Ochrana půdy a vody v oblasti Kraje Vysočina. Ing. Jiří Hladík, Ph.D.
Základní charakteristika oblasti Převládající horninový základ je kraystalinikum granity a případně usazeniny na nich Z půd se jedná převážně o kambizemě modální a oglejené, pseudogleje a gleje Nadmořská výška od 500 m.n.m. Vyšší roční úhrn srážek nad 600 mm
Definice ochrany půdy a vody Ochrana půdy před degradací -Opatření proti větrné a vodní erozi ( zejména liniová vegetace) zatravnění a zalesnění degradovaných půd Ochrana proti extrémním meteorologickým situacím: -Opatření ke zvýšení retence vody v krajině (suché a retenční nádrže, mokřady, revitalizace vodních toků, vyšší zastoupení trvalé vegetace v krajině) Ochrana vodních systémů ochranné zóny yp podél vodotečí a vodních ploch ochrana přirozených zdrojů akumulace vod Ochrana proti destrukci ekologické stability krajiny: posilování diverzity (plošné a druhové)v krajině využívání autochtonní vegetace při navrhování ochranných opatření omezování monokulturních systémů hospodaření na půdě
Výchozí předpoklady Půda je v zásadě neobnovitelným zdrojem Její degradace může být rychlá, procesy jejího vytváření a regenerace jsou extrémně pomalé Velmi dynamický systém Plní mnoho funkcí nezbytných pro lidskou Plní mnoho funkcí nezbytných pro lidskou činnost a pro přežití ekosystémů
Funkce půdy Produkce potravin a jiné biomasy Environmentální interakce: skladování, filtrace, a transformace Biologické oživení a genetická reserva Zdroj surovin Fyzikální a kulturní dědictví pro lidi a lidské činnosti, archiv geologického a archeologického dědictví Základ pro člověkem vytvořené konstrukce, stavby, dálnice Zásobárna uhlíku
Vliv lidské činnosti na půdu Difúzní znečištěné pevnými částicemi Persistentní sloučeniny Kyseliny Pesticidy & herbicidy Hnůj a hnojiva Čistírenské kaly Těžba štěrku Zakrytí půdy Blokování funkcí půdy důležitých pro ekologii krajiny Postupné mizení farem Postupná destrukce půdy Snižování půdní úrodnosti Rozklad humusu Změny struktury půdy Snížení úrodnosti půd Zhutnění zasolení Acidifikace Akumulace/ kontaminace Kontaminace půd a podzemních vod aplikovanými chemikáliemi a atmosférickými spady Změny ve složení půd Uvolnění toxických sloučenin Destrukce půdy Destrukce půdy Nepříznivý dopad na organizmy žijící v půdě
Ohrožení půdy eroze kontaminace ztráta organické hmoty ztráta tát biodiversity it utužení a zhoršení fyzikálních vlastností zasolení záplavy a sesuvy půdy nepropustné zakrytí povrchu (sealing)
EROZE - rozrušování půdního povrchu, transport a sedimentace uvolněných půdních částic působením vody, větru, ledu apod.
Jedním z nejvýznamnějších projevů degradace půdy ve světovém i tuzemském měřítku je eroze půdy. Fyzikální degradace 4% Chemická degradace 12% Větrnou erozí 28% Vodní erozí 56% Protierozní opatření jsou součástí oboru meliorací s úzkou vazbou na pozemkové úpravy a hrazení bystřin.
EROZE zhoršuje fyzikální, chemické a biologické vlastnosti půdy tím, že: snižuje mocnost ornice
zvyšuje štěrkovitost způsobuje ztráty živin, humusu, osiva, sadby poškozuje pěstované plodiny zhoršuje pohyb strojů
Základní příčiny eroze výskyt vydatných a intenzivních přívalových dešťů (v případě větrné eroze silných výsušných větrů) nedostatečná ochrana půdy vegetací (zejména při pěstování širokořádkových plodin okopaninového charakteru)
Příčiny podporující degradaci půdy ů erozí vytváření příliš velkých oraných půdních celků a používání (konvenčních) pěstebních technologii a strojů na pozemcích ohrožených erozí
snížení vsaku vody do půdy rušení hydrografických prvků v krajině nezpevněná koryta (břehy) toků nedostatečná ochrana půdy na staveništích, skládkách apod.
