Úvod / Informácie / Pôda

Aktuálny stav pôdneho organického uhlíka v poľnohospodárskych pôdach Slovenska a návrh opatrení

23-01-2019
RNDr G. Barančíková, CSc.; prof. Ing. Jozef Kobza, CSc. | g.barancikova@vupop.sk
NPPC - VÚPOP Bratislava

Pôdny organický uhlík (POC) predstavuje kľúčovú zložku v globálnom uhlíkovom cykle a je hlavnou zložkou pôdnej organickej hmoty (POH). POH podporuje stabilizáciu fyzikálnej štruktúry pôdy, retenciu a uvoľňovanie základných biogénnych prvkov, umožňuje infiltráciu vody a ovplyvňuje aj jej zásoby v pôde. Z uvedeného vyplýva, že POH zlepšuje fyzikálne ale aj biologické charakteristiky pôdy, zlepšuje pôdnu biodiverzitu a zvyšuje celkovú úrodnosť pôdy. V dôsledku toho, obsah POC je často považovaný za základný indikátor pôdnej kvality vo vzťahu k poľnohospodárskym a environmentálnym funkciám pôdy a je tiež kľúčovým faktorom aj všetkých štyroch tried ekosystémových služieb.
Pri správnom hospodárení majú poľnohospodárske pôdy  potenciál zmierňovať klimatické zmeny v dôsledku sekvestrácie uhlíka, ale na druhej strane, kontinuálne otepľovanie podnebia, ako aj nesprávne hospodárenie na pôde môže viesť k výraznej emitácií CO2 z pôdneho ekosystému. Zásoba pôdneho organického uhlíka má kľúčový význam pri hodnotení hospodárenia na pôde vo vzťahu k problematike zmeny klímy, kvality životného prostredia, ale aj pôdnej produkcie. Dôležitá funkcia POC v pôdnom ekosystéme je zohľadnená aj v základných pôdnych funkciách definovaných Európskou komisiou. V dôsledku klimatických zmien a intenzívnych zmien vo využívaní pôdy sa zásoba organického uhlíka v pôdach môže  pomerne rýchlo meniť.
Na Slovensku sa zmeny v koncentrácií pôdneho organického uhlíka monitorujú od roku 1993 v pravidelných 5 ročných intervaloch v rámci Monitoringu pôd Slovenska podľa pôdnych typov a využitia pôdy v orničnom (0-10cm) a podorničnom (35-45cm)horizonte. 
V tomto príspevku hodnotíme vývoj POC v orničnom horizonte, ktorý je v dôsledku hospodárenia na pôde najviac ovplyvnený,  na najrozšírenejších pôdnych typoch Slovenska (kambizeme, pseudogleje, fluvizeme, hnedozeme, černozeme a čiernice), ktorých rozloha je takmer 90% výmery poľnohospodárskeho pôdneho fondu na Slovensku. 

