................................. 42
3.5.4
Příčiny vodní eroze ................................................................................... 42
3.5.5
Simulační modely vodní eroze a transportu látek ................................. 43
3.5.6
Způsob využívání půdy ............................................................................ 43
3.5.7
Protierozní opatření .................................................................................. 44
3.6 4
Vodní eroze .................................................................................................... 38
Černozemě ..................................................................................................... 45
MATERIÁL A METODY ZPRACOVÁNÍ ........................................................ 47 4.1
Charakteristika zájmové oblasti Hustopečsko ........................................... 47
4.1.1
Poloha a základní údaje ........................................................................... 47
4.1.2
Klimatické poměry ................................................................................... 48
4.1.3
Vegetace ..................................................................................................... 48
4.1.4
Fauna.......................................................................................................... 49
4.1.5
Hydrologické poměry ............................................................................... 49
4.1.6
Geologické a pedologické poměry ........................................................... 49
4.2
Metody stanovení .......................................................................................... 54
4.2.1
Odběr vzorků ............................................................................................ 54
4.2.2
Příprava vzorků v laboratoři ................................................................... 54
4.2.3
Stanovení výměnné půdní reakce ............................................................ 55
4.2.4
Stanovení aktivní půdní reakce ............................................................... 55 Statistické metody ......................................................................................... 56
4.3 4.3.1
Aritmetický průměr .................................................................................. 56
4.3.2
Rozptyl (variance) ..................................................................................... 56
4.3.3
Směrodatná odchylka ............................................................................... 56
4.3.4
Jednofaktorová analýza rozptylu ............................................................ 57
5
VÝSLEDKY PRÁCE A DISKUZE ..................................................................... 58
6
ZÁVĚR ................................................................................................................... 70
7
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY: ................................................................ 71
8
SEZNAM OBRÁZKŮ ........................................................................................... 75
9
SEZNAM TABULEK ........................................................................................... 76
10
SEZNAM GRAFŮ ............................................................................................ 77
11
SEZNAM PŘÍLOH........................................................................................... 78
1 ÚVOD Jedním z celosvětových problémů je eroze půdy. V současné době se eroze definuje jako komplexní proces, zahrnující rozrušování půdního povrchu, transport a sedimentaci uvolněných půdních částic působením vody, větru, ledu a jiných erozních činitelů. Eroze ochuzuje zemědělské půdy především o nejúrodnější část – ornici a právě největším zdrojem erozních smyvů je orná půda, jsou nejvíce ohroženy naše nejúrodnější půdy - černozemě. V našich podmínkách je stále výraznějším činitelem, který ovlivňuje mechanické i chemické změny v půdě, je člověk a způsoby jeho hospodaření, avšak nejběžnějším činitelem je voda, proto jsou pozemky nejvíce ohroženy vodní erozí, která vede mj. ke změně chemických vlastností půdy. Jednou z hlavních agrochemických vlastností, které ovlivňují půdní úrodnost, je půdní reakce, označována písmeny pH v číselném vyjádření. Do jaké míry má vodní eroze vliv na změnu půdní reakce zemědělsky obhospodařovaných pozemků je předmětem zkoumání této bakalářské práce.
10
2
CÍL PRÁCE Cílem bakalářské práce je zjistit, do jaké míry ovlivňuje vodní eroze změnu půdní
reakce na zemědělsky využívaných pozemcích.
Zásady pro vypracování: 1. Zpracovat literární rešerši o půdní reakci a její ovlivnění činností člověka v černozemních oblastech Moravy. 2. Vzorky na stanovení aktuální a potenciální půdní reakce (ve třech opakováních) odebrat v povrchném minerálním horizontu na 5 pozemcích. Na každém pozemku budou na svahu zvolena 3 odběrná místa. Celkem bude řešeno 15 míst. 3. U vzorků stanovit laboratorně aktuální a potenciální půdní reakci. 4. Výsledky budou vyhodnoceny statisticky a graficky. 5. Zájmové území bude charakterizováno agroekologicky, klimatologicky, hydrologicky, pedologicky a geologicky. 6. Výsledky budou konfrontovány s literárními. 7. Práce bude doplněna o odběrové mapy, půdní mapy.
11
3
LITERÁRNÍ PŘEHLED
3.1 Půda 3.1.1
Definice půda
Půda je podle definice OSN “…omezený a nenahraditelný přírodní zdroj, v případě postupující degradace a její ztráty se stává tento zdroj v mnoha částech světa hranicí dalšího rozvoje lidské společnosti. Jestliže by přestala existovat, přestane existovat biosféra a s ničivými následky pro lidstvo“. (Holý, Mls, Váška, 1982) Dle Bičíka je půda nejsvrchnější část zemské kůry, tvořená směsí minerálních součástí, odumřelé organické hmoty a živých organismů. Je vertikálně členěná, propojená se svým podložím a vzniká ze zvětralin nebo nezpevněných minerálních a organických sedimentů. Starší a dnes již překonané tzv. statické pojetí (při něm zcela převládalo geologické hodnocení půdy, půda byla považována za neživou směs zvětralých hornina odumřelých organických zbytků) Příkladem staršího statického nazírání na půdu je např. definice půdy (Hilgard, 1825 – 1891): Půda je více méně sypký materiál, v němž rostliny nalézají své stanoviště, zásobu živin a vody a jiné podmínky svého růstu. (Bičík a kol, 2009) Dynamické pojetí půdy (Dokučajev, 1846 – 1903): Půda je přírodnina diferencovaná v genetické horizonty. Půda vzniká na rozhraní různých sfér z matečné horniny, působením aktivních půdotvorných faktorů, jako jsou podnebí, reliéf, živé i mrtvé organismy, voda, čas a dalších, která je více méně snadno rozpojitelná a oživitelná.
12
(Tomášek, 2007): geosféra
pedosféra
atmosféra
(geologie, geografie)
(pedologie)
(klimatologie)
hydrosféra
antroposféra
biosféra
(hydrologie)
(lidská činnost)
(mikrobiologie, botanika, zoologie)
3.1.2
Půda obecně
Půda má rozhodující vliv na veškeré živé dění na Zemi. Půda je systém, který podporuje život na pevnině. Je prostředím, které umožňuje zakořenění rostlin, je tedy jakýmsi kotvištěm pro vegetaci, a ta udržuje současné složení atmosféry z jednotlivých plynů, a bez této stability bychom nemohli existovat. Půda zadržuje vodu z dešťů do období bez srážek a tím umožňuje rostlinám rovnoměrné zásobování vodou a zároveň je zásobárnou rostlinných živin rozpouštějících se v půdě. Půda je domovem nesčetných mikroorganismů, které zajišťují zachycování dusíku z atmosféry a dále rozklad a přeměnu odumřelých organických látek. Některé z mikroorganismů se obrazně řečeno pasou přímo na kořenech rostlin, a výhodně tak s rostlinami spolupracují, tato symbióza prospívá oběma stranám. V moderním slovníku ekologů se trvale zabydlelo slovo biodiverzita, označující biologickou rozmanitost a s ní související starost o zachování existence mnoha druhů. Biodiverzita je mnohem větší v půdě než u rostlin a živočichů žijících na zemském povrchu, tedy na povrchu půdy. Půda je základem při výrobě potravin. Výrazně ovlivňuje vodní režim, biochemické procesy a oběh látek v přírodě, a tím celkovou ekologickou rovnováhu. (Holý, Mls, Váška, 1982)
13
Půdy nejsou všude stejné. Půdy se mění od místa k místu. Změny nejsou náhodné, ale vykazují systémovou závislost na okolním prostředí. Půdy v oblasti tundry jsou značně odlišné od půd stepí anebo od půd tropických oblastí. Půdy jsou podobně jako jiné přírodniny roztříděny podle mnoha znaků do řádů, referenčních tříd, typů, subtypů a variet. Půdy jsou zranitelné podobně jako živé organismy. V průběhu geologického vývoje naší planety běžně docházelo k pomalým přírodním změnám okolního prostředí, a tak občas nacházíme zbytky starých půd, nazývaných paleosole. Půda má téměř zázračnou schopnost přijímat cizí materiály a postupně je přetvářet na novou půdu. Jestliže však lidé odmítají vzít v úvahu limity těchto schopností a půdy nadměrně zatěžují minerálními nebo organickými odpady, potom už půdní systém odmítá tyto odpady „čistit“ a půdy v pravém slova smyslu odumírají a stávají se toxickým prostředím pro mikroorganismy a nevhodným místem pro růst kulturních rostlin. (Kutílek, 2012) Půda je mimořádně složitým prostředím, dynamickým, homeostatickým systémem, jehož vlastnosti jsou vytvářeny a určovány komplikovanou interakcí pedogenetických procesů. (Prax, Pokorný, 2004)
3.1.3
Půda jako systém a součást systému vyššího řádu
Půda přestavuje otevřený (výměna energie a hmoty s prostředím), dynamický, třífázový, heterogenní systém s negativní zpětnou vazbou, podmiňující schopnost vyrovnávat změny, způsobené vnějšími faktory (homeostáze). Reakce probíhají v blízkosti rovnovážného stavu, kterého půda stálou výměnnou látek a energie s prostředím nikdy nedosáhne. Půda se skládá ze subsystémů vymezených její vnitřní stavbou a jejími dílčími režimy. Půda je součástí systému vyššího řádu – ekosystému, biogeocenózy, geosystému (Kovda 1973, Ulrich et al. 1979). Půda plní funkci sjednocující komponenty ekosystému, protože je spojena vazbami se všemi jeho složkami. 14
Největším počtem těchto vazeb a bezprostředností vztahů s druhými složkami se stává svým způsobem jádrem neboli centrem ekosystému. (Giľmanov 1978) Ve stále větší míře prosazující ekologický přístup pedologie je nutno chápat jako obecnou vědeckou metodu, která vztahuje poznatky o relacích mnoha prvků systému vyššího řádu ke středovému vedoucímu prvku (Domek 1974), kterým je z našeho hlediska půda. I pro vývoj dynamické pedologie platí poznání ekologů, že je nutné spojit školy, zabývající se energetikou a materiálními jevy v ekosystému a vytvořit školu, řešící tok energie a koloběh (cyklaci) živin v ekosystému jako jednotný proces.
3.2 Degradace Degradace půdy je proces, při kterém dochází ke snížení úrodnosti, využitelnosti půdy a snižují se její ekologické funkce. (Brožík, 2006) Degradaci půdy je pak možné definovat jako stav, kdy půda neplní jednu, nebo více ze svých základních funkcí. (Brtnický a kol, 2012) Půda citlivě reaguje na základní změny složek přírodního prostředí (klima, hydrologický cyklus, biota), avšak stále výraznějším činitelem, který ovlivňuje mechanické i chemické změny v půdě, je člověk a způsoby jeho hospodaření. Fyzicky může být půda zcela likvidována záborem pro jiné účely, především jejím převáděním pro investiční výstavbu. (URL 1) Eroze, ztráty organické hmoty, zhutnění a acidifikaci můžeme považovat za hlavní degradační faktory uplatňující se na půdách v České republice a pro které je, za určitých předpokladů, možno identifikovat ohrožená území (kontaminace se taktéž řadí k závažným degradačním faktorům, avšak bez možnosti identifikovat ohrožená území podle metodických principů EK). (Sáňka, 2011)
15
3.2.1
Dělení degradace půdy
Existuje několik pohledů na dělení degradace půdy. Podle mechanismu vzniku se dělí na degradaci přirozenou, která vniká působením klimatu, povětrnostních podmínek, vodního režimu, přírodních živlů (požáry, záplavy), člověk ji nemůže ovlivnit vůbec, nebo pouze omezeně a to degradací antropogenní, ta je způsobena člověkem a jeho činností a lze ji ovlivnit, případně jí zcela předejít. Podle příčin vzniku se rozlišuje 8 druhů degradace půd (Šimek, 2004): Převážně eroze půdy – větrná a vodní, acidifikace půdy, salinizace a alkalizace půdy, degradace fyzikálních vlastností – poškození struktury, utužení, slévavost povrchu, extrémní vodní režim – přemokření, zaplavení, sucho, biologická degradace – snížení obsahu a kvality půdní organické hmoty, nežádoucí změny obsahu živin v půdě – biologická a abiotická imobilizace, vyplavování, snížení pufrační schopnosti a znečištění půdy polutanty. Častější rozdělení druhů degradace půdy je obecnější: Eroze vodní, eroze větrná, chemická degradace – ztráta živin, salinizace a alkalizace, acidifikace, znečištění polutanty a fyzikální degradace.
3.2.2
Kvalita a degradace půdy
Pojem kvalita půdy není nový, historicky byl spojován s produktivitou zemědělských systémů. Donedávna v našich podmínkách dominovalo označení úrodnost půdy. Posléze byly zavedeny termíny produkční potenciál půdy a produktivita půdy. V posledních letech byl klasický pohled rozšířen o pojem únosná kapacita. (Šarapatka, Dlapa, Bedrna, 2002) Pro komplexní hodnocení jsou používány termíny kvalita nebo zdraví půdy. Mezi významné typy fyzikální degradace půdy, a to z pohledu globálního i pro podmínky České republiky patří eroze a utužení půdy. S těmito typy degradace se
16
můžeme běžně setkat v rámci ekologického i konvenčního zemědělství. (Šarapatka, B., Niggli, U. a kol). Kvalitní (zdravá) půda musí mít schopnosti (Šarapatka, Dlapa, Bedrna, 2002): Musí chránit kvalitu životního prostředí, podporovat produktivitu rostlin a živočichů a neohrožovat zdraví lidí . K hodnocení půd s ohledem na erozi byl vyvinut PI (Productivity index), (Neill, 1979, Pierce et al., 1983). Složitý a dlouhodobý proces pedogeneze je podmíněn kombinací prvků přírodních (bioklimatologických a litologicko-geomorfologických za současného
protichůdného
působení
činitelů
odnosových)
a
antropogenních.
