Základy pedologie a ochrana půdy 12. přednáška ACIDIFIKACE PŮDY důsledek produkce nebo vstupu kyselin pokles neutralizační kapacity půdy přirozený proces, který je umocňován působením antropogenních vlivů Zastoupení kategorií zemědělských půd podle půdní reakce v ČR (%) % 50 40 30 20 10 0 Etrémně kyselé Silně kyselé Kyselé Slabě kyselé Neutrální Alkalické Silně alkalické Příčiny acidifikace půdy Přirozené: mateční horniny (žuly apod.) nevhodné porosty (smrkové monokultury) ovlivněno člověkem!!! humus, organické kyseliny tvorba CO 2 vymývání bazických složek srážkovou vodou oxidace pyritu Orná půda Travní porosty Druhové složení lesůčr (% celkové rozlohy lesů) Druh stávající přirozený smrk 54,3 11,2 borovice 17,5 3,4 modřín 3,4 0,0 jedle 0,9 19,8 ostatní jehličnany 1,1 0,3 Jehličnany celkem 77,2 34,7 dub 6,1 19,3 buk 5,6 40,1 bříza 3,0 0,8 olše 1,3 0,6 habr 1,2 1,5 jasan 1,0 0,6 lípa 0,9 0,8 javor 0,7 0,7 ostatní listnaté 1,5 0,2 Celkem listnaté 21,3 65,0 Příčiny acidifikace půdy Antropogenní: způsob hospodaření v lesích atmosférická depozice (S, N) suchá depozice zachytávání SO 2, aerosolu, prachu na povrch vegetace mokrá depozice kyselé deště - kyseliny (sírová, dusičná) ve srážkové vodě (vč. mlhy, sněhu ) nevhodné hnojení aj. přídavky (na zem.půdě) odběr bazických iontů sklizní Největší problém v ČR: lesní půdy horských oblastí 1
Roční depozice protonů (H + ) v ČR -g m -2 r -1 Celková atmosf. depozice S a N DEPOZICE S (kg.ha -1 ) Nízká <10 Střední 10-15 Vysoká 15-20 Velmi vys. >20 DEPOZICE N (kg.ha -1 ) Nízká <5 Střední 10-10 Vysoká 10-15 Velmi vys. >15 Celkové emise v ČR (x1000 t r -1 ) SO2 1980 SO2 1985 SO2 1990 SO2 1993 SO2 1995 SO2 1997 0 500 1000 1500 2000 2500 Reakce lesního ekosystému na zvýšený přísun N (Gundersen et al., 2006) SO2 1999 NOx 1980 NOx 1985 NOx 1990 NOx 1993 NOx 1995 NOx 1997 NOx 1999 Roční depozice S v roce 1992 (UNEP, 1999) Reakce půdy na okyselování Neutralizace (pufrování): rozpouštění minerálů ztráta Ca, Mg, K uvolnění rizikových prvků (Al, TK) reakce na OH Pokles ph 2
Mechanismy odumírání lesních porostů Přímý kontakt: kontakt koncentrovaného SO 2 s asimilačními orgány poškození chlorofylu, akutní poškození rychlý mechanismus (x následující) Toxicita rizikových prvků v půdě: okyselení půd, vyčerpání živin uvolnění rizikových prvků (Al, TK) Disproporce ve výživě stromů: vysoký přísun N rychlý růst nedostatek Mg translokace ze starších orgánů (žloutnutí, opad) řidší dřevo, náchylnost k poškození (mechanické, škůdci) Přeměny forem Al v závislosti na ph Al(H 2 O) 3+ 6 + H 2 O Al(OH)(H 2 O) 2+ 5 + H 3 O + Al(OH)(H 2 O) 2+ 5 + H 2 O Al(OH) 2 (H 2 O) 4+ + H 3 O + Al(OH) 2 (H 2 O) 4+ + H 2 O Al(OH) 3 (H 2 O) 30 + H 3 O + ph (6,2 6,5) Al(OH) 3 (H 2 O) 30 + H 2 O Al(OH) 4 (H 2 O) - + H 3 O + alkalické ph Gibbsit: K = [Al 3+ ]. [OH - ] 3 = 1,9. 10-33 Formy Al v závislosti na ph Přirozená a antropogenní kyselost Přirozená kyselost: organické kyseliny nízké teploty, vysoká vlhkost omezená mineralizace schopnost poutat Al do netoxických komplexů mobilizovatelný Al může již být vyčerpán toxicita Al se neprojevuje Antropogenní acidifikace: i malá změna ph zvýší rozpouštění Al např. při změně ph z 3,9 na 3,7 se konc. Al 3+ zvýší ~ 4x! vyšší množství Al 3+ nižší poměr BC/Al v půdním roztoku toxicita Al se projeví Hlavní faktory chování Al v půdě povaha Al půdní reakce organická hmota poutání Al inhibice hydrolýzy sorpční charakteristiky iontová síla půdního roztoku přítomnost ostatních kationtů (Ca 2+, Mg 2+, P 5+ aj.) klimatické vlivy porost Toxicita Al Al 13 >> Al 3+ > Al(OH) 2+ > Al(OH) 2+ > Al(OH) 4- >> AlSO + 4 Důležité faktory: poměr Ca/Al nebo BC/Al v půdním roztoku půdní reakce množství a složení OH v půdě stáří rostliny (mladé orgány jsou citlivější) tolerance rostliny 3
