Úvod / Pôdohospodárstvo podľa tém / Pôda

Nasýtenosť pôdy vodou na Slovensku

21-06-2021
RNDr. Jozef Takáč, PhD. | jozef.takac@nppc.sk
NPPC - Výskumný ústav pôdoznalectva a ochrany pôdy Bratislava
(zdroj: Naše pole 5/2021, str. 64-66)

Zásoba vody v pôde spolu s teplotou vzduchu a príkonom žiarenia je rozhodujúcim faktorom pri tvorbe úrod poľnohospodárskych plodín. Zásoba vody v pôde ovplyvňuje transpiráciu plodín, príjem živín, fotosyntézu a ďalšie procesy. V členitom území Slovenskej republiky hrajú významnú úlohu ako diferencujúce faktory klímy nadmorská výška a reliéf. S nadmorskou výškou sa významne mení radiačná, tepelná a vodná bilancia krajiny. Zásoba vody v pôde je okrem klimatických činiteľov nemalou mierou závislá aj od hydrofyzikálnych vlastností pôdy.

Napriek neustálemu technologickému pokroku ostáva počasie kľúčovým faktorom produktivity rastlinnej výroby. V oblastiach bez vplyvu hladiny podzemnej vody, čo je podstatná časť poľnohospodárskej krajiny, sú zrážky jediným zdrojom dotácie koreňovej zóny vodou. Podľa výsledkov štúdií vykonaných pre územie Slovenskej republiky v súvislosti so zmenou klímy možno očakávať prehĺbenie nedostatku vody v pôde a vyrovnaná klimatická vodná bilancia sa posunie z úrovne 550 m n. m. na 650 m n. m. Podľa hodnôt Indexu aridity vypočítaných na základe scenárov zmeny klímy sa zabezpečenosť plodín rastlinami zníži a južná časť Podunajskej nížiny sa v najbližších rokoch dostane do suchej subhumídnej oblasti, kým v súčasnosti je toto územie klasifikované vo vlhkej subhumídnej oblasti. Vlahová zabezpečenosť plodín s vegetačným obdobím v jarných mesiacoch sa podľa vypočítaných priemerných hodnôt zlepší, zvýši sa však variabilita. Naopak, vlahová zabezpečenosť plodín s vegetačným obdobím v letných mesiacoch sa zhorší. Niektoré štúdie predpokladajú, že zvyšujúce sa teploty budú mať na úrody negatívnejšie dôsledky ako sucho. Štúdie z posledných rokov tieto trendy potvrdzujú.

Rastlinná výroba u nás je prispôsobená dlhodobým priemerným klimatickým podmienkam, ale môže byť negatívne ovplyvnená extrémnymi udalosťami ako sú záplavy, sucho alebo vlny horúčav. Podľa meteorologických meraní na našom území v posledných desaťročiach stúpali teploty vzduchu a zmenilo sa aj rozdelenie zrážok a ich intenzita. Porovnanie priemerných ročných a sezónnych hodnôt teploty vzduchu v rôznych obdobiach ukazuje na postupné otepľovanie vo všetkých regiónoch Slovenska. V dôsledku zvyšujúcich sa teplôt rastú aj úhrny potenciálnej evapotranspirácie a tým aj vlahová potreba plodín, čoho dôsledkom je prehlbovanie negatívnej vodnej bilancie. Z porovnania priemernej hodnoty klimatickej vodnej bilancie v období 1961 – 1990 a v období 1991 – 2018 vyplýva, že záporná vodná bilancia sa v hlavnom vegetačnom období prehĺbila o 10 %. Postupný nárast ročných úhrnov potenciálnej evapotranspirácie je evidentný z obr. 1. Najvyššie úhrny potenciálnej evapotranspirácie sú pozorované na Podunajskej nížine.

Obr. 1

Obr. 1: Ročné úhrny potenciálnej evapotranspirácie na vybraných lokalitách v období 1961-2018

Priemerné hodnoty vlahovej potreby vybraných plodín v obdobiach 1961-1990 a 1991-2018 sú uvedené v tab. 1.

Tab. 1: Priemerné hodnoty vlahovej potreby vybraných plodín [mm] od sejby do zberu na vybraných lokalitách v období 1961-1990 a v období 1991-2018.

Tab. 1

Najvyšší nárast vlahovej potreby plodín v období 1991-2018 v porovnaní s obdobím 1961-1990 bol zaznamenaný na západe a severe Podunajskej nížiny. Ani pozorovaný mierny nárast zrážkových úhrnov nedokáže pokryť narastajúce požiadavky na evapotranspiráciu. Vo všetkých južných regiónoch Slovenska s výnimkou juhovýchodu Podunajskej nížiny bol zaznamenaný pokles pokrytia vlahovej potreby plodín (tab. 2), pričom najväčší pokles bol pozorovaný na juhozápade Podunajskej nížiny.

Tab. 2: Priemerné hodnoty pokrytia vlahovej potreby vybraných plodín [%] na vybraných lokalitách v období 1961-1990 a v období 1991-2018.

