Agrolesnická opatření v rámci pozemkových úprav a jejich vliv na erozní a odtokové poměry

Článek byl vydán v rámci odborné konference doktorského studia Juniorstav 2021. Byl okomentován spolupracovníky redakce TZB Info.

1. Úvod

V současné době se klade velký důraz na ochranu a kvalitu půdy, zadržení vody v krajině a celkově na změnu současného vzhledu a stavu krajiny. Půda patří k nejcennějším přírodním bohatstvím každého státu a je též přírodním zdrojem, který nelze obnovit, a proto je nutno ji chránit. Zaujímá významnou složku životního prostředí s širokým rozsahem funkcí a je základním výrobním prostředkem v zemědělství a lesnictví.

V podmínkách České republiky je půda ohrožena především vodní a větrnou erozí, dále pak utužením, acidifikací, sesuvy, znečištěním a úbytky organické hmoty. Nejčastější způsob degradace půdy je vodní eroze.

Vodní eroze má negativní účinky, a to zejména na odnos organických a minerálních částic půdy z erodovaných ploch a v jejich ukládání na jiných místech. Dalšími negativními vlivy jsou škody na obecním a soukromém majetku, zanášení vodních toků a vodních nádrží, pronikání zbytků agrochemikálií a rizikových látek do vodního prostředí.

Podle analýz Výzkumného ústavu meliorací a ochrany půdy, je v současné době v České republice ohroženo více než 50 % zemědělské půdy vodní erozí a více než 10 % větrnou erozí. Zejména pak v posledních několika desítkách let se degradace půdy vlivem eroze velmi výrazně zrychlila. Na vině je především intenzifikace zemědělství a větší míra pěstování některých plodin [1].

V oblasti zemědělství stále ve větší míře převládá průmyslová agrotechnika s rozsáhlými monokulturními lány a nadměrným používáním hnojiv a pesticidů. Tento přístup má velice neblahý vliv na kvalitu půdy, podzemních vod i biodiverzitu.

Tato práce je zaměřena na prokázání pozitivního vlivu agrolesnických systémů (ALS) v rámci pozemkových úprav. Předmětem výzkumu je vedle hodnocení erozních a odtokových poměrů také hodnocení hydrofyzikálních vlastností půdy.

2. Popis současného stavu

Vybraná zájmová lokalita se nachází v Jihomoravském kraji v okrese Hodonín v katastrálním území Šardice v oblasti intenzivně zemědělsky využívané, kde byly dokončeny komplexní pozemkové úpravy. Toto katastrální území tvoří především zemědělské plochy se stopami po intenzivní těžbě lignitu během 19. a 20. století.

Obr. 1 Zasakovací pásy ALS – součást protierozní ochrany v k. ú. Šardice

Obr. 2 Zasakovací pásy ALS – součást protierozní ochrany v k. ú. Šardice

V rámci komplexních pozemkových úprav v katastrálním území Šardice došlo v rámci plánu společných zařízení (vedle návrhu sítě polních cest) k návrhu protipovodňových a protierozních opatření v návaznosti na územní systém ekologické stability. Návrh vodohospodářských a protierozních opatření byl vytvořen na základě detailního posouzení hydrologických poměrů [2].

Vzhledem k rozsáhlosti vzniklých opatření a velikosti řešeného území byla pro prezentaci účinnosti navržených opatření vybrána jedna konkrétní lokalita s realizovanými ALS, kde je v rámci projektu TAČR TH04030409 „Agrolesnické systémy pro ochranu a obnovu funkcí krajiny ohrožované dopady klimatických změn a lidskou činností“ prováděn podrobnější výzkum. Modelová lokalita zahrnuje soustavu tří zasakovacích travních pásů s liniovou výsadbou dřevin střídanou dvěma pásy se zemědělskými plodinami.

Jedná se tedy o plochu s agrolesnickým opatřením. Převládajícím půdním typem v zájmové lokalitě je černozem, tedy nejúrodnější typ půdy. Toky a vodní plochy v zájmovém území spadají do oblasti povodí Moravy. Souběžně s východní hranicí zájmové lokality protéká katastrálním územím Šardický potok. Zájmová lokalita spadá do teplé a na srážky chudé klimatické oblasti.

