RECETOX, Masaryk University, Brno, CR holoubek@recetox.muni.cz; http://recetox.muni.cz Ivan Holoubek Chemie životního prostředí II – Znečištění složek prostředí Pedosféra (01) Základní charakteristiky 2Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz „Půda je přírodní útvar, který se vyvíjí z povrchových zvětralin kůry zemské a ze zbytků ústrojenců a jehož stavba a složení jsou výsledkem podnebí a jiných faktorů půdotvorných“. V. Novák Současnost – ve značné míře výtvor antropogenní Půda:  „nezničitelná“ – její kvalita se může lidskou činností měnit  je možné ji opakovaně využívat Pedosféra 3Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Půda: Vznikla v procesu historického (časového) vývoje v důsledku přeměn minerálních složek při vzájemném působení klimatických, biologických a krajinných faktorů na určitém místě – půdotvorné faktory Pedosféra 4Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz  Geologické faktory (m) – půdotvorný substrát – jeho minerální a chemické složení a jeho fyzikálně-mechanické parametry; reliéf – jako výsledek geomorfologického vývoje a režim podzemních vod v přípovrchových vodonosných horizontech  Klimatické faktory (k) – přísun sluneční E, srážky, teplota a jejich časové průběhy, některé prvky hydrologického režimu  Biologické faktory (o) – fauna, flóra, mikroorganismy, antropogenní činnost  Čas (t) Půda je tedy funkcí: P = f (m, k, o, t) Půdotvorné faktory 5Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Půdotvorné faktory a půdotvorné procesy Klima Organismy Reliéf Mateřská hornina Čas Procesy Půdní vlastnosti Půdotvorné procesy – soubor procesů a jimi podmíněných změn a reakcí, které se mohou vyskytnout při přeměně mateřské horniny na půdu – jsou kombinací fyzikálních, chemických, biologických a antropogenních vlivů na půdotvorný substrát. 6Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Půda:  rozhraní atmosféry, hydrosféry a litosféry  třífázový polydisperzní systém  substrát s genetickými horizonty  zóna intenzivní interakce mezi biosférou a geosférou  určuje řadu biologických i nebiologických koloběhů a toků látek a energie  reguluje biotické procesy  ovlivňuje chemickou, vlhkostní a teplotní bilanci atmosféry  reguluje hydrologické toky v krajině a chemické složení vod  nenahraditelný přírodní zdroj  základ potravního řetězce člověka  zajišťuje ochranu litosféry před destrukčními procesy Pedosféra 7Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Geochemie půdy  je vzácný přírodní zdroj, která je pro život stejně důležitá jako vzduch a voda a stejně tak je citlivá na znečistění posloupnost vrstev (půdní profil); složení je závislé na klimatu (T, srážky atd.), vegetaci, času, podložní hornině  zdrojem obilí, zeleniny a ovoce jsou rostliny, které rostou na půdě; jejich chemické složení: C, H, O. P, N, K, Na, Ca  rostliny extrahují tyto složky z půdy; každá má vlastní požadavky  „zdravá“ půda: kořeny snadno pronikají do půdy, vysoká výměnná kapacita, vhodné chemické podmínky (pH, Eh) = zásobník živin  organické látky (huminové a fulvo kyseliny = výměnná mista), důležitá součást půdy (regulace pH – karboxykyseliny, rychlá výměna ionů) 8Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Makrosložky, mikrosložky:  přítomny ve stopových koncentracích, důležité pro zvláštní procesy (transport kyslíku, transport elektronů)  nezbytné (esenciální) – nutné pro růst rostliny  doplňkové – jejich úloha je nejasná Prvek Symbol Chemická forma v půdě Vápník Ca Ca2+ Uhlík C HCO3 -, CO3 2Vodík H H+ Hořčík Mg Mg2+ Dusík N NO3 -, NH4 + Kyslík O HOFosfor P H2PO4-, HPO4 2Draslík K K+ Sodík Na Na+ Geochemie půdy 9Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Mikrosložky Prvek Symbol Chemická forma v půdě Bor B H3BO3 Chlor Cl ClMěď Cu Cu2+ Železo Fe Fe2+, Fe3+ Mangan Mn Mn2+ Molybden Mo MoO4 2Síra S SO4 2Zinek Zn Zn2+ Nezbytné - esenciální Prvek Symbol Chemická forma v půdě Hliník Al Al3+, Al(OH)2 + Kadmium Cd Cd2+ Kobalt Co Co2+ Olovo Pb Pb2+ Rtuť Hg Hg2+ Nikl Ni Ni2+ Selen Se SeO4 2Křemík Si SiO2 Doplňkové 10Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Půda - rozhraní atmosféry, hydrosféry a litosféry 11Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Půda – postavení ve vztahu k jednotlivým geosférám Atmosféra O, N, CO2, H2O, znečišťující látky, prachové částice Biosféra Rostliny, organismy, mikroorganismy, produkty metabolismu a rozkladu Hydrosféra H2O, vodné roztoky, plyny (CO2, H2S, CH4) Litosféra Primární a sekundární minerály Pedosféra Průniky všech látek Půda je geneticky a funkčně spojena s dalšími složkami prostředí 12Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Globální funkce půdy Atmosférické Hyfrosférické Biosférické Litosférické Kumulace a odraz sluneční energie, ohřívání ovzduší Vyluhování, transport a vylučování látek do vodonosných horizontů (v systému půda-voda) Prostředí pro život organismů a zdroj potřebných živin a energie Geochemická přeměna vrchní části litosféry, procesy zvětrávání Regulace koloběhu vody v atmosféře Regulace průtočnosti, bilance povrchových a podzemních vod Ochranná bariera a medium pro fungování biosféry Zdroj látek pro tvorbu sedimentárních hornin a nových minerálních fází v půdě Výměna plynů a regulace jejich režimu v atmosféře (CO2, CH4) Transformace povrchových vod na podzemní