25. 1. 2013, Brno Připravil: Vítězslav Vlček, Ph.D. Kvalita a zdraví půd Přednáška č.2 zajímavé postřehy.."jsme součástí této země a ona je naší součástí... Co ji postihne, postihne všechny syny země náčelník Seattle, 1852 (Dopis v reakci na dotaz americké vlády o nákupu domorodé země) 1
KVK Půdní reakce obsah organ. látek obsah výměn bází obsah výměnného vápníku nedost. fyziol. využ. dusíku obsah celk. dusíku MKK mikrostruk. bazální respirace ph mikroelementy vzduch v půdě dusík v půdě mikrobiální činnost Výnos Zdroj: EN Wikipedia, upraveno 2
resistence/ resilience J. Lovelock teorie Gaia Daisy world Svět sedmikrásek Zdroj: http://sun025.sun.ac.za/portal/page/p ortal/health_sciences/english/depart ments/biomedical_sciences/medical_ PHYSIOLOGY/Essays/Hormonal_rein_co ntrol Emiliania huxleyi Zdroj: http://www.co2.ulg.ac.be 3
Vývoj krajiny Jak se můžeme vrátit v čase? Přírodní archivy minulosti pylové analýzy ledovcová jádra hlubokomořské vrty sprašové série Zdroj: http://bprc.osu.edu/icecore/quelccaya2003.html Autor: DougHardy Zdroj: Wikipedia Autor: W. Berner/University ofbern Albrecht Penck (1858 1945) 1909 uveřejnil spolu s E. Brücknerem monografii o čtyřech ledových dobách(ginz, Mindel, Riss, Würm) Foto: EN Wikipedia 4
Doby ledové Před cca 2,5 miliony lety se původně stabilní teplé klima začalo měnit, důvodů je pravděpodobně několik Ledové doby zpočátku trvaly přibližně 40 000 let, později se jejich cyklus prodlužuje na 100 000 let s meziledovou dobou o délce20000let. Chladných výkyvů bylo přibližně 50, přičemž 22x pohltily kontinentální ledovce značnou část povrchu Zdroj: Hannes Grobe/AWI cs.wikipedia Würm před 18 000 lety dosahují mrazy poslední doby ledové svého maxima ledovec se zastavuje přibližně na linii Berlín Varšava. v severní Americe na linii řeky Hudson(New York) 5
Holocén Umělá hranice pro posledních cca 12 kyvytvořená záznamy ze skandinávských rašelinišť Ledovec nicméně ustupoval dalších cca 6 ky mladší dryas (11 500 9600 BC) náhlé ochlazení v rámci deglaciace Evropy, převažující teorie předpokládá omezení vlivu Golfského proudu. největší účinek v Evropě, ale pozorovatelné dopady po celém světě: nahrazení lesa ve Skandinávii glaciální tundrou glaciace nebo zvětšení zásob sněhu v horských pásmech po celém světě. víceprachuvatmosféře(zpouštívasii)=sucho. sucho v Levantě (Blízký východ a Kypr) vliv na vývoj některých kultur Lake Aggassiz Zdroj:wikipedia 6
Zdroj:wikipedia Starý holocén (cca 8500 6000 BC) preboreál a boreál vzestup teplot, s opožděným vzestupem vlhkosti postupné šíření zapojených lesních ploch, zpočátku teplotně nenáročné druhy nahrazovány doubravami, jilmem a lípou šíření zejména lesní fauny v severní polovině země stále převládá mozaika stepí a lesostepí. vznikající černozemě postupně přeměňované v rámci lesa na luvizemě rozšíření spraší, které se časem odvápňují člověk mezolitický způsob obživy (pralesní severoameričtí indiáni) sběr, rybolov apod. pomalé šíření lesa v nížinách a horských oblastech (navíc umocněné kontinentálním klimatem) 7