Citlivost k acidifikaci a zranitelnost (vulnerabilita) Citlivost stupeň reakce systému na kyselou depozici náchylnost ekosystému ke změnám ve struktuře a funkci Zranitelnost (vulnerabilita) míra, do jaké může kyselá depozice poškodit (eko)systém Citlivost a zranitelnost půdy závisejí především na: minerálním složení (fosforečnany, uhličitany ) obsahu bazických kationtů množství a kvalitě organické hmoty pufrační schopnosti půdy Citlivost půdy k acidifikaci Vysoká citlivost (zranitelnost): podzoly, kambisoly andosoly Nízká citlivost: vápenaté půdy (rendziny, černosoly) Parametry citlivosti: Parametr Půda Hornina Teploty Srážky Nejméně citlivé Rendzina vápenec vysoké nízké Nejvíce citlivé Podzol žula nízké vysoké Přirozená citlivost půd ČR k antropogenní acidifikaci Poškození půd ČR acidifikací Kritické zátěže Relativní citlivost k acidifikaci (UNEP, 1999) nejvyšší dávka znečišťující látky, která ještě nezpůsobí chemické změny, jež by měly dlouhodobé škodlivé účinky na nejcitlivější složky ekosystému množství depozice, kterou část ekosystému může snášet bez poškození kvantitativní odhad na základě současných znalostí Skutečný dopad kyselé depozice je dán: velikostí depozice citlivostí ekosystému 4
Důsledky acidifikace půdy zvýšené zvětrávání půdních minerálů ztráta živin (Ca, Mg, K) uvolňování labilních (potenciálně toxických) forem Al zvýšení rozpustnosti RP omezený rozvoj kořenů toxicita Al (nízký poměr Ca/Al nebo BC/Al v p. roztoku) nedostatek Mg (rychlý růst díky N) vyšší zranitelnost škodlivými činiteli vliv na půdní strukturu změny mikrobiálních společenstev a biologické aktivity Možná řešení acidifikace Prevence: omezení emisí změny druhového složení porostů biologická meliorace omezené využívání okyselujících přídavků do půdy Náprava chemická meliorace: vápnění rychlá účinnost x vyšší mineralizace, up-rooting stromů aplikace sádrovce snížení acidity hlubších vrstev, vstup Ca bazické minerální moučky mírnější účinek, dodávka živin x k dosažení srovnatelného účinku je třeba velký objem EUTROFIZACE PROSTŘEDÍ zvýšení živného stavu ekosystému zvýšení obsahu živin zejména N (příp. P, K aj.) nevyvážená zásoba živin N x Mg Důsledky: nadměrná tvorba biomasy zvýšená náchylnost porostů k poškození (škůdci, choroby, polomy ) změna druhového složení organismů šíření nepůvodních druhů z vysokou konkurenceschopností vytlačování domácích druhů změna mikrobních společenstev a mikrobiální aktivity zvýšené nebezpečí vyplavování živin (N, P) ZTRÁTY ŽIVIN Z PŮDY Příčiny: Nadměrné hnojení Rozpustné formy hnojiv Nízká sorpční kapacita Eroze půdy, povrchový a podpovrchový odtok, vymývání Důsledky: snížení produkce zvýšení nákladů znečištění vzduchu (N) Největší problém: dusík fosfor znečištění podzemních a povrchových vod (N, P) eutrofizace vod Prevence ztrát P (aj. živin) z půdy Přiměřené hnojení formy a dávky hnojiv, doba a způsob aplikace Best management practices (BMP) bezorebné hospodaření, obdělávání po vrstevnicích terasy, zasakovací pásy střídání plodin, krycí plodiny aj. řízené závlahy, způsob pastvy Přídavky do půdy: materiály obsahující Ca, Mg, Fe nebo Al snížení rozpustnosti a mobility P LEGISLATIVA OCHRANY PŮDY Evropská směrnice pro ochranu půdy (2006) definice významu a funkcí půdy vymezení hrozeb pro půdy eroze, ztráta organické hmoty, kontaminace, zakrytí půdy, utužení půdy, ztráta biodiverzity, zasolení, záplavy a sesuvy půdy prevence identifikace ohrožených oblastí (inventura) empirické důkazy, modelování stanovení cílů a programů opatření náprava stavu národní strategie včetně stanovení trestů za porušení zvyšování povědomí podávání zpráv o stavu půd Evropské komisi výměna informací mezi státy souhrnná zpráva EK každých 5 let 5
