Důsledky výrazné plošné vodní eroze na vodní bilanci krajiny Impact of the intensive sheet water erosion for the water balance of landscape

Transkript

1 Důsledky výrazné plošné vodní eroze na vodní bilanci krajiny Impact of the intensive sheet water erosion for the water balance of landscape Pavel Novák; Marek Batysta; Lucie Havelková Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v.v.i Praha 5 Zbraslav Abstrakt Od 2. světové války proběhla v Československu a České republice řada politických a ekonomických změn, které se následně projevily i v krajině, v užití půdy a v hospodaření na půdě. Následně se pod těmito vlivy často měnily i půdy samé, jejich charakter, struktura půdního pokryvu a jejich produkční a mimoprodukční vlastnosti a funkce. Vytvoření velkých honů orné půdy v polovině minulého století znamenalo zejména v některých oblastech nežádoucí rychlý rozvoj vodní eroze se všemi doprovodnými důsledky. Jako typický příklad těchto jevů byl zvolen region jihovýchodní Moravy se svým dosti svažitým terénním reliéfem a pokryvem erozí silně zranitelných černozemních půd. Původní černozemě se v důsledku degradačního působení eroze často plošně změnily na regozemě na spraši nebo až na pararendziny či rankery vytvořené na podložních horninách flyše. Byl vyhodnocen dopad těchto změn na retenční vodní potenciál modelového území 2260 hektarů, z toho 1620 hektarů orné půdy. Retenční vodní kapacita půd a celého území výrazně poklesla. Byly vyhodnoceny i důsledky erozních změn a změn charakteru půd pro produkční potenciál a další environmentální funkce půdy. Klíčová slova: plošná eroze změny půdního pokryvu produkční potenciál environmentální funkce půd. Abstract Impact of the long-term intensive sheet water erosion for the soil cover and for the water balance of landscape. A number of political and economical changes have proceeded in the Czech Republic since the Second World War up to the present days. Their consequences have affected and changed the soils themselves, the character of the soil cover, the water infiltration and retention, the potential of production and others soil environmental functions and characteristics.

2 The creation of the huge plots of arable land in the half of last century has affected in the quick development of the water erosion, especially in some regions. The region of the South-East Moravia with its slope terrain relief and with chernozem soil cover together with high vulnerability by the water erosion is the typical example of this process. The broaden original Chernozem soil has been gradually changed into Regosol on loess or into Rendric Leptosol or even Ranker on the bedrock flysh geological substrates. The impact of these changes on the water balance of landscape is assessed for the area of 2260 hectares from which 1620 hectares is the arable land. Similarly the impact of erosion process for the production potential and for else soil environmental functions was assessed. Key words: sheet erosion changes of soil cover productive potential potentials of soil ecological functions. Úvod Vývoj eroze půdy v posledních desetiletích a její důsledky názorně demonstrují nejen těsnou spojitost mezi politickým zřízením a politickými vlivy, ale zároveň také dokládají, že negativní důsledky některých rozhodnutí stále přetrvávají až do dnešní doby a že není jednoduché je vhodným způsobem odstranit. Eroze je samozřejmě přírodní jev, ke kterému dochází přirozeně. Nevhodná činnost člověka však tento degradační proces půdy výrazně urychluje. Právě zrychlená eroze půdy, ke které došlo, a stále dochází od šedesátých let minulého století, představuje vedlejší a nedomyšlený důsledek rozhodnutí o násilné kolektivizaci půdy a vytvoření velkých půdních celků. Při přechodu na nezbytné velkovýrobní způsoby hospodaření byly neúměrně veliké hony orné půdy hektarů i více vytvořeny prakticky všude, bez ohledu na terénní reliéf a další přírodní podmínky. Důsledkem je, že v současné době je 45 % české zemědělské půdy vystaveno intenzivní erozi a více jak 8 % zemědělské půdy ČR, tj. kolem ha je vodní erozí již výrazně poškozeno. Došlo k rychlé změně půd, charakteru půdního pokryvu a jeho vlastností. Odstranění vzniklých škod je možno jen velmi omezeně nebo vůbec. Další pokračující proces eroze na značné části zemědělské půdy České republiky je ovšem možné zpomalit, ale k tomu určená opatření se zatím ukazují jako málo účinná. Na zásadní zlepšení provedením komplexních pozemkových úprav s protierozními opatřeními a vhodným rozmístěním kultur není dostatek finančních prostředků a často o ně nejeví zájem ani hospodařící subjekty. I když se objevují dobrá řešení, tak na většině ohrožených ploch přetrvává dnešní stav až do současné doby.

