Kvalita a zdraví půd. Proč se zabývat problémem kvality/zdraví půdy? zemědělská půda na 1 obyvatele planety

Transkript

1 Kvalita a zdraví půd Proč se zabývat problémem kvality/zdraví půdy? v produkci potravin je lidstvo ve valné míře odkázáno na půdu každý rok na Zemi přibývá milionů lidí nejméně 800 milionů lidí trpí podvýživou (FAO 2003) půdy nepřibývá a je značně poškozována je využívána téměř veškerá zemědělsky využitelná půda (Pankhurst a kol. 1997) zemědělská půda na 1 obyvatele planety rok 1960 rok 1990 rok ,44 ha 0,27 ha 0,17 ha rok 2050? 0,07 ha!!!!! hranice pro zajištění a udržení výživy je 0,07 ha každoročně přitom ztratíme o 7,5 mil.ha zemědělské půdy a mil. ha lesa 1

2 Co z toho plyne bude nutno zvýšit/zachovat produkci při zachování kvality/zdraví půdy!!!! Relativní srovnání obsahu makroprvků v zemědělské produkci Pozice pedosféry v přírodní krajinné sféře J.W.B. Steward

3 Složky půdy minerální podíl organická hmota půdní voda půdní vzduch Nejdůležitější funkce půdy shrnutí: zabezpečuje růst rostlin má filtrační funkci pro vodu má ekologickou funkci pokrývá a chrání povrch Země Z rozmanitých funkcí půdy je zřejmé že hodnocení její kvality je složité, zvláště má-li zahrnout posouzení všech důležitých funkcí Kvalita/ zdraví půdy je Schopnost půdy fungovat jako součást ekosystému a při dané využití krajiny udržovat biologickou produktivitu a kvalitu prostředí a podporovat zdraví rostlin a živočichů (DORAN A PARKIN 1994) 3

4 Požadavky na soubor indikátorů kvality/zdraví půd. Kvalita půdy se mnohdy považuje za abstraktní pojem, který nemůže být dobře definován, ani kvantifikován. Definované indikátory musí vyhovovat těmto kritériím (DORAN A PARKIN, 1996): korelace s procesy v ekosystémech (modelování) musí zahrnovat všechny(většinu) vlastnosti půd a tak být použitelné pro odhad vlastností, které se nedají snadno měřit musí být snadno měřitelné v terénu musí být citlivé na změny technologií a přírodních poměrů (klima), avšak necitlivé na krátkodobé změny, soubor indikátorů musí zahrnovat již sledované charakteristiky Z výčtu kritérií vyplývá že: neexistuje žádný jednotný indikátor, který by byl dostatečný pro kvantifikaci kvality/zdraví půdy, DORAN A PARKIN (1994) zavedli Index půdní kvality (Soil quality index SQ) použitelný pro hodnocení fcí půdyvevztahuk: trvale udržitelné produkci, kvalitěžp zdraví lidí a živočichů Index se určuje jako vážený průměr šesti elementů: SQ=f(E1,E2,E3,E4,E5,E6) kde: E1 produkce potravin (biomasy), E2 erozivita, E3 kvalita podzemní vody, E4 kvalita povrchové vody, E5 kvalita vzduchu, E6 kvalita produkce (biomasy) Kvalita půdy je netto výsledkem vztahu resilience a degradace 4

5 Rozlišuje se osm základních typů degradace půdy (VÁRALLYAY, 1994) 1. eroze půdy(vodní, větrná) 2. acidifikace půdy, 3. salinizace a alkalizace půdy, 4. degradace fyzikálních vlastností půdy(poškození struktury, utužení, slévavost povrchu), 5. extrémní vodní režim(přemokření, zaplavení, sucho) 6. biologická degradace(snížení obsahu a kvality POH, poškození populací organismů), 7. nežádoucí změny obsahu živin v půdě (vyplavování, imobilizace) 8. snížení pufrační schopnosti(poškození SK) a znečištění polutanty Pět hlavních lidských činností způsobujících degradaci půdy 1. odlesnění a odstranění původní vegetace 2. nadměrné využívání půdy pro pastvu 3. zemědělské technologie 4. nadměrné využívání přirozené vegetace, 5. průmyslové technologie Typy degradace půdy a podíl příčinných faktorů které je způsobují v mil.ha (Oldeman, 1994) typ degradace odlesnění využívání vegetace příčinný faktor nadměrné pasení zemědělské technologie průmyslové technologie vodní eroze větrná eroze chemická degradace fyzikální degradace Svět celkem celkem 5