Převládnou-li odnosové procesy (přirozené i antropogenní) nad procesy půdotvornými, je půdní profil kvantitativně degradován a zmenšován, převládnou-li degradační a znečišťující procesy antropogenní nad samočisticími, resp. obecněji autoregulační schopnosti půdy, je půda degradována obvykle kvalitativně, většinou dlouhodobě a někdy i nevratně (Havrlant, Buzek, 1976)
3.2.3
Boj degradace půdy
Eroze, znečištění, zasolování, přes - pastvy a ohně, to jsou jen některé z mnoha příčin degradace půdy a desertifikace ve světě. Znehodnocování půdy stojí odhadem € 30 miliard EUR ročně po celém světě a postihuje více než miliardu lidí, zejména v suchých zemích. Mnoho chudých lidí v těchto nestabilních oblastech jsou chyceni v začarovaném kruhu degradace půdy, menší výnos, méně možností jak investovat do obhospodařování půdy, což způsobuje větší degradace půdy. Vzhledem k tomu, politici jsou si vědomi katastrofálních následků, 193 zemí podepsalo Úmluvu OSN o boji proti desertifikaci ( UNCCD ) v roce 1991. Nicméně, podepsání úmluvy je jen začátek. Co je třeba udělat teď, je nastavit zvukové metody, standardizované nástroje, mapy a rozhodovací modely vhodné pro územní plánování a dalších odborníků, které volí při alternativních postupech obhospodařování půdy v postižených oblastech.
17
ISRIC pomáhá v několika mezinárodních výzkumných programech, které jsou nastaveny s tímto cílem. V těchto programech mapování půdy, prohlížení (půda) údaje a školení v zacházení údajů. Svět půdy je rozhodující. Znehodnocování půdy závisí na typu půdy a půdních vlastnostech. (URL 2)
3.2.4
Hlavní závěry zprávy FAO
Degradace půd je globální a rozvojový problém. Jsou potřebné kvantitativní údaje na podporu vhodných opatření pro zabezpečení dostatku potravy a vody, ekonomický rozvoj, environmentální integritu a ochranu přírodních zdrojů. Degradace půdy je definována jako dlouhodobý úpadek fungování ekosystému a jeho produktivity a měří se tzv. primární produktivitou (nebo množstvím vytvořené biomasy). Když tato produktivita roste (při odpočítání klimatických faktorů), tak se stav daného ekosystému zlepšuje, když klesá, jeho stav se zhoršuje. Degradace půd je kumulativní problém - je to globální záležitost. V roce 1991 výsledky ukázaly, že asi 15 procent všech půd bylo degradovaných, dnes je to už 24 procent. To naznačuje, že za posledních 20 roků postihla degradace půd i nové oblasti. Navíc v minulosti postižené půdy stále vykazují velmi nízkou produktivitu. Satelitní snímky ukazují celkový pokles produktivity půd - celkově 24 procent všech půd. Nejvíce degradované půdy jsou hlavně v oblasti Afriky jižně od rovníku, v jihovýchodní Asii a jižní Číně, Severní Austrálii, v pampách (jihoamerických stepích) a v rozsáhlých oblastech boreálního lesa (tajgy) na Sibiři a v severní Americe. Téměř 20 % z degradovaných půd představují zemědělské půdy - což je více než 20 procent ze všech člověkem obdělávaných oblastí; dále 24 procent představují listnaté lesy, 19 procent jehličnaté lesy a 20-25 % pastviny. Asi 16 % všech půd ukazuje nárůst v primární produktivitě po korekci na vliv podnebí. Z toho představují asi 18 % zemědělské půdy, 23 % lesy a 43 % pastviny. Neexistuje zjevná souvislost s typem půdy a terénem, degradaci půd určuje především způsob obhospodařování. 18
Asi 1,5 miliardy lidí přímo závisí na půdách, které se vyskytují v oblasti degradace půd. Není souvislost mezi degradací půdy a hustotou venkovského obyvatelstva, je však potřebná detailnější analýza historie využívání krajiny na to, aby mohli být určeny hlavní sociální a ekonomické faktory, které hrají úlohu při degradaci půd. (URL 3)
4% 12%
vodní eroze větrná eroze 56%
28%
chemická degradace fyzikální degradace
Graf č. 1 Celosvětová degradace půdy (Křížka, Štůral, Holomek, URL 4)
1% 7% 34% 28%
nadměrná pastva
odlesňování zemědělství sběr palivového dříví průmysl
30%
Graf č. 2 Lidské aktivity způsobující degradaci půdy (Křížka, Štůral, Holomek, URL 4)
19
3.2.5
Znehodnocování půdy
Roberts popsal následující faktory znehodnocování půdy antropogenní činností (Roberts, 1991). Těmito faktory je: odstranění vegetace (odlesnění, deflorizace), změna vegetace (zornění, kultivace, výsadba dřevin), rozrušování půdy těžbou surovin (doly, cihelny, těžba písku), stavební činnost (pozemní stavby, silnice, železnice), nevhodné způsoby obdělávání i meliorace půdy (terasování, odvodnění, rigolace), výstavby vodních děl (přehrady, rybníky, regulace toků), nadměrné změny teploty půdy (teplovody, fóliovníky), akumulace toxických a škodlivých látek (odkaliště, septiky, smetiště), chov zvířat (výběhy, pastvin), prostřednictvím vody a ovzduší (záplavy, polutanty, exhaláty, výfukové plyny, mineralizované podzemní vody), výstavba zátarasů a bariér (ploty, valy, větrolamy), aktivity obyvatelstva (turistika, sportovní areály, vojenské prostory). Procesy (Brožík, 2006) : Zhutňování neboli utužování půd – je způsobeno opakovaným zpracováním půdy ve stejné hloubce a množstvím přejezdů těžkou zemědělskou technikou po povrchu půdy, které vede ke snížení pórovitosti a propustnosti půdy. Nadměrné hnojení – popřípadě opakované hnojení spojené s pěstováním stejného druhu plodin na témže poli bez obměňování či nechávání pole čas od času ladem. Zasolování – vzniká při zavlažování zemědělsky využívaných ploch vodou, která má vysoký obsah rozpuštěných látek. Voda ze zavlažovaných oblastí odpařuje, ale soli a jiné látky zůstávají, což způsobuje zasolování půd. Kontaminace - cizorodými chemickými látkami nebo odpady. Desertifikace, kyselý déšť – přírodního i antropogenního původu. Chemická degradace – zahrnuje procesy, kterými půda ztrácí obsah humusu vrstvu a není schopna zadržet živiny. Eroze – je jev, při kterém dochází k rozrušení půdy vodou, větrem, sněhem. Je zapříčiněna odlesněním krajiny, nadměrnou pastvou a nevhodnými zemědělskými postupy. 20
3.2.6
Zhutnění půd
Zhutnění půd je na mnohých stanovištích vážnou příčinou podstatného zhoršení úrodnosti a produkční schopnosti půd, omezuje plné využití genetického potenciálu výkonných odrůd a snižuje efektivitu vstupů do produkčního procesu pěstovaných plodin. (URL 5) Pedokompakce je obecně významná tím, že je negativním faktorem významně ovlivňujícím jak funkce ekologické a produkční, tak výrobní a sociální funkce půd. Návrh identifikace oblastí ohrožených zhutněním je založen na charakteristice hlavní půdní jednotky (HPJ). (Sáňka, 2011) Podmínky pro zpracování půdy a zakládání porostů plodin jsou významným způsobem ovlivňovány předchozími přejezdy traktorů, dopravních prostředků a sklizňových strojů. O stupni zhutnění půdy rozhoduje kromě hmotnosti strojů připadající na jednu nápravu a kromě středních kontaktních tlaků na půdu významným způsobem momentální odolnost půdy vůči stlačování. Určité zatížení půdy může mít různou odezvu v půdě v průběhu roku v závislosti především na momentální vlhkosti půdy a prostorovém uspořádání půdní hmoty (stupni nakypření nebo utužení půdy). (URL 6) Příčiny zhutňování (Lhotský, 2000): Za
hlavní
příčinu
zhutňování
se
považují
přejezdy
těžkých
kolových
mechanizačních prostředků, především dopravních s tím, že příčiny degradace půd jsou složitější a přispívají k nim i další okolnosti. Větší ohrožení zhutněním je při velkovýrobním způsobu hospodaření a při plodinách vyžadujících více operací na půdě nebo s půdou (okopaniny). Zhutnění půdy omezuje produkční a ekologické funkce v rostlinné výrobě. Nadměrné zhutnění (kompakce) půdy způsobuje tyto hlavní nepříznivé jevy (Javůrek, Vach, 2008): zhoršuje půdní prostředí, zvyšuje energetickou náročnost při zpracování půdy, zhoršuje využití živin rostlinami, nepříznivě ovlivňuje výši a jakost produkce plodin.
21
Nadměrné zhutnění půdy negativně působí na mimoprodukční (ekologickou) funkci půdy tím, že: zpomaluje a omezuje infiltraci vody do půdy, čímž se podporuje povrchový odtok a následná vodní eroze půdy se všemi jejími důsledky. Snižuje retenční (zádržnou) schopnost půdy, urychluje a zintenzivňuje se vysychání půdy (výpar vody).
Obr. č. 1 Potenciální zranitelnost půd utužením (Zdroj: VÚMOP v.v.i.) Odstraňování zhutnění půdy Podle hloubky a míry škodlivosti zjištěného zhutnění půdy se uplatňují mechanické zásahy jako např.: dlátování pro nakypření zhutnělé podorniční vrstvy půdy do hloubky 0,45 m. Hloubkové meliorační kypření zhutnělých podorničních vrstev přesahujících hloubku 0,45 m. Následná stabilizující opatření nakypřené zhutnělé půdy. (Javůrek, Vach, 2008).
22
Preventivní opatření Při zlepšování půdní struktury je třeba zohlednit jak nápravné, tak preventivní prostředky (Lhotský, 2000): omezování a odstraňování utužení (zhutnění) půd, protierozní ochranu půd, zlepšování podmínek pro biologické procesy v půdě, regulaci vody (infiltraci, akumulaci) v půdě, využívání podorničních vrstev (fyziologické prohlubování půd).
3.2.7
Ztráty organické hmoty
Úbytky obsahu organické hmoty v půdě jsou považovány za nejvýznamnější faktor procesu degradace půd v obecném pojetí. Jsou způsobovány především větrnou a vodní erozí,
nedostatečným
přísunem
organických
hnojiv do
půd
a
nesprávným
managementem. Podle European Soil Bureau, asi 75 % celkové plochy analyzovaných půd v Jižní Evropě má nízký nebo velmi nízký obsah organické hmoty v půdě. Protože pokles půdní organické hmoty je průřezovým ukazatelem, který ovlivňuje i jiné oblasti, jako např. půdní úrodnost a půdní erozi, je extrémně těžké odhadnout následky. (Sáňka, 2011)
3.2.8
Zasolení půd
Zasolení (salinita) půdy je způsobeno nahromaděním lehce rozpustných solí, pocházejících ze spodní nebo zálivkové vody a z minerálních hnojiv, v horních vrstvách půdy. Za zasolené považujeme ty, jejichž nasycený vodní extrakt vykazuje vyšší elektrickou vodivost než 4 mS/cm. Ke značně citlivým plodinám patří salát, který na zasolení půdy reaguje zpomalenou tvorbou hlávek a tvorbou tmavých, tvrdých (kožovitých) listů. Tato porucha se vyskytuje především v chráněných prostorách, kde dodávky vody do půdy jsou nižší než její odpar. Poruchy způsobené zasolením půdy jsou omezovány dostatečnou propustností půdní spodiny, nižšími dávkami minerálních hnojiv, dostatečnou závlahou, popř. promýváním půdy (pozor na ochranu spodní vody). (URL 7)
23
Salinita,
půdní
slanost,
snižuje
kvalitu
půdy.
Zpravidla
je
spojována
s nahromaděním Na+ a Cl- v důsledku používání NaCl jako posypové soli při údržbě komunikací. Liniové zasolení je zapříčiněno právě tím. Na rostlině se důsledky zasolení projevují redukcí dělení buněk a jejich růstu u rostoucích pletiv, redukovaným růstem listů, čímž je omezena fotosynteticky aktivní plocha listů, odumřením pletiv listů, poškozován je i kořenový systém. Postupně dochází k oslabování rostliny, může dojít až k úhynu. Zdrojem zasolení půd je používání posypové soli, důsledkem je kumulace Na+ a Clpodél komunikací (postiženy bývají stromy kolem komunikací, citlivá je zejména lípa srdčitá, ale také jírovec maďal). K zasolení půd může docházet při zavlažování, pokud je používána voda s vysokým obsahem solí a narůstá tak jejich koncentrace (citlivý na Na+ a Cl- je jahodník), zasolení může být i důsledkem špatné odvodnění půdy. Na zasolených půdách bývá nízký obsah K, nízký obsah Ca a P. Ca je vyplavován do spodních vrstev půdy, zvyšuje se pH. (URL 8) Důsledky zasolení půd
Důsledků to má hned několik. Zasolením půd dochází k postupné změně společenstev květeny. Ustoupí veškeré halofóbní druhy rostlin (rostliny, které nesnášejí zasolení) a nahradí je halofyta, (rostliny, kterým zasolení nevadí). Obvykle to pak má negativní vliv na edafon (drobné organismy v půdě). Dále se zhorší rozklad organické hmoty v půdě. Zasolením půd lze předejít správnou kultivací půdy, používáním organických hnojiv apod. (URL 9)
3.2.9
Nadměrné hnojení
Velký problém představuje nadměrná aplikace hnojiv, kdy dávka nebo intervaly hnojení vysoce převyšují aktuální požadavky rostlin a rovněž nevhodná doba aplikace. Důvodem aplikace vysokých dávek hnojiv je, že určité procento (někdy až 80 %) živin z hnojiva se z půdy ztrácí (např. vyplavováním, vypařováním). Proto jsou hnojiva do půdy dodávána v mnohonásobně vyšších dávkách. Současně s prvky pro rostliny důležitými se ale s hnojivy do půdy dostávají i látky nežádoucí, jako např. kadmium z fosforečných hnojiv a další. Vysoké dávky hnojiv mají i další negativní vlivy na 24
životní prostředí. Dusík a fosfor jsou z půdy vyplavovány, dostávají se do vod a způsobují eutrofizaci. Nadměrně hnojené rostliny mohou obsahovat větší množství dusíkatých látek a představovat tak zdravotní rizika pro spotřebitele.
