Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Půdní částice v laminárním proudění: nedochází k pohybu částic. Půdní částice v dosahu turbulentního proudění: může nastat pohyb částic. Malé, slepené částice jsou nárazem větších poskakujících částic vymršťovány do dosahu turbulentního proudění. Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Vodní eroze: erozní struhy Malé stružky se slévají do erozních struh ;y <■:■>- •.-' %\ £ p Struhy mohou dosáhnout hloubky několika metrů Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Vodní eroze: plošná na svahu Vodní kapky při dopadu odmršťují půdní částice ô Ü ^30% •^-----*\A%ža pro vodu nepropustné Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Větrná eroze » w i i, „i i i ■ lvi' l"------~~"T^^~^^*~ ' i ------------1-------------------1------------------11"-""^*!-~*—** Účinek vetrolamu na snížení rychlosti větru: a) nepropustný, b, c) polopropustný (různé typy), d) propustný Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Větrná eroze V případě velkých písečných dun slouží vetrolamy pouze zpomalení jejich postupu. Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy MAP OF DISTRIBUTION OF DESĽRTIFäCATIOiN AFFECTED LANDS IN CHINA Větrná eroze (Mongolsko) Vl.il" 01 DISIKStmOS Oí říSESTIHCAHOf tttlSÍD (IV W&TEit EROSIOV, ,iM) FŠOEES ffilTKČ PROCESSES ON COM) PLATEAl" OF CitISí 53 Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Pastva a eroze Příliš intensivní pastva zvyšuje míru půdní eroze Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Vodní eroze a opatření proti ní Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Příklady opatření proti vodní erozi Zakládání travnatých pruhů Vysazování agáv na svahu F F terasovani Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Dezertifikace Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Odlesňovaní v tropech a subtropech PERCENTAGE FOREST LOSS IN SELECTED DEVELOPING COUNTRIES, 19S0-1990 lamiica Bangladesh Thailand C.:>:1;i Rir ;i Eujmluitan Rep. Ecuador MěaIíů My.nirn.sr Tanzania Bolivii Sudan Indonesia Cöte d'lvoire Madagascar Nigeria I r ■ r I i j: i Bral il Zairv -S3 (268) -16 (455) -25 (351) fr -17 (2 339) -12(6 760) -12(4 006) -12(4 381) h -11 (S 247} (J -10(4617) h -1-closed lc»«! conrorlod Id plantaBons ID tlríjadaliů« peas ul density) from closad to open ftmast Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Odlesňovaní v tropech a subtropech Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Odlesňovaní v tropech a subtropech S Opětovné zalesňování odlesněných ploch Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Dezertifikace Pedobioloqie: Ohrožení a ochrana půdy Dezertifikace SPREADING DESERTS THREATEN AFRICA On the southern edge of the Sahara, an area the size of Somalia has become desert over the past SO years. The same fate now threatens more than one-third of the African continent. The main cause of desertification is not drought but mismanagement of land, including overgrazing and felling of trees and brushwood for fuel. □ true desert I—- acute risk of '—' desertification D moderate to great risk Source: The Conservation and Rehabilitation of African Lands (FAO 1990) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Vliv půdní vody V závislosti na klimatu (množství srážek a jejich rozložení v čase, teploty) a typu půdy dochází pomocí půdní vody k přemísťování látek v půdním profilu (vyluhování, zasolení). Brání-li průsaku vody nepropustné podloží, dochází k zamokrení půdy, které je spojené s vytlačením vzduchu z půdních pórů. Dochází k oglejení: redukci sloučenin železa a mangánu. V redukované formě jsou dobře rozpustné ve vodě a rozptýlí se ve zvodnělé zóně. Dojde-li k vyschnutí jsou opět oxidovány vznikají hrudky oxidů a hydroxidů železa a