SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE FAKULTA ZÁHRADNÍCTVA A KRAJINNÉHO INŽINIERSTVA STANOVENIE ERÓZNEHO OHROZENIA V GIS 2010 Lucia GA

Prepis

1 SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE FAKULTA ZÁHRADNÍCTVA A KRAJINNÉHO INŽINIERSTVA STANOVENIE ERÓZNEHO OHROZENIA V GIS 2010 Lucia GAJDOVÁ

2 SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE FAKULTA ZÁHRADNÍCTVA A KRAJINNÉHO INŽINIERSTVA STANOVENIE ERÓZNEHO OHROZENIA V GIS Bakalárska práca Študijný program: Pracovisko: Vedúci bakalárskej práce: Krajinné inžinierstvo Katedra krajinného plánovania a pozemkových úprav Ing. Karol Šinka, PhD. Nitra 2010 Lucia GAJDOVÁ

3 Čestné vyhlásenie Podpísaná Lucia Gajdová vyhlasujem, že som bakalársku prácu na tému Stanovenie erózneho ohrozenia v GIS vypracovala samostatne s použitím uvedenej literatúry. Som si vedomá zákonných dôsledkov v prípade, ak hore uvedené údaje nie sú pravdivé. V Nitre, 28. mája 2010 podpis

4 Poďakovanie Touto cestou vyslovujem poďakovanie pánovi Ing. Karolovi Šinkovi, PhD. za pomoc, odborné vedenie, cenné rady a pripomienky pri vypracovaní mojej bakalárskej práce. V Nitre, 28. mája 2010 podpis

5 ABSTRAKT Už od dávnych čias je pôda jedným z najvzácnejších bohatstiev ľudstva. Nie len že umožňuje existenciu živých organizmov a človeka na Zemi, ale jej polyfunkčnosť je v prírode nenahraditeľná. Postupom času však dochádza k jej stratám, ktoré sú často nevratné a nenahraditeľné, a keďže ide o limitovaný prírodný zdroj, je dôležité ju chrániť pred degradáciou. Najväčšie škody na poľnohospodárskej pôde sú spôsobené jej eróziou, čiže rozrušovaním vrchnej, najúrodnejšej vrstvy pôdy, jej transportom a akumuláciou týchto častíc v iných polohách. V práci sme sa zaoberali vodnou eróziou a jej modelovaním v prostredí geografických informačných systémov na poľnohospodárskej pôde v obci Čachtice. Výsledky tejto práce poukazujú na to, že výskyt erózie, ako aj jej intenzita je spojená s topografickou predispozíciou reliéfu a so spôsobom obhospodarovania pôdy. Taktiež sme poukázali na možnosti využitia geografických informačných systémov pri analyzovaní potenciálu vzniku pôdnej erózie. Kľúčové slová: pôdna erózia, vodná erózia, pôda, geografický informačný systém

6 SUMMARY Since long time ago, soil is one of the most valuable fortunes of the humankind. Not only it enables the existence of living organisms and the human on the Earth, but also its polyfunctionality is irreplaceable in the nature. With the time, there has been a loss of soil, which are irrevocable and irreplaceable. As soil is a limited natural resource, it is important to protect it from degradation. The biggest damages on the agricultural soil were caused by erosion, thus scarification of the upper and most fertile layer of soil, its transport and accumulation of these particles in other locations. In the work, we dealt with water erosion and its modeling in the environment of geographical information systems on the agricultural soil in village of Čachtice. The results of the work show that the presence of erosion and its intensity is connected with topographical predisposition of relief and with the way of soil cultivation. We also pointed out the possibilities of usage of geographical information systems for analyzing the potential of inception of soil erosion. Key words: erosion, water erosion, soil, geographical information system

7 Obsah Zoznam ilustrácií...2 Zoznam tabuliek...3 Úvod Prehľad o súčasnom stave riešenej problematiky Pôda Pojem pôda Vlastnosti pôdy Funkcie pôdy Erózia pôdy Pojem erózie pôdy Klasifikácia erózie Triedenie erózie podľa činiteľa Vodná erózia Vodná erózia ako formy degradácie pôdy Triedenie vodnej erózie podľa formy Triedenie vodnej erózie podľa intenzity a škodlivosti Faktory ovplyvňujúce intenzitu vodnej erózie Určovanie intenzity vodnej erózie Modelovanie vodnej erózie Identifikácia stôp erózie Geografický informačný systém GIS ako nástroj modelovania a výskumu krajiny Modelovanie geografických objektov Cieľ práce Metodika práce a metódy skúmania Charakteristika záujmového územia Všeobecná charakteristika územia Geomorfologické vyčlenenie Geológia a reliéf Pôdy Klimatické pomery Metodika stanovenia jednotlivých eróznych faktorov Výsledky práce Erózna ohrozenosť Stanovenie erózneho odnosu Stupeň eróznej ohrozenosti pôdy Moţné protierózne opatrenia Záver Zoznam použitej literatúry Prílohy... 62

8 Zoznam ilustrácií Obr. 1.1 Delenie erózie pôdy podľa zásahu človeka a škodlivosti Obr. 1.2 Schéma erózneho procesu podľa Antala, Obr. 1.3 Geografický informačný systém a plánovanie Obr. 3.1 Mapa okresov SR Obr. 3.2 Priemerné ročné teploty (2009) Obr. 3.3 Mesačné úhrny zráţok (2009) Obr. 3.4 Meteorologická stanica Vantage Pro Obr. 4.1 Mapa potenciálnej erózie podľa STN Obr. 4.2 Mapa potenciálnej erózie podľa Zákona 220/2004 Z. z Obr. 4.3 Mapa reálnej erózie podľa Zákona 220/2004 Z. z Obr. 4.4 Mapa reálnej erózie podľa STN