3.2.10 Biologická degradace Biologická degradace se projevuje hlavně jako důsledek snížení obsahu organické hmoty v půdě, zmenšení obsahu organického uhlíku a kvantitativním a kvalitativním úbytkem půdním mikroorganismů. V důsledku snižování přirozené produkční schopnosti půd erozí je nutné ji uměle zvyšovat nadměrnou chemizací. Nadměrným používáním chemikálií však následně dochází ke kvantitativnímu i kvalitativnímu úbytku mikroorganismů a vlastně celého edafonu, což je nepřímý důsledek působení eroze. (Brtnický a kol, 2012)
3.2.11 Dezertifikace půd Pouště na Zemi zabírají 42 miliónů km² a pokrývají 28,5 % povrchu pevniny, včetně pouští polárních, např. Antarktidy a Grónska. Přírodní podmínky, zejména sucho a nedostatek srážek, ale také dlouhodobý tlak lidí vedou k tomu, že ve velkých částech jižní Evropy dochází k tzv. 25esertifikace, neboli šíření pouští. V jižní, střední a východní Evropě je 8 % území, tedy přibližně 14 milionů hektarů, velmi náchylných k desertifikaci, což odpovídá zhruba dvojnásobku rozlohy naší republiky. V případě, že zohledníme také mírnou náchylnost, zvyšuje se tento údaj na více než 40 milionů hektarů. Celosvětově je pak šířením pouští více či méně intenzivně ohroženo 29 % pevniny. Nejvíce postižené jsou země ležící v pásu afrického Sahelu, ve Střední Asii a Latinské Americe. Během procesu 25esertifikace se z životaschopné půdy v dobrém stavu vytrácejí živiny do takové míry, že v ní není možný život a může být dokonce odváta. Pouště se neustále rozšiřují z důvodu nesprávného obdělávání, nadměrného pasení, nadměrného kácení stromů a dřevin, ničení tropických pralesů a změn klimatu.(Nováček, Huba, 25
1994) Podle výzkumů bylo ještě před 5 až 7 tisíci lety území dnešní Sahary poměrně úrodnou oblastí, vhodnou pro pěstování plodin a pastevectví. Z toho vyplývá, že desertifikace i salinizace vede k vážnému poškození půd. Znemožňuje tudíž využití půdy k zemědělským účelům, ale také ohrožuje rovnováhu přírody. (URL 10)
3.2.12 Kontaminace půd Kontaminace je jedním z významných problémů degradace půd. Rozlišujeme konkrétně doložený stav degradace – kontaminace půd od zranitelnosti (vulnerability), která vyjadřuje náchylnost, resp. citlivost, pufrační schopnost půdy vůči vstupu polutantů. Kontaminace půd v užším slova smyslu je měřena překročením přírodního či antropicky difúzního pozadí. Kontaminanty vznikly většinou průmyslovou činností neidentifikovatelných vlastníků před vydáním zákonů o asanaci. Poznání vstupů kontaminantů do půdy a jejich kvantifikace je nezbytným základem prevence kontaminace půd, vegetace a prostřednictvím půdy i vod. Hlavními cestami, kterými se kontaminanty dostávají, či dostávaly do půd, jsou (Němeček a kol, 2010): imise oxidů S a N a persistentních kontaminantů, v důsledku nekontrolovaných emisí, vznikajících při spalování organických látek a důsledkem další průmyslové činnosti a rozmáhající se dopravy. Aplikace čistírenských kalů a jiných odpadních látek recyklovatelných v půdě vzhledem k zvýšenému obsahu C, N, Ca, Mg a jiných živin nebo s meliorační působností. Záplavy v areálech fluvizemí, zejména na častěji zaplavovaných nejnižších terasách, na které byly nanášeny kontaminanty v důsledku absence či nedostatečné funkce ČOV. Závlahy znečištěnou říční vodou, zejména na písčitých půdách vysokých říčních teras. Aplikace pesticidů s persistentními parametry (v současnosti zakázaných). Hnojení půdy minerálními průmyslovými hnojivy, komposty s příměsí kontaminantů. Převrstvení půd stavebními odpady či vytvořením antroposolů z navrstvených materiálů. Deponie odpadů bez provedení náležitých rekultivací včetně zabránění emise CH4. Havárie, znamenající rychlé výrazné znečištění půd. Přírodní jevy, jakými jsou vulkanická činnost sesuvy půd aj.
26
3.3 Půdní reakce 3.3.1
Acidifikace a obecně o pH půdy
Acidifikace neboli okyselování je jedním ze závažných typů degradace půd. Acidifikace je však přírodní degradační proces, který je možné definovat jako snížení pufrační schopnosti půdy. Obecně je to důsledek tvorby kyselin v půdě nebo jejich přísunu zvenčí. Druhotnými jevy je v půdách především ztráta bazických kationtů (K+, Ca2+, Mg2+, Na+) a uvolňování hliníku a železa. (Brtnický a kol, 2012) Půdní reakce neboli kyselost půdy patří mezi důležité ukazatele stavu půdního prostředí. Ovlivňuje růst rostlin, složení mikrobních společenstev, rozpustnost a dostupnost prvků, humifikační proces, pedogenezi půd, pohyblivost těžkých kovů apod. Půdní reakce se označuje symbolem pH (z latinského pondus Hydrogenii) a ve volných roztocích je definována jako záporný dekadický logaritmus aktivity vodíkových (hydroxoniových) iontů (ve vzorci označena a). (Vopravil a kol, 2009) pH= -log( a(H3O+) ) Reakce půdy dosahuje rozmezí hodnot od 0 do 14. Hodnota pH rovna 7 značí neutrální reakci, čím je číslo menší než 7, tím je půda kyselejší a naopak čím je číslo větší než 7, tím je reakce půdy více zásaditá (alkalická). Každá plodina má určité rozmezí hodnot půdní reakce, ve které je schopna optimálně růst. (Vopravil a kol. 2009) Kolem 30 % světové rozlohy půd je okyselováno převážně přírodními procesy. Česká republika patří k oblastem s největší úrovní kyselé depozice v Evropě. Dle údajů VÚMOP, v.v.i. je acidifikací vysoce ohroženo 43 % půd v ČR. (Brtnický a kol, 2012) Pro účely prognózování musíme nejprve odhadnout odolnost půd vůči acidifikaci a porovnat roční depozici na konkrétní lokalitě se schopností půdy tlumit tento vstup do půdy fyziologicky neškodným způsobem. Zde nabývá významu výraz “pufrační schopnost“ (ústojnost, nebo ústojčivost= výraz pro ekologickou stabilitu půdního subsystému) půd, který vyjadřuje schopnost neutralizovat část vodíkových iontů, udržovat tím kyselost v normálu a odolávat náporu acidifikace do vyčerpání specifických pufračních mechanismů. Selhání tlumivých schopností půdy se projevuje
27
stupňovitě – v určitých intervalech pH. Hlavním, i když ne jediným kritériem pufrační kapacity půd je její aktuální acidita. (Prax, Pokorný, 1996) Reakci půdy můžeme rozdělit na reakci aktivní (značeno pH H2O,stanoveno ve vodním výluhu nebo suspenzi) a výměnnou (značeno pH KCl, nebo pH CaCl2, stanoveno ve výluzích nebo suspenzích uvedených roztoků). (Vopravil a kol. 2009) 3.3.2
Formy půdní reakce
Půdní rekce se dělí na dvě základní formy (Jandák a kol. 2003): aktuální (aktivní) půdní rekce – vyjadřuje se v jednotkách pH a potenciální – ta může být:
výměnná půdní reakce – udává se v jednotkách pH nebo mmol.100g-1
hydrolytická reakce – udává se mmol.100g-1
Aktivní reakce Aktivní reakce udává koncentraci vodíkových iontů ve vodním výluhu nebo suspenzi půdy. (Jandák a kol. 2003) Výměnná reakce Při výměnné půdní reakci dochází k výměně vodíkových iontů poutaných sorpčním komplexem za ionty roztoku neutrální soli, kterou se na půdu působí. Výměnná reakce se stanovuje změřením pH suspenze, nebo titrací výluhu. Výměnná reakce dosahuje ve srovnání s aktivní reakcí nižších hodnot, neboť spolu s volnými vodíkovými ionty v roztoku nebo suspenzi se stanoví i vodíkové ionty vázané sorpčním komplexem. (Jandák a kol 2003) Hydrolytická reakce Půda má schopnost měnit reakci hydrolyticky štěpitelných solí. Ke stanovení se nejčastěji využívá octan sodný nebo vápenatý. Dnes se od stanovení hydrolytické půdní reakce upouští a využívá se pouze při stanovení stupně nasycení sorpčního komplexu podle Kappena. (Jandák a kol. 2003)
28
Degradace půd způsobená acidifikací a nutriční degradací je prioritně problémem lesních půd v oblastech s vysokou úrovní kyselé depozice. Nejsou tím míněny půdy přirozeně kyselé a primárně chudé. (Vopravil a kol., 2009) Půdní reakce patří mezi ukazatele degradace půdy – v našich podmínkách zejména hrozí nebezpečí acidifikace tj. okyselování půdy. Při okyselování půdy právě dochází ke snížení hodnot pH, a tím i všem dalším nepříznivým důsledkům – změna růstových podmínek pro rostliny, jakost vod apod. Hlavní příčinou okyselování půd je znečištěné ovzduší – kyselé deště a v zemědělství zejména nevhodná aplikace minerálních hnojiv. Proto je vhodné sledovat hodnoty pH na obhospodařovaných lokalitách, tak aby bylo možné včas rozeznat toto nebezpečí. (Vopravil a kol., 2009) Půdní reakce významně ovlivňuje růst a rozvoj půdních organismů. Úpravou půdní reakce vápněním můžeme výrazně ovlivňovat důležité fyziologické funkce mnohých mikroorganismů (poutání vzdušného kyslíku Azotobacterem prakticky ustává při poklesu pH pod 6, výrazně je také snížena činnost nitrifikačních bakterií atd.). Pro většinu půdních červů jsou optimální podmínky slabě kyselé až slabě alkalické. (Jandák, Prax, Pokorný, 2001) Podle stupňů poškození půd acidifikací a nutriční degradací byly vylišeny zóny (Sáňka, 2011): mírně narušených půd, středně narušených půd, silně narušených půd a extrémně narušených půd
29
Obr. č. 2 Potenciální zranitelnost půd acidifikací (Zdroj: VÚMOP, v.v.i.)
Podle citlivosti lesních půd k acidifikaci byly vylišeny zóny: odolné, málo citlivé, citlivé a velmi citlivé. Příčiny acidifikace (Wild, 2003): Kyselé depozice z atmosféry, používání dusíkatých hnojiv s obsahem amoniaku, amonných solí a močoviny, odstranění bazických kationtů se sklizenou biomasou a vyplavováním, vyšší příjem bazických kationtů rostlinami, než kyselých, biologická fixace dusíku, výpar amoniaku z amonných sloučenin, zvýšení půdní organické hmoty, oxidace redukovaných sloučenin síry. Hlavní příčiny a zdroje půdní kyselosti (Jandák, Prax, Pokorný, 2001): Oxid uhličitý, produkovaný v biologicky činných půdách, který se rozpustí v půdním roztoku podle svého obsahu v půdním vzduchu a reaguje s vodou za vzniku kyseliny uhličité, po jejíž disociaci se uvolňují H+ ionty. Silnou kyselost mohou způsobovat humusové a jiné organické kyseliny hromadící se v povrchu půdy. Aplikací 30
některých průmyslových hnojiv dochází k okyselování v důsledku preference odběru některých iontů rostlinami. Silně kyselé srážky, kdy pH srážkové vody se u nás pohybuje kolem pH 4.6 i méně, což je způsobeno přítomností H2SO4 a HNO3. Podle poslední studie organizace FAO (Food and Agricultural Organization) dochází k intenzivnější degradaci půd v mnohých oblastech světa. Vědci k studii využili hlavně satelitní údaje za posledních 20 roků. Podle jejich zjištění degradace půd postihuje asi 20 % všech obdělávaných půd, 20 % lesů a 10 % travnatých porostů. Asi 1,5 miliardy lidí je dnes přímo závislých na degradovaných půdách. Dobrou zprávou je, že existují půdy, které jsou obhospodařované trvale udržitelným způsobem (19 %) a některé půdy ukazují známky zvýšení kvality a produktivity (10 % lesů a 19 % travnatých porostů).
3.3.3
Úprava reakce půdy
Kyselost půdy se běžně odstraňuje vápněním, které sníží množství adsorbovaných vodíkových iontů, zvýší pH a sorpčně nasytí půda vápníkem. Potřebu vápnění definujeme jako množství vápenaté hmoty, kterou musíme do půdy dodat, aby se její reakce upravila na optimální hodnotu. Aktuální reakce není vhodným kriteriem potřeby vápnění, protože se nebere v úvahu potenciální výměnná kyselost, ale ústojná schopnost půdy. Ke stanovení potřeby vápnění je využívána metoda titračního stanovení výměnné půdní reakce k požadované hodnotě pH. Úprava alkalických půd je mnohem obtížnější a nákladnější než u kyselých půd. (Jandák, Prax, Pokorný, 2001).
31
3.4 Eroze 3.4.1
Pojem eroze půdy
Slovo „eroze“ je latinského původu a je odvozené od slova „erodere“- rozhlodávat. V nejširším smyslu slova pojem „eroze“ rozumíme rozrušování litosféry, resp. pedosféry, pohybující se hmotou erogenního původu. V současné době se eroze definuje jako komplexní proces, zahrnující rozrušování půdního povrchu, transport a sedimentaci uvolněných půdních částic působením vody, větru, ledu a jiných tzv. erozních činitelů. Působením eroze se zemský povrch na jedné straně snižuje - degraduje, na druhé straně hromaděním usazených hmot vyvyšuje - agraduje. Výsledkem toho je zarovnávání zemského povrchu – planace. Podmínkou planačního procesu je, aby hmoty vyýšených částí zemského povrchu byly rozpojitelné. Tuto podmínku zajišťuje zvětrávání hornin. Čím kypřejší je zvětralinový plášť, tím intenzivněji může probíhat proces zvětrávání. Půdní eroze představuje proces oddělování, transportu a ukládání půdního materiálu erozními činiteli. Je to mechanický proces, který vyžaduje energii. Většinu této energie dodávají dešťové kapky, které dopadají na půdní povrch rychlostí kolem 30 km. h-1, rozbíjejí půdní agregáty a oddělují od hmoty půdy jednotlivé částice. Soustředěný odtok může na pozemcích uvolnit a odnést takové množství půdy, že se vytvářejí malá koryta – rýhy. (Janeček, 2008). Výraz eroze půdy se v literatuře začal běžně používat ve 30. a zejména ve 40. letech minulého století, i když termín eroze byl známý dříve. Na vymezení a zpřesnění jeho obsahu má hlavní zásluhu světoznámý americký erodolog H. H. Bennet, a jeho spolupracovníci. Všeobecně se pod pojmem eroze půdy rozumí především mechanické rozrušování půdy vodou a větrem, popř. jinými destrukčními činiteli (ledem, sněhem, apod.). Při tomto rozrušování dochází k transportu a sedimentaci uvolněných částic. Bennet rozlišuje erozi normální neboli geologickou, kterou nazývá přirozenou, a erozi zrychlenou. (Bennet, 1939).