3 Důsledkem eroze je však také změněný vodní režim půd a změněné vodní bilance celé krajiny. Mění se i další environmentální funkce půdy. Následky těchto změn jsou již v současnosti zřejmé a další důsledky se mohou objevit v blízké i vzdálené budoucnosti. Materiál a metody Velmi typickým příkladem důsledků minulých politických rozhodnutí je intenzivní plošná i rýhová vodní eroze v pahorkatinném regionu jihovýchodní Moravy. Dlouhodobě sledovaným modelovým územím se stala vysoce produktivní kukuřičná oblast v podhůří Ždánického lesa v okrese Hodonín. Modelové území s převažujícím původním pokryvem černozemí má celkovou 2260 hektarů včetně intravilánů, lesa, sadů a dalších ostatních ploch. Vlastní hodnocení eroze půdy proběhlo na 1620 hektarech půdy orné. Tato plocha byla dána rozměrem leteckého snímku z roku 1971, který byl vzat jako základ pro vymezení daného území. Nadmořská výška celého modelového území je m, průměrná roční teplota 9,2 C, průměrný roční úhrn srážek kolem 510 mm. Větší část letních srážek přichází ve formě přívalových dešťů. Geologickým půdotvorným substrátem jsou převážně různě mocné (0,5 2,0 m) pokryvy hlinitých spraší překrývajících podloží paleogenních flyšových pískovců a břidlic, většinou vápnitých. Geomorfologicky patří tyto modelová území ke Kyjovské pahorkatině (Stejskal 1958) a dosti členitý terénní reliéf je tvořen z velké části kratšími svahy ( m) se svažitostí 3 10, ale výjimečně až 15. Půdní pokryv byl původně před 2. světovou válkou tvořen modální černozemí, většinou v různých stádiích eroze a akumulace a podobně byl tento půdní pokryv potvrzen i během Komplexního průzkumu půd (1982). Z hlediska vývoje eroze a změn půdního pokryvu prošla krajina a hospodaření několika důležitými etapami: do r byla půdní držba rozdrobena do velkého množství řemenových parcel vedoucích zpravidla po spádnici, dlouhých až 400 m při šířce často m, obhospodařovanými malovýrobním způsobem, v období kolektivizace, jež znamenala likvidaci mezí, části cest, drobných remízků a sadů, vytvoření velkých honů orné půdy, v období došlo k rychlému rozvoji vodní eroze: na velkých plochách ke smytí humózních horizontů černozemě a při pokračující erozi lokálně až k podložním horninám flyše. Smytý materiál byl akumulován v depresních polohách, a vytvořily se mocné (až 2,0 m) koluvizemě,

4 současný stav se vyznačuje velkými oderodovanými plochami na svazích a hlubokými koluvizeměmi v depresích, pěstuje se převážně kukuřice, pšenice, řepka, bez výraznější rotace plodin. Vyhodnocení časového průběhu a intenzity eroze bylo provedeno podle kontrastních černobílých leteckých snímků z let Snímky byly vyhodnocovány a erozní plochy zakreslovány manuálně, protože digitální rozlišování erodovaných ploch se ukázalo jako nevhodné. Vlastní rozsah erodovaných ploch z kartogramů však byl stanoven digitálně. Hodnocení snímků bylo konfrontováno s podrobným terénním průzkumem (1962 Komplexní průzkum půd) s dalším detailním průzkumem 1980, (Obršlík 1996) a částečně i s bonitačním průzkumem a jeho aktualizací. Vyhodnocení vodní bilance orných půd modelového území bylo provedeno podle známých hodnot retenční (polní) vodní kapacity (Novák 2010) jednotlivých zastoupených půd a jejich ploch (respekt. retenční vodní kapacity hlavních půdních jednotek HPJ bonitační soustavy). Vyhodnocení průměrného potenciálu produkční funkce orné půdy bylo stanoveno podle bodových hodnot produkčního potenciálu hlavních půdních jednotek HPJ (Novák 1996) a jejich poměrného plošného zastoupení na orné půdě. Výsledky a) Vývoj půdního pokryvu vlivem eroze: v prvním stádiu eroze se původní černozem modální (HPJ 01) změnila smytím části humusových horizontů na černozem erodovanou (HPJ 08), další eroze vedla k odnosu všech humusových horizontů černozemě (zpravidla mocných 0,5 0,6 m) a kultivace pokračovala na původním půdotvorném substrátu na regozemi hlinité na spraši, pokračující eroze znamenala odnos celé vrstvy sprašové pokrývky, takže na rozvětralých podložních horninách flyše se vytvořily pararendziny nebo až renkery, v průlezích svahů, úpadech a v depresních polohách byl akumulován smytý materiál a byly vytvořeny mocné (1,0 2,0 m) koluvizemě, někdy se střídáním vrstev humózních a sprašových. b) Bilance potenciální retenční vodní kapacity :

