Úvod / Pôdohospodárstvo podľa tém / Pôda

Aká je skutočná hodnota pôdy?
Ekosystémové služby poľnohospodársky využívaných pôd (2 – Regulačné ekosystémové služby)

20-01-2022
Jarmila Makovníková1; Katarína Orságová2; Boris Pálka1; Miloš Širáň1 | jarmila.makovnikova@nppc.sk
1 NPPC - Výskumný ústav pôdoznalectva a ochrany pôdy, Regionálne pracovisko Banská Bystrica; 2 Univerzita Mateja Bela Banská Bystrica, Ekonomická fakulta

V predošlom článku sme písali o koncepte ekosystémových služieb so zameraním na agroekosystémové služby, teda služby naviazané na prírodný kapitál, pôdu. Rozdelili sme ich na tri základné skupiny, a to produkčné (zásobovacie), regulačné a kultúrne služby, pričom podrobnejšie sme popísali zásobovacie ekosystémové služby. Tento príspevok je venovaný regulačným službám.

Regulačné ekosystémové služby, ako je regulácia a stabilizácia klímy, prúdenie vody, a pohyb živín boli v minulosti nedocenené až do momentu narušenia prirodzenej odolnosti ekosystémov. Ako služby ekosystému sú funkčne prepojené nielen medzi sebou navzájom, ale sú úzko spojené aj s ostatnými kategóriami služieb, ktoré poskytuje konkrétny ekosystém, ako sú zásobovacie či kultúrne služby. Podmienkou ich plnenia sú podporné procesy prebiehajúce v ekosystéme a biodiverzita. Regulačné služby poskytované ekosystémami sú veľmi rôznorodé. Patrí sem regulácia kvality ovzdušia, regulácia vodného režimu, čistenie vody, odstraňovanie znečisťujúcich látok, regulácia chorôb, kontrola prírodných škodcov (biologická kontrola ako odolnosť proti inváziám a regulácia škodlivých činiteľov), opeľovanie, kontrola erózie, ochrana pred prírodnými katastrofami, regulácia klímy. Regulačné služby môžu mať globálny dosah (napríklad regulácia klímy, regulácia vodného režimu) ako aj regionálny a lokálny dosah (napr. regulácia mikroklímy, regulácia erózie, filtračné služby, biologická kontrola, opeľovanie).

Regulácia vodného režimu

Prítomnosť alebo neprítomnosť vody v krajine výrazne ovplyvňuje zásobovacie služby ako aj ostatné regulačné služby agroekosystémov, podporné procesy aj biodiverzitu. Na regulácii vodného režimu v krajine sa podieľajú všetky ekosystémy, ktoré ovplyvňujú hydrologický cyklus krajiny a tým aj stabilitu krajiny. Regulácia vodného režimu predstavuje distribúciu vody, udržanie vody, kolobeh vody pre všetky ekosystémy a reguláciu záplav.

Agroekosystémy regulujú vodu predovšetkým akumuláciou vody v pôde. Schopnosť pôdy akumulovať vodu závisí od parametrov pôdy (zrnitosť pôdy, mineralogické zloženie pôdy, kvalita a usporiadanie pôdnych horizontov, zhutnenie pôdy resp. objemová hmotnosť, štruktúra pôdy, obsah a kvalita organickej hmoty) a od vlastností prostredia (reliéf, svahovitosť, klíma, zrážky, hladina podzemnej vody). Veľmi významným parametrom je hĺbka pôdy, ktorá určuje celkové množstvo vody, ktoré pôda môže akumulovať. Agroekosystémy orných pôd majú regulačnú schopnosť ovplyvnenú melioráciami a upravenými vodnými tokmi, čo spôsobuje zrýchlený odtok vody, vysýchanie ako aj nedostatočnú tvorbu podzemnej vody. Intenzívna meliorácia v minulosti spôsobila rad negatívnych zmien. Pokles hladiny podzemnej vody v dôsledku odvodnenia následne mení charakter a skladbu ekosystémov v širokom okolí odvodňovaných polí. Takto zmenená krajina nedokáže zadržiavať vodu pri intenzívnych zrážkach, riečna sieť premenená na zakryté alebo otvorené kanály urýchľuje odtok vody z krajiny a upravené korytá tokov umožňujú rýchly presun obrovských más vody, čo následne zvyšuje riziko záplav.

Poloprírodné trávne porasty majú schopnosť zmierniť extrémne javy, ako sú povodne alebo zosuvy pôdy. Predovšetkým aluviálne lúky môžu zachytávať vodu v prípade povodní. Poloprírodné trávne porasty znižujú aj odtokové extrémy zabezpečením postupného prechodu vody a dostatočným dopĺňaním podzemných vôd. Trávne porasty môže znížiť odtok vody o 20% v porovnaní s ornou pôdou a až o 50% v porovnaní s mestskými oblasťami. Dostupnosť vody v agroekosystéme závisí nielen na infiltrácii a prietoku ale najmä na jej akumulácii v pôde. Potenciál regulácie vodného režimu (akumulácie vody v pôde) v poľnohospodársky využívanej krajine na území Slovenska je zobrazený na obr. 1 a 2.