32
Normální geologická eroze v přirozeném prostředí je velmi pomalá (asi 0,1 t.ha. rok, nebo 1 metr rozrušené půdy pro 100.000 let) a odpovídá zvětrávání: to je důvod, proč tvorba půdy je hlubší tam, kde klima je horké a vlhké. (Roose, 1993). Normální eroze neustále přetváří reliéf území, je přirozená, probíhá postupně a z hlediska lidské generace je prakticky nepozorovatelná, je v souladu s půdotvorným procesem. Naopak zrychlená eroze smývá půdní částice v takovém rozsahu, že nemohou být nahrazeny půdotvorným procesem, je ovlivněna lidskou činností, způsobem hospodaření a půdní bloky je před ní nutné účinně chránit. (Ministerstvo zemědělství - Příručka ochrany proti vodní erozi)
3.4.2
Druhy eroze
Podle erozních činitelů je možné erozi třídit na erozi vodní (akvatickou), větrnou (eolickou), ledovcovou (glaciální), sněhovou atd. Působením exogenních činitelů eroze vznikají na svahu půdy, resp. na zemském povrchu určité útvary. Třídění erozních jevů podle těchto útvarů, tzv. formy, naráží na celou řadu překážek, neboť eroze je jen jednou z forem modelování území. I přes tyto těžkosti lze podle formy erozních útvarů usuzovat na původ, intenzitu, vývoj a možnosti ochrany půd před erozí. Vodní eroze se projevovala již v minulých geologických dobách a dnes ji označujeme jako erozi historickou a soudobou. Podle účinků na půdu definují různí autoři proces vodní eroze rozdílně. Spirhanzl (1952) ji dělí na: plošnou nebo vrstevnou, brázdovou nebo rýhovou a tunelovou. Zachar (1970) člení vodní erozi na: plošnou, rýhovou a mnohotvarou. Cablík a Jůva (1954, 1963) zase uvádějí erozi jako: plošnou (vrstevnou), výmolovou a prodovou
33
Švehlík (2005): eroze plošná (vrstevná), eroze rýhová (brázdová), eroze výmolová neboli stržová, eroze bystřinná a říční. Přehled zemních tvarů a jevů typických pro vodní erozi: egutační jamky, zemní makropyramidy, thufur, rýhová eroze, plošná (vrstevná) eroze, vodní eroze výmolová (stržová), tunelová eroze, eroze bystřinná a říční, břehová abraze, svahové sesuvy (Švehlík, 2005).
3.4.3
Vznik a průběh erozních procesů
Erozní procesy jsou výsledkem vlivu srážek a odtékajících srážkových vod na půdní povrch při současném působení přírodních a antropogenních faktorů. Stanovení průběhu erozních procesů, jeho matematické vyjádření a prognóza výsledků erozních procesů určité intenzity a četnosti výskytu v daných, často velmi proměnlivých podmínkách, je složitým problémem. (Holý, Mls, Váška, 1982)
3.4.4
Problémy týkající se erozních procesů
Eroze zbavuje zemědělskou půdu její největší části ornice, snižuje množství půdního profilu, snižuje množství živin a humusu, poškozuje plodiny, snižuje pohyb zemědělské techniky a způsobuje los SOF osiva, hnojiva a pesticidy. Degradace půdy v důsledku eroze snižuje výrobní potenciál půdy. (Boardman, Poesen, 2006) Půdní eroze vodou, větrem a obdělávání půdy ovlivňuje zemědělství a přírodní prostředí. Ztráta půdy a její související dopady, je jedním z nejdůležitějších (dosud asi nejméně známá) z dnešních ekologických problémů (BBC 2000; Guardian 2004). Erozní procesy nejsou procesem vyskytujícím se jen při kultivaci, ale vznikají i při různých přírodních jevech, kdy dochází k obnažení půdního povrchu a ztrátě vegetačního krytu. Odhaduje se, že využíváním velkoplošného systému hospodaření se erozní procesy zvětšily více než desetkrát. Procesy vodní eroze jsou těsně svázány s povrchovým odtokem vody a povodněmi. (Janeček, kol, 1998)
34
Není snadné najít komplexní informace o erozi, nicméně do značné míry je to proto, že eroze půdy nejde jednoznačně zařadit podle každého čísla. Je studována geomorfology, zemědělskými inženýry, vědci půdy, hydrology a dalšími. A jsou v zájmu političtí činitelé, zemědělci, ochránci životního prostředí a mnoho dalších jednotlivců a skupin. Eroze půdy sdružuje spolehlivé informace o erozi půdy z široké škály oborů a zdrojů. Jejím cílem má být definitivní internet zdrojem pro ty, kteří chtějí zjistit více o ztrátě půdy a zachování půdy. (David Favis-Mortlock, May 2007). Erozní procesy se mohou značně lišit v různých prostorových a časových měřítkách. (Roose, 1993). Hlavní faktory podílející se na vzniku a průběhu erozního procesu jsou (Janeček, 2008): náchylnost půdy k erozi (erodovatelnost), potenciální erozní účinnost deště a povrchového odtoku, vliv sklonu a délky svahu, vliv ochranného účinku vegetačního krytu. 3.4.5
Důsledky půdní eroze – degradace
Eroze půdy ochuzuje zemědělské půdy o nejúrodnější část – ornici, zhoršuje fyzikálně-chemické vlastnosti půd, zmenšuje mocnost půdního profilu, zvyšuje štěrkovitost, snižuje obsah živin a humusu, poškozuje plodiny a kultury, znesnadňuje pohyb strojů po pozemcích a způsobuje ztráty osiv, sadby, hnojiv a přípravků na ochranu rostlin. Transportované půdní částice a na nich vázané látky znečišťují vodní zdroje, zanášejí akumulační prostory nádrží, snižují, průtočnou kapacitu toků, vyvolávají zakalení povrchových vod, zhoršují prostředí pro vodní organismy, zvyšují náklady na úpravu vody a těžbu usazenin a velké povodňové průtoky poškozují budovy, komunikace, koryta vodních toků, apod. (Janeček a kol., 2002) Ztráta půdy erozí ze zemědělsky i nezemědělsky využívaných ploch je vážným celosvětovým problémem. Proces eroze půdy je přírodní proces, který nelze zcela zastavit, lze jej ale výrazně omezit. Podle údajů FAO jsou ve světě degradovány 2 mld. hektarů půd, z toho 56 % vodní erozí a 28 % erozí větrnou. Detailnější hodnoty jsou uvedeny v tabulce č. 4. Studie
World Resources Institut a UN Environmental 35
Programme z roku 1992 uvádí, že půda na více než 12 milionech km 2 byla od roku 1945 vážně poškozená erozí. Výzkum rovněž prokázal, že území 89 tisíc km 2 bylo erodováno v kombinaci s nadměrnou pastvou, odlesněním nebo nevhodným zemědělským obhospodařováním, do té míry, že zde není možná další produkce plodin (Miller, 1998). Odhaduje se, že v Evropské unii je ohroženo vodní erozí 26 miliónů hektarů a větrnou cca 1 milion hektarů. Údaje OECD z roku 2000 jsou o něco optimističtější, když uvádějí, že rozloha zemědělské půdy s vysokým nebo vážným ohrožením vodní a větrnou erozí není v zemích OECD celkově válka, v některých zemích však představuje více než 10 % zemědělské půdy (OECD a MŽP, 2002). Erozí je odnášeno velké množství materiálu, jen ve Spojených státech amerických se jedná ročně asi o 4 miliardy tun půdy, z toho zhruba dvě třetiny vodou a jedna třetina větrem (Brady, Weil, 2002). Množství plavenin ve vodních tocích vzrůstá se zvyšující se intenzitou eroze po nevhodných zásazích člověka. Objem plavenin na rakouském úseku Dunaje vzrostl v poválečném období o více než 30 %, což je zejména důsledek pěstování kukuřice, jejíž plochy se zvětšily 4x. (Šarapatka, Dlapa, Bedrna, 2002) I když největším zdrojem erozních smyvů je orná půda, nelze přehlížet ani plochy stavenišť, mechanizovanou těžbou dřeva poškozené lesní půdy, abradované břehy koryt potoků a řek při povodních apod., které se také podstatnou měrou podílejí na zvýšeném transportu splavenin. (Janeček a kol, 2002) Neztrácí se pouze živiny, ale i půdní organická hmota. Z pokusů publikovaných Fulajtárem a Janským (2001) vyplývá ztráta organické hmoty v porostu slunečnice 390 kg z hektaru za rok, což představuje 0,76 % celkového množství. (Šarapatka, Dlapa, Bedrna, 2002) Eroze půdy zvyšuje štěrkovitost, snižuje obsah živin a organických látek v půdě, způsobuje ztráty osiva a sadby, znesnadňuje pohyb strojů po pozemcích rozrušených erozními rýhami. V důsledku snížení počáteční akumulace a infiltrace vody se zvyšuje povrchový odtok, který následně ohrožuje níže ležící území, smyté nerozpuštěné látky zanášejí vodní díla a chemické látky vázané na sediment zhoršují jakost povrchových vod.
36
Zanedbání protierozní ochrany má za následek vedle nevratné degradace půdního fondu, ostatních škod také následky ve vodním hospodářství. Dusičnany ve vodách v důsledku vyplavování půdním profilem nebo erozí a povrchovým odtokem způsobují kontaminaci hydrosféry a spolu s fosforem zapříčiňují vznik eutrofizace. (Kvítek, Tippl, 2003) Chemické látky ohrožují nebo dokonce znemožňují využití vodních zdrojů a představují výrazné nebezpečí pro společnost. Uvedený proces je velmi nebezpečný, protože chemické látky se snadno uvádějí do pohybu a navíc eroze probíhá rozptýleně na velkých plochách, což velmi znesnadňuje, až znemožňuje návrh účinných a ekonomicky únosných protierozních opatření. (Tlepák, Šálek, Legát, 1992) Eroze přináší ztráty na půdách, na produkci a působí sjezdové škody. Tento ekonomický aspekt je v současné době předmětem intenzivního výzkumu. (Roose, 1993) Významným jevem, který se podílí na poškozování a znečišťování vodních zdrojů a půdy, je vodní eroze. (Holý, Mls, Váška, 1982)
37
3.5 Vodní eroze John Boyd Orra v roce 1948 prohlásil: „Je-li půda, na níž závisí zemědělství a veškerý lidský život, ničena erozí, je bitva o osvobození lidstva od nedostatku předem ztracena“. Eroze půdy není však neodvratným nebezpečím pro naše životní prostředí, pokud nesložíme ruce v klín a budeme s ní bojovat. Posuzujeme-li možnosti boje s erozí půdy podle účinnosti jednotlivých faktorů ovlivňujících erozi půdy, dojdeme nutně k závěru, že ovlivnění stabilně působícími přírodními faktory je mnohem menší, než vliv, který může na erozi půdy vykonávat člověk prostřednictvím faktorů, které svou hospodářskou činností ovládá. (Stehlík, 1974) Z přírodních příčin se v zemědělství uplatňuje především eroze půdy, která způsobuje znečištění povrchových i podzemních vod smyvem, odnosem a vyluhováním půdy. V nepoměrně menší míře se uplatňují zemní sesuvy, laviny apod. (Tlapák, Šálek, Legát, 1992)
3.5.1
Formy eroze
Ministerstvo zemědělství dělí erozi na: plošnou, výmolovou, rýžkovou a brázdovou, rýhovou, výmolovou a stržovou. Tab č. 1 Specifikace jednotlivých forem projevů eroze Forma eroze plošná
Sub forma eroze
Specifikace formy rovnoměrný smyv půdních částic po celé ploše, vyplavovány jsou především jemnozrnné frakce půdy nebo ztráta celé orniční vrstvy na celém povrchu nebo v pruzích 38
Vhodná skupina návrhových opatření organizační a agrotechnická opatření
rýžková
hustá síť drobných úzkých rýžek širokých a hlubokých 2 – 10 cm
brázdová
mělké širší zářezy s menší hustotou výskytu rýhy široké a hluboké 10 – 30 cm
výmolová
organizační, agrotechnická i technická opatření
organizační, agrotechnická i technická opatření rýhová technická opatření v kombinaci s organizačními a agrotechnickými výmolná výmoly hluboké a asanace výmolu, široké 30 – 100 cm stabilizace dráhy v místech soustředěného koncentrace a odtoku, soutoku přívalových v kombinaci s vod v úžlabinách, organizačními a údolnicích, cestách, agrotechnickými příkopech opatřeními stržová strže hluboké a asanace strže, široké více než 1m, stabilizace dráhy s délkou často větší soustředěného než 1 km odtoku, v kombinaci s organizačními a agrotechnickými opatřeními Zdroj: Ministerstvo zemědělství – příručka ochrany proti vodní erozi Formy eroze se dělí na erozi plošnou, rýhovou, výmolovou a proudovou. (Vácha, Borůvka, 2009) Při plošné erozi je půda erodována téměř rovnoměrně po celé ploše pozemku nebo určité části svahu. Čím je plocha svahu rovnější, tím jsou podmínky pro soustřeďování vody menší. Avšak ani dokonale urovnaný povrch nemůže zabránit soustřeďování vody na svahu do rýžek a proto se dá plošná eroze těžko oddělit od rýžkové. Působením plošné eroze se profil půdy postupně snižuje v některých případech až na skalní podloží. První fáze plošné eroze je kapková eroze, kterou vznikají v půdě drobné jamky. Další fáze je eroze, která probíhá při pohybu vody po nakloněné ploše půdního povrchu. Při malé kinetické energii vody jsou jí vyplavovány nejjemnější půdní částice a proto má silný výběrový (selektivní) účinek. Tím se na povrchu půdy tvoří hrubozrnná 39
vrstva skeletu (tzv. kamenná dlažba), která současně chrání půdu před smyvem. Soustřeďováním plošného odtoku vzniká rýžková eroze o hloubce a šířce několika cm. Při větším soustředění vody a postupném prohlubování stružek vznikají erozní rýhy různé velikosti a tvaru. Podle tvaru příčného profilu lze rozeznávat rýhy ploché, úzké, široké a oblé. Největší formou eroze jsou strže, jejichž příčný profil má rozměry v řádu větším než 1 m. Srážková voda působí erozně nejen při povrchovém odtoku, ale i při jejím podpovrchovém odtoku, způsobujícím vnitropůdní erozi. Zachar (1970) jí rozumí mechanické vyplavování jemných, různě dispergovaných frakcí půdy gravitační vodou mezi agregáty, přispívající ke skeletizaci půdy. Zvláštní formou podzemní eroze je tunelová eroze (sufoze), spočívající ve vymílání podpovrchových chodeb vodou nad nepropustným podlažím. Konečným stadiem tunelové eroze jsou erozní rýhy, vzniklé probořením stropů. Erozi, při které se odnos půdy rovná její tvorbě zvětráváním nazývá Zachar (1970) erozí vyrovnanou či kompenzační. Intenzita tvorby půdy je dána především vlastnostmi substrátu, jeho tvrdostí a větratelností podloží. Podle Kohnkeho a Bertranda se 1 cm vrstva půdy na karbonátových morénách vytvoří za 10 až 857 let tj. 0,157 – 13,44 t . ha-1 . rok-1, přičemž nejvyšší hodnoty se zjistily na uměle kypřených půdách. Na nenakypřených nepřevýšila tvorba půdy 1 t . ha 1
. rok-1. Rovněž tak Bennet (1955) předpokládá, že 2 – 3 cm vrstvy půdy potřebují na
svůj vznik za velmi příznivých podmínek, při dobrém vegetačním pokryvu a ochraně půdy 200 až 1 000 let, tj. 0,324 – 1,62 t . ha-1 . rok-1. Kukal (1964) došel k závěru, že průměrná rychlost tvorby půdy na celém zemském povrchu se pohybuje okolo 1,2 t . ha-1 . rok-1. Všechny tyto údaje jsou jen orientační, protože intenzita a kvalita zvětrávání jsou velice variabilní. Zachar (1970) za míru vyrovnané eroze považuje ztrátu 0,75 t . ha -1 . rok-1 s kolísáním mezi 0,25 až 1,5 t . ha-1 . rok-1. Pokud je půda tvořena mocnější vrstvou půdy (spraše) může být přípustná eroze větší než vyrovnaná, aniž by došlo k podstatnému snížení půdní úrodnosti.