Univerzální rovnice pro výpočet dlouhodobé průměrné ztráty půdy vodní erozí Eroze je funkcí erozivity it a erodibility G = R. K. L. S. C. P [t. ha - 1. rok - 1 ] R faktor erozní účinnosti deště, závisí na četnosti výskytu, úhrnu, intenzitě a kinetické energii přívalových dešťů, způsobujících povrchový odtok K faktor erodovatelnosti půdy, závisí na textuře a struktuře ornice, obsahu organické hmoty a propustnosti půdy L faktor délky svahu, vyjádřen v poměru k délce standardního pozemku 22,13 m S faktor sklonu svahu, vyjádřen v poměru ke sklonu standardního pozemku 9% C faktor ochranného vlivu vegetace, vyjádřen v poměru k úhoru bez vegetace P faktor účinnosti protierozních opatření, vyjádřen v poměru k situaci bez PEO
Protierozní opatření organizačního charakteru pozemkové úpravy a cestní síť trvalé zatravnění a zalesnění protierozní rozmístění plodin
CHARAKTERISTIKA OCHRANNÉHO OBDĚLÁVÁNÍ agrotechnická opatření udržuje > 30 % rostlinných zbytků na povrchu půdy (nastýlka, mulč) zmenšuje počet operací při obdělávání půdy (energetická úspora) místo orby se kypří (půda se neřeže, ale drobí) podmíněné k tomu účelu použitelnými stroji (kypřiče, bezorebné secí stroje)
mulčování
Technická protierozní opatření Terénní urovnávky Terasy a terasové dílce Vrstevnicové meze Příkopy - záchytné, sběrné, svodné, cestní Průlehy průtočné, akumulační, zatravněné, obdělavatelné Ochranné hrázky Protierozní nádrže Asanace strží Hrazení bystřin
Terasy vhodné především pro zpřístupnění a obdělávání velmi svažitých terénů
Meze -význam mají jen vrstevnicové meze - ale ani ty nezachycují povrchový odtok a smytou zeminu
Příkopy - slouží ke stálému odvádění povrchové vody - vyžadují dobré opevnění a údržbu, propustky jsou častou příčinou zablokování odtoku
Průlehy - široce otevřené, velmi vhodné k odvádění náhlých povrchových odtoků zpřívalových dešťů - snadná údržba a přejezdnost - mohou být zatravněné i obdělavatelné
Zachovalá zatravněná údolnice, resp. svodný průleh
katastrální území Dubá Obr. 1: Přehledná situace Stručný popis: - 250 340 m n. m. - mírně členitý terén - předvartérní podloží: křemenné pískovce (mezozoikum) - kvartérní pokryv: sprašová hlína (pleistocén) - půdní typy: KAm na křemenném pískovci LUm, HNm na sprašové hlíně
Smytá půda a Koluvizem Obr. 2: Vývoj od původního stavu k novému
Koluvizem Obr. 3: Vývoj od původního stavu k novému
EXPERIMENTÁLNÍ ÚZEMÍ 2 1 1. Vodárenská nádrž Hubenov povodí na Českomoravské vrchovině s dlouhou řadou měření sedimentů a kvality vody (Povodí Moravy), srealizovanými i protierozními i a retenčními č opatřeními vrámci KPÚ, 2. Kopaninský potok experimentální povodí VÚMOP na Českomoravské vrchovině, sledování účinků extrémních srážkoodtokových situací
Potenciální ohroženost vodní erozí v povodí VN Hubenov půdy nejohroženější půdy silně ohrožené půdy ohrožené Návrh ochranných pásem a zón ochrany VNHubenov 1.st.diferencované ochrany vod 2.st.diferencované ochrany vod 3.st.diferencované ochrany vod