Agrolesnická opatření

Jedním z příkladů přírodě blízkých plošných opatření pro zadržení vody v krajině jsou agrolesnická opatření, která pozitivně přispívají k omezení vzniku vodní i větrné eroze, snížení teploty, optimalizaci vlhkosti, ohumusování půdy, zvýšení biodiverzity a v neposlední řadě plní také estetickou funkci. Kořeny stromů také podporují infiltraci. Jedná se o kombinaci polního a pastevního způsobu hospodaření a výsadby dřevin za účelem zlepšení stavu krajiny s ohledem na ekologické i ekonomické faktory. Rozlišujeme základní dva typy agrolesnických systémů, tj. postupné agrolesnictví, kdy pěstujeme nejdříve dřeviny a až poté zemědělské plodiny či naopak, případně souběžné agrolesnictví, kdy pěstujeme oboje zároveň. Při souběžném pěstování obou plodin rozeznáváme liniové výsadby stromů na půdním bloku (tzv. silvoorebné systémy), pastviny obohacené o libovolnou výsadbu dřevin (tzv. silvopastorální systémy) a tzv. výmladkové plantáže, které obsahují rychle rostoucí typy stromů [3].

Jednou ze zemí, kde je agrolesnictví běžnější součástí hospodaření, je Rakousko. Nezřídka zde najdeme kombinaci mladých dřevin v rámci silvoorebného systému s chovem zvířat, např. drůbeže. Bloky orné půdy často obsahují rozložené skupiny stromů. Dochází k souhře pěstování ovocných stromů s travními porosty pro přežvýkavce. I zde se najde mnoho skeptických vlastníků zemědělské půdy, a to především kvůli restriktivnímu lesnickému zákonu, který legislativně přeměňuje zemědělskou půdu s určitým množstvím stromů na les [4].

3. Metodika

Obr. 3 Odběr vzorku do Kopeckého válečku

Na modelových lokalitách jsou v rámci výzkumného úkolu TAČR prováděny hydropedologické analýzy porušených a neporušených půdních vzorků. Na vybrané lokalitě byl během vegetačního období proveden odběr půdních vzorků u 33 kopaných sond. V rámci každé sondy byly odebrány vzorky porušené i neporušené (do Kopeckého válečků) z hloubek 20 cm a 50 cm, pro laboratorní analýzy základních hydrofyzikálních vlastností půdy. Na modelové lokalitě bylo také v uvedených hloubkách instalováno 66 vlhkostních a teplotních čidel, které v pravidelných intervalech kontinuálně měří uvedené charakteristiky. V současné době probíhají laboratorní analýzy a vyhodnocování výsledků.

Za účelem charakteristiky vodního a vzdušného režimu půdy byl proveden rozbor neporušených půdních vzorků. Z těchto dat byla vypočtena objemová hmotnost redukovaná i neredukovaná, momentální vlhkost, nasákavost, vlhkost, maximální vodní kapacita a retenční vodní kapacita. Výsledky těchto veličin jsou zatím známy pouze z prvních odběrů a budou porovnány s dalšími dosaženými výsledky z následujících termínu odběru vzorků. Z datalogerů instalovaných vlhkostních čidel jsou pravidelně stahována data.

K popisu procentuálního zastoupení částic určité velikosti v celém objemu půdního vzorku jsou prováděny rozbory zrnitostního složení půdy. Zrnitost má významný vliv na další fyzikální, chemické a biologické vlastnosti půdy a také determinuje vznik vodní případně větrné eroze. K analýzám je využita dekantační hustoměrná metoda dle A. Casagrande. Výsledkem tohoto měření jsou křivky zrnitosti pro jednotlivé sondy.

Další měřenou fyzikální vlastností půdy je nasycená hydraulická vodivost, která definuje rychlost vody protékající půdním prostředím. Je ovlivněna strukturou a texturou půdy. Nasycená hydraulická vodivost byla stanovována na odebraných neporušených půdních vzorcích pomocí permeametru s konstantním spádem a počítána pomocní Darcyho vztahu.

V zájmovém území byla pro zhodnocení erozních poměrů vybrána lokalita, s navrženými ALS viz obr. 4 a obr. 5. Zde byly porovnány tři hodnoty C faktoru, a to pro klimatický region (C = 0,291), pro vyloučení erozně nepříznivých plodin (C = 0,12) a pro strukturu plodin s převahou obilovin a luštěnin (C = 0,09). Tyto hodnoty byly implementovány na původní a aktuální stav, viz tab. 1, ve které jsou uvedeny hodnoty, míry erozního ohrožení při variantním využití s porovnáním konvenčního způsobu obdělávání s aplikací agrolesnického systému (ALS).

4. Výsledky

Dosažené výsledky ukazují snížení hodnot míry erozního ohrožení v důsledku snížení hodnoty C faktoru a po aplikaci systému zasakovacích pásů ALS bylo možné aplikovat také sníženou hodnotu faktoru účinnosti protierozních opatření na hodnotu P = 0,8. Předmětem výzkumu bude také doporučení na možnosti snížení faktoru K v případě návrhu ALS.