40
Tab č. 2 Intenzita odnosu půdy erozí klasifikace plošné eroze podle intenzity (Zacha, 1970 in Janeček, 2002) Stupeň
Intenzita odnosu půdy
Hodnocení eroze
erozí
3.5.2
1
do 0,05 mm/rok
nepatrná
2
0,05 – 0,5 mm/rok
slabá
3
0,5 – 1,5 mm/rok
střední
4
1,5 – 5,0 mm/rok
silná
5
5,0 – 20,0 mm/rok
velmi silná
6
nad 20,0 mm/rok
katastrofální
Intenzita eroze
Erozi je možné třídit i podle její intenzity. Čím je půda skeletovitější, tím rychleji klesá intenzita plošné eroze. Intenzita plošné, vodní a větrné eroze se zpravidla vyjadřuje ztrátou, resp. odnosem půdy v mm, t . ha -1 popř. m3 . ha-1 za určité časové období, zpravidla za 1 rok. Třídění erozního ohrožení dle intenzity (dle odnosu v t.ha-1) – stav v ČR (Sáňka a Materna, 2006): velmi slabé ohrožení - 3 % zemědělských půd, slabé ohrožení – 26 % zemědělských půd, střední ohrožení – 25 % zemědělských půd, silné ohrožení – 17 % zemědělských půd, velmi silné ohrožení – 11 % zemědělských půd, extrémní ohrožení – 18 % zemědělských půd. Intenzita procesu vodní eroze, je výsledkem vztahu mezi erozní účinností erozních činitelů a erodovatelnosti půdy. Síly přenesené erozními činiteli na půdní částice mají dvojí účinek (Janeček, 2008): destrukční – půdní částice jsou při dopadu dešťových kapek vytrhovány z povrchu půdy a vystřelovány do výše až 0,6 m nebo přemisťovány do stran až na vzdálenost cca 1,5 m. Zhutňující – výsledkem hutnícího účinku kapek je vytváření škraloupu na povrchu půdy v důsledku ucpávání pórů jílovými částicemi, které jsou uvolněny z rozpadajících se půdních agregátů. Znalost intenzity erozních procesů je základem pro návrh ekonomické protierozní ochrany území. (Toman, 1999)
41
3.5.3
Míra eroze
Dle Bedrny známe aktuální a potenciální půdní erozi. Aktuální půdní eroze se měří přímo v terénu a představuje skutečné množství půdy (v mm, m 3, kg, t) odnesené z určité plochy (ha, km2) za rok. V našich podmínkách je roční tvorba zvětráváním hornin 0,05 – 0,10 mm, což činí 7 – 14 t zeminy na 1 ha. V tomto rozsahu je i přípustná ztráta půdy erozí. Při slabé erozi je odnos půdy menší než 0,5 (1) mm, střední 0,5 – 1,5 (1 – 2) mm, silné 1,5 – 3 (2 – 5) mm a při velmi silné (katastrofické) ˃ 3 (5) mm za rok z plochy 1 ha. Potenciální půdní eroze se počítá podle vzorců a má význam pro odhad urychlené eroze způsobené člověkem po odstranění vegetace, změně vegetace, zásahu do délky a sklonitosti svahu apod. (Bedrna, 2002) Tab č. 3 Míra eroze půdy
3.5.4
Kategorie
Odnos půdy v t. ha-1 ročně
Přípustná
˂ 4 (7)
Nízká
4 (7) – 10 (15)
Střední
10 (15) – 20 (30)
Vysoká
20 (30) - 50
Katastrofická
˃ 50
Příčiny vodní eroze
Vznik, průběh a intenzita erozního procesu je ovlivněna kombinovaným působením řady přírodních a člověkem ovlivněných podmínek. Tyto tzv. faktory eroze lze rozdělit (Janeček, 2008): Klimatické a hydrologické: zeměpisná poloha, nadmořská výška, množství, rozdělení a intenzita srážek, teplota, oslunění, výpar, odtok, výskyt, směr a síla větru. Morfologické: sklon území, délka a tvar svahu, expozice, navětrnost. 42
Geologické a půdní: povaha horninového substrátu, půdní druh a půdní typ, textura a struktura půdy, její vlhkost a zvrstvení, obsah humusu. Vegetační: hustota a délka trvání pokryvu. Způsob využívání a obhospodařování půdy: poloha a tvar pozemku, směr obdělávání, střídání plodin.
3.5.5
Simulační modely vodní eroze a transportu látek
Metoda matematických, simulačních modelů eroze a transportu látek se začala rozvíjet v 70. letech (Foster 1982, Morgan 1986). Koncepce modelů vychází z definice eroze. Metoda využívá nejnovější poznatky z teorie mechanismu eroze, hydrauliky povrchového odtoku, infiltrace, výpočetní techniky, informačních technologií apod. (Janeček a kol, 1998) Přehled: AGNPS, EROSION 2D a EROSION 3D, EUROSEM, SMODERP, WEPP Modely prochází neustálým vývojem a jejich využití a informační schopnosti zvyšuje spojení s geografickými informačními systémy (GIS) při přípravě vstupních údajů a interpretaci výstupů. Výstupy simulačních modelů odtoku, eroze a transportu látek lze použít především jako informace (Dostál a kol, 1998) pro: rozhodovací procesy při řešení koncepce využití území, systému ochrany půdy a vody a zvýšení ekologické stability území a návrh jednotlivých prvků systému ochrany půdy a vody.
3.5.6
Způsob využívání půdy
Hospodářsko-technické poměry záleží především na užívání a obhospodařování půdy, na volbě a polohovém rozmístění kultur, na jejich zařazení do vhodného osevního postupu a na provedení různých technických zásahů. Jsou důležitým činitelem, který může kladným i záporným způsobem ovlivnit intenzitu erozních procesů.
43
Eroze mívá největší intenzitu na půdách, na nichž byl porušen původní porost, tedy převážně na zemědělských půdách zbavených porostu z různých důvodů (výstavba sídlišť, komunikací, výcvikových prostorů, apod.). Každý zásah do přirozeného vegetačního krytu půdního povrchu je nutno posuzovat z hlediska možných důsledků, vyúsťujících obvykle v intenzivní erozní procesy, a proto se v každém připravovaném projektu mají navrhnout účinná protierozní opatření. (URL 11)
3.5.7
Protierozní opatření
Zemědělskou půdu na svazích je třeba chránit před vodní erozí vhodnými protierozními opatřeními. O použití jednotlivých způsobů ochrany rozhoduje jejich účinnost, požadované snížení smyvu půdy a nutná ochrana objektů (vodních zdrojů, toků a nádrží, intravilánů měst a obcí atd.) při respektování zájmů vlastníků a uživatelů půdy, ochrany přírody, životního prostředí a tvorby krajiny. (Podhrázská, Dufková, 2005). Úkolem ochranných opatření je snížení lidským působením zrychlené eroze na úroveň normální, geologické eroze. (Bennet, 1939). Navržená opatření na orných půdách (Kvítek, Tippl, 2003): Organizační opatření: deliminace kultur zatravněním a zalesněním, protierozní rozmísťování plodin, pásové střídání plodin, změna velikosti a tvaru pozemku Agrotechnická opatření: vrstevnicové obdělávání, meliorace podorničních horizontů, mulčování, výsev do ochranné plodiny, strniště a ponechaných rostlinných zbytků na povrchu půdy, setí do hrubé brázdy, přerušované brázdívání, stabilizace povrchu půdy Technická opatření: terasování, průlehy, terénní urovnávky, ochranné hrázky, příkopy, protierozní kanály, polní cesty s protierozním charakterem, protierozní nádrže, sanace strží, úvozů. Většina protierozních opatření (racionální organizace pozemků, minimalizace zpracování půdy, diferencovaná skladba osevního sledu, ochrana povrchu půdy, 44
neškodné odvedení povrchových vod včetně stagnujících, přeměna povrchového odtoku v podpovrchový a eliminace ohnisek eroze) včetně prevence současně chrání půdní strukturu. Naopak zachování stabilní struktury je jedním ze základních předpokladů ochrany půd před erozí. (Lhotský, 2000). Ochrana půdy před erozí, která je v našich podmínkách prokazatelně nutná, musí proto spočívat v důsledné aplikaci protierozních opatření. (Bičík, Budňáková, a kol., 2009). Protierozní opatření před vodní erozí má: chránit půdu před účinky dopadajících kapek, podporovat vsak vody do půdy, zlepšovat soudržnost půdy, omezovat unášející sílu vody a soustředěného povrchového odtoku, neškodně odvádět povrchově odtékající vodu a zachycovat smytou zeminu. Nutnost rekognoskace terénu se zaměřením pozornosti na (Vácha, Borůvka, 2009) : hydrologické poměry, organizace a využití půdního fondu, způsob obhospodařování pozemku, aktuálnost mapových podkladů a současného stavu (včetně vlastnických vztahů).
3.6 Černozemě Referenční třída: Černosoly Půdy s mocným černickým humusovým horizontem s drobtovou až zrnitou strukturou, vyvinuté z nezpevněných karbonátovo-silikátových substrátů. Představují model optimálního souboru fyzikálních, chemických, mineralogických a biologických vlastností půd pro zemědělské využití. (Jandák, Prax, Pokorný, 2001) Půdní typ: CE- černozem Patří půdní typ černozem mezi naše nejznámější, nejhodnotnější a nejúrodnější půdy. Černozemě jsou rozšířeny v našich nejsušších a nejteplejších oblastech, kde vznikly v raných obdobích postglaciálu pod původní stepí a lesostepí. Roční úhrn srážek v černozemních oblastech činí 450 – 650 mm, průměrná roční teplota je nad 8 stupňů Celsia. Matečným substrátem jsou většinou spraše, jen místy se uplatňují také zvětraliny 45
slínovců (slíny), vápnité terciérní jíly nebo vápnité písky. Nadmořská výška zpravidla nepřesahuje 300 m n. m. Hlavním půdotvorným procesem při vzniku černozemí byla intenzivní huminifikace (černozemní půdotvorný pochod). Pro půdní profil je charakteristický mocný, tmavě zbarvený humusový (černický) horizont, který zasahuje do hloubky někdy až 80 cm. Tento horizont se vyznačuje odolnou vodostálou půdní strukturou a je značně oživený (edafon). Pro černozem na spraši je příznačný výskyt vápnitých žilek (pseudomicelií), povlaků a konkrecí (bílé vápnité agregáty – cicváry), vzniklých následkem migrace karbonátů profilem. (Vopravil a kol, 2009). (Němeček, 1990) Černozemě představují nejtypičtější skupinu půdních typů molisolů, s výrazným sorpčně nasyceným molikovým horizontem a s charakteristickým kalcikovým horizontem: Ap – Ac – AC – Ca – Cca. Černozemě jsou nejčastěji zrnitostně středně těžké, bez obsahu skeletu, s vysokým obsahem kvalitního humusu. Půdní kyselost (pH) je neutrální a půda má velmi dobré sorpční vlastnosti. V současné době jsou černozemě prakticky bez výjimky využity jako orná půda, často jsou však ohroženy vodní a větrnou erozí, utužením půdy, acidifikací, ale třeba i nevratným záborem půdy pro výstavbu. Černozemě jsou vhodné pro naše nejnáročnější plodiny: cukrovku, kukuřici, pšenici, ječmen, vojtěšku a pěstování zeleniny, i když zpravidla vlivem značně suchého klimatu občas trpí přílišným vysycháním.