Střední holocén (cca 6000 1250 BC) atlantik a epiatlantik období klimatického a lesního optima rozvoj druhového bohatství lesa zaostává za klimatickými podmínkami. rozvoj smíšených doubrav, šíření jasanu, později buku a jedle, postupná degradace acidifikací a vlivem obhospodařování stabilizace výškové zonality lesa (doubravy, bučiny, smrčiny..) průměrné teploty jsou o 1 2 o C vyšší než dnes vznik a vývoj zemědělství antropogenní bezlesí v příhodných oblastech navazuje na bezlesí primární Mladý holocén (cca 1250 BC - současnost) subboreál, subatlantik a subrecent(sub= menší než) Subboreál (= jako boreál ale ne tak studené), subatlantik (=jako atlantik ale klimatické optimum není tak výrazné atd.) Subboreál (cca 1250 700 BC) pozdní doba bronzová/starší doba železná. Respektive období vzniku řeckých městských států až založení Říma. Položeny základy evropské civilizace. ale také velké skalní řícení (chladnější zimy než dnes), průtoky řek na minimu(teplá, suchá léta) 8
Lužická ekologická katastrofa (Vojen Ložek) Někdyna konci dobybronzové(kolemr.1000 před n.l.)došlo v pískovcových krajinách Kokořínska a Českého Švýcarska k ekologickému kolapsu (jde o projev zemědělské kolonizace v souběhu s rozkolísáním klimatu?). změny společenstev měkkýšů, jako náhlé a drastické ochuzení jejich společenstev. Subatlantik (cca 700 BC 750) studené a vlhké období, v Evropě šíření lesa díky vlhku je možné zemědělství i v oblastech v současnosti méně příznivých pro zemědělství(např. sever Afriky) v rámci ČR osídlení vázáno vesměs na nižší polohy, výjimkou je šumavské hradiště Sedlo (902 m n.m.), a Obří hrad (1010 m n.m.)vdobělaténské(600 300BC) Středověká kolonizace (9 13/14 stol.) výše položené oblasti vesměs osídleny až v teplé periodě 12 a 13 stol. 9
malá doba ledová nepřesné označení prudkého ochlazení klimatu mezi 14 a 19 stol. S nejnižšími teplotami přibližně v 17. století. nemá nic společného s glaciálem!!! růst počtu obyvatel v Evropě od raného středověku do počátku 14. století přerušila série neúrod, epidemií a zim. zánik některých vesnic ve vyšších polohách Grónsko se pokrylo ledem, zvětšení alpských ledovců. Léta velmi krátká a studená. V zimě zamrzají všechny řeky západní Evropy. ve14a15stol.rostespotřebadřeva těžbarud od16stolrozvojsklárennašumavěavjizerskýchhorách umělé zakládání lesa od 18.stol. záznamy např. ze zámku Jezeří Barokní (komponované) krajiny 10
18 a 19 stol. Marie Terezie, Josef II záznamy o erozi stružková, stržová, ale i plošná, v rámci mapových podkladů, resp. katastrálních operátů (1785, 1820) po degradaci pozemky často vedeny jako pustiny nebo pastviny Obce brněnského okresu postižené erozí v letech 1785 1820 Láznička 1959 poslední století první polovina 20 století: začátek používání minerálních (tzv. strojených hnojiv) začátek používání přípravků na ochranu rostlin druhá polovina 20 století: první významné projevy acidifikace a dálkového transportu prvků změny vlastnických struktur scelování pozemků do velkých územních bloků zvýšená eroze povrchová těžba hnědého uhlí 11
Po roce 1948 mizí: 35 000 ha lesíků, hájků, zasakovacích pásů 30 000 km stromořadí a alejí 145 000 ha mezí 120 000 km polních cest navíc je na pole přeměno 270 000 ha luk a pastvin Stav po roce 1989 změny struktury vlastnictví půdy obecněnižšícenyzpnežnazápadodnás stavební činnost a zábory ZP zejména na nejcennějších půdách celková výměra ZPF se snižuje z 4.327 mil. ha (1986) na 4.249 mil.ha(2007) stav zemědělství v ČR v r. 2012 celková rozloha 7887 tis. ha počet obyvatel 10505445 zemědělská půda 53,9 % orná půda 71,4 % lesní porosty 33,6 % znevýhodněné oblasti (LFA) cca 60 % průměrná velikost podniku ekologické zemědělství 89 ha (1. v rámci EU, Slovensko 28 ha) 10,6 % ZPF (448 202 ha, 3 517 podniků) 12
