Možný dopad klimatických změn na erozní ohrožení půdy

Půda jako jedna ze základních složek nutných pro vznik života na Zemi je omezeným a nenahraditelným přírodním zdrojem. Postupující degradace půdy a její ztráta se stává v mnoha částech světa omezujícím činitelem dalšího rozvoje lidské společnosti. Jedním z procesů vedoucích k degradaci půdy je zrychlená eroze.

Větrná eroze

Větrná, jinými slovy eolická, eroze je proces, při kterém vlivem větru dochází k rozrušování půdního povrchu (tzv. abrazi), k odnosu uvolněných půdních částic větrem (tzv. deflaci) a k jejich ukládání na jiném místě (tzv. Při větrné erozi dochází k selektivnímu působení větru na půdní částice různých velikostí.

Jemnější částice jsou ve formě suspenze odnášeny do dálky, ty větší pak skokem (saltací) nebo sunutím přemisťovány do jiných částí území a na místě zůstávají pouze částice erozně stálé - hrubozrnné a kamenité vrstvy.

Faktory ovlivňující intenzitu větrné eroze

Intenzita větrné eroze je ovlivňována mnoha činiteli. Mezi ně patří klimatické podmínky (rychlost a směr větru, úhrn srážek, teplota a vlhkost vzduchu), půdní a geologické faktory (povaha horninového substrátu, půdní druh a typ, velikost a tvar půdních částic, drsnost půdního povrchu), faktory vegetační (pokryv půdy rostlinami či rostlinnými zbytky), zohlednit se musí i geomorfologie (tvar a rozložení svahů, výskyty plání a závětrných míst).

Vítr (jeho rychlost, směr, četnost a doba trvání) je nejdůležitějším klimatickým faktorem pro rozvoj procesů větrné eroze. Působí na povrch půdy svou kinetickou energií, kterou uvolňuje a uvádí do pohybu a jinde opět ukládá jednotlivé částice půdy vlivem síly vzdušného proudu. Minimální rychlost větru potřebná k zahájení pohybu půdních částic se nazývá počáteční (kritická) rychlost.

Čtěte také: Průvodce pro hledače pokladů

Jedním ze základních půdních faktorů majících vliv na odnos půdních částic větrem je zrnitostní a agregátová skladba půdy. Rozhoduje zde především velikost půdních částic, zatímco rozdíly ve tvaru částic mají jen malý vliv (Huawei et al., 2019). Při pokusech v aerodynamickém tunelu bylo zjištěno, že v odneseném materiálu převládají částice určitých velikostí. Odnosu větrem nejvíce podléhají částice půdy o velikosti 0,25-0,40 mm.

Čím je vyšší obsah jílovitých částic v půdě (částic menších než 0,01 mm), tím je vyšší odolnost těchto půd vůči erozi, neboť tyto částice se shlukují do agregátů, které odolávají náporu větru (Wang et al., 2019). Chepil (1958), na základě výzkumů v aerodynamickém tunelu, stanovil hranici mezi půdními částicemi, které jsou náchylné k odnosu větrem (tzv. erodovatelnými) a půdními částicemi odolnými (tzv. neerodovatelnými) na velikost 0,84 mm (a označil ji jako tzv.

Půdní vlhkost ovlivňuje erodovatelnost půdy (její náchylnost k erozi) jednak přímo tím, že působí odolnost kohezní silou mezi částicemi, jednak nepřímo ovlivňováním hrudovitosti a tvorbou povrchového škraloupu. Proto také nastává největší odnášení půdních částic u půd suchých, rovných, hladkých a jemně prašných. Čím častěji je povrch půdy ovlhčován a čím častěji a prudčeji vysychá, tím více nastává tvorba tzv.

Škody způsobené větrnou erozí

Větrná eroze působí škody na zemědělské půdě nejen odnosem půdních částic, hnojiv a prostředků na ochranu rostlin, ale i obnažováním kořínků rostlin a přesekáváním jemných stonků mladých rostlin větrem unášenými zrnky zeminy. Usazováním nesených půdních částic vznikají škody na budovách, dochází k zanášení silnic, železnic, příkopů a nepříznivé účinky se projevují také na stromech a keřích.

Jemné prachové částice jsou unášeny do značné vzdálenosti a jejich vysoké koncentrace způsobují jednak plicní a oční onemocnění lidí a hospodářských zvířat, jednak se dostávají do motorů strojů a automobilů a snižují jejich životnost (Podhrázská et Dufková, 2005).