46
4 MATERIÁL A METODY ZPRACOVÁNÍ 4.1 Charakteristika zájmové oblasti Hustopečsko 4.1.1
Poloha a základní údaje
Mikroregion v současné době tvoří 29 obcí. Boleradice, Borkovany, Bořetice, Brumovice, Diváky, Horní Bojanovice, Hustopeče, Kašnice, Klobouky u Brna, Kobylí, Krumvíř, Křepice, Kurdějov, Morkůvky, Němčičky, Nikolčice, Popice, Pouzdřany, Starovičky, Starovice, Strachotín, Šakvice, Šitbořice, Uherčice, Velké Hostěrádky, Velké Němčice, Velké Pavlovice, Vrbice, Zaječí, rozkládajících se v jižním cípu naší republiky při hlavní trase Brno
–
Břeclav.
příznivým
Díky
přírodním
podmínkám byla tato místa dějištěm lidské historie již od doby kamenné. Krajina byla
přetvářena
na
zemědělskou půdu, od 13. stol.
se
zde
rozšířilo
pěstování vinné révy, které se
postupně
dominantní. v obrazech) Obr. č. 3 Mapa mikroregionu Hustopečsko
47
stalo
(Hustopečsko
4.1.2
Klimatické poměry
Celé území je typické velmi teplým podnebím, ovlivňovaným z východu kontinentálními vlivy a z jihu středozemním (mediteránním) podnebím. (Hustopečsko v obrazech). Klimaticky patří Hustopečsko do nejteplejší oblasti ČR (oblast T4, velmi teplá, suchá). Pouze okrajová oblast od Klobouk směrem ke hřbetu Žďárského lesa náleží do oblasti mírně chladnější a vlhčí (T2). Klima je ještě xerotermní, ale výrazně vlhčí než např. v navazujícím Mikulovsku, což je způsobeno blízkostí návětrného svahu Karpat. V členitějším terénu vytváří sníženiny menší inverzní koltiny. (Mikroregion Hutopečsko)
4.1.3
Vegetace
Původní vegetace tohoto území tvoří společenstva teplomilných doubrav nebo dubohabřin, na prudších teplých svazích s dubem šípákem. Rovněž vegetace na odlesněných plochách patří k velmi typickým společenstvům Panonie. Jedná se o typy teplomilných trávníků. V polohách nivních jsou časté lužní lesy, v odlesněných polohách říčních aluvií pak bohaté zaplavované louky, doplněné vysoko-bylinnou vegetací. Vyskytuje se zde však dosud i řada druhů rostlin, které představují prvky společenstev nejteplejších původních nebo člověkem druhotně vytvořených bezlesých suchých a teplých lesostepních či stepních stanovišť tzv. lučních nebo drnových stepí (kavyly, kozince aj.). (Mikroregion Hustopečsko). Listnaté lesy, místy v přírodě blízkém druhovém složení, pokrývají vrcholy nejvyšších kót a sklonitější severní svahy. Drtivá většina ploch je intenzivně zemědělsky využívána, často bez ohledu na sklonitostní poměry. Hustá síť venkovských sídel je vesměs středověkého založení. (URL 12)
48
4.1.4
Fauna
Mikroregion Hustopečsko je domovinou zejména ojedinělých druhů hmyzu, jako jsou kudlanka nábožná, zlatohlávek tečkovaný, tesařík řebříčkový, drvodělka fialová aj. (Mikoregion Hustopečsko)
4.1.5
Hydrologické poměry
Území je součástí povodí Dunaje, protéká jím říčka Štinkovka, s přítokem Pradlenkou, která se vlévá u Šakvic do Novomlýnských nádrží. Vodní toky v území jsou meliorovány, voda rychle odtéká. Podle mapy Regiony povrchových vod ČSR (1971) leží celý mikroregion Hustopečsko v nejméně vodné oblasti (I-B-4a), kde nejvodnější měsíce jsou únor a březen; celá oblast má malou retenční schopnost a silně rozkolísaný odtok. Z toho vyplývá potřeba zadržení vody v území, ale také nutnost ochrany před důsledky přívalových dešťů. Ta je řešena budováním suchých poldrů. Nad Zadním rybníkem se nachází inundační území, které je nutno méně obdělávat a více zatravňovat, jinak docházelo k erozním splachům a zabahňování rybníka.
4.1.6
Geologické a pedologické poměry
Území "Hustopečska" představuje rozmanité teritorium od Pavlovských vrchů na JZ, přes širokou aluviální nivu Dyje (zde min. 160 m n. m.) po rozhraní vrchoviny Ždánického lesa (zde max. 410 m n. m.) a Kyjovské pahorkatiny ve Středomoravských Karpatech na SV. (URL 12). Geograficky se jedná o území Dyjskosvrateckého úvalu v oblasti Novomlýnských nádrží a jižního okraje Ždánického lesa. Krajina se vyznačuje různorodou členitostí využívané ze 78% zemědělsky, 7% tvoří lesní plochy, 4% vodní plochy a 11% zástavba a ostatní plochy. Rovinný charakter v jižní části s nm. v. 170 - 200 m zahrnuje cca 1/3 území s deseti obcemi. Zde převažují zemědělské a vodní plochy. V severní části je území charakteristické výraznou členitostí od 206 m n. m. obce Bořetice po nejvyšší 49
vrchol „Přední kout“ v nm. v. 410 m převažují svažité zemědělské plochy a lesní plochy zastoupené listnatými a částečně smíšenými dřevinami. Výrazná členitost je rovněž v poloze obcí: Strachotín v nm. v. 171 m rozkládající se v rovině, přes v údolí schované Němčičky s nm. v. 272 m až po nejvýše položenou obec Vrbice situovanou na kopci s 288 m. (URL13)
Obr. č. 4 Přírodní geosystémy "Hustopečska" (URL 12)
50
Obr. č. 5 Rizikovost území "Hustopečska" vůči půdní erozi (URL 12)
51
Obr. č. 6 Areály "holých půd" na území "Hustopečska" k 1. 8. 1994 (URL 12) Z potenciálních informačních zdrojů o erozi půdy se DPZ jeví relativně nejspolehlivějším, především z hlediska podchycení prostorové distribuce erozního fenoménu. Za účelem omezení postranních vlivů různých faktorů na optické projevy sledovaného fenoménu a pro jeho maximálně jednoznačné rozlišení v záznamech DPZ byly vyvinuty rozličné korekční a interpretační metody (viz Jürgens, Fander, 1993, Šúri, 1993, 1995).
52
Území "Hustopečska" je zachyceno na záznamu skaneru TM družice Landsat v 7 pásmech spektra (kanály 1,2,3,4,5,6,7) ze dne 1. 8. 1994. Na bázi těchto dat byly sestaveny nepravě barevné syntézy typu 2B + 3G + 4R (2-zelenooranžové pásmo TM s modrým filtrem-B, 3-červené pásmo TM se zeleným filtrem-G, 4-infračervené pásmo TM s červeným filtrem-R) a tyto použity jako výchozí materiál pro geometrické korekce skanerového snímku, resp. pro jeho slícování s použitým topografickým podkladem. Vlastní geometrické korekce snímku byly provedeny systémem pro zpracování obrazu ERDAS. (URL 12)
Obr. č. 7 Rozmístění "silně" erozí poškozených půd ve vybraných typech geosystémů na území "Hustopečska" k 1. 8. 1994
53
4.2 Metody stanovení 4.2.1
Odběr vzorků
Vzorky byly odebrány v září roku 2012 v zájmové oblasti mikroregion Hustopečsko. Zde se prováděl odběr a následný rozbor vzorků v povrchovém minerálním horizontu, na stanovení aktuální a potenciální půdní reakce (ve třech opakováních). Do vyhodnocení spadá 5 pozemků ve svažitém terénu, kde na každém svahu byla zvolena 3 odběrná místa a to na vrchní části, středu a spodní části svahu. Celkem bylo řešeno 15 míst. Zkoumané lokality: Horní Bojanovice, Hustopeče, Krumvíř 1, Krumvíř 2, Němčičky.
Obr. č. 8 Půdní sondy – Krumvíř 1 – foto 7 je vrchní část svahu, 8 je střed a 9 je spodní část svahu
4.2.2
Příprava vzorků v laboratoři
1. Vyschnutí odebraných vzorků v otevřených sáčcích v aerobním prostředí 2. Rozmělnění v třecí misce 3. Prosívání přes síto s 2 mm oky za vzniku jemnozemě
54
4.2.3
Stanovení výměnné půdní reakce
Princip metody: Ionty vodíku, poutané půdními koloidy, se vytěsní draselnými ionty a elektrometricky se změří výměnná reakce půdy. Činidla: Chlorid draselný, roztok c (KCl) = 1 mol.l-1 – 74,56 g KCl se rozpustí v destilované vodě a doplní po rysku v odměrce na 1 litr. Postup stanovení: Do kádinky se naváží 10 g jemnozemě a přidá se 25 ml roztoku KCl. Poté se suspenze důkladně míchá po dobu 5 minut a nechá se 24 hodin stát. Po 24 hodinách se vloží elektrody a změří se pH, dokud se hodnoty na pH metru neustálí (1 – 2 minuty). Ustálená hodnota pH se odečte a zaznamená jako pH/KCl (Jandák et al., 2009).
4.2.4
Stanovení aktivní půdní reakce
Princip metody: Hodnota aktivní reakce se stanoví změřením pH vodní suspenze zeminy pomocí kombinované elektrody. Činidla: tlumící roztoky pro nastavení pH metru (např. o hodnotě 4 a7), destilovaná voda zbavená oxidu uhličitého. Postup stanovení: Do kádinky o velikosti 50 cm3 se naváží 10 g zeminy na vzduchu vyschlé (jemnozem), pomocí pipety se přidá 25 cm3 vychladlé destilované vody, zbavené CO2 5 min. převařením. Vzniklá suspenze se 5 minut intenzivně míchá tyčinkou a nechá se 24 hodin stát. Po 24 hodinách se pomocí pH metru v kádince změří hodnota pH, označí se jako pH/H2O (Jandák et al., 2009).
55
4.3 Statistické metody 4.3.1
Aritmetický průměr
Je spolu s rozptylem nejvýznamnější statistickou charakteristikou. Je nejčastěji používaným průměrem, počítá se z hodnot zkoumaného znaku všech jednotek hodnoceného souboru a charakterizuje úroveň znaku (Stávková, Dufek, 2000).
4.3.2
Rozptyl (variance)
Je definován jako průměrná čtvercová odchylka počítaná od aritmetického průměru. Je to nejdůležitější míra variance, která vhodně a přesně postihuje odlišnosti všech jednotlivých hodnot zkoumaného kvantitativního znaku (Stávková, Dufek, 2000).
4.3.3
Směrodatná odchylka
Je druhou odmocninou rozptylu a jako taková vychází v původních měrných jednotkách znaku (Stávková, Dufek, 2000).
56
4.3.4
Jednofaktorová analýza rozptylu
Analýza rozptylu (ANOVA) je statistický test, který testuje nulovou hypotézu o shodě středních hodnot pro více výběrů (3 a více). Odlišnost rozptylů a aritmetických průměrů jednotlivých porovnávaných výběrů se považuje za míru intenzity působení posuzovaných faktorů (úrovní). Jednofaktorová analýza rozptylu posuzuje vliv jednoho faktoru na měřenou veličinu. Je možné ji provést, pokud jsou jednotlivé výběry navzájem nezávislé, pocházejí z normálního rozdělení a mají homogenní rozptyl. Nulová hypotéza se zamítá, pokud platí, že: F ≥ F1-α;k-1;N-k kde F1-α;k-1;N-k je kvantil Fisher-Snedecorova rozdělení na hladině významnosti (1-α) a se stupni volnosti (k-1) a (N-1). F < Fkrit
H0 nezamítnuta (neprokázán statisticky významný rozdíl)
F ≥ Fkrit
H0 zamítnuta (prokázán statisticky významný rozdíl) (Drápela, 2000)
57
5
VÝSLEDKY PRÁCE A DISKUZE
Tab č. 4 Naměřené hodnoty výměnné půdní reakce (pH/KCl)
KCL Číslo vzorku
Hustopeče
Krumvíř 2
Krumvíř 1
Němčičky
pH - průměr
pH
1A 1A 1A 2A 2A 2A 3A 3A 3A 4A 4A 4A 5A 5A 5A 6A 6A 6A 7A 7A 7A 8A 8A 8A 9A 9A 9A 10A 10A 10A 11A 58
7,00 6,99 7,11 7,20 7,13 7,15 7,18 7,25 7,21 7,26 7,19 7,20 7,41 7,38 7,44 7,05 7,11 7,06 7,32 7,38 7,22 7,23 7,27 7,35 7,36 7,29 7,25 7,24 7,18 7,31 7,31
7,03
7,16
7,21
7,22
7,41
7,07
7,31
7,28
7,30
7,24 7,27
11A 11A 12A 12A 12A 13A 13A 13A 14A 14A 14A 15A 15A 15A
Horní Bojanovice
7,28 7,22 7,15 7,22 7,14 7,49 7,51 7,50 7,32 7,48 7,35 7,36 7,29 7,31
7,17
7,50
7,38
7,32
Tab č. 5 Hodnocení výsledků pH/KCl dle Praxe a Pokorného (2004) pH/KCl ˂ 4,5 4,6 - 5,5 5,6 - 6,5 6,6 - 7,2 ˃ 7,3
Hodnocení zeminy Silně kyselá Kyselá Slabě kyselá Neutrální Alkalická
59
pH/KCl 7,6 7,5 7,4 7,3 7,2
vrchní část svahu
7,1
střed svahu
7
spodní část svahu
6,9 6,8 6,7
Hustopeče
Krumvíř 2
Krumvíř 1
Němčičky
Horní Bojanovice
Graf č. 3 pH/KCl srovnání celého svahu pH/KCl – celého svahu (vrchní, střední a spodní části) z Grafu č. 3 pH průměr vrchní části svahu je: 7,26 = neutrální pH průměr střední části svahu je: 7,3 = alkalická pH průměr spodní části svahu je: 7,21 = neutrální
Celý svah - průměr 8,2 8 7,8 7,6 7,4
KCl
7,2
H2O
7 6,8 6,6 Hustopeče
Krumvíř 2
Krumvíř 1
Němčičky
Horní Bojanovice
Graf č. 4 KCl a H2O - Průměr celého svahu pro jednotlivé pozemky 60
Hustopeče mají z průměrných hodnot nejnižší pH/KCl , naopak nejvyšší mají Horní Bojanovice. pH/H2O výsledně nejnižší mají Němčičky a nejvyšší Krumvíř 2.
