Půdní Vlhkost a Ekologické Využití: Vliv Lesů a Zemědělství

Letošní velmi teplý rok opět otevřel debatu o dopadu klimatických změn na dostupnost vody v následujících letech - a to nejen v řekách, přehradních nádržích, ale i podzemních vrtech. Na distribuci srážkové vody má však zásadní vliv také půda. Právě její vlastnosti rozhodují o zadržení srážkové vody, jejím odtoku po povrchu, obohacení podzemních vod či o možnostech využití vody rostlinami.

Vliv Lesních Porostů na Půdní Vlhkost

České lesy se začaly postupně druhově obměňovat po kůrovcových kalamitách, které zasáhly významnou část smrkových lesů. Jejich hlavním náhradníkem se staly právě buky. Bukové lesy přitom nakládají s půdní vodou méně hospodárně než lesy smrkové.

Vědci srovnali režim a bilanci půdní vody v bukovém a smrkovém lese a zjistili, že buky i během suchého léta nepřestávají vodu využívat. Vzhledem k častějším výskytům sucha a lesnickým zásahům do skladby lesa je otázka, jak budoucí lesy ovlivní stav půdní vody a její dostupnost.

Dlouhodobý Monitoring Koloběhu Vody v Lesních Porostech

Hydrologové zkoumali množství vody v půdě v obou typech lesů v experimentálním povodí Liz na Šumavě. Chtěli zjistit, zda a jak se mezi sebou porosty z pohledu režimu a bilance půdní vody liší a jestli během dvou desítek let jejich měření budou pozorovat i vliv častějšího výskytu suchých period.

„V první řadě jsme sledovali nasycení půdního profilu vodou pod oběma porosty do hloubky jednoho metru. Následně jsme stanovili bilanci půdní vody, která nám poskytla informace o tom, co změny množství půdní vody způsobuje. Mezi procesy, které její změny ovlivňují, řadíme výpar z povrchu vegetace po dešti (intercepce), transpiraci (dýchání rostlin) a perkolaci (odtok z půdy do podzemních vod). Jelikož je tyto procesy obtížné nebo dokonce nemožné změřit, využili jsme pro jejich stanovení bilanční model,“ popisuje Václav Šípek z Ústavu pro hydrodynamiku AV ČR.

Čtěte také: Co je ZPF a proč je důležitý?

Buk Pije, Dokud Může

Výsledky měření režimu půdní vody ukázaly, že množství vody pod oběma porosty se v průměru výrazně neliší. Rozdíly ale vědci zaznamenali v letních obdobích, která se vyznačovala nadprůměrnými teplotami a nedostatkem srážek. V bukovém lese tehdy naměřili menší množství půdní vody, což má dvě vysvětlení.

„Zaprvé, kořenový systém buku je mnohem hlubší než smrkový a buk má tak k dispozici větší objem půdy s větším množstvím vody. Zadruhé smrk disponuje „strategií“, kdy během horkých dní uzavírá na jehlicích průduchy, aby zabránil nadměrné ztrátě vody z vodivých pletiv. Smrk tak sice vypařováním vodu neztrácí, ale zároveň ji ani nemůže využívat pro životní funkce, což v delším časovém horizontu může vést k jeho oslabení. Tato „strategie“ buku chybí. I během horkých období nepřestává dýchat a využívat půdní vodu, což se nám podařilo potvrdit také výsledky z bilančního modelu,“ vysvětluje Václav Šípek.

Při srovnání, kolik vody využijí stromy na výpar vzhledem k tomu, kolik jí „dovolí“ odtéct perkolací do podzemí, přišli vědci na to, že během suchých letních období bukový porost spotřebuje na výpar zhruba 4× více vody než na perkolaci. U smrků je výpar proti odtoku do podloží větší pouze 3×.

Ve smrkovém porostu tedy do podloží v suchých letech odtéká zhruba o 15 % více vody než v porostech bukových. S přibývajícím množstvím srážek se rozdíl postupně snižuje. „Čím sušší léto je, tím více rostliny z půdy vodu vyčerpávají a méně jí zbývá na odtok do podzemních vod,“ říká Nikol Zelíková z Ústavu pro hydrodynamiku AV ČR.

Výjimečně Suchý Podzim

V porovnání s analyzovaným obdobím dvaceti dvou let představuje konec letošní vegetační sezony nejsušší pozorovaný podzim od roku 2000. V průběhu letního období dosáhlo množství půdní vody velmi nízkých úrovní srovnatelných pouze s velmi suchými roky 2003, 2008, 2015 a 2017. Na rozdíl od zmíněných roků ale půdní vlhkost na těchto nízkých úrovních přetrvává i po krátkých intenzivních deštích v srpnu a v průběhu října. V sušších letech vědci obecně pozorují méně půdní vody pod bukovými porosty, a to právě kvůli snížené transpiraci smrkových porostů.