9 Zoznam tabuliek Tab. 1.1 Hodnoty prípustnej intenzity plošnej erózie pôdy podľa STN Tab. 1.2 Limitné hodnoty odnosu pôdy pri erózií podľa zákona č. 220/2004 Z.z Tab. 1.3 Hodnoty faktora vegetačného krytu a agrotechniky C Tab. 1.4 Hodnoty faktora P (Metodika č.11/1983) Tab. 1.5 Maximálne dĺţky svahu,pre ktoré platia hodnoty P pri vrstevnicovom obrábaní Tab. 1.6 Maximálne dĺţky svahov a počet pásov,pre ktoré platia hodnoty P pri pásovom pestovaní plodín Tab. 3.1 Geomorfologické vyčlenenie záujmového územia Tab. 3.2 Priemerné mesačné teploty (rok 2009) Tab. 3.3 Mesačné úhrny zráţok (rok 2009) Tab. 4.1 Tabuľka indexov stupňa eróznej ohrozenosti pôdy Tab. 4.2 Zastúpenie tried SEOP v záujmovom území

10 Úvod Naša Zem nám ponúka ohromné bohatstvo prírodné zdroje, ktoré v dnešnej pokrokovej dobe môţeme a aj vieme vo veľkej miere vyuţívať. Rovnako však, ako ich vieme vyuţívať vo svoj prospech, vieme ich vo svoj neprospech poškodzovať, znehodnocovať či dokonca ničiť. V prírode, presne tak, ako aj všade inde, všetko so všetkým súvisí, t.j. je potrebná kaţdá jedna zloţka ţivotného prostredia nie len k zabezpečeniu fungovania prírody ako takej, ale k zabezpečeniu ţivota na Zemi. K najdôleţitejším zloţkám ţivotného prostredia jednoznačne patrí pôda, ktorá plní nenahraditeľnú úlohu pri získavaní obţivy nielen pre ľudstvo, ale i pre všetky ţivé organizmy na Zemi. Je taktieţ domovom mnohých pôdnych mikroorganizmov a základňou pre ľudské obydlia a činnosti. V dôsledku antropogénnej činnosti, neuváţeného obhospodarovania sa jej výmera neustále zniţuje, dochádza k jej poškodeniu, znehodnocovaniu, k nenávratným stratám. V dôsledku neustále sa zvyšujúceho rastu obyvateľstva sa zvyšujú aj poţiadavky na poľnohospodársku produkciu, ktorá je viazaná na existenciu úrodných pôd. Potreba zvyšovania poľnohospodárskej produkcie si teda vyţaduje potrebu uchovania pôdneho fondu a ochranu pôdy pred škodlivými vplyvmi. Tie je moţné eliminovať na základe poznania primárnych príčin ich vzniku. Jedným zo spôsobov fyzikálnej degradácie pôd je jej erózia, čiţe rozrušovanie vrchnej, najúrodnejšej vrstvy pôdy, odnos týchto častíc a ich akumulácia na iných miestach. Pôdna erózia nie je v prípustnej miere škodlivou, no neuváţeným obhospodarovaním sa môţe stať hrozbou v mnohých častiach Zeme. Spoznanie faktorov, ktoré podnecujú vznik erózie nám umoţní vytváranie prognóz, ktoré by umoţňovali predpovedať vznik erózie v budúcnosti. Pri súčasnom rozvoji spoločnosti, neustálom napredovaní v oblasti technického rozvoja sa nám otvárajú nové a stále dokonalejšie moţnosti uplatnenia pri sledovaní prírodných procesov v priestore a čase. Poţiadavky na spôsoby spracovania geografických informácií s dôrazom na presnosť či obsah viedli k vzniku interdisciplinárneho vedného odvetvia akým je geoinformatika. Jej produktom je aj GIS (geografický informačný systém), systém schopný analyzovať priestorové údaje, čo moţno vyuţiť pri modelovaní vodnej erózie. 4

11 Na modelovanie vodnej erózie sme v práci pouţili Univerzálnu rovnicu straty pôdy podľa Wischmeiera a Smitha (1965, 1978), podľa ktorej sme vypočítali erózny odnos a na základe neho a prípustného, resp. limitného odnosu stanovili eróznu ohrozenosť záujmového územia, ktorým bola poľnohospodárska pôda v obci Čachtice. Výsledkom je vytvorenie vizuálnych mapových výstupov, ktoré sú vyjadrením náchylnosti záujmového územia na vodnú eróziu. 5

12 1 Prehľad o súčasnom stave riešenej problematiky 1.1 Pôda Pojem pôdy Pôda je chápaná ako jedno z najvzácnejších bohatstiev ľudstva, umoţňujúce rastlinám, zvieratám a človeku ţiť na Zemi. Je to limitovaný, nenahraditeľný a ľahko zničiteľný prírodný zdroj, preto je nevyhnutné ho chrániť pred degradáciou, predovšetkým pred vplyvom erózie, kontaminácie a kompakcie (Európska charta o pôde, 1972). Zákon č.220/2004 Z. z rozlišuje tieto dva pojmy: o pôda ako prírodný útvar, ktorý vzniká bezprostredne na zemskom povrchu ako produkt vzájomného pôsobenia klimatických podmienok, organizmov, človeka, reliéfu a materských hornín o poľnohospodárska pôda ako produkčne potenciálna pôda evidovaná v katastri nehnuteľností ako orná pôda, chmeľnice, vinice, ovocné sady, záhrady a trvalé trávne porasty Existuje veľa definícií pôdy, ktoré sa postupom času upravovali a zdokonaľovali vplyvom nových poznatkov o pôde samotnej, o jej prostredí a faktoroch, ktoré na ňu pôsobia. Tvorcovia týchto definícií hodnotili pôdu kaţdý z iného hľadiska, či to boli prírodovedci, poľnohospodári, stavbári, ekológovia a i.. Všetci sa však zhodujú v tom, ţe pôda je prírodný útvar, ktorý môţe degradovať, vzniká dlhodobým vývojom (pôdotvorným procesom), vyznačuje sa úrodnosťou, moţno ju zlepšiť ale nedá sa vyrobiť a hlavne je základom existencie ľudstva (Antal, 2005). Z fyzikálneho hľadiska predstavuje pôda heterogénny, polyfázový, disperzný a pórovitý systém, ktorý je tvorený tromi fázami tuhou, kvapalnou a plynnou. Tuhá fáza (pôdny matrix) obsahuje častice nielen rôzneho chemického a mineralogického zloţenia, ale aj rôzneho tvaru a veľkosti. Okrem toho obsahuje aj amorfné látky, najmä organické, ktoré majú schopnosť viazať minerálne častice do pôdnych agregátov. Kvapalnú fázu tvorí pôdna voda často označovaná aj ako pôdny roztok, pretoţe obsahuje rôzne rozpustné látky. Posledná plynná fáza je tvorená pôdnym vzduchom (Antal, Fídler, 1989). Relatívne zastúpenie jednotlivých fáz v pôde nie je konštantné, ale sa mení vplyvom počasia, pestovaných plodín i zásahov človeka. 6

