Základy pedologie a ochrana půdy

ACIDIFIKACE PŮDY

Základy pedologie a ochrana půdy

důsledek produkce nebo vstupu kyselin pokles neutralizační kapacity půdy přirozený proces, který je umocňován působením antropogenních vlivů

12. přednáška

Zastoupení kategorií zemědělských půd podle půdní reakce v ČR (%) %

50

Příčiny acidifikace půdy Přirozené:

40

30

mateční horniny (žuly apod.) nevhodné porosty (smrkové monokultury)

20

10

Silně alkalické

Alkalické

Slabě kyselé

Kyselé

Silně kyselé

Etrémně kyselé

Orná půda

Neutrální

0

Travní porosty

Druhové složení lesů ČR

Příčiny acidifikace půdy

(% celkové rozlohy lesů) Druh smrk borovice modřín jedle ostatní jehličnany Jehličnany celkem

ovlivněno člověkem !!!

humus, organické kyseliny tvorba CO2 vymývání bazických složek srážkovou vodou oxidace pyritu

stávající 54,3 17,5 3,4 0,9 1,1 77,2

přirozený 11,2 3,4 0,0 19,8 0,3 34,7

dub buk bříza olše habr jasan lípa javor ostatní listnaté

6,1 5,6 3,0 1,3 1,2 1,0 0,9 0,7 1,5

19,3 40,1 0,8 0,6 1,5 0,6 0,8 0,7 0,2

Celkem listnaté

21,3

65,0

Antropogenní:

způsob hospodaření v lesích atmosférická depozice (S, N) suchá depozice

zachytávání SO2, aerosolu, prachu na povrch vegetace

mokrá depozice kyselé deště - kyseliny (sírová, dusičná) ve srážkové vodě (vč. mlhy, sněhu …)

nevhodné hnojení aj. přídavky (na zem.půdě) odběr bazických iontů sklizní

Největší problém v ČR:

lesní půdy horských oblastí

1

Celková atmosf. depozice S a N

Roční depozice protonů (H+) v ČR

DEPOZICE S (kg.ha-1) Nízká <10 Střední 10-15 Vysoká 15-20 Velmi vys. >20

- g m-2 r-1

DEPOZICE N (kg.ha-1) Nízká <5 Střední 10-10 Vysoká 10-15 Velmi vys. >15

Celkové emise v ČR (x1000 t r-1)

0

500

1000

1500

2000

SO2 1980 SO2 1985 SO2 1990 SO2 1993 SO2 1995 SO2 1997

2500

Reakce lesního ekosystému na zvýšený přísun N (Gundersen et al., 2006)

SO2 1999

NOx 1980 NOx 1985 NOx 1990 NOx 1993 NOx 1995 NOx 1997 NOx 1999

Roční depozice S v roce 1992 (UNEP, 1999)

Reakce půdy na okyselování Neutralizace (pufrování): rozpouštění minerálů ztráta Ca, Mg, K … uvolnění rizikových prvků (Al, TK) reakce na OH

Pokles pH

2

Mechanismy odumírání lesních porostů

Přeměny forem Al v závislosti na pH

Přímý kontakt:

Al(H2O)63+ + H2O

kontakt koncentrovaného SO2 s asimilačními orgány poškození chlorofylu, akutní poškození rychlý mechanismus (x následující)

Toxicita rizikových prvků v půdě:

okyselení půd, vyčerpání živin uvolnění rizikových prvků (Al, TK)

Disproporce ve výživě stromů:

vysoký přísun N – rychlý růst nedostatek Mg – translokace ze starších orgánů (žloutnutí, opad) řidší dřevo, náchylnost k poškození (mechanické, škůdci)

Formy Al v závislosti na pH

↔ Al(OH)(H2O)52+ + H3O+

Al(OH)(H2O)52+ + H2O

↔ Al(OH)2(H2O)4+ +

Al(OH)2(H2O)4+ + H2O

↔ Al(OH)3(H2O)30 + H3O+

H3O+

pH (6,2 – 6,5) Al(OH)3(H2O)30 + H2O

↔ Al(OH)4(H2O)- + H3O+

alkalické pH

Gibbsit: K = [Al3+] . [OH-]3 = 1,9 . 10-33

Přirozená a antropogenní kyselost Přirozená kyselost: organické kyseliny nízké teploty, vysoká vlhkost – omezená mineralizace schopnost poutat Al do netoxických komplexů

mobilizovatelný Al může již být vyčerpán Ö toxicita Al se neprojevuje

Antropogenní acidifikace: i malá změna pH zvýší rozpouštění Al např. při změně pH z 3,9 na 3,7 se konc. Al3+ zvýší ~ 4x!