mangánu. Anaerobní rozklad nevede k úplné mineralizaci organických látek, ale pouze k org. meziproduktům rozkladu a jejich hromadění (surový humus, rašelina). Vyluhování soií průsakovou vodou Zasolení půdy vlivem odparu ( \\ } C i odpar ú voda — Difúze sloučenin železa a mangánu v podmáčené pudě hrudky železa a mangánu půdní resp. podzemní voda nepropustná jílová vrstva Inhibice odbourávání humusu podmáčením pôdy ^Q^i A#&£> humusová vrstva—Qj^d>~^LJt3_sJC !i ' ^O minerální půda Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy „Meliorace" pozemků sběrná drenáž vodoteč Odvodnění pozemku pomocí drenážního systému Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy „Meliorace" pozemků stoupá teplota -*. pätmum f««ll»>l*rt1 tit««tW*v **ssí&r vniká vzduch } s X....." ..»*«»* l 4- odvodněno Vliv odvodnění na půdu «s*»1 í**1* y ***" I 1 neodvodneno Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Zhutňování půdy ;iiit.1iAiMtiitirttrí:: ■■W«.....*,:»■—-y-1as volume oř solid phase equivclanř' core size > 8O0,u > 50.U 1 > 10 aj > 1.S/J < 0,2aj Podíl půdních pórů různých velikostí v půdním profilu (sprašová hlína) nenarušeríém (na levo) a narušeném (na pravo) mechanickou zátěží (zhutněním). Stav cca v r. 1980, poslední působení mechanické zátěže v r. 1969. Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Zhutňování půdy 1 2 vyschlá půda kyprá půda Deformace půdy vystavené tlaku kola: a) stopa s elastickou deformací b) stopa s vytlačenými valy po stranách, bez zhutnění (viskózni tečení půdy) c) stopa s vytlačenými vaíy po stranách, zhutněná půda d) stopa bez vytlačených valů, půda zhutněná zamokrená půda •f- \ radiální pneumatika 13,6-28 tlak 0,9 bar zátěž 10 kN ^J^"' v \ ! / tZObX*. Vytváření stop v závislosti na vhlkosti půdy Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Zhutňování půdy 10 9 -• Vytváření stop při přejezdu standardními a širokými pneumatikami smrkový porost o 6-- Vi J JO S'3 -- široké pneumatiky Nokia 600 - 55 - 26,5 12 PR tlak: A ..1,2 bar ..0,8 bar ..0,6 bar ..2,0 bar E ..1,2 bar 4 5 6 počet přejezdů 10 60-letý smrkový porost, 7-10 cm surového humusu, horní minerální půda písečná, obsah půdní vody 33%. Referenční šlepr: HSM-Forstspezialschlepper Typ 704 (60 kW) Hmotnost s nákladem: 7 490 ke Zátěž zadní osy: 4 420 kg Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Půdní koloidy (jílové a humusové částice) jsou podstatou sorpčního komplexu půdy - význam pro pufrovací kapacitu půdy a retenci živin / / / / / / a s \ r^\ + 1/// kotelen!'// /, W<š!9 ■r t f -V x // částice',/'/ A | * (Nq) ' ./,'■ A // A A A A<\+ Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Acififikace půdy: Pufrovací kapacita půdy (půdní ústojčivost) pufrovací zóna (systém) pH půdy karbonátová 6.2-8.6 silikátová 5.0-6.2 kationtové výměnné kapacity 4.2 - 5.0 železa 3.0-4.2 3.0-3.5 chemické reakce CaC03 + H2C03—► Ca(HC03)2 CaC03 + H2S04—► Ca2+ + S042" + C02 + H20 [(-Si04)AI]- + 4 H+ + 6 H20 — (-SiOH)4 + [AI(H20)6P+ K+ H+ <—H+ OH- Ca2H [AI6(OH)15]3++15H+ + 21 H20 — 6 [AI(H20)6P+ FeOOH + 3 H+ + 4 H20 — [Fe(H20)6]3+ 59 Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Acififikace půdy Uilrtillllí pfl 3 Rozpustnost kovů ve vodě v závislosti na pH Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Acififikace půdy '■Itej'ti.íi ,i.Vi -.'■■''1 i< iv< li 'Ir í< Krft 'iP -jí: h''.-.;.- B^ÉlJlfe ; n VÍ $ s :' i ' iff.....' Odumřelý smrkový les v Jizerských horách Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Acififikace půdy .,/ *^e^ ■ ■ ■■. •:±l- .-"L-.j-l ■_■.-..-±- X-.Ľ , --L .^fc*--' ^ ^' 4 - \-t- Oblasti choulostivé na acidifikaci půdy Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Acififikace půdy " **: jí'-'■.•' -^ ľ;íí **-*v 4 ■■■Sk 4v ■"■ ij-ii ■■ '.i-Li'-ji __-_j : j-.-.