Návrhy a realizace ochranných opatření prostřednictvím společných zařízení v pozemkových úpravách Komplexní pozemkové úpravy v povodí VN Hubenov proběhly v katastrech obcí Boršov, Mirošov, Dušejov, Milíčov a Hojkov (dílčí povodí Jedlovského přivaděče) Ježená a Zbilidy (dílčí povodí Maršovského potoka), Hubenov, Dvorce (nádrž). Na základě návrhů v plánech společných zařízení bylo v povodí VN Hubenov v pozemkových úpravách realizováno více než 23 000 m2 protierozních mezí s doprovodnou liniovou vegetací, 40 ha ochranného zatravnění a ochranných zasakovacích pásů a zhruba 247 ha na kterých bylo vyloučeno pěstování erozně rizikových plodin. Dále byly navrženy výstavby a rekonstrukce rybníků, z nichž v katastru obce Hubenov byly realizovány 3 rybníky o celkové ploše 1.316 ha, v obci Ježená byl rekonstruován rybník o ploše 0,76 ha a v katastru Mirošov rybník Kačín. Rekognoskace proběhly v letech 2005 a 2006
K.ú. HUBENOV Opatření ochrany půdy a vody realizovaná v rámci KPÚ zatravnění protierozní mez retenční nádrž 1 2 1 2
K.ú. JEŽENÁ Opatření ochrany půdy a vody realizovaná v rámci KPÚ zatravnění protierozní mez retenční nádrž 1 1 2 2
K.ú. DUŠEJOV Opatření ochrany půdy a vody realizovaná v rámci KPÚ zatravnění protierozní mez retenční nádrž 1 1 2 2
K.ú. MIROŠOV Opatření ochrany půdy a vody realizovaná v rámci KPÚ zatravnění protierozní mez retenční nádrž 1 1 2 2
Plocha povodí k B1: 713 ha Orná půda: 308 ha TTP: 89 ha Les: 280 ha Povodí Kopaninského potoka Legenda Nejsilněji infiltračně zranitelné oblasti B1 Profily Odtok. linie s překročením limitu smyvu G vodní toky Orná půda Les Rozvodnice, Trvalé travní porosty Ostatní
Studie ochrany půdy a vody PLOŠNÁ VODNÍ EROZE Analýza: -metodika Janeček a kol., 2005, RUSLE - 26% orné půdy je silně ohroženo vodní erozí LEGENDA Opatření: návrh na zatravnění 58 ha, návrh 2 poldrů rozvodnice, vodní toky orná půda TTP stávající les ostatní B1 profily
Modelová účinnost opatření Maximální průtoky a transport splavenin (ERCN) Charakteristika Současný stav Návrh opatření Zatravnění a vyloučení pěstování erozně nebezpečných plodin na vybraných Q 100 (m3/s) 14,03 12,69 svazích povodí Kopaninského potoka by podle modelového výpočtu ERCN mohlo G(t) 29300 21500 snížit maximální 100letý ýprůtok o 10% a objem transportu splavenin o 27%. Škody vyvolané přívalovou srážkou v květnu 2005, která dosáhla přibližně úrovně stoleté vody
Sledování účinků extrémních srážko- odtokových situací Měření průtoků UZV sondou Sledování úhrnů a intenzity srážek Automatický odběr vzorků vody při stoupající povodňové vlně do vzorkovače č Analýza vody na obsah nerozpustných látek Sledování odnosu půdy a transportu sedimentu na svazích
Následky přívalové srážky v květnu 2005 v povodí Kopaninského potoka Za 9 h spadlo 90 mm srážek (= stoletá voda) Kulminační průtoky v uzávěru povodí 8500 l/s Erodované dno potoka, zanesený vzorkovač Plošná a rýhová eroze na orné půdě
Následky přívalové srážky v květnu 2005 Erozí byla nejvíce postižena lokalita u Rybníčku Svah 600 m dlouhý, svažitost 5, odtokové povodí 5,37 ha, plodina brambory, řádky přibližně kopírovaly vrstevnice Voda z extrémní srážky nestihla vsakovat, hromadila se v řádcích, které se pak protrhly, vznikaly rýhy, které se dolů svahem soustřeďovaly až vytvořily cca 1 m širokou a 0,5 m hlubokou strž