Tab. 2

Okrem klimatických podmienok a spotreby vody plodinami ovplyvňujú vodný režim pôdy aj pôdne vlastnosti. Pôda a jej retenčné schopnosti sú hlavnou príčinou priestorovej variability v zásobách pôdnej vody a úrodách plodín. V závislosti od zrnitostného zloženia dokáže pôda udržať rozdielne množstvo vody. Rovnaká vlhkosť pôdy môže v jednej pôde znamenať dostatok, v inej pôde nedostatok prístupnej vody. Rovnaké priemerné množstvo využiteľnej vody vyjadrené v mm znamená rôzne množstvo využiteľnej vody vyjadrené v percentách využiteľnej vodnej kapacity. Najmenšie množstvo vody dokážu zachytiť ľahké piesočnaté pôdy, najväčšiu retenčnú kapacitu majú hlinité pôdy (tab. 3).

Tab. 3: Základné pôdne charakteristiky vybraných lokalít. WPK – zásoba vody v pôdnom horizonte 0-100 cm pri poľnej kapacite, WBV - zásoba vody v pôdnom horizonte 0-100 cm pri bode vädnutia a WVV – využiteľná zásoba vody v pôdnom horizonte 0-100 cm.

Tab. 3

Nasýtenosť pôdy a zabezpečenosť plodín vodou býva zvyčajne posudzovaná podľa rôznych klimatických kritérií vypočítaných obvykle na základe empirického vzorca. Takéto kritérium však dáva len približný odhad nasýtenosti pôdy vodou. Najvhodnejším spôsobom kvantifikácie zabezpečenosti plodín vodou je monitorovanie vlhkosti pôdy, či už meraním alebo modelovaním. Merania vlhkosti v primeranej mierke nie sú možné vzhľadom na vysoké náklady a časovú náročnosť. Najvhodnejšie je získavať údaje o vlhkosti pôdy matematickým modelovaním, ktoré umožňuje získať kontinuálne údaje v dennom kroku a v kombinácii s GIS ich priestorovo interpretovať v potrebnej mierke. Stanovenie dostupnosti vody pre plodiny na základe matematického modelovania berie do úvahy okrem klimatických pomerov aj pôdne podmienky a vlahovú potrebu jednotlivých plodín. V zahraničí, aj u nás bolo okrem zložitých matematických modelov vyvinutých aj množstvo jednoduchých programov pre farmárov na výpočet zabezpečenosti plodín vodou.

Všeobecne platí, že vlhkosť pôdy má ročný cyklický charakter. Maximum zásob pôdnej vody je koncom zimy a minimum sa vyskytuje v letných mesiacoch. Z hľadiska dopadov na pestované plodiny je rozhodujúce trvanie obdobia s vlhkosťou pôdy v koreňovej zóne pod 50 % VVK v kritických vývojových fázach pestovaných plodín. Podľa matematických simulácií dochádza na Podunajskej a Záhorskej nížine k poklesu pôdnej vlhkosti pod hranicu 50 % VVK v priemere už v priebehu júna, na juhu stredného a východného Slovenska v júli (obr. 2).

Obr. 2

Obr. 2: Ročný chod priemernej využiteľnej zásoby využiteľnej vody v pôde [% VVK] v období 1961-1990 vo vybraných lokalitách

V niektorých rokoch môže tento stav nastať už začiatkom jari, prípadne môže následkom nedostatočných zrážkových úhrnov v jesenných a zimných mesiacoch pretrvávať aj počas jesene a zimy.

Výskyt a trvanie obdobia so zásobou vody v pôde pod 50 % VVK je v jednotlivých regiónoch rozdielne. Skutočnosť, že zásoba vody v horizonte 0-100 cm poklesne pod 50 % VVK, je v južných oblastiach Slovenska bežná a vyskytuje sa takmer každý rok. Zo 40 hodnotených lokalít medián počtu dní s vlhkosťou pôdy pod 50 % VVK v súvislých obdobiach je na Podunajskej a Záhorskej nížine viac ako 150 dní. Raz za 4 roky dosahuje v týchto regiónoch súvislé obdobie s vlhkosťou pôdy menšou ako 50 % VVK viac ako 200 dní. Maximá nad 300 dní má v hodnotenom období väčšina staníc na západnom Slovensku.

Aj v rámci jednotlivých regiónov sa aj pri tejto charakteristike vyskytuje priestorová variabilita závislá od vlastností pôdy a prítomnosti hladiny podzemnej vody. Ako vidieť na obr. 3, počet dní s vlhkosťou pôdy nižšou ako 50 % VVK sa pohybuje v širokom intervale – v priemere od 75 dní do viac ako 120 dní. Najmenší počet dní s vlhkosťou pôdy pod 50 % VVK na Podunajskej nížine bol vypočítaný pre oblasti s prítomnosťou hladiny podzemnej vody na dolnom Žitnom ostrove a v blízkosti vodných tokov.