Čtěte také: Půdy v okolí Kutné Hory

Nicméně v letošním roce, podobně jako ve čtyřech zmíněných velmi suchých letech, půdní profil extrémně proschnul. V průběhu podzimu experti proto už nenaměřili rozdíl v množství půdní vody mezi buky a smrky, protože půda i pod smrky významně vyschla.

Budoucí Půdní Sucho?

Suchých letních období bude s největší pravděpodobností přibývat. Půda by tak, proti současné situaci, měla být v průměru sušší pod bukovými porosty. Vlhčích roků, kdy byla půda sušší pod smrky, bude naopak ubývat. Výjimku budou tvořit pouze extrémně suché roky, kdy půda vyschne podobně pod oběma hlavními druhy stromů.

Podle expertů by tak mohl postupný nárůst podílu buků v budoucích lesích zvýšit v letních měsících půdní sucho a potenciálně ovlivnit množství podzemních vod.

ESCUBE: Ekologické Prostředky pro Zlepšení Vlhkosti Půdy

Prostředky ESCUBE kombinují komponenty vyráběné moderními nano- a bio- technologiemi. V jedinečné kombinaci zlepšují průsak vody do půdy a rostlina využívá půdní vlhkosti s řízeným uvolňováním biostimulantů a látek přispívajících k regeneraci půdy.

„Tyto pomocné půdní prostředky ovlivňují koloběh vlhkosti v půdě a pomáhají rostlinám zvládat stres ze sucha, případně z nedostatku živin. Jsou to takové přírodní energetické nápoje pro rostliny, které jim umožňují získávat více živin z půdy a efektivněji je využívat,” představuje podpůrný půdní prostředek prof. Josef Jančář, jednatel společnosti ESCUBE a majitel SCITEG, a.s.

Čtěte také: Půdní dopady glyfosátu

ESCUBE jsou ekologicky šetrné výrobky kompletně z přírodních surovin z rychle obnovitelných zdrojů nebo z vedlejších produktů nepotravinářského zpracování zemědělské produkce, úplně stravitelné půdními mikroorganismy. „Biodegradovatelnost předurčuje použití ESCUBE v ekologickém zemědělství. Nové předpisy EU nám do budoucna dávají také velkou výhodu v tradičních produkčních zemědělských technologiích,” dodává prof. Jančář.

Díky jejich používání může pomoct zefektivnit ekologicky šetrné hospodaření zvýšením výnosů a tím, že nahrazuje funkci několika samostatných přípravků. Svým složením podporuje růst zelené hmoty, vitalitu rostlin, jejich odolnost vůči stresu ze sucha a přispívá také k lepšímu hospodaření s vodou v půdě.

Patentované prostředky jsou výsledkem několikaleté vědecké práce, vývoje výrobní technologie i aplikačních testů, na kterých se pod vedením týmu SCITEG podíleli špičkoví vědci i praktici na výživu rostlin z České republiky, ale i zahraničí. Na praktickém testování prostředků ESCUBE se podílel tým odborníků na výživu rostlin pod vedením docenta Petra Škarpy z Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně a odborníci na management vody v půdě z Water for Food Institute (USA) pod vedením Nicka Brozoviće, PhD.

Přípravky ESCUBE mají kapalnou formu pro aplikaci postřikem či zálivkou, a jsou stoprocentně přírodně rozložitelné. Dostupné jsou zatím ve 3 řadách: UNIVERSAL, GARDEN a AGRO, a to v provedení PROFI a HOBBY.

„Produkty ESCUBE jsou zajímavé zejména pro své složení, které jim umožňuje, ve srovnání s na trhu dostupnými přípravky, působit na růst a vývoj rostlin polyfunkčně. Zároveň jsou složeny ze surovin neškodných pro životní prostředí,” říká doc. Petr Škarpa, vedoucí pracovník Ústavu agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin na MENDELU.

Technologie ESCUBE vznikla s cílem reagovat na postupující změny klimatu, které se u nás projevily zejména v podobě sucha, snižující se kvality půdy, snahy o nepotravinové využití zemědělské produkce a rostoucí poptávky po kvalitních potravinách.