vyšší množství Al3+ nižší poměr BC/Al v půdním roztoku

Ö toxicita Al se projeví

Hlavní faktory chování Al v půdě

povaha Al půdní reakce organická hmota poutání Al inhibice hydrolýzy sorpční charakteristiky iontová síla půdního roztoku přítomnost ostatních kationtů (Ca2+, Mg2+, P5+ aj.) klimatické vlivy porost

Toxicita Al Al13 >> Al3+ > Al(OH)2+> Al(OH)2+ > Al(OH)4- >> AlSO4+

Důležité faktory:

poměr Ca/Al nebo BC/Al v půdním roztoku půdní reakce množství a složení OH v půdě stáří rostliny (mladé orgány jsou citlivější) tolerance rostliny

3

Citlivost k acidifikaci a zranitelnost (vulnerabilita) Citlivost

stupeň reakce systému na kyselou depozici náchylnost ekosystému ke změnám ve struktuře a funkci

Zranitelnost (vulnerabilita)

míra, do jaké může kyselá depozice poškodit (eko)systém

Citlivost půdy k acidifikaci Vysoká citlivost (zranitelnost): podzoly, kambisoly andosoly

Nízká citlivost: vápenaté půdy (rendziny, černosoly)

Parametry citlivosti: Citlivost a zranitelnost půdy závisejí především na: minerálním složení (fosforečnany, uhličitany…) obsahu bazických kationtů množství a kvalitě organické hmoty Ö pufrační schopnosti půdy

Přirozená citlivost půd ČR k antropogenní acidifikaci

Parametr

Nejméně citlivé

Nejvíce citlivé

Půda

Rendzina

Podzol

Hornina

vápenec

žula

Teploty

vysoké

nízké

Srážky

nízké

vysoké

Poškození půd ČR acidifikací

Relativní citlivost k acidifikaci (UNEP, 1999)

Kritické zátěže

nejvyšší dávka znečišťující látky, která ještě nezpůsobí chemické změny, jež by měly dlouhodobé škodlivé účinky na nejcitlivější složky ekosystému množství depozice, kterou část ekosystému může snášet bez poškození kvantitativní odhad – na základě současných znalostí

Skutečný dopad kyselé depozice je dán: velikostí depozice citlivostí ekosystému

4

Důsledky acidifikace půdy

zvýšené zvětrávání půdních minerálů ztráta živin (Ca, Mg, K) uvolňování labilních (potenciálně toxických) forem Al zvýšení rozpustnosti RP omezený rozvoj kořenů toxicita Al (nízký poměr Ca/Al nebo BC/Al v p. roztoku) nedostatek Mg (rychlý růst díky N) vyšší zranitelnost škodlivými činiteli vliv na půdní strukturu změny mikrobiálních společenstev a biologické aktivity

EUTROFIZACE PROSTŘEDÍ

zvýšení živného stavu ekosystému zvýšení obsahu živin – zejména N (příp. P, K aj.) nevyvážená zásoba živin – N x Mg

Možná řešení acidifikace Prevence:

Náprava – chemická meliorace:

nadměrná tvorba biomasy

změna druhového složení organismů

zvýšená náchylnost porostů k poškození (škůdci, choroby, polomy…) šíření nepůvodních druhů z vysokou konkurenceschopností vytlačování domácích druhů změna mikrobních společenstev a mikrobiální aktivity

zvýšené nebezpečí vyplavování živin (N, P)

vápnění rychlá účinnost x vyšší mineralizace, “up-rooting” stromů aplikace sádrovce snížení acidity hlubších vrstev, vstup Ca bazické minerální moučky mírnější účinek, dodávka živin x k dosažení srovnatelného účinku je třeba velký objem

ZTRÁTY ŽIVIN Z PŮDY Příčiny:

Důsledky:

omezení emisí změny druhového složení porostů – biologická meliorace omezené využívání okyselujících přídavků do půdy

Největší problém: • dusík Nadměrné hnojení • fosfor Rozpustné formy hnojiv Nízká sorpční kapacita Eroze půdy, povrchový a podpovrchový odtok, vymývání

Důsledky:

snížení produkce zvýšení nákladů znečištění vzduchu (N) znečištění podzemních a povrchových vod (N, P) eutrofizace vod

LEGISLATIVA OCHRANY PŮDY

Prevence ztrát P (aj. živin) z půdy Přiměřené hnojení

formy a dávky hnojiv, doba a způsob aplikace

„Best management practices“ (BMP)