RAKOUSKO zdroj: http://www.mapy.cz komodita Jsme potravinově soběstační? pšenice 162 % cukrová řepa/cukr 124 % brambory 85 % řepka 119 % ovoce mírného pásma 68 % zelenina 37 % víno 29 % soběstačnost zaokrouhleno (r.2011) komodita Jsme potravinově soběstační? hovězí maso 122 % vepřové maso 61 % drůbeží maso 79 % skopové a kozí maso 90 % mléko 125 % vejce 88 % soběstačnost zaokrouhleno (r.2011) Zpracováno podle Zprávy o stavu zemědělství za rok 2011, MZe 13
Pokud to zjednodušíme stavprasatjenejnižšíodr.1921 stav drůbeže je podobný jako v 60-letech uvedený stav se promítá i do úrovně hnojení statkovými hnojivy a skladby pěstovaných plodin zvláště víceletých píscnin A planetárně? 1,4 mld. kusů dobytka přeměněno30 50%povrchusouše v rámci minerálních hnojiv je vázáno více N než ve všech přirozených ekosystémech lidmijevyužívánovícenež50%dostupnépitnévody Crutzen a Stoermer (2000) navrhují termín Antropocén s hranicí okolo r. 1784 kategorizace zemědělského území zemědělské výrobní oblasti znevýhodněné oblasti pro zemědělce (tzv. Less Favoured Areas) LFA zranitelné oblasti 14
Zemědělské výrobní oblasti LFA = less favourable areas Méně příznivé oblasti (tzv. LFA) Zdroj: http://www.lfa.cz/ LFA mapa Evropa Zdroj: http://ec.europa.eu/agri culture/rurdev/lfa/image s/map_en.jpg 15
Zranitelné oblasti V současnosti novelizováno NV č.1082008 Sb., spadá sem cca 44 % území tzv. Nitrátová směrnice Cena zemědělské půdy 16
Mapa vývoje cen ZP Je libo například sklady v krajině Josefa Lady?? Zdroj: Autor: Vojenský geografický a hydrometeorologický úřad v Dobrušce, Atlas.cz 17
Vliv klimatu na půdní degradaci Změna klimatu (proč se jí zabývat) při posledním interglaciálu (Eem) bylo sice o 2 2,5 o C tepleji než je v současnosti(vs. globální oteplování ) v současnosti roste nevyrovnanost klimatu vliv na zemědělství?, ekonomiku?, průmysl?... Zdroj: z přednášky RNDr. J.Rožnovského: Podnebí ČR a výskyty sucha 21.6.2010 18
téměř dvě ze tří katastrofických událostí od roku 1980 lze přímo připisovat záplavám, bouřím, suchu nebo vlnám tepla. hospodářské ztráty se díky těmto událostem více než zdvojnásobily na zhruba 8,5 mld. euro ročně. změna klimatu spolu s narušením retenční schopnosti krajiny velmi pravděpodobně zvyšuje četnost záplav a povodní. pravděpodobně dále poroste výskyt extrémních událostí (jako horká léta, sucha a silné deště či krupobití) povodeň vúdolí Berounky u Srbska vroce 1872. (xylografie podle kresby E. Herolda) In: krajina.kr-stredocesky.cz Obrázek povodní 1872, 2002, 2013 apod. Zdroj: ČTK Pohled na zaplavené Litoměřicko z Radobýluna snímku z 5. června 2013 dopoledne. V pozadí jsou Mlékojedy. 19
téhož roku byla převeliká povodeň, takže řeka Mže (=Berounka) sedmkráte vystoupila ze svého řečiště, rozlévajíc se velmi široko po rovinách, ničila pole a způsobila převelikou škodu na oseních Zbraslavská kronika, rok 1322(In: Svoboda 2009) PRAVDĚPODOBNÉ dopady na krajinu aridizaceklimatu, zvýšení četnosti extrémních událostí bude zřejmě znamenat i změnu hospodaření s vodními zdroji regionem ČR, který je tímto vývojem ohrožen nejbezprostředněji, je oblast jižní Moravy a Polabí Z-index procento měsíců zasažených suchou epizodou Komentář k legendě: Oblasti s výskytem sucha <20 % lze označit jako oblast s nulovým až nízkým rizikem, >60 % jako oblasti s vysokým rizikem a >90 % jako oblasti s extrémně vysokým rizikem výskytu suchých epizod(trnka 2006). 20