Čtěte také: Více o charakteristikách ohrožení

Větrná eroze se vyskytuje především v území, kde je počasí charakterizováno nízkými a proměnlivými srážkami, proměnlivou a vysokou rychlostí větru, častým výskytem sucha, rychlými a extrémními změnami teploty a vysokým výparem (Pasák, 1970). V zásadě se může větrná eroze vyskytovat po celý rok, nejškodlivější však bývá na jaře, které následuje po suché, sněhem chudé zimě, kdy silný vítr strhává z holých nebo vegetací málo zakrytých polí vyschlou ornici. Výskyt větrné eroze se zvyšuje také na podzim, kdy povrch půdy již opět není chráněn vegetací. Větrná eroze se může teoreticky projevovat i v zimě, pokud povrch půdy není zmrzlý nebo chráněn sněhovou pokrývkou (Liu et al., 2017). Výskyt eroze bývá tedy zaznamenán převážně tam, kde je půda bez rostlinstva, nebo kde je rostlinná pokrývka jen slabě vyvinuta.

Na celosvětové degradaci půdy se větrná eroze podílí 28 %. K oblastem nejvíce postihovaným větrnou erozí patří aridní a semiaridní části severní Afriky, Blízký východ, části východní, střední a jižní Asie, severovýchodní Čína, Austrálie, jih jižní Ameriky i Severní Amerika.

Ohrožení v Evropě

Ohroženost půdy větrnou erozí na území 25 členských států EU (3 vynechány kvůli nedostatku vstupních dat) sledoval Borrelli et al. (2014), a to na základě obsahu částic menších než 0,84 mm (erodovatelných, EF = erodovatelné frakce). Výsledný obsah EF se pohyboval od 3,6 do 69,0 %.

Podle jiné práce Borrelliho et al. (2015), v které hodnotil náchylnost půdy 36 států Evropy k větrné erozi, nevykazovalo žádnou náchylnost přibližně 68,4 % sledovaných půd. Slabě ohrožených půd bylo 19,5 %, středně 8 % a silně ohrožených/náchylných půd k větrné erozi bylo 4,1 % (cca 8,8 mil.

Větrná eroze je typickým jevem pro lehké písčité a hlinitopísčité půdy. Určitá anomálie výskytu větrné eroze se však projevuje i na půdách těžkých, a to v oblasti pod Bílými Karpaty (Bánov, Suchá Loz) a na Litoměřicku (Klapý) (Vrána et al., 1998). Proces větrné eroze působí v těchto oblastech převážně v zimním a předjarním období - tedy v období s nejnižšími srážkami a teplotami na začátku roku a v časném jaru. Především v zimním období dochází na těchto půdách vlivem nízkých teplot k výraznému rozpadu půdní struktury a půdy, které by zrnitostně v jiných oblastech patřily mezi neohrožené, jsou zde větrnou erozí silně ohrožovány (Kozlovsky Dufková, 2015). Ve světě byl výskyt větrné eroze na půdách středně těžkých až těžkých zaznamenán v severní části Great Plains (Velké pláně) (Skidmore, 1994; Stout et Zobeck, 1996; Stout, 2007) a v Kanadě na Canadian Prairies (Kanadské prérie) v jižní Albertě (Bullock et al., 1999, 2001).

Čtěte také: Česká republika a klima

Ochrana proti větrné erozi

Nejúčinnější ochranou proti větrné erozi jsou rostliny. Nadzemní části rostlin tvoří překážku větru, tlumí jeho sílu, podzemní části rostlin působí pevné vázání půdy. Souvislá trvalá rostlinná pokrývka vytváří dokonalé zajištění půdy před větrem.

Organizační a agrotechnická opatření

Podstatou organizačního řešení protierozní ochrany je uspořádání pozemků tak, aby měly obdélníkový tvar s delší stranou kolmou na směr převládajícího směru větru. Následně by všechna kultivační opatření na půdě a všechna opatření proti větrné erozi měla být vedena ve směru kolmém na převládající směr větru.

Pásové střídání plodin ve směru kolmém k převládajícímu směru větru umožňuje snížit erozní účinek vložením různě širokých pásů plodin odolných proti erozi do pěstované erozně ohrožené plodiny. Protierozní směr výsadby se využívá zejména u plodin s typickým řádkovým výsevem.

Při kultivaci půd ohrožených větrnou erozí by měly být používány takové typy strojů, které vytvářejí hroudy a půdu nerozprašují. Půdy silně náchylné k větrné erozi by neměly být orány, neboť jsou tak zaklápěny zbytky vegetace a povrch zorané půdy rychle vysychá. Kultivace půd náchylných k větrné erozi by měla být prováděna jen při takové vlhkosti, kdy se vytváří dostatek druhotných agregátů (hrud), zdrsňujících povrch půdy. Zejména na písčitých půdách by mělo být kypření povrchu půdy zcela minimalizováno (Mendez et Buschiazzo, 2010).

