Vznik a vývoj nivy z pedogeografického hlediska

Transkript

1 Vznik a vývoj nivy z pedogeografického hlediska luděk šefrna 1. Úvod Mnoho definic nivy z pedologického hlediska vychází z charakteristiky půdního krytu nivy a základních půdotvorných procesů, které v těchto půdách probíhají. Nejčastěji jsou citovány autoři Ložek (1973), 2003); Němeček a kol. (1989) a mnoho půdních taxonomických systémů ať našich Němeček a kol. (2001), a nebo šířeji uplatňovaných mezinárodních jako IUSS WRBS (2006) nebo francouzská RPF (1995). Všechny tyto práce zdůrazňují fakt, že se jedná o mladé půdy, vznikající z půd erodovaných v horních částech povodí a resedimentovaných vodními toky, které jsou v mírném klimatickém pásu listnatých lesů stanovištěm lužních lesů a nebo vlhkomilných travních porostů. Z hlavních znaků a vlastností jsou vyzdvihovány hnědá barva, vrstevnatost profilu, časté znaky hydromorfismu, distribuce organiky do hloubky profilu a vysoký obsah živin. V aridních oblastech byla niva ohniskem vzniku velkých civilizací. Niva z pedologického hlediska koresponduje s pojetím geologickým, geomorfologickým, geobotanickým i hydrologickým, i když v detailech areálových hranic nalezneme rozdíly. Nejproblematičtější se zdá vymezení právě pedologické či pedogeografické. Z etnografického a etymologického hlediska se jedná o rovinu, jejíž název niva má praslovanský základ a užívá jej většina slovanských jazyků. Samotný název pochází z řečtiny. Souvisí s řeckým neios novina po úhoru, a všeslovanským nov nový. Niva je tedy kus rovné země zcela nově vzdělané, tj. nový přírůstek k majetku vsi (na rozdíl od pozdější noviny, což bylo pole v druhém stadiu hospodářského cyklu, po úhoru, tedy pole kdysi již zorané a oseté, ale příští rok nechané úhorem, aby se osvěžilo (Machek, 1971, Pleskalová, 2001) V rámci plužin jednotlivých obcí patřila niva k těm nejúrodnějším a byla dědičně nedělitelná a využívaná převážně jako orná půda (Kunz, 1997). Niva a odvozeniny z ní jsou častým pomístním názvem nejen ve starosídelní oblasti, ale podle jejich rozšíření např. na Českomoravské vrchovině se jedná o slovo používané v příslušném významu do nedávné doby. I v současnosti je vnímána niva díky krásné literatuře jako bukolická část krajiny, úrodná a plná zeleně díky rozptýleným lučním enklávám, skupinám stromů a hájků.

2 210 luděk šefrna 2. Některé aspekty vzniku a vývoje niv Vznik nivy je průsečíkem pomalého, leč přirozeného vývoje reliéfu, spojeného s acidifikací (a tedy i ochuzováním o bazické kationty) půd ve středním a mladším holocénu a neolitizace. Ta se projevovala především urychlením erozně-akumulačních jevů v důsledku změny vegetačního krytu a vývoje nového managementu a technologií hospodaření člověka v krajině. Je třeba především zdůraznit fakt, že acidifikace a s ní spojené ochuzování půd o živiny vyvrcholilo příchodem atlantského klimatu, kdy výrazněji promyvný vodní režim půd vedl k rychlejšímu vyplavování karbonátů a bází akumulovaných v matečných horninách během glaciálního cyklu. Větší srážky zvýšily přirozenou erozi, přestože změnou klimatu byla eroze bržděna vegetačním krytem. Ten však byl v naší krajině do jisté míry mozaikovitý a o úplné zapojenosti se nedá jednoznačně usuzovat (Sádlo, 2005). Již před příchodem neolitického zemědělce se situace radikálně mění, protože i v mezolitu člověk krajinu začal ovlivňovat vypalováním lesa a tvorbou nelesních enkláv díky těžbě palivového dřeva, přednostnímu využívání některých druhů dřevin, udržováním