Tab. 1 Erozní poměry

Obr. 4 Míra erozní ohroženosti před návrhem opatření

Obr. 5 Míra erozní ohroženosti po návrhu ALS

Obr. 6 Vymezené sběrné plochy

Pro možnost hodnocení odtokových poměrů byly na řešené modelové lokalitě určeny 3 sběrné plochy, viz obr. 6. Na těchto sběrných plochách byly provedeny variantní výpočty povrchového přímého odtoku s pomocí metody čísel odtokových křivek v modifikaci programu DesQ-MaxQ. Pro porovnání byly použity tři způsoby využití půdy, s variabilními hodnotami čísel odtokových křivek CN a to pro původní stav při pěstování širokořádkové plodiny bez ALS (v tab. 2 značené ŠŘ bez ALS), pěstování širokořádkové plodiny s aplikací ALS (ŠŘ ALS) a stav při pěstování úzkořádkové plodiny s aplikací ALS (UŘ ALS). Jednotlivé hodnoty jsou mezi sebou porovnány a zapsány v tabulce a zobrazeny pomocí hydrogramů, viz tab. 2 a obr. 7. Z tabulek i hydrogramů je patrné, že navržená opatření snížila hodnoty CN křivek s pozitivním dopadem na hodnoty přímého odtoku. Po aplikaci ALS dojde k pozitivní změně hydrologických podmínek. Tato skutečnost může být dále umocněna např. výsevem do posklizňových zbytků, či výsevem do krycí plodiny.

Tab. 2 Výpočty odtokových poměrů v zájmovém území

Obr. 7 Hydrogramy sběrných ploch

5. Diskuse

Výsledky hodnocení erozních a odtokových poměrů ukazují, že realizace agrolesnických opatření mají svůj pozitivní účinek, a to jak na snížení míry erozního ohrožení, tak i na snížení hodnot povrchového přímého odtoku. To vše ukazuje, že krajinné prvky formou ALS na orné půdě účinně omezují vznik eroze a zvyšují infiltrační schopnost půdy a krajiny. Vznik zmíněných opatření také příznivě přispěl k tvorbě krajinného rázu.

6. Závěr

Probíhající výzkum je zaměřen zejména na spojitost se základními hydrofyzikálními vlastnostmi půdy. Vzhledem k tomu, že výzkum i laboratorní práce stále probíhají, není zatím možno zveřejnit komplexní výsledky měření vlhkostních a teplotních charakteristik a hydropedologických analýz. V další etapě se kromě opakovaných měření výše zmíněných půdních charakteristik změří a vypočítají další veličiny, jako např. pórovitost, rozdělení pórů na kapilární, semikapilární a nekapilární, provzdušenost, maximální vzdušná kapacita, retenční vzdušná kapacita, aj. Budou posouzeny jednotlivé výsledky v závislosti na čase a typu opatření a bude popsán vývoj některých charakteristik v čase. Tenhle výzkum začal v letošním roce a počítá se s jeho pokračováním v dalších letech.

Poděkování

Tento výzkum je částečně financován z projektů TAČR TH04030409 „Agrolesnické systémy pro ochranu a obnovu funkcí krajiny ohrožované dopady klimatických změn a lidskou činností prováděn podrobnější výzkum a BD122001010 Účinnost přírodě blízkých opatření pro eliminaci nepříznivých důsledků hydrologických extrémů v podmínkách klimatické změny. Velké poděkování patří našemu školiteli prof. Ing. Miroslavu Dumbrovskému, CSc. za vydatnou pomoc s výzkumem a revizi článků.

Použité zdroje

1. JANEČEK, Miloslav. Ochrana zemědělské půdy před erozí: metodika. Praha: Powerprint, 2012. ISBN 978-80-87415-42-9.
2. DUMBROVSKÝ, Miroslav, Milan BILÍK a Yvona LACINOVÁ. Komplexní pozemkové úpravy v k.ú. Šardice etapa I: Návrh plánu společných zařízení technická zpráva. Brno, 2005.
3. WEGER, Jan, Bohdan LOJKA, Radim KOTRBA a Jakub HOUŠKA. Katalog přírodě blízkých opatření pro zadržení vody v krajině: Činnosti k podpoře výkonu státní správy v problematice sucho [online]. Praha, duben 2018, 105 [cit. 2020-09-01]. Dostupné z: http://www.suchovkrajine.cz/sites/default/files/vystup/p1_katalog_opatreni_0.pdf.
4. EURAF: European Agroforestry Federation [online]. Brusel [cit. 2020-12-18]. Dostupné z: http://www.europeanagroforestry.eu/countries/austria.
5. GODINHO, Sergio, Peter SUROVY, Adélia SOUSA a Artur GIL. Advances in remote-sensing applications in silvo-pastoral systems [online]. 2018 [cit. 2020-12-18]. ISBN 0143-1161. Dostupné z: https://doi.org/10.1080/01431161.2018.1476012.