Tab č. 6 Naměřené hodnoty aktuální půdní reakce (pH/H2O) H2O Číslo vzorku
Hustopeče
Krumvíř 2
Krumvíř 1
Němčičky
pH - průměr
pH 1A 1A
7,65 7,84
1A 2A 2A 2A 3A 3A 3A 4A 4A 4A 5A 5A 5A 6A 6A 6A 7A 7A 7A 8A 8A 8A 9A 9A 9A 10A 10A 10A
7,89 7,92 7,94 7,96 8,00 7,97 7,96 8,00 7,93 7,98 8,03 8,03 8,03 7,99 7,94 7,99 7,98 7,94 7,97 8,01 8,01 7,98 7,93 7,91 7,92 7,87 7,84 7,83
61
7,80
7,94
7,98
7,97
8,03
7,97
7,96
8,00
7,92
7,85
Horní Bojanovice
11A 11A 11A 12A 12A
7,89 7,86 7,86 7,88 7,87
12A 13A 13A 13A 14A 14A
7,84 7,90 7,94 7,92 7,93 7,92
14A 15A 15A 15A
7,91 7,88 7,87 7,89
7,87
7,86
7,92
7,92
7,88
Tab č. 7 Hodnocení výsledků pH/H2O dle Praxe a Pokorného (2004): pH/H2O ˂ 4,9 5,0 - 5,9 6,0 - 6,9 7,0 7,1 - 8,0 8,1 - 9,4 ˃ 9,5
Hodnocení zeminy Silně kyselá Kyselá Slabě kyselá Neutrální Slabě alkalická Alkalická Silně alkalická
62
pH/H2O 8,05 8 7,95 7,9 vrchní část svahu
7,85
střed svahu
7,8
spodní část svahu
7,75 7,7 7,65 Hustopeče
Krumvíř 2
Krumvíř 1
Němčičky
Horní Bojanovice
Graf č. 5 pH/H2O pro celý svah
pH/H2O - celého svahu (vrchní, střední a spodní části) z Grafu č. 5 pH průměr vrchních vrstev je: 7,90 = slabě alkalická pH průměr středních vrstev je: 7,95 = slabě alkalická pH průměr spodních vrstev je: 7,92 = slabě alkalická
Hustopeče dosahují ve vrchní části nejnižších hodnot pH/H 2O, nejvyšších Krumvíř 2. Ve střední části svahu nejnižší hodnoty mají Němčičky a nejvyšší Krumvíř 2. Ve spodu svahu nejnižších hodnot jsou Němčičky a nejvyšších Hustopeče.
63
Vrchní část svahu 8,2 8 7,8 7,6 7,4 7,2
KCl
7
H20
6,8 6,6 6,4 Hustopeče
Krumvíř 2
Krumvíř 1
Němčičky
Horní Bojanovice
Graf č. 6 Srovnání hodnot pH/KCl a pH/H2O v 1. části svahu Hustopeče mají ve vrchní části svahu nejnižší naměřené hodnoty pH/KCl a pH/H2O. Naopak nejvyšší hodnoty pH/KCl vykazují Horní Bojanovice a pro pH/H2O je to Krumvíř 2.
Střed svahu 8,2 8 7,8 7,6 7,4
7,92
7,2
7,92
7 6,8 6,6 Hustopeče
Krumvíř 2
Krumvíř 1
Němčičky
Graf č. 7 Srovnání hodnot pH/KCl a pH/H2O v 2. části svahu
64
Horní Bojanovice
Ve střední části svahu pH/KCl nejnižší hodnoty na pozemku 1, nejvyšší hodnoty najdeme na pozemku 2. pH/H2O na pozemku 4 dosahuje nejnižších hodnot a pozemek 2 hodnoty nejvyšší.
Spodní část svahu 8,2 8 7,8 7,6 7,4
KCl
7,2
H20
7
6,8 6,6 Hustopeče
Krumvíř 2
Krumvíř 1
Němčičky
Horní Bojanovice
Graf č. 8 Srovnání hodnot pH/KCl a pH/H2O v 3. části svahu
Konečné srovnání KCl a H2O v jednotlivých částech svahu z Grafu č. 6, 7, 8. Ve střední části svahu se projevuje pH spraše. To, co je tedy na vrchu oderodováno, je transportováno do nižších míst, tedy do spodní části svahu a zde akumulováno. Ve spodní části pH/KCl nejnižší hodnotu má Krumvíř 2 a nejvyšší Horní Bojanovice. pH/H2O mají nejnižší Němčičky a nejvyšší Hustopeče.
65
Statistika odběrných míst pro pH/KCl Tab č. 8 Jednofaktorová analýza rozptylu pro výměnné pH svahu v ornici Faktor Výběr vrch
Součet Průměr 36,3 7,26
Rozptyl 0,028327778
střed
5 36,50667 7,301333
0,009953333
akumulace
5 36,07667 7,215333
0,010086667
ANOVA Zdroj variability Mezi výběry Všechny výběry Celkem
Počet 5
SS 0,018499 0,193471 0,21197
Hodnota Rozdíl MS F P F krit 8 0,002312 0,07171326 0,9992469 4,146813 6 0,032245 14
Tab č. 9 Jednofaktorová analýza rozptylu pro výměnné pH pozemků v ornici Faktor Výběr Počet Součet Průměr Rozptyl Hustopeče 3 21,40667 7,135556 0,008548 Krumvíř 2 3 21,7 7,233333 0,028544 Krumvíř 1 3 21,89 7,296667 0,000144 Němčičky 3 21,68333 7,227778 0,002681 Horní Bojanovice 3 22,20333 7,401111 0,008337 ANOVA Zdroj Hodnota variability SS Rozdíl MS F P F krit Mezi výběry 0,115459 4 0,028865 2,990828 0,072855 3,47805 Všechny výběry 0,096511 10 0,009651 Celkem
0,21197
14
66
Statistika odběrných míst pro pH/H2O Tab č. 10 Jednofaktorová analýza rozptylu pro aktivní pH svahu v ornici Faktor Výběr vrch
Počet
Součet Průměr Rozptyl 5 39,49267 7,898533 0,005756
střed
5 39,75767 7,951533 0,004049
akumulace
5
39,614
ANOVA Zdroj variability Mezi výběry Všechny výběry
SS 0,007039
Celkem
0,057136
7,9228 0,002719
Rozdíl 8
0,050097
Hodnota MS F P F krit 0,00088 0,105383 0,997191 4,146813
6 0,008349 14
Tab č. 11 Jednofaktorová analýza rozptylu pro aktivní pH pozemků v ornici Faktor Výběr Hustopeče Krumvíř 2 Krumvíř 1 Němčičky Horní Bojanovice ANOVA Zdroj variability Mezi výběry Všechny výběry Celkem
Počet 3 3 3 3
Součet Průměr Rozptyl 23,70867 7,902889 0,00905 23,973 7,991 0,001166 23,88433 7,961444 0,001525 23,57867 7,859556 0,00016
3 23,71967 7,906556 0,000477
SS 0,032381
Hodnota Rozdíl MS F P F krit 4 0,008095 3,270205 0,058528 3,47805
0,024755
10 0,002475
0,057136
14
67
Na základě jednofaktorové analýzy rozptylu je vliv lokality na změnu pH/KCl a pH/H2O neprůkazný. Statistika je tedy neprůkazná, jak mezi odběrnými místy, tak i mezi pozemky. V Jihomoravském kraji je podle AZZP pro všechny půdní typy průměrná hodnota výměnné půdní reakce 6,8, což řadí půdy tohoto kraje mezi neutrální. Mikroregion Hustopečsko též spadá do toho kraje, proto je srovnání přípustné. Všech 5 pozemků, jak je znatelné z Grafu č. 3, má hodnotu pH/KCl vyšší, než je průměrná dle AZZP, avšak vrchní a spodní část svahu má neutrální pH. Vrchní část svahu je o 0,46 vyšší než hodnota dle AZZP, spodní část svahu vyšší o 0,41. Střed svahu je alkalický a od hodnoty 6,8 je o 0,5 vyšší. Dle Vlčka je poměrně vysoké výměnné pH (alkalické) dáno spíše erozí, která odhaluje níže ležící karbonátový půdotvorný substrát, než kvalitou hospodaření. V roce 2008 byla průměrná hodnota výměnné půdní reakce pozemků na jižní Moravě 6,79 0,11. Půdní reakce byla tedy neutrální. Nejvyšší hodnota měřeného výměnného pH v roce 2008 je 7,65 (alkalická). Nejvyšší naměřená hodnota výměnného pH této práce je 7,50 (alkalická) a dnes by tato půda byla hodnocena jako černozem modální karbonátová, nebo již jako regozem karbonátová, tedy jiný půdní typ. (Vlček, 2008) (Vlček,
2006)
Ze
zkoumaných
ornic
černozemí
okresu
Břeclav,
kraje
Jihomoravského z výsledků KPP (1961 – 1970) se průměrné hodnoty výměnné půdní reakce pohybují okolo 7,03
0,042 (neutrální). Nejnižší hodnota je 5,9 (slabě kyselá) a
naopak nejvyšší je 7,8 (alkalická - CE na spraši). Při měření této lokality v letech 2003 – 2006 byl zaznamenán pokles průměrných hodnot výměnné půdní reakce. Ta se pohybuje okolo 6,78 0,071 (neutrální). Nejmenší hodnota je 4,72 (kyselá) a naopak největší hodnota 7,65 (alkalická). Pro Hustopečsko průměrná hodnota pH/KCl je 7,25 (neutrální), nejnižší je 7,03 (neutrální) a naopak nejvyšší 7,50 (alkalická). Tedy ve srovnání s Břeclaví, průměrné neutrální pH se shoduje s nynější zkoumanou lokalitou, avšak nejnižších hodnot – kyselá nedosahuje a s nejvyšší alkalickou opět souhlasí. Rovněž i mé výsledky se kryjí s výsledky ÚKZÚZ, který při Agrotechnickém zkoušení zemědělských půd zjistil probíhající acidifikaci.
68
Černozemě reacidifikují relativně pomalu (8-10 let), ale z výsledků je patrno, že acidifikace je na některých lokalitách již nastartována. U některých lokalit je faktem, že došlo k vzestupu půdní reakce, není to příliš pozitivní, protože se tak stalo zejména na lokalitách s plošnou vodní erozí. Díky tomu se odhaluje níže ležící karbonátový půdotvorný substrát (spraše, slíny). Ten má sice pozitivní vliv na půdní reakci, ale půda je poškozena jiným typem degradace půdy, erozí. (Bedrna, 1986) Obecně platí, že pH/KCl má oproti aktivní půdní reakci obvykle nižší hodnoty pH, obvykle o 0,5 a pohybuje se tedy v rozmezí rozdílu pH 0,2 – 1. Rozmezí šetřené oblasti je 0,42 – 0,9 a všechna místa na svahu by se dala do obecného rozmezí zařadit, krom tedy hodnoty nejnižší 0,42, ta je pod minimem a tato hodnota byla naměřena pro vrchní část svahu Horních Bojanovic. Z diplomové práce Ing. Brtnického jsem vybrala pro srovnání lokalitu Prostějov, kde jsou dominantní černozemě na spraších. Srovnání je tedy přípustné. Prostějov byl zkoumán v roce 2005 – 9 podniků a stanovena aktivní a výměnná půdní reakce. pH/KCl průměrná vyšla 6,6 (neutrální) a pH/H2O byla 7,2 (slabě alkalická). Průměrná hodnota nynějších naměřených hodnot pro Hustopečsko je pH/KCl 7,26 (neutrální) a pH/H2O 7,92 (slabě alkalická). Hodnoty jsou mírně zvýšené, avšak půdní reakce shodné. Lokalita Chvalkovice na Hané resp. oblast Želeč/1 je vystavena vlivu vodní eroze, jak dokazuje přítomnost cicvárů o velikosti až 3 cm a to na povrchu i v celém půdním profilu. A s klesající hloubkou půdního profilu půdní reakce narůstá. Želeč/1 - průměrná hodnota pH/KCl je 7,44 (alkalická) a průměrná hodnota pH/H2O je 7,9 (slabě alkalická) (URL 14) V Hustopečích v půdním profilu najdeme pdeudomycelia a v Krumvíři 2 jsou pudry (viz. Příloha). Zkoumaná oblast Hustopečsko má průměrnou hodnotu výměnné půdní reakce nižší a půdní reakci neutrální. Hodnoty pH/H2O se téměř shodují, půdní reakce je slabě alkalická.
69
6
ZÁVĚR Bakalářská práce je zaměřená na vliv vodní eroze na změnu půdní reakce ornic
černozemí Hustopečska. V této oblasti jsem vybrala 5 lokalit: Horní Bojanov, Hustopeče, Krumvíř 1, Krumvíř 2 a Němčičky. Všechny tyto oblasti mají stejný půdní typ: černozem. Mám 15 odběrných míst, v každé lokalitě 3 odběry a to ve vrchní části svahu, ve středu a spodní části svahu. V první řadě má tato práce podrobně vypracovanou literární rešerši, která je základním kamenem vysvětlení spojitostí mezi jednotlivými ději, jako je např. degradace a eroze a to tak, aby bylo viditelné, jak je to ve spojení s půdní reakcí, jež je výsledkem zkoumání této práce. V druhé části je podrobná charakteristika zájmové oblasti s vysvětlením, v další části, užívaných metod odběru vzorků, stanovení půdní reakce výměnné i aktuální a techniku statistického vyhodnocení. V poslední části jsou vypracované grafy, tabulky, statistické hodnocení a diskuze. Jak již z výsledných hodnot vyplývá, máme mnoho způsobů, jak porovnat změnu půdní reakce. Porovnávala jsem odběrná místa mezi sebou a jednotlivé pozemky. Z výsledků měření, statistického a grafického vyhodnocení jsou patrné tyto závěry: Zjistila jsem, že pH/H2O vyšla slabě alkalická pro všechny pozemky, u pH/KCl tomu tak není, došlo k značným změnám, hodnoty kolísají mezi neutrálním pH a alkalickým, avšak hodnoty se liší nepatrně. pH/KCl je vrchní a spodní část svahu má pH neutrální, avšak střední část je alkalická. V tomto případě by se dalo hovořit o degradaci půdy a to vlivem půdní eroze. Průměrné hodnoty svahu pH/KCl pro vrchní část jsou 7,26, pro střed 7,3, ve spodu 7,2. Průměrné hodnoty svahu pH/H2O pro vrchní část jsou 7,9, pro střed 7,95, ve spodu 7,9. Průměrná hodnota celého svahu pH/KCl je 7,25 a pH/H2O je 7,92, ale statisticky neprůkazné. Průměrné hodnoty s literárními zdroji vyšly převážně shodné, některé naměřené hodnoty půdní reakce jsou na vzestupu, nejvyšší naměřené výměnné pH je 7,50 (alkalické), jak dokládá Vlček, nebo Bedrna a to např. vlivem eroze.