Evropská směrnice pro ochranu půdy (2006)

bezorebné hospodaření, obdělávání po vrstevnicích terasy, zasakovací pásy střídání plodin, krycí plodiny aj. řízené závlahy, způsob pastvy

materiály obsahující Ca, Mg, Fe nebo Al → snížení rozpustnosti a mobility P

empirické důkazy, modelování

stanovení cílů a programů opatření náprava stavu – národní strategie

eroze, ztráta organické hmoty, kontaminace, zakrytí půdy, utužení půdy, ztráta biodiverzity, zasolení, záplavy a sesuvy půdy

prevence identifikace ohrožených oblastí (inventura)

Přídavky do půdy:

definice významu a funkcí půdy vymezení hrozeb pro půdy

včetně stanovení trestů za porušení

zvyšování povědomí podávání zpráv o stavu půd Evropské komisi výměna informací mezi státy souhrnná zpráva EK každých 5 let

5

Základní legislativní předpisy OP - v působnosti MŽP

Zákon č. 334/92 Sb., o ochraně zemědělského půdního fondu (ZPF), ve znění pozdějších předpisů (10/1993, 98/1999 Sb., úplné znění: 213/1999 Sb.) změny kultur zásady hospodaření na ZPF z hlediska ochrany ŽP ochrana ZPF při územně plánovací činnosti podmínky odnětí ZPF, odvody za odnětí

klimatický region (KR) hlavní půdní jednotka (HPJ) určena typem, subtypem, substrátem, zrnitostí, sklonitostí, hloubkou profilu, skeletovitostí, stupněm hydromorfismu

spojování podobných půd

obecní a krajské úřady, správy NP, MŽP

Vyhláška MŽP č. 13/94 Sb., kterou se upravují některé podrobnosti ochrany ZPF

kriteria ke změnám kultur vymezení nejvýše přípustných obsahů škodlivých látek v půdě

postupy k zajištění ochrany ZPF

Bonitované půdně ekologické jednotky - BPEJ (např. 3.12.02)

působnost orgánů ochrany ZPF

Bonitace zemědělských půd

kód kombinace sklonitosti a expozice kód kombinace skeletovitosti a hloubky půdy

Třídy ochrany ZP podle bonitace

Třídy ochrany ZP podle bonitace

I. třída

III. třída

bonitně nejcennější půdy v jednotlivých klimatických regionech (KR) převážně v rovinatých územích nebo jen mírně sklonitých možno odejmout ze ZPF pouze výjimečně, a to převážně na záměry související s obnovou ekologické stability krajiny, případně pro liniové stavby zásadního významu

II. třída

nadprůměrná produkční schopnost v rámci jednotlivých KR vysoký stupeň ochrany jen podmíněně odnímatelné a zastavitelné

Třídy ochrany ZP podle bonitace V. třída

velmi nízká produkční schopnost (půdy mělké, svažité, hydromorfní, štěrkovité, kamenité, erozně ohrožené apod.) zemědělské půdy pro nezemědělské využití postradatelné, lze předpokládat efektivnější nezemědělské využití většinou půdy s nízkým stupněm ochrany, s výjimkou vymezených ochranných pásem a chráněných území a území s jinými zájmy ochrany životního prostředí

průměrná produkční schopnost půdy v jednotlivých KR střední stupeň ochrany je možno je v územním plánování využít pro výstavbu

IV. třída

převážně podprůměrná produkční schopnost v rámci příslušných KR jen omezená ochrana využitelné pro výstavbu

Další legislativní předpisy OP - v působnosti MŽP

Zákon č. 17/92 Sb., o životním prostředí, ve znění pozdějších předpisů půda jako složka ŽP protierozní ochrana citlivá území (podmáčené půdy)

Zákon 114/92 Sb., o ochraně přírody a krajiny, ve znění pozdějších předpisů působnost orgánů ochrany přírody a krajiny, vztah k ochraně půdy

Zákon 100/2001 Sb., o posuzování vlivů na životní prostředí, ve znění zákona 93/2004 Sb.

u staveb s parametry definovanými vyhláškou je nezbytné provést vyhodnocení podle přílohy zákona, součástí je též ochrana půdního fondu.

6

Další legislativní předpisy OP - v působnosti MŽP

Zákon 185/2001 Sb., o odpadech

Základní legislativní předpisy OP - v působnosti Ministerstva zemědělství

způsob nakládání s odpady, možnosti aplikace do půd

Vyhláška MŽP č. 381/2001 Sb., kterou se stanoví Katalog odpadů, Seznam nebezpečných odpadů a seznamy odpadů a států pro účely vývozu, dovozu a tranzitu odpadů a postup při udělování souhlasu k vývozu, dovozu a tranzitu odpadů (Katalog odpadů), ve znění vyhlášky č. 503/2004 Sb.