Obr. 1

Obr. 1: Potenciál regulácie vodného režimu – akumulácie vody v pôde v poľnohospodársky využívanej krajine

Obr. 2

Obr. 2: Potenciál regulácie vodného režimu – akumulácie vody v pôde v poľnohospodársky využívanej krajine (okresy SR)

Veľmi vysoký potenciál akumulácie vody v pôde má 27,47% výmery ekosystémov poľnohospodársky využívaných pôd Slovenska. Agroekosystémy s nízkym potenciálom akumulácie vody zaberajú 21,34% a sú lokalizované na hlbokých až stredne hlbokých a ľahkých pôdach bez skeletu, alebo stredne ťažkých a slabo až stredne skeletovitých typu regozeme, kambizeme, fluvizeme príp. čiernice.

Regulácia odnosu pôdy, regulácia erózie

Z foriem fyzikálnej degradácie pôdy je na Slovensku najvýznamnejšia vodná erózia. V agroekosystémoch sa na regulácii odnosu pôdy (regulácii erózie) podieľa predovšetkým vegetácia. K povrchovému odtoku dochádza vtedy, keď úhrn zrážkovej vody presiahne retenčnú schopnosť pôdy. Na intenzitu a priebeh vsakovania vody majú vplyv jej vlastnosti akými sú pôdny typ so svojou zrnitosťou, štruktúrou, priepustnosťou a obsahom humusu. Humózne pôdy trávnych porastov majú preto vysokú infiltračnú schopnosť. Medzi faktory, ktoré priamo ovplyvňujú reguláciu erózie pri orných pôdach patria aj tie, ktoré ohrozujú celistvosť vegetačného krytu, a to ponechanie ornej pôdy hlavne v zimnom období bez vegetačného krytu, využívanie orných pôd aj na svahoch s vyšším sklonom, pestovanie širokoriadkových plodín na svahoch, odstránenie medzí, remízok, živých plotov (krajinných prvkov) a v konečnom dôsledku zníženie biodiverzity. V ekosystémoch lúk a pasienkov ide o intenzívne využívanie trávnych porastov (napríklad ako pasienkov), čo má za následok stratu vegetačného krytu a zhutnenie pôdy.

Na neobhospodarovaných porastoch, dochádza k akumulácii veľkého množstva odumretej trávnej hmoty a vrstva materiálu na povrchu bráni prieniku vody do pôdy a povrchový odtok sa zvyšuje.

Potenciál regulácie odnosu pôdy v poľnohospodársky využívanej krajine Slovenska zobrazujú obr. 3 a 4.

Obr. 3

Obr. 3: Potenciál regulácie odnosu pôdy v poľnohospodársky využívanej krajine Slovenska

Obr. 4

Obr. 4: Potenciál regulácie odnosu pôdy v poľnohospodársky využívanej krajine(okresy SR)

Agroekosystémy orných pôd majú vysoký až veľmi vysoký potenciál pre reguláciu odnosu pôdy, reguláciu vodnej erózie (skoro 92% z výmery poľnohospodársky využívaných orných pôd). Orné pôdy sa nachádzajú prevažne na rovinatejších pozemkoch, kde je menšie riziko vodnej erózie. Ďalším predpokladom vyššieho potenciálu regulácie vodnej erózie na orných pôdach je aj väčšie zastúpenie hlbokých pôd, a tým je aj vyšší limit pre prípustnú stratu pôdy.

Zníženie schopnosti agroekosystému regulovať eróziu pôdy má za následok zníženie kvantity aj kvality pôdy a tým aj jej schopnosti poskytovať úrody v budúcnosti. Celkové zvýšenie potenciálu regulácie odnosu pôdy v agroekosystémoch je možné aj navrhnutím a realizáciou protieróznych opatrení. Adekvátne realizované protierózne opatrenia založené na projektovaní poľnohospodárskej krajiny (s dodržaním zásad ekologickej stability krajiny) pomôžu znížiť nežiadúce procesy, zvýšiť služby agroekosystémov a zabezpečia primeranú poľnohospodársku produkciu pri udržateľnom spôsobe hospodárenia na pôde

Filtračné služby

Ekosystém má prirodzenú schopnosť čistiť pôdu, vodu aj ovzdušie. Samočistiaca schopnosť má však svoje limity, po ich prekročení už dochádza k degradácii pôdy so všetkými dôsledkami pre celý ekosystém. Filtrácia látok je prirodzená schopnosť ekosystému zadržať, resp. imobilizovať látky v pôdnom profile. Pôda ako filter zachytáva cudzorodé látky tak organického, ako aj anorganického charakteru. Pre človeka a potravový reťazec bioty je zvlášť dôležité zachytávanie (eliminácia) toxických a zdraviu škodlivých polutantov, ktoré sa do pôdy môžu dostávať suchou, ale aj mokrou depóniou. Zdravý ekosystém, cez proces čistenia, zabezpečuje čistú pôdu, čistú pitnú vodu ako aj vodu pre priemyselné a rekreačné využitie a čisté ovzdušie.