13 1.1.2 Vlastnosti pôdy Vlastnosti pôdy sú odrazom vplyvu pôdotvorných procesov, ktoré sú podmienené endogénnymi a exogénnymi faktormi akými sú materská hornina, klíma, biologické činitele a geografia terénu. Najdôleţitejšou vlastnosťou pôdy, bez ktorej by pôda nebola pôdou, je jej úrodnosť, čiţe schopnosť poskytovať rastlinám také ţivotné podmienky, ktoré vedia uspokojiť ich poţiadavky na vodu, ţiviny a pôdny vzduch počas celého vegetačného obdobia, a tak zabezpečiť ich úrodu (Antal, 2005). Ako základné vlastnosti pôd, môţeme ďalej označiť chemické, biologické a fyzikálne vlastnosti pôd. Chemické vlastnosti pôd sú výslednicou chemického zloţenia pôd formujúceho sa v dlhodobom procese premeny materskej horniny, odumretých rastlinných a ţivočíšnych zvyškov a vzájomného pôsobenia medzi minerálnymi a organickými látkami. Ide napríklad o pôdnu reakciu, obsah ţivín, kvalitu a kvantitu humusu, obsah uhličitanov v pôde, tlmivú schopnosť pôdy, oxidačno-redukčný potenciál, vlastnosti sorpčného komplexu a iné. Fyzikálne vlastnosti pôd sú podmienené stupňom disperznosti pôdnej hmoty a vzájomným vzťahom medzi pevnými čiastočkami v pôde, pôdnym roztokom a pôdnym vzduchom. Ako fyzikálne vlastnosti sú definované (Antal,Fídler, 1989): merná hmotnosť pôdy ϱ s - vyjadruje hmotnosť jednotkového objemu tuhej fázy pôdy (1.1), závisí od mineralogického zloţenia pôdy a obsahu organických látok v nej. Pre väčšinu minerálnych pôd ϱ s = 2600 aţ 2700 kg.m -3 ϱ s = m s /V s (kg.m -3 ) (1.1) pórovitosť P vyjadruje pomer medzi objemom pórov v pôde V p a celkovým objemom pôdy v neporušenom stave V t (1.2), dosahuje pri poľnohospodárskych pôdach hodnoty 0,3 (piesočnaté) aţ 0,6 (ílovité) V praxi sa pórovitosť najčastejšie určuje výpočtom podľa vzťahu: P= (ϱ s - ϱ d )/ ϱ s (m 3. m -3 ) (1.2) objemová hmotnosť suchej pôdy ϱ d vyjadruje hmotnosť jednotkového objemu suchej pôdy v neporušenom stave (1.3). Jej hodnota závisí najmä od zrnitostného zloţenia, pórovitosti a štruktúry pôdy. Jej priemerná hodnota je aţ kg. m -3. Objemová hmotnosť suchej pôdy je vţdy menšia ako merná hmotnosť pôdy. Vypočíta sa zo vzťahu: ϱ d = m s /V t (kg. m -3 ) (1.3) 7

14 Objemová hmotnosť vlhkej pôdy ϱ t vyjadruje hmotnosť jednotkového objemu vlhkej pôdy v neporušenom stave (1.4). Jej hodnota závisí od vlhkosti pôdy a vypočíta sa zo vzťahu: ϱ t = m t / V t (kg. m -3 ) (1.4) textúra, štruktúra a iné Nie menej dôleţitú úlohu zastupujú v pôde jej hydrologické vlastnosti, ktoré priamo ovplyvňujú mnoţstvo pôdnej vody, ako aj jej pohyblivosť v pôde. Hovoríme o priepustnosti pôdy a o jej infiltračnej schopnosti, ktorá v našich klimatických podmienkach predstavuje najdôleţitejší zdroj pôdnej vody. Infiltračnú schopnosť pôdy, teda schopnosť prijímať svojim povrchom zráţkovú a závlahovú (povrchovú vodu) ovplyvňujú vodno-fyzikálne vlastnosti pôd, štruktúra pôdy, vegetačný kryt, začiatočná vlhkosť pôdy a chemické látky v pôde a v infiltrujúcej vode. Jej priebeh je charakterizovaný infiltračnou (vsakovacou) krivkou a najčastejšie získava vyhodnotením poľného vsakovacieho pokusu (pomocou dvoch koncentrických valcov a automatického dávkovacieho zariadenia), moţno s dostatočnou presnosťou vyjadriť viacerými matematickými vzťahmi. Najčastejšie sa pouţívajú rovnice (Antal, Fídler, 1989): Kosťjakovova rovnica v tvare v i,t = v i,t. t -ɑ (1.5) Mezencevova rovnica v tvare v i,t = v i,v + (v i,1 v i,v). t -β (1.6) Hortonova rovnica v tvare v i,t = v i,v + (v i,0 v i,v ). e -γ.t (1.7) Kde: v i,t intenzita infiltrácie v čase t od začiatku infiltrácie (mm. min -1 ) v i,0 intenzita infiltrácie na jej začiatku (mm. min -1 ) v i,1 intenzita infiltrácie v 1. minúte po jej začiatku (mm.min -1 ) v i,v ustálená intenzita infiltrácie (mm.min -1 ) e základ prirodzených logaritmov ɑ,β,γ konštanty, ktorých hodnota závisí najmä od vlastností pôdy Keď pôda prijme povrchovú vodu, je nutné aby si ju udrţala aj proti pôsobeniu vonkajších síl. Táto schopnosť pôdy udrţať si pôdnu vodu je retenčnou vlastnosťou pôdy a vyjadruje sa retenčnou krivkou (pf-krivka), čiţe je grafickým znázornením vzťahu medzi vlhkosťou pôdy a negatívnym tlakovým potenciálom pôdnej vody. Retenčná krivka sa najčastejšie určuje experimentálne a to vysúšaním, alebo navlaţovaním vzorky skúmanej pôdy (Antal, Fídler, 1989). 8