Vyhláška MŽP č. 383/2001 Sb., o podrobnostech nakládání s odpady

Vyhláška MŽP č. 383/2001 Sb., o podmínkách použití upravených kalů na zemědělské půdě

Zákon 289/95 Sb., o lesích a o změně a doplnění některých zákonů (lesní zákon), ve znění pozdějších předpisů půdoochranná funkce lesa

eroze, sesuvy…

lesy zvláštního určení

povinnosti vlastníků

pravomoci orgánů státní správy pravidla meliorací, regulace bystřin aj.

Další legislativní předpisy OP

Legislativní předpisy týkající se OP

- v působnosti Ministerstva zemědělství


Zákon č. 156/1998 Sb., o hnojivech, pomocných půdních látkách, pomocných rostlinných přípravcích a substrátech a o agrochemickém zkoušení zemědělských půd (zákon o hnojivech) ve znění zákona č. 444/2005 Sb.

registrace, schvalování, označování, balení hnojiv a pomocných látek používání hnojiv, AZP, zjišťování půdních vlastností lesních pozemků

Vyhláška MZe č. 474/2000 Sb., o stanovení požadavků na hnojiva Vyhláška MZe č. 273/98 Sb., o odběrech a chemických rozborech vzorků hnojiv, ve znění vyhlášky č. 475/2000 Sb. Vyhláška MZe č. 274/98 Sb., o skladování a způsobu používání hnojiv Vyhláška MZe č. 275/98 Sb., o agrochemickém zkoušení zemědělských půd a zjišťování půdních vlastností lesních pozemků

Zákon č. 147/1996 Sb., o rostlinolékařské péči, ve znění zákona č. 309/2002 Sb.

podmínky, za nichž lze používat přípravky na ošetřování rostlin, které mohou působit též na znečišťování půdy

Zákon 321/2004 Sb., o vinohradnictví a vinařství a o změně některých souvisejících zákonů (zákon o vinohradnictví a vinařství), ve znění pozdějších předpisů




- v působnosti Ministerstva zdravotnictví

Zákon 139/2002 Sb., o pozemkových úpravách a pozemkových úřadech a o změně zákona č. 229/1991 Sb., o úpravě vlastnických vztahů k půdě a jinému zemědělskému majetku, ve znění pozdějších předpisů

Vyhláška MZe 545/2002 Sb., o postupu při provádění pozemkových úprav a náležitostech návrhu pozemkových úprav

aj. (oceňování půd, katastry…)

Zákon 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících zákonů, ve znění pozdějších předpisů

Zákon 110/97 Sb., o potravinách a tabákových výrobcích a o změně a doplnění některých souvisejících zákonů

Vyhláška MZ 298/97 Sb., kterou se stanoví chemické požadavky na zdravotní nezávadnost jednotlivých druhů potravin a potravinových surovin, podmínky jejich použití, jejich označování na obalech, požadavky na čistotu a identitu přídatných látek a potravních doplňků a mikrobiol. požadavky na potravní doplňky a látky přídatné

7

Další legislativní předpisy v OP - ostatní

Zákon 50/76 Sb., o územním plánování a stavebním řádu ve znění pozdějších předpisů při vyhotovování územně plánovací dokumentace je nezbytný souhlas orgánu ochrany ZPF.

Zákon 254/2001 Sb., o vodách a změně některých zákonů (vodní zákon), ve znění pozdějších předpisů

erozní smyv, vyplavování látek z půdy

Problémy v ochraně půdy

schází perspektivní půdní politika

přetrvávající představa, že půdu je třeba chránit pouze jako výrobní prostředek pro produkci potravin a surovin nedostatečná právní úprava pozemků lesní a zemědělské půdy, na kterých se nehospodaří chybí legislativní ochrana pozemků evidovaných v KN jako ostatní plochy nedostatečné řešení degradačních faktorů v legislativě malý zájem vlastníků pozemků o jejich ochranu (motivace) chybí právní odpovědnost původců degradace půdy

aj.

Koordinace na nadresortní úrovni

MŽP x MZe MF, MZ …

Spolupráce na úrovni EU i národní Určení úřadu (instituce) pro řešení otázek degradace půdy

ČGS, ČIŽP, VÚMOP, AV ČR ? zřízení Půdní služby?