6 EU 13 (kompenzace přímých škod) eroze 0,7 14 mld. POH 3,4 5,6 mld. salinizace mil. sesuvy půdy >1,2 mld. Charakteristika českého zemědělství Vývoj českého zemědělství změny vlastnictví nižší ceny než v EU o % celková výměra zemědělské půdy 4,273 mil. ha užitá zemědělská plocha 3,6 mil. ha (EUROSTAT) Stav českého zemědělství v období let 2001/2002 Celková rozloha 7886 tis ha Počet obyvatel Zemědělská půda 54,2 % z toho orné půdy 71,8 % Lesní porosty 34,4 % Znevýhodněné oblasti (LFA) 60 % Průměrná velikost podniku 129 ha Ekologické zemědělství 5,5 % z.p ha 717 podniků 6

7 kategorizace zemědělského území Zemědělské výrobní oblasti Znevýhodněné oblasti pro zemědělce (tzv. Less Favoured Areas LFA) Zranitelné oblasti Zemědělské výrobní oblasti LFA = less favourable areas LFA mapa 7

8 Zranitelné oblasti V současnosti novelizováno NV č Sb., spadá sem cca 44 % území tzv. Nitrátová směrnice Mapa vývoje cen ZP 8

9 Povrchová bilance živin VSTUPY VÝSTUPY hnojiva (min., org., org.-min.) sklizené produkty statková hnojiva eroze a povrchový odtok osivo a sadba denitrifikace atmosférické depozice vyplavení biologická fixace dusíku únik plynů(čpavek, Nox) upravené kaly a sedimenty Spotřeba základních živin v kg/ha zemědělské půdy a vápenatých hmot v tunách Rok N P2O5 K2O Celkem (kg/ha) Vápenaté hmoty ,1 63,8 223, ,8 13,7 9,9 99,

10 Povrchová bilance dusíku v ČR podle metodiky OECD (kg N na 1 ha celkové zemědělské půdy, ročně) vstupy výstupy bilance VSTUPY = hnojiva + statková hnojiva + fixace vzdušného N + depozice N + 0 osivo Povrchová bilance fosforu v ČR podle metodiky OECD (kg P 2 O 5 na 1 ha celkové zemědělské půdy, ročně) vstupy výstupy bilance Roční změna přístup. fosforu (AZZP): Povrchová bilance draslíku v ČR podle metodiky OECD (kg K 2 O na 1 ha celkové zemědělské půdy, ročně) vstupy výstupy bilance Roční změna přístup. draslíku (AZZP):

11 Vývoj ph a spotřeba vápenatých hmot v ČR Změny fyzikálních vlastností půd 11

12 uložení částic v půdním těle schéma pórovitosti Utužení půdy (pedokompakce) 12

13 Jak k ní dochází? větší stroje časnější polní práce pastva dobytka operace na vlhké půdě zatížení vlhkost pevnost Historie obdělávání Struktura Textura K pedokompakci dochází když je únosnost půdy menší než zatížení jež umožňuje.. O.H. = 1.0 O.H. = 1.3 O.H. = 1.6 Pedokompakce je PROCES 13

14 Celkové zatížení náprav zařízení zatížení (t/náprava) 2- nápravový traktor 5 6-řádkový kombajn (prázdný) řádkový kombajn (plný) kg cisterna s kejdou (plná) 35 dálniční beton (projektované zatížení) 8-12 VOORHEES, 2002 Takže jsou širší pneumatiky řešením? Větší pneumatiky nevyváží větší zatížení 14

15 Pásy vs. pneumatiky Srovnej tlak na nápravu!!! Obecné symptomy pedokompakce PŮDA: Stojící voda na povrchu Degradace půdní struktury Obtížné zpracování ROSTLINY: Zakrnělost / Nerovnoměrný růst Nedostatek živin - Příznaky Poškozené kořeny Snížené výnosy Sklizeň hrachu Sklizeň hrachu 15

16 Zakrslé rostliny Zakrslé, nerovnoměrné rostliny jsou často prvním příznakem vojtěška ztráty po zimě v kolových řádcích Výborným diagnostickým nástrojem je rýč 16

17 Deformované kořeny Kvantifikace pedokompakce Plodiny a půda - příznaky Odolnost proti pronikání závisí na vlhkosti ale nejde o absolutní hodnotu závisí rovněž na hloubce Objemová hmotnost hmotnosti na jednotku objemu slouží k výpočtu pórovitosti závisí na zrnitosti Penetrační odpor měření penetračního odporu Soil Resistance to Penetration, kpa D e p th, m m /22/2000 7/20/ ruční penetrometr /22/2000 Avg. water content 0.36 m 3 m- 3 No-Compaction - No-tillage No-Compaction - Chisel Compacted - No-Tillage Compacted - Chisel 7/20/2000 Avg. water content 0.27 m 3 m- 3 17