Žarošice Staré město pod Sněžníkem I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 2071 2072 2073 2074 2075 2076 2077 2078 2079 2080 2081 2082 2083 2084 2085 2086 2087 2088 2089 2090 2091 2092 2093 2094 2095 2096 2097 2098 2099 2100 23.9.2013 Lokalita Žarošice: období 1961 1990: roční průměrná teplota vzduchu je 9,1 C. období 2021 2050 roční průměrná teplota vzduchu ve sledovaném období je 10,4 C období 2071 2100 roční průměrná teplota vzduchu je 12,2 C (oproti období 1961 1990 se zvýšila o 3,1 C). Lokalita Staré Město pod Sněžníkem: období 1961 1990: průměrná roční teplota vzduchu je 6,2 C. období 2021 2050 průměrná roční teplota vzduchu je 7,7 C (oproti období 1961 1990 se zvýšila o 1,5 C). období 2071 2100 průměrná roční teplota vzduchu je 9,3 C (oproti období 1961 1990 se zvýšila o 3,1 C). Risk of Human Induced Desertification 21
Ohrožení půdního fondu klimatickou změnou: zrychlená půdní eroze fyzikálnídegradace/utužení ztráta půdní organické hmoty Zrychlená eroze důsledky snížení zemědělské produkce nepřímé škody ve snížení produkční schopnosti půd změna fyzikálních vlastností půdy změna chemických vlastností půdy omezeníedafonu náchylnost ke zhutňování a ztvrdnutí a další typy degradace půdy 22
Degradace fyzikálních vlastností půdy (poškození struktury, utužení, slévavost povrchu) proces zásadního porušení fyzikálního stavu půdy, v kterém se redukuje pórovitost, propustnost pro vodu a plyny, zvyšuje se pevnost, změny v půdní struktuře a v chování některých fyzikálních vlastností. k utužení dochází zejména mechanickým tlakem Princip změny fyzikální vlastnosti půd zejména sucho má vliv na změnu fyzikálních vlastností vedoucí k utužení a ztvrdnutí půdních vrstev, resp. tvorbu profilových trhlin, zpomalení či zastavení tvorby agregátů v případě výskytu dlouhodobého sucha, časté střídání klimatických jevů vede k možným intenzivním procesům destrukce struktury půdy. Hodnoty vybraných půdních vlastností u zhutněných půd v ZPF půdní vlastnost H objemováhmotnost [g/cm 3 ] nad 1,45 pórovitost [% obj.] pod 45 minimální vzdušnost [% obj.] pod 10 max. kapil.kapacita [% obj.] nad 35 23
Identifikace půd Intenzita projevů zhutnění závisí a kolísá podle vlhkosti půdy, všeobecně těžší půdy jsou náchylnější na deformace, v minerálních půdách organická hmota snižuje náchylnost půd k utužení pro všechny zrnitostní třídy, zhutněnímjeohroženokolem30 50%půdZPF Ztráta POH Ochrana POH v půdě je kritickým bodem pro trvale udržitelné hospodaření na půdě. Je však třeba konstatovat, že úroveň humusuvpůděseuždnessnižuje(kobzaetal.2002) Jak může ovlivňovat klimatická změna množství organické hmoty množství a distribuce POH záleží na více faktorech, především na půdním typu a zrnitostním složení, pozitivní management: exogenní vstupy organických látek a doplňkové závlahy, vysoké ohrožení půd ztrátou organického uhlíku může zapříčinit náchylnost půdy na jiné ohrožení(eroze, salinita, fyzikální degradace). 24
Měli byste znát například odpovědi na otázky: které typy degradace připadají zejména v úvahu v rámci změny klimatu cojsoutolfaajakjsouobecnědefinovány copatřídozpfčrajakjevelký jakýjedennízáborpůdyvčr cojemaládobaledová jak můžeme zjišťovat vývoj klimatu v minulosti vývoj při středověké kolonizaci, barokní krajiny apod 25