Základní legislativní předpisy OP -v působnosti MŽP Zákon č. 334/92 Sb., o ochraně zemědělského půdního fondu (ZPF), ve znění pozdějších předpisů (10/1993, 98/1999 Sb., úplné znění: 213/1999 Sb.) změny kultur zásady hospodaření na ZPF z hlediska ochrany ŽP ochrana ZPF při územně plánovací činnosti podmínky odnětí ZPF, odvody za odnětí působnost orgánů ochrany ZPF obecní a krajské úřady, správy NP, MŽP Vyhláška MŽP č. 13/94 Sb., kterou se upravují některé podrobnosti ochrany ZPF kriteria ke změnám kultur vymezení nejvýše přípustných obsahů škodlivých látek v půdě postupy k zajištění ochrany ZPF Bonitace zemědělských půd Bonitované půdně ekologické jednotky - BPEJ (např. 3.12.02) klimatický region (KR) hlavní půdní jednotka (HPJ) určena typem, subtypem, substrátem, zrnitostí, sklonitostí, hloubkou profilu, skeletovitostí, stupněm hydromorfismu spojování podobných půd kód kombinace sklonitosti a expozice kód kombinace skeletovitosti a hloubky půdy Třídy ochrany ZP podle bonitace I. třída bonitně nejcennější půdy v jednotlivých klimatických regionech (KR) převážně v rovinatých územích nebo jen mírně sklonitých možno odejmout ze ZPF pouze výjimečně, a to převážně na záměry související s obnovou ekologické stability krajiny, případně pro liniové stavby zásadního významu II. třída nadprůměrná produkční schopnost v rámci jednotlivých KR vysoký stupeň ochrany jen podmíněně odnímatelné a zastavitelné Třídy ochrany ZP podle bonitace III. třída průměrná produkční schopnost půdy v jednotlivých KR střední stupeň ochrany je možno je v územním plánování využít pro výstavbu IV. třída převážně podprůměrná produkční schopnost v rámci příslušných KR jen omezená ochrana využitelné pro výstavbu Třídy ochrany ZP podle bonitace V. třída velmi nízká produkční schopnost (půdy mělké, svažité, hydromorfní, štěrkovité, kamenité, erozně ohrožené apod.) zemědělské půdy pro nezemědělské využití postradatelné, lze předpokládat efektivnější nezemědělské využití většinou půdy s nízkým stupněm ochrany, s výjimkou vymezených ochranných pásem a chráněných území a území s jinými zájmy ochrany životního prostředí Další legislativní předpisy OP -v působnosti MŽP Zákon č. 17/92 Sb., o životním prostředí, ve znění pozdějších předpisů půda jako složka ŽP protierozní ochrana citlivá území (podmáčené půdy) Zákon 114/92 Sb., o ochraně přírody a krajiny, ve znění pozdějších předpisů působnost orgánů ochrany přírody a krajiny, vztah k ochraně půdy Zákon 100/2001 Sb., o posuzování vlivů na životní prostředí, ve znění zákona 93/2004 Sb. u staveb s parametry definovanými vyhláškou je nezbytné provést vyhodnocení podle přílohy zákona, součástí je též ochrana půdního fondu. 6
Další legislativní předpisy OP -v působnosti MŽP Zákon 185/2001 Sb., o odpadech způsob nakládání s odpady, možnosti aplikace do půd Vyhláška MŽP č. 381/2001 Sb., kterou se stanoví Katalog odpadů, Seznam nebezpečných odpadů a seznamy odpadů a států pro účely vývozu, dovozu a tranzitu odpadů a postup při udělování souhlasu k vývozu, dovozu a tranzitu odpadů (Katalog odpadů), ve znění vyhlášky č. 503/2004 Sb. Základní legislativní předpisy OP -v působnosti Ministerstva zemědělství Zákon 289/95 Sb., o lesích a o změně a doplnění některých zákonů (lesní zákon), ve znění pozdějších předpisů půdoochranná funkce lesa eroze, sesuvy lesy zvláštního určení povinnosti vlastníků pravomoci orgánů státní správy pravidla meliorací, regulace bystřin aj. Vyhláška MŽP č. 383/2001 Sb., o podrobnostech nakládání