18 Hloubkové kypření, podrývání Fyzikální vlastnosti půd ČR dle bazálního monitoringu půd - dle pórovitosti 18

19 oblast Obj. hmotnost a pórovitost povrchové vrstvy půdy kultivované (k) a nekultivované (nk) (Brady a Weil, 1999) textura Kultivace (roky) Objemová hmotnost Pórovitost k nk k nk Pensylvánie h 58 1,25 1,07 50,0 57,2 Iowa h 50 1,13 0,93 56,2 62,7 Ohio h 40 1,31 1,05 50,5 60,3 Kanada h 90 1,30 1,04 50,9 60,8 Kanada j 70 1,28 0,98 51,7 63,0 Kanada j 70 1,38 1,21 47,9 54,3 Zimbabwe j ,44 1,20 54,1 62,2 Zimbabwe ph ,54 1,43 42,9 47,2 Vliv kultivace půdy po dobu 50 let na obsah organické hmoty, celkovou pórovitost a velikostní distribuci pórů vertisolů v Texasu (Brady a Weill, 1999) Půda humus P Objem makropórů Objem mikropórů Objemová hmotnost (%) (%) (%) (%) (g.cm -3 ) 0 15 cm panenská prérie 5,6 58,3 32,7 25,6 1,11 kultivace 50 roků 2,9 50, ,2 1, cm panenská prérie 4,2 56,1 27,0 29,1 1,16 kultivace 50 roků 2,8 50,7 14,7 36,0 1,31 Typická objemová hmotnost některých půd a materiálů 19

20 Potenciální nebezpečí zhutnění u jednotlivých půdních typů půdní typ slabé střední silné litozem ranker regozem, koluvizem x x rendzina x x smonice černozem a černice x x (x) šedozem, hnědozem, luvizem, kambizem x x x andozem kryptopodzol a podzol pseudoglej glej a stagnoglej x x organozem solončak, slanec x x x x x x x X Optimální hodnoty objemové hmotnosti půdy (kg.m -3 ) pro některé polní plodiny plodina Obj.hm. (kg.m -3 ) plodina Obj.hm. (kg.m -3 ) brambory kukuřice, pšenice cukrovka slunečnice, jetel hrách len, ječmen, žito, oves Eroze vodní větrná ledovcová sněhová 20

21 Co to je to? Půdní eroze je proces oddělování, transportu a ukládání materiálu erozními většinou abiotickými činiteli. Erozi můžeme nejčastěji dělit na erozi vodní, větrnou, ledovcovou, sněhovou, zemní, antropogenní. Větrná eroze 21

22 Velikost větrné eroze v závislosti na textuř půdy - graf Při větrné erozi rozlišujeme dva pochody: a) deflace (odvívání) b) koraze (větrná abraze - obrušování) ODNOS SALTACE posun Transport horninových částic větrem Materiál, jež přenáší vítr lze rozdělit do tří skupin: A) Hrubý materiál zrna větší než 3 mm (zpravidla již nelétají) B) Písek 0,05 až 3 mm (písek musí být suchý a neslepený, aby mohl létat) C) Prach menší než 0,05 mm 22

23 Spraš Vodní eroze Tři druhy činností tekoucí vody: a) vymílání (eroze) b) unášení (transport) c) usazování (akumulace a sedimentace) Rychlost proudění vody závisí na a) sklonu b) průřezu a kvalitě vodního koryta c) průtoku (ovlivněno urbanizací) 23

24 Obecný vztah mezi průměrným množstvím srážek a velikostí eroze. Eroze je největší v semiaridních podmínkách, Pokud je přirozená vegetace nahrazena obděláváním půdy, eroze se zvyšuje s narůstajícím množstvím srážek(čárková čára).(upraveno podle: Brady a Weil, 1999) řeka množství plavenin protékající velkými světovými řekami (El- Swaify, Dangler, 1982) země roční tok plavenin (mil. t) eroze (t/ha) Žlutá řeka Čína Ganga Indie, Nepál Amazonka Brazilie, Peru, Irrawaddy Barma Sapt Kosi Indie, Nepál Mekong Vietnam, Thajsko, Červená řeka Čína, Vietnam Nil Sudán, Egypt Mississippi USA