Spojovací článek biologického a geochemického koloběhu látek Přenos sluneční energie do hlubší částí litosféry Zdroj některých plynů (N2O, NO2), bariéra před únikem některých plynů do kosmu Ochrana čistoty povrchových podzemních vod (sorpce, filtrace, neutralizace) Faktor biologického vývoje a zachování biodiverzity Ochrana litosféry před nadměrnou erozí a denudací Zdroj plynných a partikulárních složek a mikroorganismů do ovzduší Faktor bioproduktivity vodních ekosystémů prostřednictvím přínosu živin z půd Propojení mezi biohydrologickým a geochemickým koloběhem látek Propad polutantů z ovzduší Kontaminace vod a půd při interakci 13Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Cesty přechodu z atmosféry do půdy 14Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Základní funkce půd  tlumí nepříznivé vlivy využití i obhospodařování půd a vlivu průmyslu, dopravy a sídelních aglomerací:  filtrační funkce – znečišťující látky jsou půdou mechanicky zadržovány – hlavně částice pod 2 mm – ty mohou být důležité při zasakování vody,  pufrovací funkce – rozpustné látky jsou imobilizovány adsorpcí na půdu nebo tvorbou nerozpustných sraženin; vysokou pufrovací schopnost mají půdy s vysokým obsahem organické hmoty, jílových částic a oxidů Fe, Al,  transformační funkce – určena především aktivitou mikrobiální složky – mineralizace; oxidace, redukce, biomethylace, fotodestrukce na povrchu,  receptor škodlivin – sorpční, retenční a transportní procesy – imobilizace, snížení biodostupnosti, degradace. 15Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Základní funkce půd 16Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Specifické funkce půd Funkce prostředí života (habitatu) – životní prostor pro živé organismy žijící v a na půdě a přírodním stanovištěm pro rostliny - jsou zodpovědné za syntézu, přeměnu a rozklad organických látek v půdě; zdroj živin, vláhy a kyslíku pro vegetaci. Odbourávají toxické složky z půd. Regulační funkce – transport, akumulace a přeměna látek. 17Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Pedosféra – negativní vlivy, tvorba Negativní vlivy se projevují:  degradací až destrukcí půdního pokryvu  ovlivněním vodního režimu krajiny  kontaminací až intoxikací půd Produkt dlouhodobého biofyzikálního přetváření hornin. Přeměna matečné horniny na půdu – 1 cm – 100 až 400 let. Přeměna = f (klimatických podmínek, druhu a množství půdních mikroorganismů, vegetačního krytu, reliéfu, a podloží, činnosti člověka) 18Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Složky půdního systému Abiotické:  tuhá fáze – zbytky matečné horniny z větší části chemicky a fyzikálně přeměněné procesem zvětrávání; nejdůležitější anorganickou složkou jsou jílové minerály –výměna iontů, adsorpce; 35 – 45 % objemu půdy;  kapalná fáze (půdní roztok) – transport živin vegetaci, transport polutantů; 15 – 35 % objemu půdy;  plynná fáze (půdní plyn) – v podstatě stejné složení jako vzduch obohacený o CO2, HCs a další produkty rostlinného a živočišného metabolismu, 15 – 35 % objemu půdy;  humus – půdní organická hmota - neživá biomasa v různém stupni rozkladu; 5 – 15 % 19Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Složky půdního systému 20Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Biotické:  edafon – společenstvo všech mikroorganismů, rostlin a živočichů žijících v půdě - fytoedafon – bakterie, plísně, houby, sinice, řasy, - zoodafon – všechny formy živočichů od prvoků až po obratlovce  kořenový systém rostlin Suma živých organismů - < 0,1 % Bio-organo-minerální komplex Složky půdního systému 21Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Úrodnost půd Úrodnost půd (bonita) – vyjadřuje stupeň intenzity a schopnosti poskytovat vegetaci příznivé prostředí, tj. vodu, živiny, půdní mikroorganismy.. Úrodnost je podmíněna:  vnějšími činiteli – světlo, teplo,  vnitřními činiteli:  množství vody a rostlinných živin v půdě,  formou živin a vody z hlediska využitelnosti rostlinami,  celkovým prostředím, ve kterém probíhá proces přeměny organických a minerálních látek,  vyspělostí soustavy zpracování půdy je ovlivněna:  vlastnostmi půdy,  činností člověka. ČR: velmi dobré a dobré produkční schopnosti – 64,9 % zemědělského půdního fondu 22Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz  Humifikace  Mineralizace  Filtrace  Sorpce  Oxidace  Redukce  Mikrobiální aerobní a anaerobní procesy Samočistící schopnost půdy 23Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Mechanické vlastnosti půd, půdní voda 24Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Půdní voda 25Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Vztahy mezi typy hornin 26Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Typy hornin 27Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Mechanická struktura půdy 28Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Mechanická struktura půdy 29Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Mechanická struktura půdy 30Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Mechanická struktura půdy 31Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Mechanická struktura půdy 32Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Fyzikální stavy půdy 33Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Vztahy mezi organismy, organickou