15 Dôleţitou zloţkou pôdy, ktorá v podstatnej miere ovplyvňuje produkčné aj mimoprodukčné funkcie pôd je humus. Humus predstavuje zloţitý, menlivý súbor organických zlúčenín, líšiacich sa pôvodom, spôsobom uloţenia a zmiešaním s minerálnym podielom pôdy, fyzikálnym stavom, ako aj fyzikálno- chemickými a chemickými vlastnosťami. Významne sa podieľa aj na akumulácií a regulácií reţimu ţivín, na termoregulácií pôd, podieľa sa na väzbe anorganických aj organických látok, teda môţeme povedať, ţe v prírode plní mnoţstvo funkcií (Zaujec, 2002). Súbor základných vlastností pôd podmieňuje aj produkčný potenciál pôd, ktorého prvoradým cieľom hodnotenia je účelová syntéza ekonomického a ekologického hodnotenia efektívnosti poľnohospodárskej výroby v rozdielnych pôdno-ekologických podmienkach (MŢP SR, 2002) Funkcie pôdy Pôda ako ţivý a neustále sa vyvíjajúci trojrozmerný prírodno-historický útvar plní viacero funkcií. S jej vývojom sa tieţ neustále vyvíjajú a menia názory na funkcie pôdy, z ktorých v súčasnosti jednoznačne prevláda názor, ţe z globálneho hľadiska sú si všetky funkcie pôdy rovné a ţe môţeme hovoriť o polyfunkčnosti pôdy. Odporúčanie Rady Európy R (92)8 o ochrane pôdy (1992) upozorňuje na nasledovné hlavné funkcie pôdy: Produkcie biomasy ako základná podmienka ţivota človeka a iných organizmov na Zemi Filtrácia, neutralizácia a premena látok v prírode ako súčasť funkčných a regulačných druhov Udrţiavanie ekologického a genetického potenciálu ţivých organizmov v prírode Priestorová základňa pre ekonomické aktivity človeka a sociálne istoty obyvateľstva Zásoba a zdroj surovín (voda, íl, piesok, horniny, minerály) Kultúrne dedičstvo Kaţdá z funkcií je viac alebo menej ovplyvňovaná a determinovaná rôznym súborom pôdnych vlastností a charakteristík (Antal, 2005). Na to, aby si pôda mohla tieto funkcie plniť, musí byť schopná prijať zráţkovú vodu, zabezpečiť výstup vody do koreňovej zóny, akumulovať a udrţať vodu (retenčná schopnosť pôdy), ktorá sa dostala 9

16 do pôdy infiltráciou a zabezpečiť, aby sa v koreňovej zóne pestovaných rastlín nachádzalo vţdy poţadované mnoţstvo pôdneho vzduchu (Antal, Fidler, 1989). Nesmierne dôleţité je aj to, aby spoločnosť zabezpečila ochranu kvality a kvantity pôdy. Starostlivosť si vyţaduje najmä ochrana úrodnosti pôdy, ochrana hrúbky pôdneho profilu a ochrana výmery pôdy (Antal, 1990). Proces, ktorý zniţuje, alebo likviduje jednotlivé funkcie pôdy, vrátane úrodnosti sa nazýva degradácia pôdy. Tou je podľa zákona č.220/2004 Z.z fyzikálne, chemické a biologické poškodenie poľnohospodárskej pôdy, ako je vodná erózia a veterná erózia, zhutnenie, acidifikácia, kontaminácia rizikovými látkami, škodlivými rastlinnými organizmami a ţivočíšnymi organizmami a mikroorganizmami, zníţenie obsahu humusových látok v pôde, obmedzenie tvorby mikrobiálnej biomasy a neprirodzené zníţenie biologickej aktivity v pôde. V tomto zákone je tieţ obsiahnutá ochrana vlastností a funkcií poľnohospodárskej pôdy a zabezpečenie jej trvalo udrţateľného obhospodarovania a poľnohospodárskeho vyuţívania. 1.2 Erózia pôdy Pojem erózie pôdy Pojem erózie pôdy pochádza z latinského slova erodere, t.j. rozhlodávať a znamená takú činnosť eróznych činiteľov (vody, vetra, ľadu, človeka, atď.), ktorej výsledkom je: Rozrušovanie vrchnej vrstvy pôdy Premiestňovanie (transport) uvoľnených pôdnych častíc Ukladanie (akumuláciu) transportných pôdnych častíc v iných polohách, najčastejšie vo forme nánosov (Antal, 2005) Samotný pojem erózia pôdy sa začal pouţívať v 30., najmä však v 40. rokoch 20. storočia, hoci bol známy uţ dávno (Koco 2006 podľa Zachar 1970). Erózia pôdy je najvýznamnejšou formou fyzikálnej deštrukcie pôd na území Slovenskej republiky. Spôsobuje škody nielen poľnohospodárskej výrobe ale aj ďalším odvetviam národného hospodárstva, predovšetkým však vodnému hospodárstvu. Z hľadiska poľnohospodárskej výroby teda erózia pôdy znamená okrem nenávratnej straty pôdy a priameho poškodenia pestovaných plodín aj negatívne zmeny fyzikálnych, chemických a biologických vlastností pôdy a v dôsledku toho podstatné zníţenie jej 10