-: r ■LI. í Oblasti kde byla překročena kritická mez Oblasti Evropy, kde byla překročena kritická mez acidifikace půdy (vč. prognózy) Oblasti Evropy s kritickou zátěží, kterou daný ekosystém (95 % plochy) může tolerovat Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Acififikace půdy čisté ovzduší proudění reakce v oblacích t i i i i i chemické reakce a v suchém < AuiL*Ja\LJUwa«i čistém vzduchu ^^ZT I O i" t suchá depozice Obr. 11.1 Procesy vedoucí k atmosférické depozici (Porteous, 2000) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Depozice (spad) síry vlivem kyselých dešťů v blízkosti emisních zdrojů (již. Polsko) a ve velké vzdálenosti od nich (již. Norsko; vliv transmise - dálkového přenosu) ou30tpomo»oomowou30toowomoií>oto COOOOJO>OOv-'r-ÍCO«^-'«řlOtOOD(Dh-N.a)OOCDO> Obr. 11.3 Depozice síry v jižním Norsku a jižním Polsku, 1880-1995 (EEA, 1998) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Srovnániatmosférickédepozice v CR a v evropských státech [r 49}ô"y Zemč, oblast :' f SÖ4-S šiÄš^ :W^m^^ Celková depozice :smmMm:mm::MQĚ 16,0 6,3 7,3 13,6 :■: :■.■:■:■.::. ■■::.■ ■:•:■■::. :.. ::■•■. : v-.:•.-. :■.:•.•.■•.■:■. •. ■•■:■:■: 11.3 5,3 7,1 12,4 '^^^mm-mM^ Švýcarsko 18,9 5,9 8,1 14,0 Francie 12,6 5,2 3,8 9,8 Belgie 16,8 7,6 14,4 22,0 . Holandsko 8,0 5,7 13,1 18,7 Švédsko 1,6 2,5 3,3 5,8 Maďarsko 17,2 4,9 ' 9,7 14,6 Krušné hory 31,7 10,6 14,0 24,6 Jizerské hory . 33,4 11,7 11,6 23,3 Krkonoše 13,0 8,8 10,9 19,7 Šumava 10,0 6,3 8,5 14,8 českomoravská vysočina 12,7 6,1 7,8 13,9 Mokrá depozice v Praha -Libiiš ' \ 8,0 3,1 4,9 8,0 Hradec Králové > 8,9 3,7 6,2 ^ 9,9 Kosetice 5,3 3,0 3,3 6,6 ; 6,4 3,2 3,9- 7,1 Svratoucb Ústí n, L. .■ .. 16,2 4,8 9,3 14,1 Zdroj: ČHMÚ (podle Brechlera - 1990, Škody - 1992, Šantrvcha - 1993) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Acififikace půdy Trend měrných emisí S02 (v kg/os.rok) v České republice a v EU 15 v letech 1990-2002 200 150 Graf 4.3 100 50 EU 15 Česká republika 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 Zdroj: EMEP, EEA Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Acififikace půdy Výzkum vlivu kyselých dešťů v severonemeckem středohoří Soiling 33 Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Eutrofizace půdy 6 i---------------------- 5 Racomitrium lanuginosum Current mean UK deposition 10 20 30 40 N input (kg N/ha/y r) 50 60 N removal N addition Several studies have found that species loss as a consequence of nitrogen deposition rate occurs at much lower levels than previously thought. This graph shows the cover of the moss Racomitrium lanuginosum at different levels of nitrogen addition in a grassland in the UK. The fastest decline in cover occurs at rates between five and 10 kilograms of nitrogen per hectare per year. Data and graph provided by Bridget Emmett, Centre for Ecology and Hydrology in Bangor, UK. Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Eutrofizace půdy Many mosses and lichens are sensitive to nitrogen deposition. Here, Sphagnum capillifolium that grows along an ammonia gradient at Whim Bog in south-east Scotland. The healthy tussock to the left has been exposed to an ambient gaseous ammonia concentration of 0.4 ug NH3/m3, while the dead tussock to the right has been exposed to an annual average of 65 ug NH3/m3. Photo: Ian Leith, Centre for Ecology and Hydrology in Edinburgh, UK. Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické půdy Tropické deštné pralesy Vysoká primární produkce, bujná vegetace Klima: - velmi vysoké srážky - vysoké teploty Původní předpoklad (od dob Alexandera von Humboldta): Optimální podmínky pro růst rostlin a tedy i zemědělství. Proč byly (a jsou) snahy o přeměnu tropických pralesů na zemědělskou půdu zřídkakdy úspěšné? ■-ľiqi-nľv-í t -u .Vi;-,ii:t 1Í75; UodřwHrum HL KrzKct-. ľŕH €ccfwnrť arNsturz 2D0Q Vysoké úhrny srážek - vyluhování živin ! 