otevřené krajiny ze strategických a nebo kultovních důvodů. V neolitu acidifikace nabrala na obrátkách díky jednostrannému čerpání živin z půdy nejen na polích a pastvinách, ale také díky stelivovému, letninovému a oklestovému managementu v lese (Sádlo, 2005). Tato acidifikace a debazifikace má mnoho důsledků pro různé jevy. Jedním z nich jsou např. změny fyzikálních vlastností, ústící do menší přirozené erozní odolnosti díky ztrátě strukturnosti, peptizaci, poklesu mikrobielní rozmanitosti a obsahu humusu. Erozně-akumulační proces má na vznik niv největší vliv. Erodovaný materiál z půd se hromadí na úpatí svahů a díky transportu vodním tokem postupně zaplňuje dna údolí. Nivy jsou přirozeně více vyvinuty ve starosídelních oblastech, které se shodují s pedogeografickým regionem půd z nespojitých eolických sedimentů typu spraší, sprašových hlín a na některých starších měkkých horninách jako na slínovcích a jílovcích. Podle Beneše (Beneš, 1995) je archeologicky dokladováno asi 18 eroz ně- -aku mu lačních případů, které sice nelze jednoznačně zachytit v údolích, ale u svahové eroze můžeme rozpoznat čtyři erozně-akumulační vlny pozdní eneolit, pozdní doba bronzová, konec doby laténské a vrcholný středověk. Tato poslední vlna trvá dodnes a je v současnosti ještě výraznější díky poslední zemědělské revoluci, založené na zcela jiných technologických principech agrotechniky a obdělávání honů takových rozměrů, které svými parametry zcela mění koeficienty eroze. Vezmeme-li v úvahu např. nejužívanější rovnici pro výpočet ztrát půdy vodní erozí, tzv. univerzální rovnici pro výpočet průměrné dlouhodobé ztráty půdy z pozemků vytvořené Wischmeierem a Smithem (1978), potom zejména svažitost pozemků a délka svahů se změnila ve smyslu urychlení výsledné ztráty půdy. Vlastní niva se vyvíjela s největší pravděpodobností na základě nálezů datovatelných artefaktů, následovně (Opravil, 1983; Lang, 2003). Ve starším a středním holocénu byl povrch nivy členitý a byl tvořen štěrkopískovými uloženinami, na nichž se tvořily chudé štěrkovité půdy typu rambla (dnešní fluvizemě psefitické a regozemě). Poté se začínají ukládat povodňové hlíny, které povrch postupně zarovnávají. Teprve v době hradištní se začínají projevovat povodně, které nivu půdně přeměňují na vegy typické

3 vznik a vývoj nivy z pedogeografického hlediska 211 fluvizemě středního zrnitostního složení. Do té doby se jednalo o mozaiku mokřadů a slatin, využívaných jen příležitostně pro pastvu. Nová nivelizace povrchu povodňovými hlínami vytvořila nový ekosystém, kde louky oscilovaly s rákosinami a lužním lesem úvalového typu. Nové nivní sedimenty také pohřbily starší sídliště, která nerušeně existovala bezprostředně v předešlé nivě od neolitu. Od konce hradištní doby se však sídla z existenčních důvodů stěhovala vně záplavové zóny. Tento vývoj byl spojen také ze změnou vegetačního krytu. Původní tvrdý luh díky sedimentaci povodňových hlín a zvyšování hladiny podzemní vody chřadnul a byl částečně nahrazován měkkým luhem. Tvrdý luh byl takto vytlačen na okraj nivy a nebo na vyvýšená místa. Tato fakta vyplývají z archeologických výzkumů v povodí Moravy a Odry, ale mají paralelu i s vývojem niv v povodí Labe. Vrcholný středověk byl rozhodujícím obdobím pro vznik aluvií. Erozně-akumulační proces z dřívějších období postupně zaplňoval deprese na svazích a dospěl až na úpatí svahů v době římské, poté formou suchých delt u ústí bočních údolí začal vyplňovat údolí větších toků. Eroze postihovala v tomto období