17 úrodnosti. V extrémnych prípadoch vytvorením rýh, výmoľov a strţí, môţe nastať aţ úplná devastácia poľnohospodárskej krajiny. V priaznivejších podmienkach sa zhorší iba obhospodarovanie poľnohospodárskej pôdy (Antal, 2005). Zákon č.220/2004 Z.z definuje eróziu poľnohospodárskej pôdy ako úbytok povrchovej najúrodnejšej vrstvy poľnohospodárskej pôdy, úbytok ţivín, humusu, organickej hmoty, zníţenie mikrobiologického ţivota a stratu funkcií pôdy, pričom ustanovuje aj limitné hodnoty erózneho odnosu (Tab. 2). Na procesy erózie moţno nazerať z viacerých hľadísk a práve preto sú predmetom záujmu viacerých prírodných vied. Pri výskume sú uplatňované rôzne hľadiská, ktoré vedú k nejasnostiam v terminológií a k nejednotnému chápaniu erózie. Všeobecne sa pod eróziou pôdy rozumie rozrušovanie pôdy vodou a vetrom, pričom mnohí autori do pojmu erózia pôdy zahrňujú len tie javy, čo súvisia s činnosťou človeka, ktoré človek urýchľuje (Koco 2006, podľa Zachar, 1970). V geomorfológii sa proces erózie chápe ako geomorfologický proces odstraňovania časti zemského povrchu pôsobením exogénnych činiteľov (Dzurovčín, 2000). Moţno teda povedať, ţe proces erózie je nesmierne zloţitý a komplikovaný a preto je presné vymedzenie tohto pojmu veľmi náročné Klasifikácia erózie Erózia pôdy sa triedi podľa rôznych hľadísk. Jej triedenie býva zaloţené na viacerých kritériách, medzi ktoré patrí najmä intenzita erózie, jej formy, činitele, ktoré eróziu ovplyvňujú a škodlivosť erózie. V najširšom slova zmysle môţeme eróziu deliť na: 1. Prirodzenú (naturálnu) 2. Pozmenenú človekom (antropogénnu) Pod prirodzenou eróziou sa rozumie taká, ktorá prebieha v prirodzených podmienkach a je spôsobená prírodnými činiteľmi. Pod pozmenenou eróziou sa chápe erózia, spôsobená prírodnými činiteľmi ktorých účinok človek pozmenil (zvýšil, alebo zníţil). Prirodzenú eróziu môţeme deliť na normálnu a abnormálnu. Normálna erózia prebieha v,,normálnych podmienkach, ktoré umoţňujú vytvorenie,,normálneho pôdneho profilu. Abnormálna erózia je taká, pri ktorej je odnos materiálu taký veľký, ţe sa pri nej nemôţe vytvoriť,,normálny profil. Pozmenenú eróziu moţno ďalej deliť zrýchlenú a spomalenú. Pri zrýchlenej človek svojimi zásahmi zvyšuje prirodzenú 11

18 eróziu. Preto je táto erózia vţdy nadmerná t.j. excesívna. Spomalená erózia je erózia zníţená zásahmi človeka, zväčša protieróznymi opatreniami. Z hľadiska tvorby a uchovania pôdy je dôleţitá intenzita erózie, ktorá môţe byť pri prirodzenej a pozmeňovanej rôzna. Za kritickú medzu povaţujeme bod, pri ktorom je erózna strata pôdy rovná kvantitatívnej tvorbe pôdy, alebo je od nej menšia. Pri takejto erózii nie je existencia pôdy ohrozená, a preto tento druh erózie nazývame neškodnou, t.j. benígnou. Keď je uvedený kritický bod prekročený, hovoríme o erózii škodlivej, t.j. malígnej. Obr. 1.1 [Delenie erózie pôdy podľa zásahu človeka a škodlivosti] Triedenie erózie podľa činiteľa Za erózne činitele spôsobujúce rozrušovanie, prenos a akumuláciu pôdnych častíc môţeme povaţovať vodu, vietor, ľad, sneh, ţivočíchy a človeka. Všetky tieto činitele pôsobia na povrch pôdy svojou kinetickou energiou a spôsobujú tak rozrušovanie vrchnej vrstvy, čím dochádza ku škodám. Dôleţitú úlohu pri tomto procese hrá gravitácia (zemská príťaţlivosť), ktorá pôsobí priamo na pôdne a horninové častice a určuje tak správanie eróznych činiteľov. Priestorové rozšírenie erodovaných pôd závisí od vplyvu jednotlivých eróznych činiteľov, ktoré určujú intenzitu erózie. Zo všetkých eróznych činiteľov má najväčší vplyv rastlinný kryt. Pozorovania v teréne ukazujú, ţe všetky prirodzené rastlinné spoločenstvá takmer optimálne chránia pôdu pred eróziou a to aj na veľmi strmých svahoch. Erózia vzniká všade tam, kde bolo 12

19 pôvodné rastlinstvo poškodené hlavne ľudskou činnosťou, ktorú môţeme povaţovať za základného činiteľa umoţňujúceho vznik erózie. Podľa činiteľa, ktorý vznik erózie spôsobuje a ktorý určuje jej priebeh sa rozlišujú tieto druhy erózie (Antal, 2005) : Vodná (aquatická) erózia Je definovaná ako prírodný proces podstatou ktorého je rozrušovanie pôdnych častíc vplyvom kinetickej energie daţďa. Z geomorfologického hľadiska je to prevaţne mechanické pôsobenie tečúcej vody na brehy a dno koryta rieky. Podľa výsledných foriem sa rozlišuje: evorzia (spočíva v prehlbovaní dna pôsobením vírivého pohybu vody obsahujúcej hrubý materiál), abrázia (spočíva v prehlbovaní dna udieraním a zarovnávaním pomocou unášaného kamenitého materiálu), kavitácia (je proces prehlbovanie dna pod vodopádmi), korózia (proces chemického rozpúšťania podloţia tečúcou vodou). Podľa smeru pôsobenia sa vodná erózia člení na: hĺbkovú (vertikálna), laterálnu a spätnú eróziu (Dzurovčin, 2000). Veterná (eolická) erózia jej proces prebieha výlučne na vrchnej vrstve pôdy ako dôsledok nerovnováhy medzi odporom pôdy a kinetickou energiou vetra. Prekonávaním odporu voči erózii v závislosti na prekonávaní vzájomného vplyvu kohéznych síl, ktoré pútajú častice pôdy a sile ich stability, nastáva proces jednotlivého aj hromadného oddeľovania častíc od základnej hmoty (Antal, 2005). Eolický transport sa prejavuje vo forme povrchového plazenia, saltácie a suspenzie. Najväčšie škody spôsobujú skákajúce častice a to jednak obrusovaním mladých rastliniek a tieţ uvoľňovaním pôdnych častíc rozbíjaním agregátov (Antal, 2005). Menej rozšírené sú ľadovcová (glaciálna) erózia, snehová (niválna) erózia, zemná (soligénna) erózia a antropogénna erózia. Uvedené druhy erózie sa môţu vyskytovať buď samostatne, alebo v rôznych kombináciách. Podľa toho je aj vznik, priebeh, intenzita, forma a škodlivosť eróznych procesov rôzna. V podmienkach SR spôsobuje najväčšie škody vodná a veterná erózia, obe ovplyvnené ľudskou činnosťou. Pri ľadovcovej, zemnej a snehovej erózii rozrušuje povrch zeme ľadovcová, zemná a snehová hmota, ktorá sa vplyvom gravitácie posúva po svahu smerom dolu. Výsledkom týchto druhov erózie sú morény, snehové lavíny a sutinové prúdy.(antal, 2005). V súčasných podmienkach Slovenska nie sú všetky procesy erózie aktívne, napriek tomu, ţe pôdna erózia je aktívna takmer na všetkých pôdach, ktoré nie sú dokonale chránené rastlinstvom. Väčšinu pôd preto moţno povaţovať za viac, či menej 13