„Více než 30 let se věnuji jezdeckému sportu a chovu koní. Klimatické změny, a zvláště velké sucho v roce 2018 vedly k nedostatku sena a pastvy. To mě inspirovalo k tomu, abych využil svou dlouholetou praxi ve výzkumu funkčních materiálů a biomateriálů k vývoji prostředků schopných řídit půdní vlhkost, rostlinám dávkovat živiny a biostimulanty a zajistit tak jejich vitalitu i v období sucha,” popisuje cestu ke vzniku technologie ESCUBE prof. Jančář.

Přípravek obsahuje vyvážené složení enzymů, aminokyselin, fytohormonů a široké palety mikroprvků, které přispívají ke zrychlení klíčivosti rostlin a posílení kořenového systému až o 75 %. ESCUBE díky kombinaci aktivních i pasivních hydroabsorpčních složek zlepšuje schopnosti půdy pasivně zadržovat vodu a aktivně omezovat její vypařování a povrchový odtok, to snižuje množství nutné závlahy až o 50 %.

Díky jedinečné technologii podporuje také regeneraci poškozené půdy a omezuje negativní efekty přehnojování. Obsahuje vyvážené složení enzymů, aminokyselin, fytohormonů a široké palety mikroprvků, které přispívají ke zrychlení klíčivosti rostlin a posílení kořenového systému až o 75 %.

Přípravky ESCUBE mají kapalnou formu pro aplikaci postřikem či zálivkou, a jsou stoprocentně přírodně rozložitelné. Dostupné jsou zatím ve 3 řadách: UNIVERSAL, GARDEN a AGRO, a to v provedení PROFI a HOBBY.

Technologie ESCUBE vznikla s cílem reagovat na postupující změny klimatu, které se u nás projevily zejména v podobě sucha, snižující se kvality půdy, snahy o nepotravinové využití zemědělské produkce a rostoucí poptávky po kvalitních potravinách.

Řada GARDEN je určena pro zahradníky a hobby zahrádkáře (travní porosty, ovoce a zelenina, okrasné dřeviny a trvalky), AGRO pro zemědělce (kukuřice na siláž a biomasu, tráva, vinohrad) a UNIVERSAL pro hydroosev, pokládání travních koberců, vysazování stromů a pěstování jejich sazenic (školky).

Přínosy použití přípravků ESCUBE zahrnují kromě nárůstu objemu zelené hmoty i růst velikosti kořenového systému, tvorbu vlášení a odnožování i efektivnější fotosyntézu. Jsou výhodné pro zakládání, údržbu a revitalizace trávníků, travnatých sportovišť i městské zeleně a parků. Urychlují klíčení, odnožování, rozvoj kořenového vlášení u nových trávníků, vysazovaných stromů, keřů a trvalek i růst plodů ovocných stromů a drobného ovoce.

ESCUBE je vhodný k využití při výsadbě vinic, pěstování kukuřice, při pěstování ovocných, okrasných i lesních stromů ve školkách.

Projekt SEAL: Půdní Vlhkost v Antarktidě

Projekt SEAL Filipa Hrbáčka z Geografického ústavu Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity odhalí, jakou roli má půdní vlhkost v Antarktidě.

Projekt získal podporu Evropské rady pro výzkum (ERC-CZ) a je financován MŠMT. Antarktický poloostrov zaznamenal od poloviny 20. století nárůst teplot až o 3,5 °C, který má zásadní vliv na půdu, permafrost (trvale zmrzlá půda) a navázané ekosystémy.

„Naším cílem je pochopit základní prostorové rozložení půdní vlhkosti, její budoucí vývoj a vliv na teplotní režim a stabilitu permafrostu na našich lokalitách,“ vysvětluje Filip Hrbáček, řešitel grantu a odborný asistent z Geografického ústavu Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity.

První výsledky z ostrova Jamese Rosse ukazují, že oteplování vede k prohlubování aktivní vrstvy půdy. To způsobuje vysoušení povrchové části půdy vlivem vyšších teplot a zároveň infiltraci vody do hlubších vrstev. Výsledkem je pak přenos tepla a tání aktivní vrstvy nad permafrostem. Tento poznatek je v rozporu s běžnou hypotézou, že oteplování obecně prospívá vegetaci.

Projekt SEAL se proto zaměřuje na půdní vlhkost jako klíčový faktor, který dosud nebyl dostatečně zkoumán. Bez dostupné vody totiž není jasné, z čeho by rostliny mohly těžit, i když by teplotní podmínky byly příznivější.

Výzkum podtrhuje důležitost dlouhodobého monitoringu půdní vlhkosti. „Předpokládáme, že kromě klimatických změn bude půdní vlhkost jedním z hlavních faktorů určujících budoucnost antarktického prostředí. V rámci každoročních expedic Masarykova univerzita společně ve spolupráci se Španělskem, Portugalskem a Ukrajinou buduje síť monitoringu půdní vlhkosti na přibližně 20 lokalitách. Aktuálně se monitoruje 7 až 8 lokalit včetně ostrova Jamese Rosse, Jižních Shetland a západní části Antarktického poloostrova.