hmotou a horninami 34Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Zvětrávání a eroze 35Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Vztahy mezi organismy, organickou hmotou a horninami 36Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Půdní horizonty 37Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Půdní horizonty 38Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Půdní horizonty 39Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Půdní horizonty 40Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Složení orných půd 41Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Objemy vody, vzduchu a látek jako faktor určující půdní typ 42Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Půda jako zdroj Od 50. let dramaticky roste zemědělská produkce (1950–90 trojnásobek) – produkce 29 milionů tun ročně „Zelená revoluce“ :  zvětšení rozlohy obdělávané půdy  zavlažování  vysoce produktivní a rezistentní typy  chemická hnojiva, herbicidy, pesticidy Současnost  Půda: Kritický zdroj  Je třeba živit 90 milionů lidí navíc každý rok 43Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Provázeno:  Kontaminace  Degradace  Člověkem vyvolaná eroze: 4,3 miliardy tun ročně Indie, 1 miliarda tun ročně USA  není to obnovitelný zdroj v lidské časové škále  10 cm půdy – 100 až 10 000 let Tuaregové, okraj Sahary, Niger Půda jako zdroj 44Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Populační dynamika 45Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Populace a zemědělsky využitelná půda  Zemědělsky využívaná půda dnes zaujímá 40% povrchu pevnin (v r. 1700 to bylo 7%)  Další plocha už k zemědělství není dostupná ani vhodná  Na osobu dnes připadá méně než 0.2 hektaru orné půdy: podle FAO je k běžné výživě nutná plocha 0.5 hektaru na osobu  „Kapacita“ Země je z tohoto hlediska kolem 3 miliard lidí (záleží na způsobu stravování, náročná na zdroje je hlavně produkce masa)  Za posledních 40 let byla degradována třetina zemědělské půdy, tempo degradace je 100 000 km2 / rok (rozloha ČR je 79 000 km2 ) 46Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Populace a orná půda 47Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Některé novodobé hladomory Období Epicentrum Způsobená úmrtnost 1943 Bengálsko 2.7 až 3.0 milionů osob 1958-62 Čína 16.5 až 29.5 milionů 1972-75 Etiopie 200 tisíc 1972-74 Bangladéš 1.5 milionů 1973 Sahel 100 tisíc 48Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Nedostatek potravin v současnosti – kde a proč  Občanské války  Dlouhodobé sucho  Nekompetentní vlády  Degradovaná půda 49Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz …a dosavadní realita 50Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Co je příčinou? Růst výnosů hlavních zemědělských plodin na jednotku obdělávané plochy půdy za posledních 50 let 51Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Změny v zemědělství Tradiční zemědělství  malé farmy  využití zvířat k práci  hnojení organickými hnojivy  omezené použití zavlažování  vysoká diverzita plodin Industriální zemědělství  velké farmy  těžká mechanizace  intenzivní využívání umělých hnojiv a pesticidů  rozsáhlé zavlažovací systémy  omezené množství plodin s vysokým výnosem 52Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Zelená revoluce  Pozitivní vliv na výživu ve světě, především v Asii (Indie, Thajsko, Čína…). Zvýšila se produkce potravin, snížil populační přírůstek  Propagátor Green Revolution Norman Borlaug získal v roce 1970 Nobelovu cenu za mír  Spotřeba vody, minerálních hnojiv a pesticidů a používané zemědělské techniky akcelerovaly problémy s pitnou vodou, půdní degradací a kontaminací prostředí  Nízký účinek Zelené revoluce v Africe  Negativní vliv na ekonomickou a sociální strukturu venkova a diverzitu využívaných plodin 53Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Výživa populace  Produkce obilovin na osobu od konce 80. let klesá  Miliarda lidí trpí podvýživou (Jihovýchodní Asie, subsaharská Afrika…)  Miliarda lidí trpí nadváhou (55% Američanů, 36% Brazílie, 41% Kolumbie, Evropa...)  80% podvyživených dětí žije v zemích s přebytky jídla (problémy jsou distribuce a sociální rozdíly)  40% úrody obilovin spotřebují zvířata chovaná pro maso, v průmyslových zemích 70% (v Číně 30%) 54Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Půdní degradace Podstatné snížení biologické produktivity nebo využitelnosti půdy, zapříčiněné lidskou činností. Ke krátkodobé degradaci dochází při zemědělském využívání půdy stále, používají se konzervační techniky:  hnojení,  orba po vrstevnici, mulčování,  budování teras,  střídání plodin,  stavba mezí, větrolamů… 55Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Půdní degradace Zvláště náchylné k degradaci jsou málo stabilní ekosystémy tropy, aridní a semiaridní oblasti. Degradace je nevyhnutelná, problémem je její (ne)udržitelnost. Příklady udržitelné a neudržitelné degradace: Nabateanská kultura a starověká Mezopotámie. 56Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Půdní degradace Mechanismy půdní degradace:  Eroze  Desertifikace  Zasolování  Nadměrná exploatace zdrojů vody  Chemická kontaminace  Vypásání půdy  Urbanizace 57Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz  Eroze  Sesuvy  Zhutnění Strukturně-mechanická degradace půdy 58Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz  Vodní eroze  Větrná eroze  Specifické formy eroze resp. transportu půdního materiálu (např. soliflukce, ledovcová eroze)  Sesuvy Ve všech čtyřech případech jde o přirozenou záležitost: tektonické procesy reliéf vyvyšují, zatímco vlivem větru, vody, teplotních změn a gravitace dochází k jeho zarovnávání resp. poklesu. Eroze a sesuvy 59Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz  I když rozdíl mezi erozí a sesuvem není striktně definovaný, obvykle se uvedené dva pojmy chápou odlišné.  Eroze probíhá zpravidla pomaleji (postupně) v porovnání se sesuvem, který je na rozdíl od eroze poměrně náhlým jevem/procesem (není to však pravidlo).  Sesuv je vždy vyvolaný přímo gravitací a má víc plošný charakter; často vzniká v důsledku nasycení půdních pórů vodou na nezpevněných svazích, např. při déle trvajících deštích, případně v důsledku tání sněhu.  V globálním měřítku je rozloha území, na kterých se významně uplatňuje eroze větší, v porovnaní s plochami které byly/jsou zasažené sesuvy. Eroze a sesuvy 60Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Ve většině případů vzniká v důsledku tvorby povrchového odtoku srážkových vod, t.j. když rychlost infiltrace srážkové vody do půdy je nižší než intenzita srážky (víc naprší než infiltruje), jiným případem je říční nebo mořská eroze. Vodní eroze 61Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz  Dopad dešťových kapek  Povrchový splach  Eolická eroze (Aeolus – řecký bůh větru)  Abraze  Deflace Eroze půdy 62Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Rozeznáváme následující typy vodní eroze:  Plošná (specifická forma vodní eroze, např. po lesních požárech, nemusí být vždy nápadná)  Stružková, rýhová – když se na určitém území uplatňuje dostatečně dlouho přechází do výmolové eroze (brázdy hluboké 0,05 - 2 m)  Výmolová, stržová (rýhy a rokliny 1 - 20 m i více)  Říční a mořská – abraze (podmývání, rozrušování břehů) Vodní eroze 63Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Mechanismy půdní degradace - eroze Eroze – rozrušování a odnos svrchní úrodné půdy (vodou, větrem) Zásadní roli hraje množství a intenzita srážek: problémy nastávají tam kde je srážek málo nebo kde naopak mají vysokou intenzitu. Erozi urychluje odhalená půda, svažité pozemky, nevhodné zemědělské techniky (hluboká orba, ponechání bez rostlinného krytu, orba po spádnici). 64Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Voda má dostatečně velkou hustotu (přibližně 700-krát větší než vzduch)  v případe pokud se dostatečně velký objem vody dostane do pohybu je schopný strhávat různé pevné částice (půdu..) I vzdušné masy jsou schopné transportu pevných častíc, avšak je na to potřebná řádově vyšší rychlost větru v porovnaní s pohybující se vodou. Příčiny vzniku vodní eroze - fyzikální faktory - stabilita půdní struktury, zrnitostní složení půdy, pórovitost půdy, stupeň nasycení pórů vodou/vzduchem, průměr pórů a jejich hydraulická vodivost, intenzita srážek a jejich celkové množství (objem). Kromě půdních a meteorologických parametrů jsou rovněž důležité - členitost reliéfu, sklon svahů, míra urbanizace - zastavěnost území, pokryvnost území vegetací, charakter vegetace, způsob využívání krajiny (zemědělství, průmysl). Faktory ovlivňující vznik vodní eroze 65Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Ke vzniku vodní eroze přispívá i přímý kontakt kapek dešťové vody s povrchem půdy  mechanické rozrušovaní Erozní účinek deště 66Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz  Odnos půdy  ztráta biotopů, dočasná destrukce stanovišť a - od rozsahu eroze se odvíjí schopnost organismů postihnuté území opět osídlit.  Snižovaní zemědělské produktivity půd - zásah do povrchové nejúrodnější časti půdy  odnos živin.  Erozní sediment, který voda nese se ve variabilní vzdálenosti od jeho zdroje usazuje, což často vede k zanášení vodohospodářských soustav, vodných toků a kanalizace.  Vodní eroze může přispívat k eutrofizaci vod, vzhledem k tomu, že dochází často k odnosu nejen půdních částic, ale i agrochemikálií. Následky vodní eroze 67Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Plošná eroze po požáru (Austrálie, Španělsko) 68Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Stružková (rýhová) eroze (Šobov – Bánská Štiavnice) 69Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Výmolová eroze (Myjavská pahorkatina – velké množství zalesněných výmolů) 70Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Výmolová eroze – stabilizace svahů vegetací (akáty) 71Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Eroze po lesních požárech Eroze po lesních požárech - příčiny: destrukce vegetace a nadložního horizontu půd  půda není před rušivým vlivem dešťových kapek chráněná; kromě toho k tvorbě povrchového odtoku přispívá i hydrofóbní charakter půd zasažených požárem 72Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Mechanismy půdní degradace - eroze Příklady eroze vodou: Haiti, Madagascar. Příklady větrné eroze: Velké pláně v USA (Dust Bowl, 30., 50., 80. léta), Ukrajina. Dalším faktorem eroze je teplota, která ovlivňuje rychlost chemických a biologických procesů (v teplejších oblastech je rychlejší zvětrávání a spotřebovávání organické hmoty). 73Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Eroze: vodní a větrná eroze 74Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Eroze, Shawnee, Oklahoma Písečné duny, Danakii, Egypt Eroze půdy 75Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Pravděpodobnost, že půda bude erodovaná větrem narůstá:  se snižováním půdní vlhkosti  s poklesem rozlohy vegetačního krytu  pokud je soudržnost půdních částic nedostatečná I v případě větrné eroze je jednou z příčin oddělení částic od povrchu půdy turbulentní proudění s tým rozdílem, že v tomto případě ide o proudění vzdušných mas v přízemní časti atmosféry Riziko větrné eroze je, vedle počasí resp. klimatu, významně ovlivňované charakterem reliéfu krajiny; z tohoto pohledu budou ohroženější rozlehlé rovinaté území; naopak s narůstající výškovou členitostí terénu klesá riziko větrné eroze Větrná eroze 76Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz  Tvorba zhutněných vrstev v půdním profilu  Rozpad půdní struktury Negatívní změny v půdní struktuře 77Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Mechanismy půdní degradace - zhutňování půdního horizontu Zhutňování půdního horizontu – při používání těžké techniky a nedostatku organických hnojiv  Důsledkem je zvyšování hustoty půdy  nepříznivé podmínky pro růst rostlin, snižuje se produkce o 10-20%  Snížená retenční schopnost, zvýšený povrchový odtok a eroze, zvyšuje se vysychání půd, omezen koloběh živin a plynů  Přirozené odbourávání - promrznutí půdy do hloubky 50-60 cm. Zkompaktnění je rizikové zejména v oblastech kde k cyklickému promrzání nedochází. 78Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz (Nadměrná) kompakce půdy: zvyšování objemové hmotnosti půdy v důsledku těsnějšího uspořádání půdních částic (snižování objemu pórů). Vznik zhutněných (nedostatečně propustných) půdních vrstev vždy souvisí s jílem (případně prachem), jeho zvýšeným obsahem resp. transportem směrem do hloubky profilu. Ke kompakci hlinitých/jílových půd přispívá už samotné vysoušení půdního materiálu  přirozený faktor Jiným případem je kompakce vyvolaná způsobem orby; vzniká v důsledku translokace jílových a prachovitých častíc (rozpad agregátů a přesun častíc směrem do hloubky); jak se při poklesu v hloubce půdy o 7,5 cm obsah jílu více než zdvojnásobí ( nárůst zhutnění) půda se považuje za degradovanou - kritérium FAO Kompakce půdy je mnohem větší problém než se původně předpokládalo. Tvorba zhutněných vrstev v půdním profilu 79Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Přirozená  Ke kompakci půdy dochází v rámci přirozeného vývoje (geneze) půd např. pri ilimerizaci, slancovaní nebo laterizaci.  Příkladem přirozené kompakce půdy je např. tvorba kůry na jejím povrchu; půda bez vegetačního krytu je vystavená mechanickému (rušivému) vlivu dešťových kapek  kůra na povrchu, vzniká na rovinatých územích vlivem periodického promíchávání a následné konsolidace částic při vypařování srážek. Ve výjimečných případech může být tento zhutněný horizont v suchém stave značně tuhý (výskyt v tropech a subtropech). Tvorba zhutněných vrstev v půdním profilu 80Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Podmíněná lidskou činností  Vlivem aplikace těžkých dopravních prostředků používaných na těžbu dřeva nebo na různé agrotechnické opatření (např. traktory, kombajny).  Vlivem obrábění a zúrodňování - běžná je tvorba tzv. zhutněného podorničí v určité hloubce pod úrovní přeorávání půdy; v rámci povrchového kultizemního horizontu dochází (vlivem mechanického - periodicky opakujícího se pohybu) k rozrušování agregátů a přesunu jemnějších částic směrem do hloubky kde se akumulují a vytvářejí zhutněnou, slabě propustnou vrstvu (ať už pro kořeny rostlin, pro vodu nebo vzduch). Tvorba zhutněných vrstev v půdním profilu 81Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Struktura půdy  agregáty: shluky částic menších než 0,002 mm; organo-minerální komplex, který drží pohromadě díky Van der Waalsovým silám, vodíkovým můstkům a i kovalentním vazbám. Tvorba půdní struktury je komplexní záležitost - vzájemné sladění chemických, fyzikálních a biologických procesů a faktorů:  Biologické faktory: prostorová spleť kořenů; kořeny a mikroorganizmy vylučují látky stmelující půdní částice  Fyzikální faktory: optimální hydro-termický režim půd, střídaní vysušování a zvlhčování, střídaní teplot (např. v létě 25°C, v zimě < 0 °C), střídání nabobtnávání a smršťování  Chemické faktory: produkce organických látek - přírodních polymerů a koloidů (polysacharidy, lignocelulóza, lignin, huminové kyseliny), vlastnosti sorpčního komplexu půd (T, S, V, H)  množství a typ katióntů přítomných v sorpčním komplexu Rozpad půdní struktury 82Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Faktory příznivě ovlivňující charakter půdní struktury: Dostatečný podíl iónů Ca2+, Mg2+, Al3+, Fe3+ v sorpčním komplexu, obsah těchto prvků v geologickém substrátu, neutrální pH, optimální vlhkostní režim (Eh) a teplotní režim, optimální intenzita humifikačních procesů ne nadměrná akumulace půdní organické hmoty ani jej příliš intenzivní mineralizace. Faktory nepříznivě ovlivňující charakter půdní struktury: Zvýšený podíl jednomocných katiónů v sorpčním komplexe: Na+, K+, H+, příliš suchá a teplá nebo naopak příliš studená a humidní klima, půdotvorný substrát chudobný na Ca2+, Mg2+, Al3+, Fe3+ Příklad rozpadu půdní struktury: zasolení půd - vysoký obsah Na+ v sorpčním komplexe stimuluje peptizaci půdních koloidů, přechod gel  sol Rozpad půdní struktury 83Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Mechanismy půdní degradace - desertifikace Desertifikace – půda bez humusu v aridních a semiaridních oblastech snadno přechází v poušť Antropogenní pouště vznikají spásáním vegetace, velkým odběrem povrchové vody, vypalováním, zasolením… Jedná se o málo stabilní ekosystémy zpravidla na okrajích přirozených pouští, na stepích a savanách. Příklady: Blízký Východ (už ve starověku), Sahel (2. polovina 20. století). 84Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Desertifikace: příčiny Odlesňování Nadměrné využívání podzemní vody – centrální pivotní zavlažování Nadměrná zátěž oblastí u studní Pastevectví – především kozy 85Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz  Snižování nebo ničení biologického potenciálu půdy a krajiny vedoucí v konečném důsledku k tvorbě „pouštních” podmínek  Poměrně všeobecná definice, ale ani termín „poušť“ není exaktně definovaný  Soubor na sebe navazujících dílčích událostí – procesů, které vyvolávají negatívní změny v biologické aktivitě ekosystémů aridních a semiaridních oblastí Desertifikace 86Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz  Je vhodné rozlišovat mezi těmito termíny a současně pochopit jejich vzájemný vztah  Sucho – stav nedostatku vody v ekosystému (může být krátkodobé, nebo naopak přetrvávat dlouho)  Desertifikace – proces, který v důsledku dlouhého resp. častého výskytu suchých a horkých období způsobuje dlouhodobé negativní změny v biologické produktivitě ekosystémů postiženého území. Desertifikace vs. sucho 87Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Změny klimatu:  je problematické určit míru vplyvu člověka na proměnlivosti klímatu Země; významné zvýraznění skleníkového efektu atmosféry vlivem emisí CO2 a dalších plynov není zatím dostatečně prokázané; možný vliv velkých sopečných erupcí, v porovnání s předcházejícími mezi-ledovými obdobími (interglaciálmi) je ten současný v průměru o několik stupňů chladnější  Je pravděpodobné, že kromě vlivu emisí antropogenního původu se na rozširování rozlohy pouští podílejí i nadměrná pastva dobytka, odlesňování (zejména v tropických oblastech, např. vypalování tropických deštných pralesů) jako i narůstající míra urbanizace ve světě (fyzikální vliv a ne chemický) Příčiny desertifikace 88Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz  Vliv požárů nemusí být nutně negativním jevem; v aridních oblastech sa vyskytují (rostlinná) společenstva, která se poměrně lehko zotavují ze zásahu území požárem (v popelu jsou přítomné P a K  je podstatné kde skončí popel). Příčiny desertifikace 89Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz  Vykazuje dlouhodobě tendenci klesající vodoretenční schopnosti (nemá schopnost zadržovat vodu)  Má nedostatečný přísun vody (zejména srážkové)  Je dlouhodobě vystavené působení vysokých teplot  Uplatňuje se na něm výparný hydro(pedo)logický režim (hrozí riziko zasolení půd) Jde o primární příčiny dezertifikace Samotná dezertifikace spočíva v uplatňování se více dílčích procesů, které jsou následky vyše uvedených příčin, mezi tyto dílčí procesy patří např. intenzívní mineralizace půdní organické hmoty, eroze, pokles biologické aktivity půdy, výskyt požárů (ne vždy je jejich vliv na ekosystém negatívní). Území ohrožené dezertifikací 90Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz  Savany, prérie, trávnaté a křovinné porosty tropických a subtropických oblastí (bush, chaparral)  Příčiny - kromě dlhoudobého nedostatku vody, resp. uplatňovaní nevhodného hydrologického režimu na daném území, jsou tyto typy spoločenstev ohrožované intenzívní pastvou dobytka,... v menší míře požáry  Jak intenzita rušivých faktorů dosáhne určitou kritickou úroveň - vegetace (trvalky např. trávy) už není schopná obnovy Nejvíce ohrožené typy ekosystémů 91Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Oblasti nejvíce ohrožené dezertifikací 92Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Mechanismy půdní degradace - zasolování (salinizace) Zasolování půdy – zanášení svrchní části půdy rozpustnými solemi, které brání růstu většiny kulturních plodin K salinizaci povrchovou vodou jsou náchylné aridní zavlažované oblasti (voda se odpařuje, soli zůstávají v půdě – např. údolí Nilu po stavbě Asuánské přehrady). K salinizaci podzemní vodou dochází při nadměrném zavlažování nebo odlesnění v nížinách s vysokou hladinou podzemní vody (např. jižní Irák, západní Austrálie). 93Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Vysoká akumulace rozpustných solí v kořenové zóně (rizosféře) půd např. NaCl (ale i další sodné soli a minerály), Na2SO4, MgSO4, CaSO4 Příklady minerálů, které jsou přítomny v zasolených půdách např. soda (NaHCO3 resp. Na2CO3.10H2O), trona (Na2CO3.NaHCO3.2H2O), nahcolit (NaHCO3) a hydromagnezit (Mg5(CO3)4(OH)2.4H2O). Zasolení půd 94Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Podmínkou výskytu zasolených půd je výparný hydrologický režim (aridní a semiaridní oblasti), mineralizovaná podzemní voda a její hladina situovaná blízko povrchu. Na nížinách, nivních a deltových plošinách, na nízkých terasách řek a jezer, na pobřežních terasách v přímořských oblastech, na místech, kde sa půdy vyvinuli na mořských sedimentech. Odhaduje se, že v globálním měřítku je cca. 932 mil. ha půd ovlivněných buď salinitou nebo sodicitou. Výskyt zasolených půd  Salinita: stav půdy vyvolaný akumulací vysoce rozpustných solí v půdě  Sodicita - slancování: stav půdy vyvolaný akumulací zásaditých vysoce rozpustných solí v půdě; vysoký obsah výměnného Na 95Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 96Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 97Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 98Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Přímý vliv: Roztoky vysoce rozpustných anorganických solí se vyznačují značným osmotickým tlakem  rostliny a mikroorganismy trpí nedostatkem vody navdory dostatečně vysoké úrovni půdní vlhkosti. Toxicita některých chemických forem - např. bór, chloridy (v některých i fluoridy), ale zejména Na Nepřímý vliv: Zhoršení fyzikálních vlastností půdy - peptizace půdních koloidů, tvorba prizmatické a zlaté struktury, vysoké zhutnění zejména v suchém stavu, nízká hydraulická vodivost a rychlost infiltrácie Jak škodí zasolení půd organismům 99Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Rozhraní buňka/půdní roztok je možné přirovnat k membráně se selektívní propustností  propustnost pro rozpouštědlo (vodu) je řádově větší než pro rozpuštěnou látku (např. NaCl) Osmotický tlak půdního roztoku 100Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz  Velmi silně vyluhovatelné ionty: Cl-, Br-, I-, NO3 -, SO4 2 Silně vyluhovatelné ionty: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, CO3 2 Vyluhovatelné ionty: SiO3 2-, P, Mn  Slabě vyluhovatelné ionty: Fe3+, Al3+  Nevyluhovatelné ionty: SiO2 v křemeni Rozpustnost – vyluhovatelnost iontů z půd 101Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz  Elektrická vodivost - EC (mS.cm-1)  Nasycenost sorpčního komplexu sodíkem (exchangeable sodium percentage = ESP) VNa (%)  Poměr absorbovaného Na+ (sodium absorption ratio = SAR) SAR = [Na+]/([Ca2+] + [Mg2+])1/2 v mmol.l-1 Zasolení půd - ukazatele 102Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz  Slabě alkalické (pHH2O < 8,4); nižší el. vodivost – Slanisko - obsah vodorozpustných solí 0,3-1%; el. vodivost 4-15 mS.cm-1  Solončak a Slanec: silně alkalické (pHH2O > 8,4); vyšší el. vodivost; vysoká hodnota osmotického tlaku > 4-8 . 105 Pa; toxický účinek boru a chloridů, vysoká koncentrace ióntů Na+ negativně ovlivňuje příjem jiných prvkov, víc jako 15 % z výměnných bazí je Na+ Solončak:  Zasolená vrstva sahá až k povrchu půdy, což je provázeno tvorbou „kůry“ z krystalů (např. Na2SO4) na jejím povrchu  Hladina podzemní vody je blízko povrchu, větší čast roku převažují vlhké podmínky  „zlatá“ (elementární) struktura Slanec:  Ochrický al. umbrický humusový A horizont na povrchu  Na rozdíl od solončaku je přítomný Bn horizont; za vlhka též „zlatá“ (elementární) struktura; během suššího období sĺoupcovitá resp. prizmatická struktura povrchového případně podpovrchového horizontu Zasolení půd – salsodické půdní typy 103Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Rostliny trpí deficitem vody z důvodu osmotického tlaku vysoce rozpustných solí  vysýchání. Kromě toho v některých případech soli pronikají do rostlinných buněk ve velkých množstvích, kde blokují funkčnost enzymů; dochází k zastavování růstu a k odumírání rostliny. Halofyty - rostliny adaptované na podmínky zasolených půd  V případech některých rostlin je plazmatická membrána buněk kořenového systému schopná větší selekce (např. magrovníkové porosty) rozlíšení mezi K+ a Na+  Většina halofytů se však významnější selekce iontů netýka  akumulace solí např. v listech rostliny (ukládají se ve vakuole a apoplastu - vyšší osmotický tlak musí byt kompenzovaný zvýšenou koncentrací jiných osmoticky aktívních látek např. sacharidů), někdy dochází i k vylučování solí na povrchu listů. Zasolené půdy – vliv na rostliny 104Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz  Chemická meliorace sádrou (40-90 t.ha-1), sírou (1-2 t.ha-1), síranem železnatým, vápencem (vytěsnění Na+ a jeho náhrada Ca2+)  Zvýšení biologické aktivity organickým hnojením  Hĺoubkové přeorávání kombinované s jeho promývaním  Meliorační pěstování ryže  Meliorace slanců a solončaků je značně nákladná Meliorační techniky zlepšující vlastnosti zasolených půd Mechanismy účinku sádrovce/sádry:  CaSO4 . 2H2O (sádra)  Ca2+ + SO4 2- + 2H2O  Ca2+ + CO2(g) + H2O  CaCO3 (s) + 2H+  pH klesne na 7,5 - 8  stoupne koncentrace Ca2+  dojde k vytěsnění Na+ a jeho vyplavení 105Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Salinizace - podíl zasažené půdy ve vybraných zemích Country % Affected Country % Affected Algeria 10 - 15 Iraq 50 Egypt 30 - 40 Israel 13 Senegal 10 -15 Jordan 16 Sudan < 20 Pakistan < 40 India 27 Sri Lanka 13 Iran < 30 Syrian Arab Republic 30 - 35 106Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Salinizace - typická krajina postižená zasolením 107Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Mechanismy půdní degradace - nadměrná expolatace vodních zdrojů Třetina lidí nemá přístup k bezpečnému zdroji pitné vody a tlak na existující zdroje se zvyšuje.  