20 erodované. Z uvedených druhov sa tu vyskytuje snehová, zriedkavo zemná erózia, vo väčšej miere daţďová erózia. Z hľadiska ohrozenia poľnohospodárskych, ale aj lesných a ostatných pôd má daţďová erózia rozhodujúci význam. Z tohto dôvodu sa erózny výskum na Slovensku v prevaţnej miere zameriava na daţďovú eróziu, pre ktorú sa u nás zauţíval názov vodná erózia. 1.3 Vodná erózia Vodná erózia ako forma degradácie pôdy Podobne ako v minulosti, aj dnes dochádza často k zníţeniu alebo k likvidácií niektorých funkcií pôd vplyvom procesov degradácie pôdy. Podľa zákona č. 220/2004 Z.z územie Slovenskej republiky ohrozené degradáciou poľnohospodárskej pôdy eviduje Výskumný ústav pôdoznalectva a ochrany pôdy v rámci odbornej činnosti pre oblasť ochrany poľnohospodárskej pôdy (ďalej len,,pôdna sluţba ). Pôdna sluţba vykonáva prieskum poľnohospodárskych pôd a v oblastiach ohrozených degradáciou navrhuje ochranné opatrenia zamerané na jej zmiernenie a odstránenie. Ak pôdna sluţba zistí hrozbu poškodenia poľnohospodárskej pôdy, alebo degradáciu poľnohospodárskej pôdy, orgán ochrany poľnohospodárskej pôdy na jej návrh uloţí vlastníkovi alebo uţívateľovi vykonať opatrenia na ochranu pred jej poškodením a degradáciou, alebo opatrenia na odstránenie neţiaduceho stavu. Ako uvádza Antal podľa Bieleka (1996), existuje sedem hlavných spôsobov degradácie pôdy, a to: Vodná erózia pôdy Veterná erózia pôdy Zamokrenie a zasolenie pôdy Chemická degradácia pôdy Fyzikálna degradácia pôdy Biologická degradácia pôdy Drancovanie pôdy Všetky uvedené formy degradácie okrem veternej a vodnej erózie sú spôsobené predovšetkým nesprávnym vyuţívaním pôdy, zatiaľ čo vodná a veterná erózia sú prírodné procesy. Fyzikálnou degradáciou je napríklad veterná a vodná erózia, utláčanie pôdy, deštrukturalizácia pôdy, vysušovanie pôdy, zamokrenie pôdy a zosuvy pôdy. 14

21 Z chemickej degradácie pôdy je významná jej acidifikácia (okysľovanie), alkalizácia, salinizácia (zasoľovanie), vymývanie a znečisťovanie pôdy. Vodná erózia je prírodný proces podstatou ktorého je rozrušovanie pôdneho povrchu vplyvom kinetickej energie daţďových kvapiek ako aj vody stekajúcej po povrchu pôdy, transport uvoľnených pôdnych častíc po svahu a sedimentácia pôdnej hmoty v báze (alebo depresii) svahu (Ritter a i., 2006). Patria sem daţďová, morská a riečna erózia, ktorá sa prejavuje mechanickým pôsobením tečúcej vody na brehy a dno koryta. Vodná erózia pôdy je v podmienkach Slovenska jedným z najrozšírenejších procesov fyzikálnej degradácie pôdy. Postupne zniţuje kvalitu pôdy tým, ţe zniţuje jej schopnosť infiltrovať a zadrţiavať vodu, mnoţstvo ţivín, organických látok, pôdnej bioty, a tým, ţe zniţuje celkovú hĺbku pôdneho profilu. To spôsobuje zniţovanie úrodnosti pôdy, pôdnej biodiverzity a ovplyvňuje druhové zloţenie rastlinstva. Plošne je vodná erózia rozšírená prakticky na dvoch tretinách územia, ktoré sa vyznačujú zvlneným reliéfom. Obzvlášť ohrozené sú najmä pahorkatinové oblasti na sprašiach s intenzívnou formou hospodárenia na pôde ( Lieskovský, Kenderessy, 2009) Triedenie vodnej erózie podľa formy Formy erózie pôdy sa rozoznávajú podľa toho, ako sa prejavuje erózia na povrchu pôdy a akým spôsobom sa pohybujú pôdne častice pri veternej erózii. J.Antal J.Fídler a kol. (1983) uvádzajú tieto formy erózie pôdy: 1. Plošná erózia ako forma vodnej erózie prebieha nepravidelne počas extrémnych zráţkových udalostí, pričom najväčšia intenzita je počas tých udalostí, kedy dochádza aj k tvorbe výmoľov, plošná erózia však pôsobí aj vtedy keď výmole nevznikajú. Moţno ju charakterizovať ako rozrušovanie a transport pôdnej hmoty na celej ploche erodovaného územia. Prvým stupňom plošnej erózie je selektívna erózia, pri ktorej povrchový odtok odnáša najjemnejšie častice a spolu s nimi i chemické a organické látky. Jej nebezpečnosť spočíva v tom, ţe na povrchu pôdy nezanecháva viditeľné stopy a ţe ju moţno spoľahlivo dokázať len zrnitostným a chemickým rozbrom pôdy. Ďalším prejavom plošnej erózie môţe byť za určitých podmienok vrstvová erózia, pri ktorej voda odnáša pôdnu hmotu po vrstvách. Zvyčajne spôsobuje stratu celej ornicovej vrstvy. Vyskytuje sa najmä v prípadoch prívalových 15