Aktuálny obsah POC v jednotlivých pôdnych typoch

Na Slovensku predstavujú kambizeme najrozšírenejší pôdny typ s celkovou výmerou 26,8%. Nachádzajú sa predovšetkým v horských a podhorských oblastiach a v dôsledku značnej skeletnatosti a často aj svahovitosti sú to pôdy stredne úrodné. Vo väčšine prípadov sa využívajú ako trvalé trávne porasty. Ako orné pôdy sú vhodné pre menej náročné plodiny. Aktuálna koncentrácia POC na orných pôdach (OP) a trvalých trávnych porastoch (TTP) je značne rozdielna, nakoľko na Slovensku evidujeme niekoľko subtypov kambizemí (kambizeme na vulkanitoch, kambizeme na flyši, kambizeme na kryštaliniku, ako aj kambizeme na karbonátových substrátoch). Na orných pôdach sa koncentrácia POC v orničnom horizonte kambizemí v zatiaľ poslednom monitorovacom cykle z roku 2013 pohybuje v rozpätí 0,9-3,9% a na TTP v rozpätí 1,4-8,7%. Priemerná hodnota POC kambizemí na orných pôdach je 1,8% a na pôdach pod trvalými trávnymi porastami 3,7%. Výrazne nižšie hodnoty POC v orničnom horizonte orných pôd v porovnaní s TTP sú dôsledkom silných mineralizačných procesov, ktoré prebiehajú pri rozoraní prírodných pôd na intenzívne využívané poľnohospodárske pôdy. V literatúre sa uvádza, že kultivácia pôd, predovšetkým konverzia pasienkov na orné pôdy vedie k významným stratám uhlíka v celkovej bilancii až 50 Pg a pri pri zmene hospodárenia na pôde v prípade rozorania pasienkov je pokles POC až 59 %. Naopak pri zatrávnení orných pôd už priebehu 10 rokov môžeme pozorovať výrazný nárast POC, ako to potvrdzujú aj naše výsledky. Vo všeobecnosti, vyššia hodnota POC na TTP v porovnaní s OP je dôsledok vyššieho vstupu rastlinných a koreňových zvyškov, ktoré stabilizujú zásobu POC v humusovom horizonte lúk a pasienkov.
Ďalším pôdnym typom, ktorý sa využíva ako orná pôda aj pasienky sú pseudogleje, ktorých rozloha na Slovensku predstavuje 7,6%. Škála pseudoglejov je pomerne široká od produkčných orných pôd až po menej produkčné trávne porasty. Pseudogleje vznikajú na zamokrených polohách prevažne na nekarbonátových substrátoch s prebytkom vody na úpätiach svahov. Rozsah koncentrácie POC na orných pôdach pseudoglejov je o niečo nižší v porovnaní s kambizemiami a pohybuje sa v rozsahu 0,9 – 3,2%. Priemerná hodnota POC na OP pseudoglejov je 1,5%. Rozsah POC na TTP pseudoglejov je podobne ako v prípade kambizemí výrazne vyšší v porovnaní s OP a pohybuje sa v rozsahu 1,3-5,8%. Priemerná hodnota POC na TTP je 3,3%. V porovnaní s kambizemiami je obsah POC na pseudoglejoch značne nižší.
Vysoké zastúpenie v rámci poľnohospodárskych pôd Slovenska majú fluvizeme, ktorých rozloha predstavuje 15,3%. Sú to pomerne vysoko produkčné pôdy, ich produkčný potenciál sa pohybuje v rozsahu 33-90 bodov v 100-bodovej stupnici  a preto sa využívajú predovšetkým ako orné pôdy. Fluvizeme sa nachádzajú predovšetkým v nivách riek s častými záplavami. Sú to úrodné pôdy, darí sa na nich obilninám, technickým plodinám aj okopaninám a sú vhodné aj ako zeleninárske pôdy. V rámci monitoringu sa fluvizeme nachádzajú iba na OP a rozsah POC na tomto  pôdnom type je od 1 do 4,7% (priemerná hodnota POC je 2,1%), čo je výrazne viac v porovnaní predovšetkým so pseudoglejmi.
Podiel hnedozemí vo výmere poľnohospodárskych pôd Slovenska je značný a predstavuje 12,9%. Ich produkčný potenciál je podobný ako pri fluvizemiach, 34-90 bodov, a podobne ako fluvizeme, aj hnedozeme sa využívajú ako orné pôdy. Sú to úrodné pôdy vyhovujúce širokému sortimentu plodín. Na rozdiel od fluvizemí však disponujú výrazne nižším obsahom POC (rozsah:0,8-3%, priemerná hodnota 1,6 %).
Najprodukčnejším pôdnym typom na Slovensku (63-100 bodov) sú černozeme, ktorých podiel vo výmere poľnohospodárskych pôd Slovenska predstavuje 14,1%. Tento pôdny typ je lokalizovaný predovšetkým v juhozápadnej časti Slovenska v oblasti Podunajskej nížiny. Nakoľko sú to vysoko úrodné pôdy, využívajú sa ako orné pôdy na pestovanie pšenice, cukrovej repy, kukurice ale aj strukovín a olejovín. Aktuálny obsah POC na tomto pôdnom type sa pohybuje v rozsahu 1,1-3%, priemerná hodnota POC na OP je 1,9% čo je výrazne viac ako v prípade hnedozemí.
Podiel čiernic vo výmere poľnohospodárskych pôd Slovenska predstavuje 8,4% a spolu s černozemiami sú to naše najúrodnejšie pôdy, ktorých produkčný potenciál je 45-100 bodov v 100-bodovej stupnici. Podobne ako černozeme sú lokalizované prevažne v juhozápadnej časti Slovenska a využívajú sa predovšetkým ako orné pôdy. Z hľadiska priemerných hodnôt POC sú to naše najhumóznejšie pôdy, nakoľko aktuálny priemerný obsah POC čiernic je 2,3% a rozsah POC v čierniciach je od 1 do 3,5%.