především žďářením čerstvě odlesněné plochy a prostor vně starosídelní oblasti tedy vrchoviny a podhorské krajiny teprve nedávno kolonizované. Přispěla tomu také původní záhonovitá orba na dlouhých plužinách s úvratěmi na koncích krátkých stran. Intenzita eroze vrcholila ve 14. a 15. stol, poté se snížila díky zavedení střídání plodin na polích a také díky husitským válkám a morovým epidemiím, které snížili tlak na využívání půdy. Pokles eroze vrcholí třicetiletou válkou. Je však brzy vystřídán novou vlnou eroze po r. 1750, kdy se hospodaření intenzifikuje, rozorávají se louky, vysoušejí rybníky a začínají se pěstovat okopaniny. Kaskádovité přesouvání erodované půdy do koluvií a údolní nivy (obr. 1), které popisují Lang a Honscheidt (1999) v sousedním Bavorsku, je patrně platné i pro naší krajinu. Nejprve se zaplňují antropogenní deprese, poté deprese na svazích, jejich úpatích a poté vyplňují nivu. Hranice mezi deluvio-fluviálními, koluviálními a fluviálními uloženinami je značně rozostřená a v detailu při identifikaci v terénu dělá problémy. 3. Klasifikace půd Niva má podle poslední klasifikace půd fluvizemě (původní nivní půdy), které mohou na subtypové úrovni dosahovat značné proměnlivosti podle zrnitosti (modální, psefitická, arenická, pelická), hydromorfismu (oglejená, glejová), chemismu sedimentů (karbonátován nekarbonátová) a tvorby (stratifikovaná, kambická). Textura fluvizemí může být odvozena především ze svrchních horizontů zemědělských půd, ležících výškově nad nivou směrem k pramenné oblasti. Materiál většinou prošel několika etapami odnosu transportu sedimentace v rámci svahových a fluviálních procesů, při nichž došlo jednak k texturní homogenizaci a transportem vodním tokem též k opětovnému zrnitostnímu vytřídění. Texturně se jedná o těžší půdy, než odpovídá průměrnému druhu v povodí. Obdobně jsou fluvizemě horních úseků povodí lehčí ve srovnání se středními a dolními úseky (Jurča, 1974), což odpovídá charakteru zvětrávání podle výškových stupňů, kdy s klesající teplotou vyšších nadmořských výšek

4 212 luděk šefrna roste intenzita fyzikálního rozrušování hornin fragmentace na hrubší zrnitostní frakce. Také tomu přispívá geologická stavba. Odolnější pevné horniny budují vyšší partie vrchovin a hornatin. Z hlediska postižení všech možných variant charakteru stavby půdního profilu fluvizemí je však třeba poukázat na klasifikaci Kubieny (Kubiena, 1953), která má ekologický akcent a má blízko k diferenciaci typické nivní a lužní vegetace. Jeho třídění nivních půd spočívá na přiřazení k ramblám, paterniím a vegám. Jsou seřazeny podle zrnitosti, intenzity půdotvorných pochodů a hydromorfismu a jsou tradičně používány např. ekology a geobotaniky (Chytrý, Kučera, Kočí eds., 2001). Rambla stěrkovitá, lehká, živinami málo zásobená s olšinami Paternia středně těžká až težká, živná, hyromorfní, typická pro měkký luh Vega těžší půdy s ustáleným profilem, zaplavované jen vyjímečně, tvrdý luh Jejich ekvivalenty v současné klasifikaci jsou na různé subtypové úrovni jako např. fluvizemě psefitické, arenické a modální spolu s určitým stupněm hydromorfismu jako oglejené a glejové. Naše klasifikace vznikala na podobných principech jako klasifikace IUSS WRBS (2006), a proto je třeba uplatňovat podobný výkladový a terminologický aparát. V následujícím textu je výtah z citované mezinárodní klasifikace fluvizemí. Obecný popis fluvisolů Pojem fluvic půdní materiál (z lat. fluvius řeka) se vztahuje na fluviatilní, marinní a lakustrinní