70
7
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY:
Bedrna, Z. Environmentálne pôdoznalectvo. 1. vyd. Bratislava: vydala VEDA, vydavateľstvo Slovenskej akademie vied, 2002. 352 s. ISBN 80-224-0660-0 Bedrna, Z. Reacidifikácia vápnených kyselých pôd. Poľnospodárstvo 32, č. 3, 1986. s. 189 – 196. Boardman, J. Poesen, J., Soil Erosion in Europe. England: John Wiley and Sons Ltd. The Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex, 2006. 841 s. ISBN- 13: 978 0470-85910-0 ISBN- 10: 0-470-85910-5 Bičík, I. a kol. Půda v České republice. Praha: Consult, 2009. 255 s. ISBN 80-9034824-6 Brožík, J. Úvod do studia pedologie, meliorací zemědělských půd a rekultivací území poškozených těžbou nerostných surovin, Skriptum, 2006 Brtnický, M. a kol. Degradace a regenerace krajiny. 1. vyd. Brno, vydala Mendelova univerzita v Brně, 2011. 381s. ISBN 978-80-7375-583-6 Brtnický, M., a kol. Degradace půdy v České republice. 1.vyd. Brno: Mendelova univerzita v Brně, vydal Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy v.v.i. 2012. 91 s. ISBN 978-80-87361-20-7 Brtnický, M. Diplomová práce. Syntéza agroekologických charakteristik ornice a podorničí vybraných půdních typů střední Moravy. Brno: MZLU v Brně, 2005. 142s. Drápela, K., Statistické metody II: (pro obory lesního, dřevařského a krajinného inženýrství). 1.vyd. Brno: MZLU v Brně, 2000, 144 s. ISBN 80-715-7474-0. MINISTERSTVO ZEMĚDĚLSTVÍ Příručka ochrany proti vodní erozi. Praha: Vyd. Ministerstvo zemědělství, 56 s. ISBN 978-80-7084-996-5 Holý, M., Mls, J., Váška, J., Modelování erozních procesů. 1. vyd. Praha: Academia, nakladatelství Československé akademie věd, 1982. 84 s. 509-21-827 Jandák, J. Pokorný, E., Prax, A. Půdoznalství. Brno: Skriptum MZLU v Brně, 2010. 143 s. ISBN 978-80-7375-445-7 Jandák, J. Pokorný, E., Prax, A. Půdoznalství. 1.vyd. Brno: Skriptum MZLU v Brně, 2001. 142 s. ISBN 80-7157-559-3 Jandák, J. a kol. Cvičení z půdoznalství. 1.vyd. Brno: Skriptum MZLU v Brně, 2003. 92 s. ISBN 80-7157-733-2
71
Jandák, J., a kol. Cvičení z půdoznalství. 1.vyd. Brno: MZLU v Brně, 2009, 92 s. ISBN 978-80-7157-733-1 (DOTISK : brož.) Janeček, M. a kol. Ochrana zemědělské půdy před erozí. 1. vyd. Praha: ISV nakladatelství, 2002. 201 s. ISBN-85866-85-8 Janeček, M. a kol. Základy erodologie. 1. vyd. Praha: Česká zemědělská univerzita v Praze, 2008. 172 s. ISBN 978-80-213-1842-7 Janeček, M. a kol. Nové směry v protierozní ochraně půdy. Praha: Ústav zemědělských a potravinářských informací, 1998. 55 s. ISBN 80-86153-93-2 Javůrek, M., Vach, M. Negativní vlivy zhutnění půd a soustava opatření k jejich odstranění. Praha: Výzkumný ústav rostlinné výroby, v. v. i., 2008. 24 s. ISBN 978-8087011-57-7 Jürgens, C., Fander, M. Soil erosion assessment and simulation by means of SGEOS and ancillary digital data. International Journal of Remote Sensing, roč. 14, č. 15,1993., s. 2847-2855. Kutílek, M. Půda planety Země. 1. vyd. Praha: nakladatelství Dokořán s. r. o., 2012. 194 s. ISBN 978-80-7363-212-0 Kvítek, T., Tippl, M., Ochrana povrchových vod před dusičnany z vodní eroze a hlavní zásady protierozní ochrany v krajině. Praha: Ústav zemědělských a potravinářských informací, 2003. 47s. ISBN 80-7271-140-7 Lhotský, J., Zhutňování půd a opatření proti němu. Praha: Ústav zemědělských a potravinářských informací, 2000. 61s. ISBN 80-7271-067-2 Němeček, J., Vácha, R., Podlešáková, E., Hodnocení kontaminace půd v ČR. 1. vyd. Praha: Výzkumný ústav meliorací a ochrany půd, v. v. i., 2010. 148 s. ISBN 978-8086561-02-4 Nováček, P. Huba, M. Ohrožená planeta. Vydavatelství Univerzity Palackého, Olomouc, 1994. 203 str. ISBN 80-7067-382-6. Podhrázská, J. Dufková, J. Protierozní ochrana půdy. Brno: Skriptum MZLU v Brně, 2005. 99 s. ISBN 80-7157-856-8 Prax, A., Pokorný, E. Klasifikace a ochrana půd. Brno: Skriptum MZLU v Brně, 2004. 176 s. ISBN 80-7157-746-4 Stávková, J., DUFEK, J. Biometrika. 1.vyd. Brno: MZLU v Brně, 2000, 194 s. ISBN 80-715-7486-4. Stehlík, O., Potenciální eroze půdy proudící vodou na území ČSR. Brno: Geografický ústav ČSAV, 1975. 147 s. 72
Šarapatka, B., Dlapa, P., Bedrna, Z. Kvalita a degradace půdy. 1. vyd. Olomouc: vydala Univerzita Palackého ve spolupráci s Ministerstvem životního prostředí ČR, 2002. 246 s. ISBN 80-244-0584-9 Šimek, M., Základy nauky o půdě: 4. Degradace půdy. 1. vyd. České Budějovice: Jihočeská univerzita, 2004. 225 s. ISBN 80-7040-667-4 Šúri, M., Využitie digitálnych metód spracovania družicových dát pre analýzu vybraných vlastností objektov krajiny. Geografický časopis, roč. 45, č. 2-3, 1993. s. 279-291. Šúri, M., Analýza a hodnotenie možnosti využitia diaľkového prieskumu Zeme vo výskume erózie pôdy. Geografický časopis, roč. 48, č. 1, 1995., s. 73-92. Švehlík, R., Vodní eroze na jihovýchodní Moravě v obrazech. Uherské Hradiště: Sborník Přírodovědného klubu v Uh. Hradišti, Supplementum 12, 2005. 64 s. ISBN 8086485-08-0 Tlapák, V., Šálek, J., Legát, V., Voda v zemědělské krajině. 1. vyd. Praha: Zemědělské nakladatelství Brázda v Praze ve spolupráci s MŽP ČR, 1992. 320 s. ISBN 80-2090232-5 Toman, F., Vliv klimatických podmínek na výskyt vodní eroze v oblasti Jižní Moravy. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 1999. 54 s. ISBN 807157-371-X Tomášek, M., Půdy České republiky. Praha: Česká geologická služba, 2007. 66 s. ISBN 978-80-7075-688-1 Vácha, R., Borůvka, L. Úprava degradovaných půd. Vyd. Česká Zemědělská univerzita v Praze, 2009. 207s. ISBN 978-80-213-1903-5 Vlček, V., Disertační práce. Statistické hodnocení reálné aberace černozemě na Moravě za Komplexního průzkumu půd a dnes. Brno: MZLU v Brně, 2006. 94s. Vlček, V., Hodnocení zemědělského půdního fondu v podmínkách ochrany životního prostředí. Změny půdní reakce černozemě na vybraných lokalitách jižní Moravy. Vyd: Ústav zemědělské ekonomiky a informací Praha, 2008. 171s. ISBN 978-80-86671-56-7 Vopravil, J. a kol. Půda a její hodnocení v ČR. 1. vyd. Praha: Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v.v.i., 2009. 141 s. ISBN 978-80-87361-02-3 Wicherek, S., Farm land erosion. In temperate plains environment and hills. Amsterdam: Elsevier Science Publishers B. V., 1993. 587 s. ISBN 0-444-81466-3 Wild, A., Soils, Land and Food: Managing the land during the twenty – first century. 1 vyd. Cambridge: Cambridge University press, 2003. 246 s. ISBN 0521527597 73
INTERNETOVÉ ODKAZY: URL 1 unium In: vše pro studium [online]. [cit. 2012-12-21]. Dostupné na: http://www.unium.cz/materialy/0/0/degradace-pudy-ochrana-pudy-m25432-p1.html URL 2 Combatting land degradation [online]. [cit. 2012-06-06]. Dostupné na: http://www.isric.org/global-issues#Combatting land degradation URL 3 gnosis [online]. [cit. 2013-01-21]. http://gnosis9.net/view.php?cisloclanku=2008070008
Dostupné
na:
URL 4 Církevní základní škola [online]. [cit. 2013-01-26]. Dostupné na: http://czsveseli.cz/doc/366/element/9007/download URL 5 gislze [online]. [cit. 2012-12-21]. Dostupné na: http://www.gislze.cz/7 URL 6 Internetový zemědělský portál [online]. [cit. 2012-12-21]. Dostupné na: http://www.agroweb.cz/Technogenni-zhutnovani-pudy---nezadoucijev__s44x10275.html URL 7 Zahradnictví Jikl [online]. [cit. http://www.jikl.cz/salat/1558-zasoleni-pudy.html
2012-12-21].
Dostupné
na:
URL 8 Mendelu [online]. [cit. 2012-12-21]. Dostupné http://web2.mendelu.cz/af_291_sklad/frvs/hrudova/index_soubory/Page3307.htm
na:
URL 9 envic [online]. [cit. 2012-12-21]. Dostupné na: http://www.envic.cz/faq/jake-dusledky-nese-zasoleni-pud.htm URL 10 slunečník [online]. [cit. 2012-06-06]. http://slunecnik.zholesova.cz/web/2007/09/01/desertifikace/
Dostupné
na:
URL 11 Eroze [online]. [cit. 2012-12-21]. Dostupné na: http://eroze.sweb.cz/priciny.htm URL 12 Gis Ostrava 2000 [online]. [cit. 2013-02-21]. Dostupné http://gis.vsb.cz/GIS_Ostrava/GIS_Ova_2000/Sbornik/Kolejka/Referat.htm
na:
URL 13 Hustopečsko [online]. [cit. http://www.hustopecsko.net/cze/svazek_obci/
Dostupné
na:
Dostupné
na:
2013-04-05].
URL 14 Pedologie [online]. [cit. 2013-04-15]. http://www.pedologie.cz/dokumenty/sbornik2008.pdf
74
8
SEZNAM OBRÁZKŮ
Obr. č. 1
Potenciální zranitelnost půd utužením (str. 22)
Obr. č. 2
Potenciální zranitelnost půd acidifikací (str. 30)
Obr. č. 3
Mapa mikroregionu Hustopečsko (str. 47)
Obr. č. 4
Přírodní geosystémy "Hustopečska" (str. 50)
Obr. č. 5
Rizikovost území "Hustopečska" vůči půdní erozi (str. 51)
Obr. č. 6
Areály "holých půd" na území "Hustopečska" k 1. 8. 1994 (str. 52)
Obr. č. 7
Rozmístění "silně" erozí poškozených půd ve vybraných typech geosystémů na území "Hustopečska" k 1. 8. 1994 (str. 53)
Obr. č. 8
Půdní sondy – Krumvíř (str. 54)
75
9
SEZNAM TABULEK
Tab č. 1
Specifikace jednotlivých forem projevů eroze (str. 38– 39)
Tab č. 2
Intenzita odnosu půdy erozí klasifikace plošné eroze podle intenzity (str. 41)
Tab č. 3
Míra eroze půdy (str. 42)
Tab č. 4
Naměřené hodnoty výměnné půdní reakce (pH/KCl) (str. 58 – 59)
Tab č. 5
Hodnocení výsledků pH/KCl dle Praxe a Pokorného (str. 59)
Tab č. 6
Naměřené hodnoty aktuální půdní reakce (pH/H2O) (str. 61 – 62)
Tab č. 7
Hodnocení výsledků pH/H2O dle Praxe a Pokorného (str. 62)
Tab č. 8
Jednofaktorová analýza rozptylu pro výměnné pH svahu v ornici (str. 66)
Tab č. 9
Jednofaktorová analýza rozptylu pro výměnné pH pozemků v ornici (str. 66)
Tab č. 10
Jednofaktorová analýza rozptylu pro aktivní pH svahu v ornici (str. 67)
Tab č. 11 Jednofaktorová analýza rozptylu pro aktivní pH pozemků v ornici (str. 67)
76
10 SEZNAM GRAFŮ Graf č. 1
Celosvětová degradace půdy (str. 19)
Graf č. 2
Lidské aktivity způsobující degradaci půdy (str. 19)
Graf č. 3
pH/KCl srovnání celého svahu (str. 60)
Graf č. 4
KCl a H2O - Průměr celého svahu pro jednotlivé pozemky (str. 60)
Graf č. 5
pH/H2O pro celý svah (str. 63)
Graf č. 6
Srovnání hodnot pH/KCl a pH/H2O v 1. části svahu (str. 64)
Graf č. 7
Srovnání hodnot pH/KCl a pH/H2O v 2. části svahu (str. 64)
Graf č. 8
Srovnání hodnot pH/KCl a pH/H2O v 3. části svahu (str. 65)
77
11 SEZNAM PŘÍLOH
Němčičky – eroze (foto: Ing. Brtnický, M., 15. 08. 2012)
Hustopeče (foto: Ing. Brtnický, M., 15. 08. 2012) 78
Hustopeče - pseudomycelia
79
Krumvíř 2 - pudry
80
Horní Bojanovice – eroze
81