20 10 0 Average Temperalune (*£) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Zonální typy půdy v západní Africe 10 Brown and red-brown steppe soils Vertisols Fersiallitic soils Weekly ferrsallitic Strongly ferrallitic soils CM Ferisols -10° Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické půdy M I uj^toÍvtUí fe ■ rf v^2C^i3 Ferralsol (Oxisol, lateritová půda) Vertisol Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické pudy Lateritová půda na okraji Manausu (Amazonie) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické pudy C«! L^^Ágt *»TuTÍ SL^tdfi jjTOßfi/ á nšfeií- : «KÍV ~ £ Lateritová půda na okraji Manausu (Amazonie) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické pudy Jílové minerály: - Mikrokrystaly utvářející se v průběhu zvetrávaní matečné horniny. - Sestávají z vrstev oktahedru hydroxidu hliníku a tetrahedru oxidu křemíku. Různé typy jílových minerálu se liší mimo jiné stavbou krystalu: Trojvrstvé: Dvouvrstvé Si-0 AI-OH Si-0 > chlority, illity, vermikulity, montmorillonity (mimo tropy) AI-OH 1 kaolinity (v tropech) Si-0 J Montmorillonit Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické půdy Charakteristické složení zvětralé vrstvy nad matečnou horninou v tropickém pásmu a mimo ně Velká Británie Středomoří Západní Ghats (Indie) sloučenina skelet zvětralý skelet zvětralý skelet zvětralý % materiál % % materiál % % materiál % Si02 49,3 47,0 44,7 35,7 50,4 0,7 Al203 Fe?Oo 17,4 18,5 15,5 34,9 22,2 50,5 2,7 14,6 7,5 7,9 9,9 23,4 FeO 8,3 — 3,7 0,7 3,6 — MgO 4,7 5,2 7,9 3,6 1,5 — CaO 8,7 1.5 15,3 4,9 8,4 — Na20 4,0 0,3 1,1 0,9 0,9 — K20 1,8 2,5 1.4 3,1 1,8 — p2o5 H20 1,7 2,8 2,9 7,2 0,9 5,8 0,9 25,0 Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické pudy Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické půdy • Vysoké srážky - vyluhování živin Co brání vyluhování živin z půdy? Kationtová výměnná kapacita - daná obsahem (množstvím, druhem) jílových minerálů a humusu Vyluhování v tropech zasahuje také křemík (Si; představuje až 90 % minerálních částic v půdě). Důsledek: - snížený obsah křemíku v půdě - tvorba fersialitických a feralitických půd Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické půdy Počet výměnných jednotek na 100 g jílu či humusu: Montmorillonity 80 - 150 Chlority, vermikulity 15 - 40 Kaolinity 3-15 Humus 150-500 V tropech je humus přítomen pouze v horních 20-30 cm půdy; obsah humusu je nízky (rychlá mineralizace): 1-2 (max. 3) % Teplota svrchní vrstvy půdy v tropech: 28-30 °C Při nárůstu teploty z 20 na 30 °C probíhá rozklad 4x rychleji Úplný rozklad organické hmoty za 9 měsíců (v mírném pásmu roky) Přesto má humus ve svrchí vrstvě tropických půd hlavní podíl na celkové kationtové výměnné kapacitě: 2 g / cm3 specifické hmotnosti Při 40 % kaolinitu a 2 % humusu je podíl humusu dvojnásobný. Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické pudy Povrch půdy s opadem v tropickém deštném pralese - organická vrstva může takřka chybět (Presidente Figueiredo, Amazonie) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické půdy Půdní sonda (výkop) v primárním tropickém deštném pralese u Manausu (Amazonie, Brazílie) -foto: Miloslav Devetter Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické půdy Proč je tedy v tropech tak bujná vegetace?! • Skoro veškeré živiny se nacházejí v živé biomase • Přímý koloběh živin • Vegetace funguje jako filtr: několik pater, epifyty, koncentrace kořenů v horních 30 cm půdyl • Micorrhiza: past na živiny (nutrient trap), zkrat v koloběhu živin • Akumulace živin po staletí (100-200 let) bez lesních požárů (vlhkost!), také vlivem zvetrávaní. • Čím chudší matečná hornina, tím delší doba regenerace. Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické pudy Kořeny stromu v tropickém deštném lese jsou rozprostřené při půdním povrchu (Manaus, Amazonie) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické půdy Plodnice hub na větévce dřeviny v tropickém deštném lese (Manaus, Amazonie) - foto: Miloslav Devetter Důsledek zemědělství klučením a žďářením (slash and burn): Mobilizace živin z popela 1 _____,. Částečné zničení humusu ohněm ) ^=^> Ztrata z,vm vyluhováním V době druhé sklizně bývá zbytek humusu rozložen, malý přísun, žádná regenerace humusu. V případě hnojení hnojivo půdou „proteče" (nízká kationtova výměnná kapacita). Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické pudy >^- r • ■ . "5 Zdaření tropického pralesa Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické pudy *Hi^,;í «HMMMMMM Mýtina v tropickém lese Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické pudy Paseka s pokácenými dřevinami (Balbina, Amazonie) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické pudy > 1 ■ ! Vypalovaná paseka (Balbina, Amazonie) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické pudy Vypalovaná paseka (Iranduba, Amazonie) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické pudy Vypalovaná paseka (Iranduba, Amazonie) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické pudy Vypálená paseka (Balbina, Amazonie) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické pudy Banánovníky na mýtině (Balbina, Amazonie) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana pudy Tropické pudy Banánovníky na mýtině Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické pudy Pastvina na místě bývalého deštného pralesa (Balbina, Amazonie) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické pudy Stará mýtina s obnaženou lateritovou půdou (Balbina, Amazonie) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické půdy Vztah mezi typem vegetace a půdní erozí v oblasti přirozeného výskytu tropických deštných lesů Uvedena je ztráta půdy v tunách na rok a hektar na ploše porostlé (zleva doprava): - zapojenou pastvinou - obilím - řídkou pastvinou - bavlnovníkem - uměle vysazeným lesem bez podrostu - ditto s podrostem - lesem na ploše, která byla vystavena žďáření a následnému pěstování plodin - přírodním lesem, na příkrém svahu - přírodním lesem, na rovině 98 Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické pudy Erozní struhy na místě vykáceného deštného pralesa (Presidente Figueiredo, Amazonie) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické pudy Erodovana a vyluhovaná tropická půda (Presidente Figueiredo, Amazonie) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické půdy Erodovana krajina po odlesnění - Madagaskar) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické pudy Lateritová tropická půda odplavovana za deště do „černé" řeky (Presidente Figueiredo, Amazonie) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické půdy Přírodní vegetace v Amazonii: úrodná půda je pouze v nivách řek s „bílou vodou" (varzeas - pouze část tmavě zeleného území na mapě) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické půdy Náplavové hlíny na břehu Amazonky (= Rio Solimoes, Iranduba) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické půdy Černá voda říčky (přítoku Rio Negra) u Presidente Figuereido (Amazonie) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické půdy: Terra Preta (de Indio) - antropogenní úrodná půda v Amazonu (obohacená uhlíkem) Nálezy půdy Terra Preta v Amazonu) Profil terry prety u Manausu) Umělý profil terry prety (model) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Tropické pudy Úrodné jsou také sopečné půdy jako např. na Bali (viz foto), Jávě či Hawaiských ostrovech. fotografie: Margery H. Freeman (1986) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Zemědělství a ochrana půdy Roční ztráta živin z půdy: srovnání obilí - smrk ■ t t 100 5 N kg/ha n 20 : 1 D 20 : 1 í 35 4 K20 kg/ha n 10 : 1 CaO + MgO 1 : 1 Na základě ročních hodnot: 5000 kg obilí (bez slámy), resp. 14 plnometru dřeva (hroubí s kůrou) na hektar Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Zemědělství a ochrana půdy Průměrné ztráty živin v důsledku sklizně (odstranění biomasy) v polním a lesním hospodářství (kg ha"1 a"1) kultura N K Ca P Mg vysetá louka 400 400 140 50 35 cukrová řepa 250 380 85 35 50 krmná kukuřice 230 200 50 38 30 přírodní louka (4-6 sečí) 220 290 90 35 25 mrkev 120 150 100 22 20 špenát 120 115 30 17 20 okurky 45 60 20 17 15 smíšený les 4 3 3,5 0,5 0,5 Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Zemědělství a ochrana půdy Hnojení půdy má za cíl: - doplnění přirozených zásob živin - náhradu živin ztracených v důsledku slizně a uvolnění do vody a atmosféry - tím zachování a zlepšování úrodnosti a biologické aktivity půdy - za účelem optimální výživy rostlin (vysoké výnosy vysoké kvality). Ztráta živin je dnes často vyrovnávána průmyslovým hnojivem. Z hlediska ochrany životního prostředí je užívání průmyslových hnojiv problematické - škodami při těžbě a přepravě surovin - emisemi škodlivin při výrobě a energetickou náročností jak výroby, tak distribuce Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Zemědělství a ochrana půdy Organická hnojiva: - statková (mrva, kejda, močůvka) - kompost - zelené hnojivo (zaorané rostliny jako lupina, jetel, řepka, různé traviny) - čistírenský kal Čím vyšší hodnota C/N, tím pomalejší je rozklad látky v půdě. Poměr C/N kejda 2- 10 kompost 10- 20 mrva 20- 30 sláma 70-100 Rozklad organických hnojiv probíhá záporně exponenciálně: 50 % slámy za 4 měsíce, 90 % až za 9 let. Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Zemědělství a ochrana půdy Anorganická (průmyslová) hnojiva: Jedno nebo vícesložková, často je užívána směs N, P, K (1 : 0,4 : 0,8). Živiny jsou rostlinám i mikroorganismům okamžitě k dispozici. Dávkování je jednodušší než u organických hnojiv. Při aplikaci pomalu se rozpouštějících granulí lze také u nich zajistit pomalejší a dlouhodobější přísun živin. Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Zemědělství a ochrana půdy Čistírenské kaly: Obsahují hodně živin i stopových prvků, mohou být dobrým hnojivem. C/N = 5-10 Většina živin se stává dostupná v krátko až střednědobém horizontu. Při aplikaci velkého množství najednou mohou v půdě dočasně nastat anaerobní podmínky vlivem velkého obsahu vody, míra mineralizace je tím snížena. Kompost z org, odpadů: Obsahuje méně živin, zato však má vysoký obsah org. hmoty se stabilizačním účinkem v půdě. C/N = cca 25 - pomalejší rozklad. Dostupnost živin po aplikaci je horší, může dojít k dočasné imobilizaci N v mikroorganismech. Na lehkých půdách chudých na vápník či lehce kyselých může opakované hnojení kaly či kompostem zvednout pH o asi 1 jednotku. Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Zemědělství a ochrana půdy Průměrné hodnoty vstupů těžkých kovů do půdy pro celkovou plochu zemědělského půdního fondu ČR podle nejdůležitějších zdrojů (g ha"1 a"1) zdroj Cd Cr Pb Hg hnojiva 0,639 7,610 1,624 0,004 aplikace kalů ČOV 0,058 4,250 1,790 0,060 atmosférická depozice 1,312 7,132 30,790 0,200 Zneškodňování kalu z čistíren odpadních vod v tis. t sušiny 0 20 40 60 80 100 111 určené pro další upotřebení f§| ukládané na skládkách Pedobioloqie: Ohrožení a ochrana půdy Zemědělství a ochrana pudy IMPORT EXPORT Mineralizace Hnojení Koncentrace N v půdním roztoku Příjem N rostlinami ■► Denitrifikace (mikroorganismy) Atmosférická depozice Vyluhování Hlavní faktory ovlivňující koncentraci dusíku v půdě Nitrifikace: 2 NH4+ + 3 02 2 N02" + 2 02 Denitrifikace: 2 Corg + 2 NO: ■► 2 N02" + 2 H20 + 4 H+ (Nitrosomonas spp.) 2 N03" (Nitrobacterspp.) 