sedimenty, kterým je pravidelně dodáván čerstvý materiál nebo se zachovaly přinejmenším do nedávné minulosti. Pojem nedávná minulost ( recent past ) zahrnuje časový prostor, během kterého byly půdy chráněny před záplavami, např. poldrováním, hrazením, kanalizací nebo umělou drenáží, za předpokladu, že během tohoto časového období nedošlo k žádnému vývoji půdy, který by vedl k tomu, že by vznikly nějaké diagnostické podpovrchové půdní horizonty, odhlédneme-li od Salic nebo Sulfuric horizontů. Diagnostická kritéria Fluvic půdní materiál je materiál, u kterého lze nejméně v 25 % objemu rozeznat vrstvení. Na vrstvení poukazují i obsahy organického uhlíku, pokud směrem do hloubky nepravidelně klesají nebo pokud zůstávají až do hloubky 100 cm > 0,2 %. Tenké vrstvy písku mohou mít také velmi nízké obsahy organického uhlíku, pokud tyto podmínky splňují alespoň níže následující jemnozrnné sedimenty odhlédneme-li od překrytých A-horizontů. Identifikace v terénu Fluvic půdní materiál vykazuje vrstvení. Střídání tmavších a světlejších vrstev může poukazovat na to, že dochází k nepravidelnému poklesu obsahu organického uhlíku směrem do hloubky. Fluvic půdní materiál, začínající v rámci svrchních 25 cm půdy a pokračující do hloubky minimálně 50 cm pod půdním povrchem, nemají jiné diagnostické horizonty než histic, mollic, ochric, takyric, umbric, yermic, salic nebo sulfuric.

5 vznik a vývoj nivy z pedogeografického hlediska 213 Rozlišujeme následující nižší jednotky fluvisolů: histic, takyric, calcaric, thionic, yermic, sodic, salic, aridic, tephric, gleyic, gelic, skeletic, mollic, stagnic, dystric, umbric, humic, eutric, arenic, gypsic, haplic. 4. Vymezení nivy Niva neboli aluvium je významný krajinný prvek, jehož vznik a další vývoj je příčinně spojen s erozí, inundacemi a kolonizací krajiny v holocénu. Může být v krajině vymezena geomorfologicky na základě vytyčení plochého dna údolí a úpatnice svahů, hydrologicky jako ta část dna údolí, které je pod vlivem rozlivu vody za povodně, geologicky fluviálními uloženinami holocénního stáří, pedologicky rozšířením fluvizemí, nejmladších půdních typů, jejichž profil skládají povodňové sedimenty, a nebo geobotanicky podle skladby vegetace, obecně lužních společenstev. Naše velké povodně (50 100leté) v posledním desetiletí svým rozlivem dobře korelovaly s areály fluvizemí (Novák a kol. 1997, 1998). V detailu nacházíme rozdíly, což je důsledek antropogenního (technického) přetvoření povrchu nivy, které vyvolaly změny průtočnosti údolního profilu. Z map syntetizujících areály nivy pedologické na ZPF (fluvizemě a gleje), geologické (fluviální sedimenty) a hranice rozlivu poslední povodně je také patrné, že částečný nesoulad hranic spočívá převážně v posunu pedologických hranic směrem do podsvahových konkávních poloh, resp. do vyššího stupně nivy, který sice není na studovaných nivách tak dobře vyvinutý jako např. u Labe či Ohře (Růžičková E., Zeman A. eds., 1994), ale s jeho náznaky se setkáváme. Obr. 1 Časový vývoj erozně-sedimentačního cyklu koluvia a nivy. Kaskádový model formace koluvia a aluvia je ohraničen časem prvního začlenění půdního materiálu do procesu přemisťování a časem jeho poslední depozice v dolní části svahu a nivě. První sloupec reprezentuje původní materiál, druhý antropogenně vytvořené sníženiny, třetí hypotetické přírodní deprese a čtvrtý koluvium při úpatí svahu na přechodu do aluvia. Šipky vyjadřují proces transportu a vyluhování půdní hmoty (upraveno podle Lang, Honscheidt, 1999).