Na nestrukturních písčitých půdách je možno pro zvýšení odolnosti vůči větrné erozi používat strukturotvorné látky, vytvářející na povrchu půdy druhotné agregáty. K tomuto účelu je možné použít např. sypkých jílovitých nebo hlinitých zemin, příp. Na lehkých půdách v suchých oblastech jsou vhodná všechna opatření směřující ke zvýšení vlhkosti půdy.

Půda ohrožená větrnou erozí by v žádném ročním období neměla zůstat nechráněná. Tomuto základnímu požadavku trvalého krytu půdy se nejvíce přibližují způsoby využívání půdy s omezenou kultivací, ponechávající na povrchu půdy posklizňové zbytky vegetace. Zejména mulčování písčité půdy rostlinným materiálem podstatně omezuje větrnou erozi, zlepšuje stabilitu půdních agregátů a obohacuje vrchní vrstvu půdy o humus (Li et al., 2007). Dalšími výzkumy se zjistilo (Eltom et al., 2015), že vzpřímené zbytky vegetace zakotvené v povrchové vrstvě půdy (strniště) jsou z hlediska ochrany půdy efektivnější než položené na povrchu. Postupně se vyvinuly různé technologické protierozní postupy kultivace půdy a setí (Janeček et al., 2012).

Jestliže je nutné pěstovat na větrnou erozí ohrožené půdě plodiny vyžadující setí do zorané a uvláčené půdy, je nutné její povrch stabilizovat. K tomuto účelu je možné použít stabilizačních postřiků založených např. na bázi syntetických látek nebo odpadových sulfitových výluhů. Zlepšení fyzikálně chemických vlastností písčitých půd silně podléhajících větrné erozi lze také dosáhnout zeleným hnojením pravidelně zařazovaným v osevním postupu.

Ochranné lesní pásy (větrolamy)

Nejúčinnější opatření proti větrné erozi představují ochranné lesní pásy (větrolamy). Jsou to různě široké pásy stromů a keřů orientované kolmo na převládající směr větru. Vytvářejí trvalou ochranu půdy před škodlivými účinky větru. Většina funkcí, které větrolamy v krajině plní, je však spojena s redukcí rychlosti větru. Vlhkost vzduchu je v důsledku snížené turbulence u větrolamů vyšší než v okolí. V důsledku snížení rychlosti větru může docházet k nárůstu výnosů plodin u větrolamu (Torita et Satou, 2007).

Ne každý větrolam je však plně funkční. Jeho účinnost, tj. schopnost snižovat rychlost větru, závisí na mnoha parametrech, přičemž hlavním je struktura, jež je určena výškou a porozitou (propustností) větrolamu (Jareš et al., 2011). Důležitým předpokladem vysoké účinnosti větrolamu je správná volba dřevin. Upřednostňovány by měly být dřeviny, které za krátkou dobu zajistí dostatečnou účinnost, doplněné dlouhověkými pomaleji rostoucími dřevinami, které se po čase stanou nosnými. Zároveň by měly být používány druhy dřevin odpovídající přírodním podmínkám daného stanoviště.

Větrolamy se tradičně rozdělují na prodouvavé, poloprodouvavé a neprodouvavé. Neprodouvavý větrolam je složen z více řad a má vytvořeno keřové patro. Na návětrné i závětrné straně v podstatě vzniká uzavřená stěna. Tímto typem větrolamu neprocházejí téměř žádné větrné masy, pouze jej obtékají. Rychlost klesá na závětrné straně velmi výrazně, v poměrně krátké vzdálenosti však rychlost narůstá až na původní rychlost na návětrné straně. Nevýhodu těchto větrolamů je hromadění sněhu a navátin ornice uvnitř pásu a značný vzestup teploty v létě na závětrné straně.

Prodouvavý větrolam je složen z jedné či dvou řad stromů bez keřového patra. Poloprodouvavý větrolam je složen z více řad stromů, keřové patro je vyvinuto v menší míře a korunová vrstva má menší zapojení. Tento typ se považuje za nejvhodnější, jelikož dochází jak k obtékání vzdušných mas přes větrolam, tak také k jejich prostupovaní porostem.