Vývoj obsahu POC v jednotlivých pôdnych typoch

V priebehu uplynulých takmer 30-tich rokov prešlo slovenské poľnohospodárstvo mnohými zmenami, ktoré sa odrazili na zmenách v obsahu pôdneho organického uhlíka. Po roku 1990, predovšetkým v jeho prvom období, prudko prepadla spotreba organických hnojív, čo sa negatívne odrazilo aj v poklese POC. Z vývoja obsahu POC v orničnom horizonte, ktorý je znázornený na obr. 1 a 2 je zrejmé, že na všetkých pôdnych typoch bola najnižšia koncentrácia tohto parametra nameraná v druhom monitorovacom cykle v r. 1997, čo môže byť spôsobené prudkým poklesom produkcie maštaľného hnoja a organických hnojív v tomto období. V nasledujúcom období priemerná hodnota POC na sledovaných pôdnych typov rástla, pričom postupný, avšak veľmi nepatrný nárast zásob POC je zreteľný na fluvizemiach, černozemiach, hnedozemiach na ornej pôde (OP) a pseudoglejoch a kambizemiach pod trvalými trávnymi porastami (TTP). Na čierniciach a kambizemiach na OP bol v poslednom monitorovacom cykle (2013) zaznamenaný mierny pokles, takže priemerné hodnoty POC na týchto pôdnych typoch sú v súčasnosti takmer identické s hodnotami POC na začiatku monitorovacieho obdobia (1993) (Obr. 1,2).
Možnou príčinou zvýšenia hodnôt POC po roku 1997 v intenzívne využívaných orných pôdach (Obr.1,2)je zvýšenie dávok kvalitných organických hnojív, príp. i zaorania pozberových zvyškov. Práve jednou z technológií, ktoré majú potenciál zvyšovať množstvo POC na intenzívne obrábaných orných pôdach je pôdoochranná technológia, ktorá zahŕňa aj zaorávanie pozberových zvyškov a dôslednú aplikáciu organického hnojenia. Mimoriadne dôležitá je aplikácia zásad správnej poľnohospodárskej praxe, ktorá zahŕňa aj ponechanie rastlinných zvyškov na pôde, pri zvyšovaní obsahu POC. Je potrebné však poznamenať, že kvalita vstupov organickej hmoty či už vo forme maštaľného hnoja, koreňových a pozberových zvyškov je dôležitejšia ako jeho množstvo.

Obr.1: Vývoj zásob POC (%) na pseudoglejoch a kambizemiach v priebehu monitorovacieho obdobia

Obr. 1

OP - orná pôda, TTP - trvalý trávny porast

Obr.2: Vývoj zásob POC (%) na fluvizemiach, čierniciach, černozemiach a hnedozemiach na OP v priebehu monitorovacieho obdobia

Obr. 2

OP - orná pôda

Na základe dosiahnutých výsledkov môžeme konštatovať, že pôdy pod trvalými trávnymi porastami, aj v rámci toho istého pôdneho typu (kambizem, pseudoglej), disponujú podstatne vyššími hodnotami POC ako orné pôdy. Po poklese stavu POC v roku 1997 sme v nasledujúcom období na všetkých sledovaných pôdnych typoch zaznamenali nárast obsahu organického uhlíka. Na viacerých pôdnych typoch pozorujeme veľmi mierny nárast obsahu POC aj v ďalšom sledovanom období.

Návrh regulačných opatrení

Obsah a kvalita pôdnej organickej hmoty v poľnohospodárskych pôdach sú podmienkou udržania jej optimálnych vlastností a funkcií. Jej nedostatok, resp. úbytok akceleruje degradáciu pôd, a to fyzikálnu (erózia a kompakcia pôd), chemickú (znižovanie prístupných a potenciálnych živín v pôde, zmena pôdnej reakcie a pod.), ako aj biologickú ((zníženie biologického oživenia pôdy, spomalenie funkčne dôležitých biologických procesov v pôde). V bilancii hnojenia pôd organickými hnojivami sa odhaduje najmenej 30% deficit z hľadiska potreby vstupov organických látok do pôd. Podľa zákona č. 220/2004 Z.z. o ochrane a využívaní poľnohospodárskej pôdy, ako aj v zmysle neskorších novelizovaných predpisov, je obsah a kvalita pôdnej organickej hmoty ohrozovaná vtedy, keď v bilancii vstupov a výstupov organického uhlíka začnú prevažovať straty a podľa bilančného modelu tento deficit dosiahne hodnotu 2t C.ha-1.rok-1 na málo humóznych pôdach s obsahom humusu (% humusu = 1,724 . % POC) do 1,5% a 3t C.ha-1.rok-1 v pôdach s obsahom humusu nad 1,5%.
V prípade zistenia hodnôt POC nižších ako je stanovený limit pre konkrétny pôdny typ (Zákon č. 220/2004 Z.z. v prílohe 1), poľnohospodár by mal zrealizovať nasledovné doporučené regulačné opatrenia:

  • regulačné opatrenia smerujú k udržaniu resp. dosiahnutiu aspoň 2% obsahu humusu (1,2% POC)v ornici poľnohospodárskych pôd;
  • sledovanie bilancie organickej hmoty (vstupy a výstupy) v ornici (do 0,3 m);
  • pri dosiahnutí deficitu uhlíka 5t.ha-1 treba považovať organické hnojenie na príslušnej parcele za potrebné a pri prekročení limitnej hodnoty deficitu uhlíka, ktorá je 6t.ha-1, je už organické hnojenie nutné;
  • zaraďovať do osevného postupu plodiny, ktoré množstvom pozberových zvyškov obohacujú pôdu o organické zvyšky;
  • pre zvýšenie organickej hmoty v pôde používať kvalitné organické hnojivá (najlepšie aspoň 1-ročný vyzretý maštaľný hnoj), pri jeho nedostatku je vhodné aj kompostovanie;
  • pri nižších hodnotách pôdnej reakcie (pH/KCl < 5,5)sa pri aplikácii kompostov musí realizovať aj vápnenie (mletý vápenec);
  • pri zúrodňovaní pôd s veľmi nízkym obsahom humusu možno využiť biomasu plodín pestovaných za účelom zeleného hnojenia buď ako hlavnej plodiny alebo medziplodiny a taktiež zaoranie pozberových zvyškov (napr. slamy);
  • pri aplikácii rašeliny je potrebné deficit živín doplniť hnojením priemyselnými hnojivami, najmä fosforečnými a draselnými;
  • pri aplikácii optimálnych dávok organických hnojív pre jednotlivé poľnohospodárske plodiny akceptovať zásady správneho používania hnojív (podľa Kódexu správnej poľnohospodárskej praxe v SR, MPRV SR, 2000);
  • hnojenie čistiarenskými kalmi a dnovými sedimentami je možné použiť v súlade s podmienkami priamej aplikácie raz za 8 rokov pri dodržaní hraničného vstupu škodlivých látok;
  • vyvarovať sa prehlbovaniu ornice, kedy sa môže dostávať menej humózna, resp. nehumózna časť pôdneho profilu zmiešaním do ornice, čím sa znižuje obsah humusu v pôde;
  • obmedziť eróziu pôdy vhodnými osevnými postupmi a agrotechnikou (uplatňovať smer riadkov po vrstevniciach), čím sa zabráni odplavovaniu vrchnej humóznej a úrodnej časti pôd;
  • doporučujeme tiež pravidelné stanovovanie obsahu POC najmä na orných pôdach Slovenska.

Záver

Z uvedených hlavných pôdnych predstaviteľov Slovenska, najvyššia priemerná hodnota pôdneho organického uhlíka(POC) na orných pôdach bola zistená na čierniciach, fluvizemiach (prevažuje akumulácia pôdnej organickej hmoty najmä vplyvom záplav), a v  černozemiach, kde sa pohybuje priemerná hodnota organického uhlíka v rozpätí 1,85 – 2,22%, ako aj na kambizemiach a pseudoglejoch (pod trvalými trávnymi porastami),kde hodnota organického uhlíka často presahuje hodnotu 3%.
 Po určitom poklese organického uhlíka v poľnohospodárskych pôdach Slovenska na začiatku ich monitorovania v 90-tych rokoch 20-tého storočia, zaznamenávame v poslednom období pravidelného monitorovania pôd mierny nárast obsahu organického uhlíka. Spôsobuje to aj úbytok orných pôd v poslednom období a ich následné zatrávnenie.
Okrem už vyššie navrhnutých regulačných opatrení v snahe zabrániť znižovaniu humusu v pôdach, najdôležitejším opatrením sa stáva zamedziť úbytok našich najúrodnejších pôd s vyšším obsahom organického uhlíka (často aj nad 2%)na epoľnohospodárske využívanie. Prichádzame tak o významný kvalitatívny potenciál našich pôd, ako aj poľnohospodárskej krajiny s trvalými negatívnymi dôsledkami navyše akcelerovaný globálnou klimatickou zmenou (nárast betónových a asfaltových plôch a narušenie kolobehu látok medzi pôdou a atmosférou, tzv. soil sealing). Podľa najnovšej štatististickej ročenky k 1.1.2018 nám denne ubúda priemerne až 11 ha poľnohospodárskej, prevažne vysoko kvalitnej, úrodnej pôdy s kvalitnou organickou hmotou!