Obr. 3

Obr. 3: Priemerný počet dní so zásobou vody menšou ako 50 % VVK pod porastom kukurice na Podunajskej nížine

Najmenšia priemerná zásoba využiteľnej pôdnej vody na Podunajskej nížine bola simulovaná pre hnedozeme a černozeme, najväčšia pre černozeme čiernicové a fluvizeme. S výnimkou juhovýchodu nížiny sa v období 1991 – 2015 v porovnaní s obdobím 1961 – 1990 zvýšil počet dní so zásobou vody v pôde pod 50 % VVK, a to v závislosti od plodiny a pôdneho typu v priemere o 2 až 17 dní.

Zásoba využiteľnej vody v pôde pod úrovňou 50 % VVK sa vyskytovala na hodnotených 40 staniciach v priemere 90 dní v období 1961-1990 a v priemere 96 dní v období 1991-2015. Okrem rokov 1990 a 2012 sa vyskytlo súvislé suché obdobie s vlhkosťou pôdy menšou ako 50 % VVK viac ako 200 dní na Podunajskej nížine v rokoch 1989, 2003, 2011, 1983, 1977 a 1971 a na Záhorskej nížine v rokoch 2003, 1983, 1989, 1973, 2000 a 1977. Na Východoslovenskej nížine trvalo suché obdobie s vlhkosťou pôdy menšou ako 50 % VVK viac ako 200 dní len v roku 1986. Veľmi suchým bol podľa dĺžky trvania suchého obdobia na východnom Slovensku aj rok 1993.

Vlhkosť pôdy vykazuje okrem priestorovej variability aj značnú časovú variabilitu. Zásoba vody v pôde medziročne výrazne kolíše (obr. 4).

Obr. 4

Obr. 4: Ročný chod priemernej využiteľnej zásoby vody v pôde [% VVK] v jednotlivých rokoch obdobia 1961-1990 v Hurbanove a Michalovciach

Kolísanie zásob využiteľnej vody v pôde je jednou z príčin variability úrod. Najvyššia priemerná ročná vlhkosť pôdy bola na celom území Slovenska zaznamenaná v rokoch 1965 a 2010 (obr. 5). Na druhej strane, najmenšia priemerná ročná zásoba využiteľnej vody v pôde bola simulovaná na celom území v rokoch 2012, 1990 a 1973. V  západnej polovici Slovenska boli mimoriadne suché aj roky 1978 a 1989. Na východnom Slovensku boli podľa priemernej ročnej zásoby využiteľnej vody v pôde najsuchšie roky 1964, 1961 a 1987. Z dlhodobého hľadiska je pozorovaný klesajúci trend priemernej ročnej zásoby vody v pôde hlavne na Záhorí a v juhoslovenských kotlinách (obr. 5).

Obr. 5

Obr. 5: Priemerná ročná zásoba využiteľnej zásoby vody v pôdnom horizonte 0-100 cm na vybraných miestach v rokoch 1961 –  2016

S narastajúcou dĺžkou obdobia s nízkymi zrážkovými úhrnmi sa zvyšujú aj dopady na zabezpečenosť plodín vodou. Ak sa v zimnom období dostatočne nedoplnia zásoby vody v pôde, zosilnia sa dopady nízkych zrážkových úhrnov v letných mesiacoch a dochádza k takmer úplnému vysušeniu pôdneho profilu. Príčinou nízkej zásoby vody v pôde v roku 1978 na západnom Slovensku a v rokoch 1990 a 2012 na celom území boli nielen malé zrážkové úhrny v letných mesiacoch, ale aj nedostatočné úhrny zrážok v predchádzajúcom zimnom období, následkom čoho na väčšine územia nedošlo k doplneniu zásob vody v pôde tak, ako to býva bežné v iných rokoch.

Výskyt a trvanie suchých období klesá smerom z juhu na sever a zo západu na východ. Táto geografická zonálnosť je čiastočne narušená vplyvom rozdielnej retenčnej schopnosti pôd v hodnotených lokalitách. V nížinách sa vyskytujú dlhšie súvislé obdobia sucha vyskytujú pravidelne, v podhorských oblastiach a v kotlinách je trvanie súvislých období sucha kratšie.

Napriek tomu, že žiadna oblasť na Slovensku nespĺňa podmienky pre označenie ako suchá, pokrytie vlahovej potreby plodín je v južných regiónoch nepostačujúce, pričom nedostatok pôdnej vody je hlavným limitujúcim faktorom poľnohospodárskej produkcie hlavne na Podunajskej nížine. V suchých rokoch sa pokrytie vlahovej potreby plodín pestovaných v letnom období pohybuje pod úrovňou 40% a počet dní s vodným stresom môže prekročiť 80.

Podľa modelových výpočtov s použitím scenárov všeobecnej cirkulácie atmosféry sa už v deväťdesiatych rokoch predpokladalo, že vlhkosť pôdy sa bude v mesiacoch apríl až október znižovať, pričom najväčší pokles vlhkosti pôdy možno očakávať v mesiacoch júl až september. Trendy pozorované v ostatných desaťročiach tieto predpoklady potvrdzujú. V dôsledku zmeny klímy môže dostupnosť vody klesnúť pod kritickú úroveň, pri ktorej bude rastlinná výroba mimoriadne zraniteľná. Vzhľadom na tieto skutočnosti bude potrebné včas pripraviť adaptačné opatrenia na lokálnej, regionálnej a národnej úrovni.