Následky přívalové srážky v květnu 2005 Erozní rýha po 4 měsících Oderodovaná půda částečně sedimentovala na louce pod svahem, menší část protekla až do potoka V úpatní části svahu sedimentovalo 187 t zeminy Do toku vniklo dle modelových výpočtů 47 t zeminy a tato hodnota koresponduje s měřeními transportu plavenin v toku (nerozp. látky 285 g/l) Množství odnesené půdy vztažené k ploše mikropovodí je 44 t/ha Při extrémní srážce může být eroze několikanásobně vyšší než roční přípustné limity Svah by bylo vhodné přerušit zasakovacími průlehy potřeba zahájení KPÚ Erozní náplav na louce
Kopaninský potok -závěry V povodí dochází k extrémním srážko-odtokovým odtokovým jevům (průtok nad 100 l/s) několikrát do roka, zejména v květnu až červu a dále v září. Povodí je erozně silně zranitelné, s častými záplavami. Neprobíhají zde KPÚ. Nerealizovaný návrh pásového zatravnění na erodovaném svahu Zpracovaný návrh protierozní a protipovodňové ochrany nebyl dosud realizován. Hospodařící subjekt nemá zájem provést ani dočasné zatravnění erodovaných svahů z důvodu nerentabilnosti a potřeby produkce plodin jako obilí, řepka a kukuřice. Výsledky měření v erozně silně ohrožené lokalitě u profilu B3 (viz obrázek výše) dokumentují špatnou účinnost kukuřice a řídkého porostu jařiny vzhledem k smyvu půdy vodní erozí. Z výzkumu účinnosti opatření ochrany půdy a vody vyplynulo, že tato opatření íj je nutné správně ě dimenzovat a směřovat na nejrizikovější ik lokality lit v celém zájmovém prostoru od zdrojových oblastí až k uzávěru povodí. KPÚ jsou klíčovým nástrojem prosazení opatření ochrany půdy a vody.
Návrh PP a PEO Návrh a realizace konkrétních k opatření vždy závisí na mnoha faktorech a opatření většinou nejsou navrhována odděleně, ale v komplexu více prvků. Roli hrají reliéfní a klimatické poměry, způsob hospodaření na zemědělské půdě, výměra volné volné půdy pro realizaci (obecní nebo státní půda) i ochota vlastníků podílet se výměrou na vybudování těchto opatření a dodržovat ochranný režim na orné půdě. Dalším problémem je stanovení kriterií optimality. V územích vyžadujících speciální opatření (povodí vodních zdrojů, CHKO, záplavové oblasti apod.) budou uplatňovány různé požadavky na opt. řešení, někdy i protikladné. Řešením může být optimalizační modelování
Závěr VH opatření: ř + nejúčinnější, - nejnákladnější PEO: + vliv se zesiluje se snižující se průměrnou dobou opakování příčinné srážky, příznivý vliv na hydrol. bilanci a ekol. rovnováhu, zamezení transportu splavenin do nižších částí povodí. - Omezují hospodaření na or. půdě V rámci rozhodovacího procesu při hledání opt. řešení š í lze použít optimalizační modelování a pomocí stanovených kriterií a jejich váhy podle požadavků účastníků řízení (stát obec hospodář krajinář) najít nejvhodnější poměr vodohospodářských a protierozních opatření v povodí.
Děkuji za pozornost Ing. Jiří Hladík, Ph.D. hladik@vumop.cz 257 027 300