6 214 luděk šefrna 5. Závěr Výsledky našeho průzkumu niv a jejich konfrontace s názory citovanými z odborné literatury nám dovolují předložit některé závěry, které jsou důležité pro další výzkumy. Niva je z půdního hlediska velmi pestrá nejen podle výskytu možných půdních typů, zahrnujících mimo fluvizemě i gleje, rašeliny a černice, ale i prostorovou proměnlivostí v rámci příčného i podélného uspořádání. To je důsledek především stáří, šířky nivy, její polohy v rámci povodí a technických úprav koryta v posledním století. Nivní roviny mají dnes relikty původních meandrujících koryt zazeměných přirozeně či antropogenně, agradační valy a suché deltovité sedimenty z bočních údolí. Díky tomu na krátké vzdálenosti nacházíme širokou škálu zrnitostních, hydromorfních a organogenních subtypů. Vymezení fluvizemí vůči půdám navazujících svahů je nejednoznačné, protože podsvahové koluvizemě jsou profilově podobné a přecházejí do fluvizemí rozostřenou hranicí podobně jako fluviální sedimenty do deluviofluviálních a deluviálních sedimentů. Na objektivnější vymezení musí být použity jak materiály DPZ, tak přesné modely reliéfu.

7 vznik a vývoj nivy z pedogeografického hlediska 215 Literatura BENEŠ, J. (1995): Erosion and accumulation processes in the late Holocen of Bohemia in relation of prehistoric and medieval landscape occupation. In: Kuna, M., Venclová, N., Wether archeology, ARU Praha, CHYTRÝ, M., KUČERA, T., KOČÍ, M., eds. (2001): Katalog biotopů České republiky. AOPK ČR Praha, 304 s. IUSS Working group WRB (2006): World reference base for soil resources. 2. edition World Soil Resource Reports N. 103, FAO, Rome, 128 s. JURČA, V. (1974): Základní údaje o půdách centrálních částí holocénních niv povodí českého Labe. Sborník VŠZ v Praze, Fak. Agron., řada A, KUBIENA, W. L. (1953): Bestimmungsbuch und Systematik der Boden Europas. F. Enke Verlag, Stuttgart, 392 s. KUNZ, L. (1997): Niva. In: Niva v multidisciplinárním pohledu (R. Květ ed.), LANG, A., HONCHEIDT (1999): Age and source of colluvial sediments at Vatingen-Enz, Germany, Catena, 38, LOŽEK, V. (1973): Příroda ve čtvrtohorách. Academia, Praha, 372 s. LOŽEK, V. (2003): Naše nivy v proměnách času I. Ochrana přírody 58, č. 4, MACHEK, V. (1971): Etymologický slovník jazyka českého. Academia Praha, 400 s. NĚMEČEK, J., SMOLÍKOVÁ, L., KUTÍLEK, M. (1990): Pedologie a paleopedologie. Academia, Praha. 546 s. NĚMEČEK, J. a kol. (2001): Taxonomický klasifikační systém půd České republiky. ČZU Praha, 77 s. NOVÁK, P., ZLATUŠKOVÁ, S., ŠEFRNA, L. (1997): Změny půdního krytu v důsledku povodní. In: Sborník přednášek Povodně a krajina 97, ICID-CIID, Brno, listopad 1997, 7/54. NOVÁK, P., ZLATUŠKOVÁ, S., ŠEFRNA, L. (1998): The Change in Soil Cover in the Morava Catchment Area as a Result of Catastrophic Rains and Floods. 16. Congres mondial de Science du Sol, 1998, Montpellier, France, OPRAVIL, E. (1983): Údolní niva v době hradištní. Studie Archeologického ústavu ČSAV Brno, 11/2, 77 s. PLESKALOVÁ, J. (2001): Niva v pomístních jménech na Moravě a ve Slezsku, in: Niva v multidisciplinárním pohledu (R. Květ ed.), Referentiel pédologique francais (1995), INRA Paris, 332 s. RŮŽIČKOVÁ, E., ZEMAN, A., eds. (1994): Holocene flood plain of the Labe river. GLÚ AVČR Praha, 116 str. SÁDLO, J. a kol. (2005): Krajina a revoluce. Malá Skála, Praha, 247 s. WISCHMEIER, W. H., SMITH, D. D. (1978): Predicting rainfall erosion losses Guide to conservation planning. Agricultural Handbook 537, USDA Washington, 156 s.