Kvůli značné prostorové variabilitě je půdní vlhkost často diskutovaným, avšak zatím nedostatečně sledovaným parametrem. Přesto je velmi důležitá pro modelování budoucích změn v prostředí s permafrostem a aktivní vrstvou půdy.

Degradace Půdy a Její Důsledky

Kvalita zemědělské půdy v Česku i na mnoha místech ve světě dlouhodobě klesá. Je to způsobeno zejména lidskou činností, především intenzivním modelem hospodaření, který je optimalizován na co možná nejvyšší, krátkodobé výnosy, ale nehledí na dlouhodobé zdraví půdy a její další (neprodukční) funkce.

Půdy tvoří základ všech suchozemských ekosystémů, což platí i o půdách využívaných k zemědělským účelům, z nichž lidé získávají obživu. Dlouhodobé sledování kvality půd ukazuje, že v mnoha částech světa vlivem dosavadního hospodaření půda postupně degraduje - snižuje se zejména množství obsažené organické hmoty - a klesá tak její schopnost plnit produkční i ekosystémové funkce. Pokud se nic nezmění, může v nejbližších sto letech téměř polovina konvenčně obdělávaných půd světa tyto funkce ztratit úplně - z kdysi úrodné půdy se stane v podstatě písek.

Proč k Degradaci Půd Dochází a Jak se Projevuje?

Zdravá půda má nezastupitelný význam v přírodních ekosystémech (např. les nebo louka), ale i v člověkem výrazně přetvářených, tzv. kulturních ekosystémech (např. pole nebo ovocný sad). Půdu lze chápat jako samostatný ekosystém, který je však zároveň velmi úzce propojen se všemi ostatními suchozemskými ekosystémy.

Nejde jen o neživou materii, jak by se mohlo na první pohled zdát. Ve skutečnosti je půda živý komplex mnoha různých vztahů, funkcí a procesů. Neživá (minerální) složka půdy vzniká rozpadem matečné horniny na různě velké částice (jílovité, hlinité, písčité). Tuto minerální složku promíchává a doplňuje voda a půdní vzduch a díky tomu vznikají podmínky pro život obrovského množství mikrobů, hub a živočichů - od jejich nejmenších zástupců (např. želvušky nebo krytenky) až po tzv. půdní megafaunu (např. žížaly nebo mnohonožky).

Když stojíme někde v ekosystému, jako je třeba květnatá louka nebo lužní les, nachází se pod našima nohama zpravidla více půdních organismů, než kolik je lidí na Zemi. Z hlediska rozmanitosti zastoupených druhů neboli biodiverzity najdeme v půdě více živočišných druhů, než kolik je druhů obratlovců v celé Evropě.

Pro lepší pochopení toho, jak se půda podílí na cyklu živin a důležitých stavebních prvků (např. uhlíku, dusíku a fosforu), si lze představit rostlinu, jež čerpá z půdy potřebné látky, aby mohla pomocí fotosyntézy produkovat organickou hmotu - tedy růst a rozvíjet se. Ve chvíli, kdy taková rostlina nebo její část (třeba květ po opylení) odumře a spadne na zem, začne se na povrchu půdy hromadit nezpracovaná organická hmota. Tu začnou zpracovávat už zmíněné půdní organismy - postupně ji požírají a energii z ní využívají pro sebe. Během tohoto procesu, jemuž se říká mineralizace, dochází k rozpadu zmíněné organické hmoty na jednodušší sloučeniny.

Odumřelé části organismů nejsou jedinými organickými složkami půdy. Rostliny také ze svých kořenů vylučují tzv. kořenové exudáty, jež jsou pro život půdních organismů dalším zdrojem energie (jde v podstatě o cukry), ale zároveň jsou i jakýmsi komunikačním kanálem mezi rostlinou a půdní faunou. Jiné látky jsou zase vylučovány mikroskopickými houbami, jejichž vlákna prorůstají půdou na velké vzdálenosti. Tímto mechanickým a chemickým zpracováním odumřelé organické hmoty se půdní organismy podílejí nejen na zpřístupnění živin pro rostliny, ale také na vytváření půdní struktury - tzv. půdních agregátů. Tyto agregáty si lze představit jako slepence organické hmoty, jílovitých částic a dalších materiálů.