2 C02 + 2 H20 + N2 (Pseudomonas, Agrobacterium, Bacillus spp.) Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Zemědělství a ochrana půdy Důsledky vyluhování dusíku: - ztráta pro výživu rostlin - ohrožení kvality podzemní vody Hraniční hodnota platná v EU pro koncentraci N03" v pitné vode : 50 mg /1 - odpovídá: 11,3 mg N /1. Vymyté množství N03" = množství průsakové vody x koncentrace N03" Obsah v prosakující vodě ročně: 0 - 600 mg / ha (podle klimatu a půdy) Ve střední Evropě dochází k vyluhování dusičnanů hlavně v období listopad - březen (rozložení srážek!) Klesá v závislosti na vegetačním pokryvu půdy: úhor (bez vegetace) - zelinářské plochy, brambory, řepa, kukuřice, víno - travinne porosty - les Průměrné ztráty N jako NQ3" na ha a rok - obsah v prosakující vodé: pole: " 20 - 300 kg 20 - 200 mg /1 travnaté porosty (louky, pastviny): 2- 10 kg 2- 10 mg/I Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Zemědělství a ochrana půdy Pesticidy v zemědělství: Aplikovaná množství jsou ve srovnání s hnojivy malá: herbicidy: 0,1 - 2 kg aktivní látky / ha fungicidy: 10 - 500 g aktivní látky / ha Možné vedlejší účinky jsou např. toxické účinky na jiné než cílové organismy (vč. samotné ošetřené rostliny) nebo změny chuťových vlastností plodů. Faktory ovlivňující vedlejší účinky: 1) persistence: doba působení látky (je možné tzv. "carry over" - tox. působení na příští kulturu) 2) akumulace aktivní látky nebo jejich derivátů (vznik rozkladem) v rostlinách a půdě - tzv. residua 3) bioakumulace: nashromáždění aktivní látky v potravním řetězci resp. v určitých orgánech 4) negativní vliv na užitečné organismy (např. na antagonisty škůdců jako pavouky, na žížaly apod.) nebo např. dekompoziční procesy v půdě. Je předmětem ekotoxikologického posouzení. Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Zemědělství a ochrana půdy Parametry užívané k posouzení negativních vedlejších účinků pesticidů: - produkce C02 v půdě (málo senzitivní vůči narušení - o to je závažnější, pokud k němu dojde) - množství mykorrhizy na kořenových systémech - populační hustoty vybraných půdních živočichů Při posuzování škodlivosti vedlejších účinků je třeba je porovnat s účinky zcela přirozených faktoru jako jsou zamokrení, zmrznutí, mechanické narušení. V půdních procesech a populacích půdních organismů dochází v důsledku těchto faktorů ke značnému kolísání. Za zanedbatelné platí snížení měřených parametrů, které 30 dní po aplikaci nepřesahuje 20 % výchozích hodnot. Za kritické platí pokud snížení ještě za 60 dní po aplikaci dosahuje 85 %, resp. za 90 dní 70 %: Fumiganty jako methylbromid, herbicidy s širokou působností jako chlorpikrin, fungicidy s obsahem rtuti. Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Zemědělství a ochrana půdy Rozklad fungicidu Iprodion v půdě, na kterou ještě nikdy nebyl aplikován (•) resp. po opakované aplikaci (o). Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Zemědělství a ochrana půdy Odolnost pesticidů ▼• pädS proti rozkladu (Metcalf 1969) I Druh pesticidu / Poločas (roky) olovo, arôä, arzén insekticidy Dieldrin, BHC, DDT herbicidy Triazin herbicidy kyseliny benzoové herbicidy močoviny herbicidy 2f4 - D, 2,4,5,-T insekticidy organofosfátové insekticidy Carbaryl Poločas (roky) *;2: :s:::K:ss::s::::r:=s: 10 - 30 2 - 4 1 - 2 . 0,2 - 1 0,3 - 0,8 • 0,1 - 0,4 tí,02 -- 0,2 0,102 Pedobiologie: Ohrožení a ochrana půdy Kontaminace půdy podzemní voda 1 plynová difúze fotochemický rozpad polutanty gjchemický rozklad mikrobiální rozklad Ifllllfiltrace pevných částic •] adsorpce a chemické sráženígíg Chování polutantu v půdním prostředí