5 jednotlivé půdy (nebo hlavní půdní jednotky HPJ) mají následující hodnoty retenční vodní kapacity (posuzováno do hloubky 1,0 m Novák 2010): - černozemě modální (HPJ 01): RVK = 340 l.m -2 - černozemě erodované + regozemě na hlubších (> 0,7 m) pokryvech spraše + koluvizemě (HPJ 08): RVK = 340 l.m -2 - regozemě na slabších vrstvách spraše (s mocností < 0,7 m) s podložím pískovců nebo břidlic flyše (HPJ 05): RKV = 160 l.m -2 - pararendziny až rankery na písčito-jílovitých zvětralinách flyšových hornin (HPJ 27): RVK = 130 l.m -2, detailním terénním průzkumem v letech a vyhodnocením leteckých snímků a kartogramů byly zjištěny plochy jednotlivých HPJ a porovnány s pravděpodobným stavem v roce Rok 1938: HPJ , cca 95 % plochy orné půdy, tj ha HPJ 05, cca 5 % plochy orné půdy, tj. 80 ha Rok 2010: HPJ , cca 70 % plochy orné půdy, tj ha HPJ 05, cca 25 % plochy orné půdy, tj. 405 ha HPJ 27, cca 5 % plochy orné půdy, tj. 80 ha Bilance potenciální retenční vodní kapacity v letech 1938 a 2010: Základní RVK l.m Tisíc m 3 Plocha Podíl Plocha na ha plochy ha HPJ Tisíc m 3 Podíl na plochy , , , , / / / 0, / 1, , c) Změna průměrné bodové hodnoty produkčního potenciálu modelového území: HPJ Průměr bodu HPJ Podíl plochy Bodů za Podíl plochy Bodů za ,45 38,2 0, ,50 36,0 0, ,05 4,0 0, / / 0,05 3 / 1,0 78 1,0 74

6 Závěr a diskuze Bilanční hodnota potenciálu retenční vodní kapacity pro 1620 ha ornice půdy se v období vlivem eroze snížila o cca 750 tisíc m 3 vody, tj. téměř o 14 %. Tento údaj je zatížen pravděpodobnou chybou %, což vyplývá především z nemožnosti přesně stanovit jednotlivých půd (HPJ) pro počátek hodnocení V konečném období sledování 2010 bylo již možno plochy a vzájemný poměr jednotlivých HPJ stanovit detailním terénním průzkumem mnohem přesněji. Úbytek přibližně m 3 vodní retenční kapacity je dán jejím možným potenciálem, kterého ovšem je možno prakticky dosáhnout jen velmi zřídka. To vyplývá z nepromyvného nebo jen výjimečně slabě promyvného vodního režimu černozemních nebo sprašových půd. Jen zcela ojediněle může být v dané klimatické oblasti dosaženo hydrolimitu polní (retenční) vodní kapacity až do hloubky 1,0 m, pro které je RVK stanovena. Teoretický úbytek bilanční vody se tak snižuje. Z hlediska možné produkce tento úbytek bilanční zásoby vody nemusí mít zásadní vliv na zásobenost plodin vodou. Ta je dána tzv. využitelnou vodní kapacitou, která je odvislá od fyziologických nároků každé plodiny a hloubkou jejího kořenového systému. Proto také snížení průměrné bodové hodnoty produkčního potenciálu území je relativně malé, jen 4 body stobodové stupnice, ovšem stanovená hodnota orných půd ČR se pohybuje v hodnotách bodů. Úbytek 4 bodů produkčního potenciálu může znamenat pokles výnosů např. pšenice v této oblasti o 0,3 0,4 t.ha -1. Při posuzování dalších environmentálních funkcí půdy je možno říci, že intenzivní eroze se svými důsledky mírně zhoršuje infiltraci vody (a tím urychluje povrchový odtok a další erozi); pufrační funkce je zpravidla zvýšena (obnažení spraše bohaté na CaCO 3 ); transformační a asanační funkce je zhoršena (nedostatek humusu pro biotickou transformační funkci) a že biologický život v půdě (jako jedné z podstaty trvalé půdní úrodnosti) je silně omezen.

7 Literatura 1. Letecké fotografie z let Vojenský topografický a hydrometeorologický ústav Dobruška. 2. Komplexní průzkum půd okresu Hodonín. VÚZZP Praha, pobočka Brno, Němeček J. a kol., 2011: Taxonomický klasifikační systém půd České republiky, 2. Vydání, ČZU Praha. 4. Novák P. et all, 2008: Impact of political and socio-economic changes in the Czech Republic on long-term development od sheet water erosion. In: The soils of tomorrow. Catena verlag, pgs ISBN Novák P. a kol, 1996: Metodika stanovení bodové hodnoty půdy. Výstup úkolu MZe ČR: RE , VÚMOP Praha, 95 str. 6. Obršlík J., 2006: antropogenní ovlivnění zemědělského půdního fondu v podhůří Ždánického lesa. Disertační práce, MZLU Brno. 7. Výstupy V01, V02, V03, V04 (2009, 2010, 2011, 2012) projektu NAZV MZe ČR QH VÚMOP, v.v.i. 8. Vymezování a mapování BPEJ okresu Hodonín, 1976, VÚZZP Praha, pobočka Brno. 9. Stejskal J., 1958: Zemědělská geologie. Nakl. ČAZV Praha. Poděkování Tento příspěvek byl zpracován jako jeden z výsledků řešení úkolu NAZV MZe ČR QJ Vliv očekávaných klimatických změn na půdy České republiky a hodnocení jejich produkční funkce. Kontakt: Ing. Pavel Novák, CSc. Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v.v.i. Žabovřeská 250, Praha 5 Zbraslav, tel.: , pnovak@vumop.cz