Stanovení ohroženosti území větrnou erozí

Stanovení intenzity větrné eroze (resp. Stanovení potenciální ohroženosti zemědělských půd větrnou erozí vychází z pedologické databáze BPEJ. Výsledné hodnocení potenciální erozní ohroženosti je potom vyjádřeno váženým průměrem součinu jednotlivých faktorů a plošného zastoupení jednotlivých kódů BPEJ pro všechny půdní bloky (resp. Pro jednotlivé kategorie potenciální ohroženosti půdy větrnou erozí byla určena tzv. tolerovaná délka pozemku (Podhrázská et al., 2008). Čím delší je území ve směru působení větru, tím se uvolňuje větší množství půdních částic, a tím je odnos půdy větrem intenzivnější.

Stanovení ohroženosti území větrnou erozí je poněkud složitější, nežli je tomu u eroze vodní. Literatura uvádí řadu možných výpočtů a stanovení, jejich nevýhodou však je, že pracují často pouze s jednotlivými dílčími činiteli podílejícími se na vzniku větrné eroze. Erodovatelnost lze stanovit buď jako potenciální, tzn. Existuje řada výpočtů, většina z nich je založena na znalosti rychlosti větru, vlhkosti půdy a obsahu jílnatých či neerodovatelných částic v půdě.

Mezi nejčastěji citované autory rovnic pro stanovení intenzity větrné eroze patří Woodruff et Siddoway (1965), Pasák (1966a,b, 1967), Riedl (1973), Barajev (1974), Vrána (1978), Schwab et al. (1993), Fryrear et al. (1994), Rakkar et al. (2019) aj. Téměř všechny rovnice od výše zmíněných autorů vycházejí ze znalosti obsahu jílnatých částic a jsou založeny na předpokladu, že na půdách s vyšším obsahem jílnatých částic (na půdách těžkých) se větrná eroze nevyskytuje. Na základě laboratorních simulací, terénních měření a statistických analýz však byla pro podmínky ČR sestavena rovnice pro stanovení větrné eroze na těžkých půdách.

Modelování větrné eroze

S rozvojem výpočetní techniky a geografických informačních systémů (GIS) dochází k vývoji modelů vodní i větrné eroze. Pro odhad erozního zatížení území existuje v současnosti velké množství postupů. Nejlépe propracovanou metodou modelování procesu větrné eroze se v současné době jeví systém WEPS (Wind Erosion Prediction System) vytvořený v USA (Hagen et al., 1995). WEPS je průběžný denní model simulace počasí, půdních podmínek a eroze. Výstupem modelu jsou průměrné ztráty i depozice půdy v rámci zadaného období. Submodel modelu WEPS tzv. Dalším často používaným modelem je RWEQ (Revised Wind Erosion Equation). Tento model byl revidován z rovnice WEQ, zpřesňuje stávající faktory, které vstupují do rovnice a zavádí dva nové (Fryrear et al., 2000). Další modely, které stojí za zmínku jsou např. APEX a EPIC od Williamse et al. V letech 1997-2000 byl organizací Environment and Climate Programme financován výzkumný program WEELS (Wind Erosion on European Light Soils).

Tunelová metoda

Tunelová metoda se používá především v laboratorních podmínkách. Aerodynamický tunel je zařízení umožňující napodobit větrné podmínky a z obecného funkčního hlediska je možné jej rozdělit na aerodynamický tunel s oběhem otevřeným a s oběhem uzavřeným. Oba dva typy tunelů mohou mít zkušební prostor otevřený nebo uzavřený. Existují tedy čtyři konstrukce tunelů. Nejčastěji používaným tunelem při experimentech neklasické aerodynamiky je konstrukce tunelu s uzavřeným zkušebním prostorem a otevřeným oběhem (Giménez et al., 2019). Aerodynamický tunel rozdílné konstrukce využívali v našich podmínkách ke svým výzkumům větrné eroze např. Pasák (1970) nebo Streďanský (1980), v zahraničí se experimenty ve větrném tunelu zabývá např. Sirjani et al.

Deflametr

Deflametr je zařízení sloužící k odchytu větrem odnášených (deflatovaných) půdních částic. Deflametr se většinou používá přímo v terénu, ale existují i konstrukce, které je možno využít v laboratoři při experimentech v aerodynamickém tunelu. V zahraničí se k terénnímu výzkumu větrné eroze většinou používá hned několik druhů výše uvedených přístrojů/deflametrů najednou. Srovnáním různých...

tags: #mozny #dopad #klimatickych #zmen #na #erozni

Oblíbené příspěvky:

• Jak snížit ekologickou stopu potravin?
• Bezpečný nákup: Komunální Odpad Venda
• Přírodní památky Berounska
• O dětských pohledech na přírodu
• Vlastnosti nenewtonovských kapalin