s odpady Vyhláška MŽP č. 383/2001 Sb., o podmínkách použití upravených kalů na zemědělské půdě Další legislativní předpisy OP -v působnosti Ministerstva zemědělství Zákon č. 156/1998 Sb., o hnojivech, pomocných půdních látkách, pomocných rostlinných přípravcích a substrátech a o agrochemickém zkoušení zemědělských půd (zákon o hnojivech) ve znění zákona č. 444/2005 Sb. registrace, schvalování, označování, balení hnojiv a pomocných látek používání hnojiv, AZP, zjišťování půdních vlastností lesních pozemků Vyhláška MZe č. 474/2000 Sb., o stanovení požadavků na hnojiva Vyhláška MZe č. 273/98 Sb., o odběrech a chemických rozborech vzorků hnojiv, ve znění vyhlášky č. 475/2000 Sb. Vyhláška MZe č. 274/98 Sb., o skladování a způsobu používání hnojiv Vyhláška MZe č. 275/98 Sb., o agrochemickém zkoušení zemědělských půd a zjišťování půdních vlastností lesních pozemků Legislativní předpisy týkající se OP -v působnosti Ministerstva zemědělství Zákon č. 147/1996 Sb., o rostlinolékařské péči, ve znění zákona č. 309/2002 Sb. podmínky, za nichž lze používat přípravky na ošetřování rostlin, které mohou působit též na znečišťování půdy Zákon 321/2004 Sb., o vinohradnictví a vinařství a o změně některých souvisejících zákonů (zákon o vinohradnictví a vinařství), ve znění pozdějších předpisů Legislativní předpisy týkající se OP -v působnosti Ministerstva zemědělství Zákon 139/2002 Sb., o pozemkových úpravách a pozemkových úřadech a o změně zákona č. 229/1991 Sb., o úpravě vlastnických vztahů k půdě a jinému zemědělskému majetku, ve znění pozdějších předpisů Vyhláška MZe 545/2002 Sb., o postupu při provádění pozemkových úprav a náležitostech návrhu pozemkových úprav aj. (oceňování půd, katastry ) Legislativní předpisy týkající se OP -v působnosti Ministerstva zdravotnictví Zákon 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících zákonů, ve znění pozdějších předpisů Zákon 110/97 Sb., o potravinách a tabákových výrobcích a o změně a doplnění některých souvisejících zákonů Vyhláška MZ 298/97 Sb., kterou se stanoví chemické požadavky na zdravotní nezávadnost jednotlivých druhů potravin a potravinových surovin, podmínky jejich použití, jejich označování na obalech, požadavky na čistotu a identitu přídatných látek a potravních doplňků a mikrobiol. požadavky na potravní doplňky a látky přídatné 7
Další legislativní předpisy v OP -ostatní Zákon 50/76 Sb., o územním plánování a stavebním řádu ve znění pozdějších předpisů při vyhotovování územně plánovací dokumentace je nezbytný souhlas orgánu ochrany ZPF. Zákon 254/2001 Sb., o vodách a změně některých zákonů (vodní zákon), ve znění pozdějších předpisů erozní smyv, vyplavování látek z půdy aj. Problémy v ochraně půdy schází perspektivní půdní politika mj. rozdělení kompetencí přetrvávající představa, že půdu je třeba chránit pouze jako výrobní prostředek pro produkci potravin a surovin nedostatečná právní úprava pozemků lesní a zemědělské půdy, na kterých se nehospodaří chybí legislativní ochrana pozemků evidovaných v KN jako ostatní plochy nedostatečné řešení degradačních faktorů v legislativě malý zájem vlastníků pozemků o jejich ochranu (motivace) chybí právní odpovědnost původců degradace půdy povinnost řešení sanací včetně systému finančního zajištění. nedostatečná působnost ČIŽP v ochraně půdy chybí instituce typu půdní služba Úkoly v organizaci ochrany půdy Koordinace na nadresortní úrovni MŽP x MZe MF, MZ Spolupráce na úrovni EU i národní Určení úřadu (instituce) pro řešení otázek degradace půdy ČGS, ČIŽP, VÚMOP, AV ČR? zřízení Půdní služby? Zabezpečení kontrolních opatření Organizace sanačních opatření - ministerstva Ministerstvo životního