Zabezpečení kontrolních opatření Organizace sanačních opatření

povinnost řešení sanací včetně systému finančního zajištění.

nedostatečná působnost ČIŽP v ochraně půdy

Úkoly v organizaci ochrany půdy

mj. rozdělení kompetencí

chybí instituce typu půdní služba

Organizace podílející se na ochraně půdy - ministerstva Ministerstvo životního prostředí kompetence za oblast ochrany půdy legislativní činnost Ministerstvo zemědělství oblast zemědělské výroby a potravinové bezpečnosti legislativní činnost pozemkové úpravy ochrana lesní půdy Ministerstvo zdravotnictví zdravotní rizika vyplývající z kontaminace půdy

Ministerstvo financí nutnost zajištění rozpočtu

Organizace podílející se na ochraně půdy - organizace v resortu MŽP

Organizace podílející se na ochraně půdy - organizace v resortu MZe

Česká geologická služba geologie, geologické substráty mapování půd, modelování degradace

Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský Brno agrochemické zkoušení půd aplikace látek do půdy hnojení a výživa rostlin, registrace hnojiv monitoring půd chemické, fyzikální a mikrobiologické analýzy půd (národní referenční laboratoř)

AOPK, SCHKO, národní parky vlastnosti půd CHÚ atributy NATURA Výzkumný ústav vodohospodářský T.G. Masaryka vnosy látek do půdy (odpady) ochrana půdy proti erozi interakce půda – voda VÚ Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví činnost odd. ekologie krajiny a ekologie lesa

Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy Praha klasifikace půd ekonomické hodnocení půd (bonitace) správce databáze BPEJ, aktualizace BPEJ meliorace půd, protierozní ochrana monitoring kontaminace, remediace chemické, fyzikální a mikrobiologické analýzy půd

8



Výzkumný ústav zemědělské ekonomiky Praha ekonomické hodnocení půd

Ústav pro hospodářskou úpravu lesů Brandýs n. L. hodnocení lesních půd pro potřeby lesního hospodářství lesnická typologie

Výzkumný ústav rostlinné výroby Praha - Ruzyně ztráty organické hmoty ztráty živin utužení biologická aktivita půd vliv zemědělského hospodaření

Výzkumný ústav lesního hospodářství a myslivosti Jíloviště - Strnady meliorace půd degradovaných stanovišť, vápnění a hnojení lesních porostů půdní mikrobiologie posuzování vlivu porostů na fyzikální a chemické vlastnosti půd monitoring cizorodých látek v lesních ekosystémech

Organizace podílející se na ochraně půdy - organizace v resortu MZ, AV ČR

Organizace podílející se na ochraně půdy - univerzity a vysoké školy

Státní zdravotní ústav monitoring kontaminace urbánních půd chemické, fyzikální a mikrobiologické analýzy půd

Česká zemědělská univerzita v Praze

Ústav půdní biologie Akademie věd ČR interakce mezi půdními mikroorganismy a bezobratlými a jejich vliv na půdní procesy (rozklad organické hmoty, koloběh živin) ekotoxikologie a vliv polutantů na půdní organismy

Katedra pedologie a geologie Katedra agroenvironmentální chemie a výživy rostlin Katedra vodního hospodářství a environmentálního modelování

základní výzkum, klasifikace půd, půdní procesy chemické, fyzikální a mikrobiologické analýzy půd hodnocení degradace půdy

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně

Geologický ústav Akademie věd ČR výzkum, kvartérní geologie a pedologie

Ústav půdoznalství a mikrobiologie AF Ústav agrochemie a výživy rostlin AF Ústav geologie a pedologie LDF Ústav ekologie lesa LDF

Geofyzikální ústav Akademie věd ČR měření půdního magnetismu ve vztahu ke kontaminaci



Univerzita Karlova Praha

České vysoké učení technické v Praze

Přírodovědecká fakulta Ústav geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů Katedra fyzické geografie a geoekologie ÚŽP

geomorfologické charakteristiky historický vývoj využití půdy eroze, kontaminace, acidifikace půd

Masarykova univerzita Brno

osud chemických látek v ŽP, včetně půdy rizikové analýzy

Stavební fakulta

eroze, hydropedologie, mechanika zemin

Vysoké učení technické Brno pozemkové úpravy, eroze, hydrologie výzkum huminových látek Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích

RECETOX

Univerzita Palackého Olomouc

základní výzkum, klasifikace půd, půdní procesy chemické, fyzikální a mikrobiologické analýzy půd

Přírodovědecká fakulta Zemědělská fakulta

základní výzkum, klasifikace půd, půdní procesy chemické, fyzikální a mikrobiologické analýzy půd

Přírodovědecká fakulta

základní výzkum, klasifikace půd, půdní procesy

9

Základy pedologie a ochrana půdy

Recommend Documents