22 daţďov, po plošných záplavách a niekedy aj po nesprávnom zavlaţovaní poľnohospodárskej pôdy. Pri dlhšie trvajúcich daţďoch a na dlhých svahoch sa povrchovo odtekajúca voda postupne sústreďuje a v pôdnom povrchu vytvára hustú sieť úzkych zárezov (jarčekov), po ktorých transportuje rozrušené pôdne častice. Tento stupeň plošnej erózie sa nazýva jarčeková erózia. Pri zväčšovaní objemu a rýchlosti povrchovo odtekajúcej vody sa jarčeky spájajú, pričom vzniká redšia sieť plytkých, ale širších zárezov v pôdnom povrchu - sieť brázd. Tento stupeň plošnej erózie sa označuje termínom brázdová erózia. 2. Výmoľová erózia ako forma vodnej erózie pri tejto forme erózie sa taktieţ vytvárajú zárezy v pôdnom povrchu, ktorých rozmery sú také veľké, ţe ich nemoţno likvidovať orbou. Podľa pokročilosti vývoja zárezov sa pri výmoľovej erózii rozlišujú dva stupne a to ryhová a strţová erózia. Výmoľová erózia hoci je pokračovaním brázdovej erózie, môţe vznikať aj samostatne. Často ju zapríčiňujú nezatrávnené údolia, v ktorých sa koncetruje povrchový odtok z kvapalných i snehových zráţok, ako aj nevhodne zaloţené cesty, priekopy alebo koľaje vyhĺbené pri jazdách poľnohospodárskych mechanizmov po rozmočených pozemkoch a pod. 3. Prúdová erózia ako druh vodnej erózie vzniká pôsobením tečúcej vody na dno a svahy korýt vodných tokov. Podľa miesta výskytu sa prúdová erózia člení na riečnu, bystrinnú eróziu a eróziu spôsobenú vlnobitím. 4. Posuvná erózia ako forma veternej erózie pri tejto forme erózie vietor prenáša pôdne častice len po pôdnom povrchu (kĺzaním, váľaním alebo krátkymi skokmi) a transportuje ich len na malé vzdialenosti. 5. Prachová búrka ako forma veternej erózie pôdne častice sa vznášajú vo vzduchu a vietor ich transportuje na veľké vzdialenosti (100 aţ km a viac) Triedenie vodnej erózie podľa intenzity a škodlivosti Podľa Antala (2005) je intenzita erózie hlavným kritériom pri posudzovaní uplatňovania protieróznych opatrení na danom území. Pod pojmom intenzita erózie rozumieme úbytok pôdy spôsobený eróznou činnosťou za určitý časový úsek, zvyčajne za jeden rok, prepočítaný na jednotkovú plochu (napr. na 1 km 2, na 1 m 2 a i.). Najčastejšie sa intenzita erózie vyjadruje v týchto jednotkách: 16

23 t.ha -1.rok -1 mm.rok -1 m 3.ha -1.rok -1 pričom platí, ţe: 1 mm.rok -1 = 10 m 3.ha -1.rok -1 1 m 3.ha -1.rok -1 = 1.ρ d t.ha -1.rok -1 Kde ρ d je objemová hmotnosť suchej erodovanej pôdy t.m -3. Hodnoty erózie sa pohybujú vo veľmi širokom rozpätí. Intenzitu erózie, ktorá je na hranici medzi škodlivou a neškodnou eróziou nazývame eróziou vyrovnanou S p,v. V tomto prípade je strata pôdy vyvolaná eróziou pôdy kompenzovaná tvorbou pôdy. V našich podmienkach sa 1 cm pôdy vytvorí za 200 rokov, čiţe intenzita kompenzovanej erózie tu má hodnotu 0,05 mm.rok -1. Priemerný ročný odnos najúrodnejšej vrstvy pôdy, t.j. ornice sa odhaduje aţ na tri milióny ton, čo predstavuje asi 1,3 t.rok -1 z 1 ha poľnohospodárskej pôdy, alebo 2,3 t.rok -1 z 1 ha ornej pôdy. Jednotlivé kategórie erózie sú charakterizované v našich podmienkach takto (Antal, 2005 podľa Ilavská, 1998): 1. Poľnohospodárske pôdy neohrozené vodnou a veternou eróziou Do tejto kategórie patria pôdy, ktoré za normálnych podmienok povaţujeme za pôdy bez rizika nadmernej erózie. 2. Poľnohospodárske pôdy stredne ohrozené vodnou a veternou eróziou Sem patria pôdy na svahoch so sklonom nad 7 stupňov vo všetkých klimatických regiónoch a piesočnaté aţ hlinitopiesočnaté pôdne typy teplých a suchých klimatických regiónov. 3. Poľnohospodárske pôdy silne ohrozené vodnou a veternou eróziou Jedná sa predovšetkým o pôdy na svahoch so sklonom nad 12 stupňov všetkých klimatických regiónov a černozeme ľahké na pieskoch. 4. Poľnohospodárske pôdy extrémne ohrozené vodnou a veternou eróziou V tejto kategórií vystupujú pôdne typy v polohách so sklonom nad 12 stupňov, kde z agrotechnického hľadiska tieto pôdy nie sú vhodné pre vyuţívanie ako ornej pôdy, ale len trvalé trávne porasty. Extrémne ohrozované veternou eróziou sú regozeme na pieskoch. 17