prostředí kompetence za oblast ochrany půdy legislativní činnost Ministerstvo zemědělství oblast zemědělské výroby a potravinové bezpečnosti legislativní činnost pozemkové úpravy ochrana lesní půdy Ministerstvo zdravotnictví zdravotní rizika vyplývající z kontaminace půdy Ministerstvo financí nutnost zajištění rozpočtu - organizace v resortu MŽP Česká geologická služba geologie, geologické substráty mapování půd, modelování degradace AOPK, SCHKO, národní parky vlastnosti půd CHÚ atributy NATURA Výzkumný ústav vodohospodářský T.G. Masaryka vnosy látek do půdy (odpady) ochrana půdy proti erozi interakce půda voda VÚ Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví činnost odd. ekologie krajiny a ekologie lesa - organizace v resortu MZe Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský Brno agrochemické zkoušení půd aplikace látek do půdy hnojení a výživa rostlin, registrace hnojiv monitoring půd (národní referenční laboratoř) Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy Praha klasifikace půd ekonomické hodnocení půd (bonitace) správce databáze BPEJ, aktualizace BPEJ meliorace půd, protierozní ochrana monitoring kontaminace, remediace 8
- organizace v resortu MZe Výzkumný ústav zemědělské ekonomiky Praha ekonomické hodnocení půd Výzkumný ústav rostlinné výroby Praha - Ruzyně ztráty organické hmoty ztráty živin utužení biologická aktivita půd vliv zemědělského hospodaření - organizace v resortu MZe Ústav pro hospodářskou úpravu lesů Brandýs n. L. hodnocení lesních půd pro potřeby lesního hospodářství lesnická typologie Výzkumný ústav lesního hospodářství a myslivosti Jíloviště -Strnady meliorace půd degradovaných stanovišť, vápnění a hnojení lesních porostů půdní mikrobiologie posuzování vlivu porostů na fyzikální a chemické vlastnosti půd monitoring cizorodých látek v lesních ekosystémech - organizace v resortu MZ, AV ČR Státní zdravotní ústav monitoring kontaminace urbánních půd Ústav půdní biologie Akademie věd ČR interakce mezi půdními mikroorganismy a bezobratlými a jejich vliv na půdní procesy (rozklad organické hmoty, koloběh živin) ekotoxikologie a vliv polutantů na půdní organismy Geologický ústav Akademie věd ČR výzkum, kvartérní geologie a pedologie Geofyzikální ústav Akademie věd ČR měření půdního magnetismu ve vztahu ke kontaminaci - univerzity a vysoké školy Česká zemědělská univerzita v Praze Katedra pedologie a geologie Katedra agroenvironmentální chemie a výživy rostlin Katedra vodního hospodářství a environmentálního modelování základní výzkum, klasifikace půd, půdní procesy hodnocení degradace půdy Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Ústav půdoznalství a mikrobiologie AF Ústav agrochemie a výživy rostlin AF Ústav geologie a pedologie LDF Ústav ekologie lesa LDF základní výzkum, klasifikace půd, půdní procesy - univerzity a vysoké školy Univerzita Karlova Praha Přírodovědecká fakulta Ústav geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů Katedra fyzické geografie a geoekologie ÚŽP geomorfologické charakteristiky historický vývoj využití půdy eroze, kontaminace, acidifikace půd Masarykova univerzita Brno RECETOX osud chemických látek v ŽP, včetně půdy rizikové analýzy Univerzita Palackého Olomouc Přírodovědecká fakulta základní výzkum, klasifikace půd, půdní procesy - univerzity a vysoké školy České vysoké učení technické v Praze Stavební fakulta eroze, hydropedologie, mechanika zemin Vysoké učení technické Brno pozemkové úpravy, eroze, hydrologie výzkum huminových látek Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích Přírodovědecká fakulta Zemědělská fakulta základní výzkum, klasifikace půd, půdní procesy 9