Významná část zemědělských půd v Česku je více či méně degradovaná a totéž platí o půdách i jinde v Evropě. To znamená, že tyto půdy postupně ztrácejí svou strukturu, ubývá v nich půdní biodiverzity a organické hmoty, a v důsledku toho nejsou schopny dostatečně plnit své produkční a ekosystémové funkce (což mimo jiné vede i k výraznému poklesu cen půdy a snižování hodnoty majetku vlastníka).

Degradační procesy probíhají v přírodě přirozeně. Platí to i o půdě: ta je za běžných podmínek schopna obnovy a umí tyto procesy vyvažovat. Nevhodné zacházení s půdou však degradační procesy zesiluje a půda se pak nedokáže obnovit dostatečně rychle. Intenzivní hnojení syntetickými hnojivy, aplikace různých pesticidů, využívání těžké techniky, velkoplošné pěstování jedné plodiny (monokultury) a rozsáhlé lány patří mezi hlavní faktory, proč půda ztrácí své kvality a přestává být zdravá.

V současném intenzivním modelu zemědělství, který je rozšířený v Česku, ale i v řadě dalších zemí světa, jsou živiny do půdy dodávány převážně průmyslově vyráběnými hnojivy. Ta sice rostlinám dodají to hlavní, co ke svému růstu potřebují, ale na rozdíl například od chlévské mrvy (pocházející například od dobytka, ovcí či koní) nepřidávají do půdy žádnou organickou hmotu, která by vyživovala půdní organismy, a tím i celý půdní ekosystém. Navíc na polích při intenzivním způsobu hospodaření běžně nezůstává ani odumřelá organická hmota - po sklizni jsou i zbývající části rostlin, které by zde jinak postupně zetlely, zpravidla odvezeny pryč. To vede k narušení přirozených cyklů prvků v půdě a zároveň vytváří závislost na neustálém dodávání hnojiva.

A nejen to: aby půdní organismy v takto chudém prostředí přežily, začnou zpravidla rozkládat organickou hmotu, která je v půdě uložena. To vede k tomu, že půda postupně chudne a současně se při tomto procesu uvolňuje oxid uhličitý. Jinými slovy: degradace půdy zvyšuje také koncentrace CO2 v atmosféře a tím se podílí i na oteplování planety.

Ztráta organické hmoty a s tím související pokles množství organismů v půdě vede k rozpadu půdní struktury (už zmíněných půdních agregátů). S úbytkem organické hmoty a souvisejícím rozpadem půdní struktury se půda stává náchylnou k tomu, že ji odplaví voda nebo odnese vítr. Spolu s ornicí odnáší voda (nebo vítr) také organickou hmotu a živiny. To má hned dvojí negativní efekt: jednak tyto živiny v půdě chybějí a jednak se snadno dostávají do vodních toků, kde mohou způsobovat nežádoucí přemnožení řas a sinic (toto obohacování vod živinami se nazývá eutrofizace a má další negativní důsledky).

K okyselování půdního prostředí přispívá do velké míry hnojení, zejména použití dusíkatých hnojiv. Roli hrají také kyselé deště a imise síry a dusíku. Ve zdravém půdním prostředí se přirozeně vyskytují i zásadité prvky (např. vápník), které nízké pH více či méně vyrovnávají. Navíc se některé klíčové prvky, jako například hořčík nebo fosfor, v kyselém prostředí hůře rozpouštějí, a stávají se tak pro rostliny nedostupné. Růst rostlin je pak omezený a tyto prvky jsou vymývány do podzemních i povrchových vod.

K utužování půdy dochází zejména využíváním těžké techniky na polích (velké traktory, kombajny a podobně) s hmotností mnoha tun, které vytvářejí na půdu značný tlak. Utužení v důsledku přejezdů těžké techniky je pak ještě zesíleno v případě, že má obdělávaná půda vysokou vlhkost. Utužená půda je kompaktnější a ztrácí svou pórovitost.

Nedokáže pak dobře absorbovat vodu, čím se zvyšuje riziko vodní eroze (voda se nevsákne a pouze steče po povrchu, přičemž odnáší i ornici, viz výše). Nedostatek pórů omezuje také množství kyslíku v půdě, což v kombinaci s nedostatečnou vlhkostí vede k omezení půdních procesů (a tedy i zpomalení rozkladu organické hmoty a uvolňování živin). Rostliny pěstované v takové půdě trpí, protože mají málo vody, vzduchu i živin.

tags: #pudni #vlhkost #ekologicke #vyuziti

Oblíbené příspěvky:

• Odpovědi na otázku "Proč?"
• Jak zjistit Euro emise?
• Klimatické oblasti a vítr
• Tipy pro výběr lustru do obývacího pokoje
• Jak motivovat děti k recyklaci