Čerpání a kontaminace podzemních zdrojů (Gabčíkovo, Středozápad USA, centrální pivotní zavlažování – Severní Afrika, Severní Amerika)  Likvidace povrchových zdrojů (Aralské jezero – úbytek 90% vody, údolí řeky Colorado)  Stavby přehrad které vedou k přesouvání obyvatel, zanášení sedimenty, kontaminaci půdy a vody (Asuán, Tři soutěsky) 108Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Nadměrná expolatace vodních zdrojů - Aralské jezero 109Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Nadměrná expolatace vodních zdrojů - zavlažování  70% globální spotřeby vody  17% obdělávané půdy (275 miliónů ha, 200 miliónů v rozvojových zemích)  Zajišťuje 40% světové produkce potravin (57% produkce obilí)  Do roku 2030 FAO předpovídá zvětšení zavlažované plochy o dalších 50 miliónů ha 110Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Mechanismy půdní degradace: kontaminace Chemická kontaminace – pesticidy a průmyslovými hnojivy Pesticidy jsou látky, které chrání rostliny během růstu před nákazami a napadením živočichů, zamezují konkurenci jiných rostlin a zabraňují posklizňovým ztrátám (insekticidy, herbicidy, fungicidy…) Za posledních 50 let desetinásobný nárůst použití, podíl zničené úrody zůstává stále kolem 1/3 – škůdci si rychle vyvíjejí rezistenci. Průmyslová hnojiva - zejména dusíkatá (ledek sodný, amonný, draselný) a fosfáty. Zbytky pesticidů a hnojiv se ukládají v půdě, rostlinách a vodě. 111Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Kontaminace - spotřeba průmyslových hnojiv Source: FAOSTAT, July 2004 Netherlands Vietnam Japan United Kingdom China France Brazil United States India Mexico South Africa Cuba Benin Malawi Ethiopia Malí Burkina Faso Nigeria Tanzania Mozambique Guinea Ghana Uganda Kg/ha0 100 200 300 400 500 600 Spotřeba živin z průmyslových hnojiv na hektar orné půdy ve vybraných zemích, 2002 112Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Kontaminace - bioakumulace (potravní řetězec, příklad DDT) 113Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Mechanismy půdní degradace - vypásání půdy a urbanizace Vypásání půdy – v některých případech, zejména na suchých pozemcích, se může stát že zvířata spásají trávu rychleji, než stačí dorůstat – udupávají půdu, ta nemůže vsakovat vodu – neroste tráva – mizení vegetace (Tragedy of Commons) Urbanizace – dolování (výroba energie, stavební materiály), zástavba volné plochy (urban sprawl), nadměrné čerpání podzemní vody v okolí sídel (zhroucení studen), stavba přehrad 114Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Urbanizace - typy městského osídlení 115Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Urbanizace v historii - Mayské osídlení na poloostrově Yucatan 116Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Geneticky modifikované organismy  Směr dalšího rozvoje Zelené revoluce: urychlení vývoje plodin pro větší výnos nebo jinak zvýhodněných  Zásadní odlišnost od tradičního šlechtění – kombinace genetické informace organismů, které by se jinak nemohly křížit (např. rostlina x živočich x bakterie)  Příklady vyvíjených žádoucích znaků - odolnost proti hmyzu - odolnost proti herbicidům (např. Roundup Ready) - odolnost vůči horku / zasolení / suchu - lepší nutriční hodnoty (např. Golden Rice) 117Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz GMO - rozšíření 118Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz GMO: pozitiva a negativa  Pozitiva - plodiny mohou být modifikovány tak aby obsahovaly důležité mikronutrienty, zdravotně významné proteiny, být odolné proti škůdcům  Negativa - plodiny mohou obsahovat pesticidy škodlivé lidem nebo přírodě, dodané proteiny mohou způsobovat alergie, nový znak se může šířit a způsobit např. vznik „super weeds“ (rezistentních plevelů), podporují závislost na biotechnologických firmách, protože pěstované plodiny neprodukují použitelné osivo. 119Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Hlavní funkce zdravé půdy 120Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Koncept zdravé půdy 121Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Ekologické zemědělství: zásady a postupy  Hospodařit v souladu s přírodou - používat pouze statková hnojiva, využívat uzavřeného cyklu rostlinné a živočišné výroby, omezit těžkou mechanizaci  Problémům se škůdci a chorobami předcházet a nesnažit se s přírodou „bojovat“ - nepoužívat pesticidy, ochranu rostlin postavit na rotaci plodin a jejich diverzitě, podpoře užitečných volně žijících rostlin a živočichů  Chovat domácí zvířata důstojným způsobem, respektovat jejich přirozené požadavky a chování: pouze volný chov  Certifikované ekologické zemědělství je vázáno předpisy a kontrolováno (KEZ). V ČR je takto obhospodařováno 12% plochy zemědělské půdy, Rakousko kolem 20%. Většinou jde ale o travnaté plochy 122Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz Ekologické zemědělství - přínosy a problémy Přínosy:  eliminuje znečištění potravin cizorodými látkami  udržuje kvalitu půdy a zamezuje její degradaci  odstraňuje hlavní etické výhrady k zemědělskému chovu zvířat  zvyšuje zaměstnanost a osídlení venkova  podporuje tvorbu a údržbu kulturní krajiny Problémy:  náročné na lidskou pracovní sílu (zároveň může být výhoda – viz výše)  o 10 - 30% méně efektivní než průmyslová zemědělská velkovýroba