Hodnotenie potenciálu imobilizácie rizikových prvkov (filtračné služby) v poľnohospodárskej krajine je znázornené na obr. 5 a 6.

Obr. 5

Obr. 5: Hodnotenie potenciálu imobilizácie rizikových prvkov (filtračné služby) v poľnohospodárskej krajine

Obr. 6

Obr. 6: Hodnotenie potenciálu imobilizácie rizikových prvkov (filtračné služby) v okresoch SR v poľnohospodársky využívanej krajine

Veľmi vysoký potenciál čistenia pôdy má 41,67% ekosystémov poľnohospodársky využívaných pôd Slovenska. Väčšinou ide o ekosystémy orných pôd s vysokým obsahom karbonátov vyvinuté na spraši lokalizované na Podunajskej a Východoslovenskej nížine bez antropogénnej a geochemickej depozície. Patria k pôdam s optimálnymi pôdnymi parametrami vzhľadom k filtračnej ekosystémovej službe. Do kategórie nízkeho potenciálu (41,12% výmery) patria predovšetkým ekosystémy orných pôd na fluvizemiach (pozdĺž rieky Váh, Hron, Bodrog), čo je spôsobené vyšším množstvom rizikových prvkov v náplavových sedimentoch, antropogénnou depozíciou ako aj nízkym potenciálom pôdnych sorbentov (nízke pH pôdy, nízky obsah karbonátov, nízky obsah organických látok nižšej kvality).

Regulácia klímy

Ekosystémy majú priamy vplyv na reguláciu klímy prostredníctvom fyzikálnych, biologických a chemických procesov, ktoré určujú toky vody, energie a zložiek atmosféry. Regulácia klímy je ekosystémová služba prebiehajúca na globálnej, regionálnej aj lokálnej úrovni. Ekosystémy regulujú aj mikroklímu tlmením teplotných extrémov a poskytovaním tieňa a prístrešia. V agroekosystéme predstavuje hlavný rezervoár organického uhlíka pôda. Sekvestráciu uhlíka v pôde, produkciu biomasy a mieru rozkladu organických látok ovplyvňujú zrážky, teplota, typ pôdy (textúra a mineralógia) a dostupnosť živín či vody. Odhadovaná celosvetová zásoba organického uhlíka v pôdach je 684-724 Pg vo vrstve 0-0,3 m a 1462-1578 Pg vo vrstve 0-1 m. Ročne dochádza respiráciou k strate asi 80 Pg uhlíka, čo sa rovná zhruba desať násobku ročne emitovaného množstva CO2 zo spaľovania fosílnych palív. Pri respirácii zohrávajú okrem samotnej pôdy významnú úlohu aj mikrobiálne spoločenstvá, ich aktivita ako aj typ vegetácie. Zvýšenie strát pôdneho organického uhlíka respiráciou môže byť spôsobené nielen vyššou teplotou, ale aj stratou vegetačnej pokrývky. V prípade intenzívne obrábaných pôd je pôdna respirácia vo veľkej miere ovplyvnená obrábaním pôdy. Zvyšovanie deficitu organických látok v pôde je jednou zo súčasných najväčších hrozieb pôdy.

Výška potenciálu regulácie klímy v poľnohospodársky využívanej krajine Slovenska je znázornená na obr. 7 a 8.

Obr. 7

Obr. 7: Potenciál regulácie klímy v poľnohospodársky využívanej krajine

Obr. 8

Obr. 8: Potenciál regulácie klímy v okresoch SR v poľnohospodársky využívanej krajine

Zásoby pôdnej organickej hmoty v agroekosystémoch limituje okrem genézy pôdneho typu a subtypu významnou mierou využívanie pôdy (orná pôda, trvalé trávne porasty) a v intenzívne využívaných poľnohospodárskych pôdach je to aj hospodárenie na pôde (spôsob orby, aplikácia minerálnych, resp. organických hnojív, rotácia plodín a iné. Výsledky percentuálneho rozloženia jednotlivých kategórií potenciálu regulácie klímy výraznejšie ovplyvňujú, a to vďaka vysokej plošnej výmere z celkovej plochy poľnohospodársky využívaných pôd, ekosystémy orných pôd. Do nízkej kategórie potenciálu regulácie klímy patrí až 94,83% z výmery agroekosystémov poľnohospodársky využívaných orných pôd. Nízky potenciál regulácie klímy, nízku priemernú zásobu pôdneho organického uhlíka majú agroekosystémy orných pôd, ktoré sa nachádzajú na nížinách. Sekvestrácia uhlíka v orných pôdach je nižšia v porovnaní s trávnym porastom.

Nielen druh pozemku (orná pôda alebo trávny porast) ale aj spôsob obhospodarovania výrazne ovplyvňuje sekvestráciu uhlíka v pôde. Je to predovšetkým bezorbový systém, o niečo nižší vplyv ako orba má na sekvestráciu uhlíka v pôde rotácia plodín, výrazný efekt majú pozberové zvyšky. Pôdna organická hmota je aj jedným z indikátorov ekologickej integrity, ktorá je nevyhnutná pre stabilitu a udržanie agroekosystému.