24 Faktory ovplyvňujúce intenzitu vodnej erózie Erózia pôdy je výsledkom pôsobenia eróznych činiteľov (vody, vetra, ľadu atď.), na pôdu v konkrétnych prírodných a antropogénnych podmienkach záujmového územia. Tie prírodné a antropogénne podmienky, ktoré majú na vznik, priebeh a výsledok erózneho procesu najväčší vplyv, nazývame erózne faktory (Antal,2005). Medzi najvýznamnejšie erózne faktory patria: Klimatické pomery záujmového územia X k Hydrologické pomery záujmového územia - X H Topografické pomery záujmového územia - X T Pôdne pomery záujmového územia X P Geologické pomery záujmového územia - X G Vegetačné pomery záujmového územia - X V Hospodársko-technické pomery záujmového územia - X HT Sociálno-ekonomické pomery záujmového územia - X SE Medzi najzávaţnejšie klimatické faktory, ktoré ovplyvňujú vodnú eróziu patria zráţky, teplota a vlhkosť vzduchu, vietor a slnečné ţiarenie. Topografický faktor môţe ovplyvňovať vodnú eróziu predovšetkým prostredníctvom sklonu, dĺţky a tvaru svahu, expozície svahu, ktoré patria medzi najdôleţitejšie erózne faktory a prostredníctvom veľkosti a tvaru povodia, ktoré ovplyvňujú procesy erózie prostredníctvom povrchového odtoku. Z pôdnych charakteristík majú pre vznik a priebeh erózie najväčší význam tie, ktoré ovplyvňujú infiltráciu vody do pôdy, odolnosť pôdy proti deštrukčnej činnosti vody a odolnosť pôdy proti transportnej schopnosti vody. Pri skúmaní vplyvu zrnitostného zloţenia na erózne procesy sa dokázalo, ţe najmenej náchylné na vodnú eróziu sú piesočnaté pôdy, ktoré majú veľkú infiltračnú schopnosť, potom sú to ílovité pôdy aj napriek ich nízkej infiltračnej schopnosti. Menej odolné voči vodnej erózií sú hlinité pôdy s priemernou vsakovaciou schopnosťou. Najnepriaznivejšie vlastnosti však majú spraše a sprašové hliny s nízkou infiltračnou schopnosťou a malým počtom koloidných častíc. S pôdnymi faktormi úzko súvisia geologické faktory, ktoré erózne procesy ovplyvňujú priamo a to odolnosťou jednotlivých hornín proti účinkom eróznych činiteľov alebo nepriamo vplyvom na vlastnosti pôdy, ktoré vznikli pôdotvorným procesom z jednotlivých hornín, ako aj vplyvom na vodný reţim územia (Antal, Fídler, 1989). 18

25 Vplyv vegetácie na vznik a priebeh erózie sa prejavuje týmito hlavnými účinkami (Schwab a kol podľa Antal, Fídler, 1989): o intercepciou daţďových kvapiek nadzemnými časťami rastlín, a tým aj zmenšovaním povrchového odtoku o absorpciou kinetickej energie daţďových kvapiek, a tým aj zmenšovaním erózneho účinku zráţok na pôdu o retardáciou eróznych procesov prostredníctvom zmenšovania rýchlosti povrchového odtoku o mechanickým spomaľovaním pohybu pôdnych častíc o zlepšovaním štruktúry a pórovitosti pôdy vplyvom koreňov rastlín a rastlinných zvyškov o zvyšovaním biologickej aktivity pôdy o transpiráciou, ktorá zniţuje pôdnu vlhkosť, čo má za následok zvýšenie infiltračnej schopnosti pôdy Z antropegénnych činností môţe v podstate kaţdá ovplyvniť účinok všetkých faktorov ovplyvňujúcich eróziu, okrem klimatických. Najviac sa však prejavuje pri úprave dĺţky a sklonu svahu, pri úprave vegetačného krytu a pri návrhu protieróznych opatrení (Antal, Fídler, 1989). Jednotlivé erózne faktory nikdy nepôsobia na mechanizmus eróznych procesov samostatne, ale vţdy pôsobia komplexne a vo vzájomnej interakcii, čo vyjadruje všeobecná rovnica erózneho procesu v tvare: S P = f(x K,X H, X T, X P, X G, X V, X HT, X SE ) (1.8) Kde: S P intenzita erózie pôdy na záujmovom území (t.ha -1.r -1 ; m 3.ha -1 ; mm.r -1 ; atď.), f(x n ) vplyv n-tého erózneho faktora na intenzitu erózie pôdy v konkrétnych podmienkach záujmového územia.(antal, 2005) Určovanie intenzity vodnej erózie Je dôleţité poznať intenzitu erózie, pretoţe čím je intenzita erózie vyššia, tým skôr dochádza ku vzniku škodlivej erózie, zniţuje sa úrodnosť pôdy a tým sa tieţ zrýchľuje degradácia pôdy. Mechanizmus eróznych procesov sa riadi pôsobením a vzájomnou interakciou rôznych faktorov, ktoré ovplyvňujú vznik a priebeh erózie. Medzi faktory najvýraznejšie ovplyvňujúce intenzitu vodnej erózie patria klimatické, 19

26 topografické, pôdne a geologické pomery, vegetačné a antropogénne faktory (Antal, Fídler, 1989). Názory na limitné hodnoty odnosu pôdy pri erózií sa značne líšia: Tab. 1.1 [Hodnoty prípustnej intenzity plošnej erózie pôdy podľa STN (Antal a kol., 2000)] Hĺbka pôdy [m] S p,príp [t/ha/rok] Pre vodnú eróziu S p,príp [t/ha] Pre veternú eróziu <0,30(plytké pôdy) 1,0 Od 0,30 do 4,0 0,60(stredne hlboké pôdy) 0,014 >0,60(hlboké pôdy) 10,0 Od roku 2004 je v platnosti zákon č.220/2004 Z. z o,,ochrane a vyuţívaní poľnohospodárskej pôdy, ktorého významnou súčasťou je aj ochrana pôdy pred eróziou. Tá je chápaná ako systém opatrení vhodných na zníţenie strát pôdnej hmoty a na udrţanie existujúcej úrodnosti ohrozenej pôdy, pričom musí byť neodmysliteľnou súčasťou udrţateľného vyuţívanie poľnohospodárskej pôdy. Je zaloţená na informáciách o plošnom rozšírení vodnej erózie a jej intenzite (Kubinec, 2008). Podľa zákona je kaţdý vlastník, alebo uţívateľ poľnohospodárskej pôdy povinný vykonávať účinné protierózne opatrenie, zamerané na ochranu a zachovanie kvalitatívnych vlastností a funkcií pôdy. Ide o súbor ochranných agrotechnických opatrení, ktoré sa vykonávajú podľa stupňa erózie poľnohospodárskej pôdy, ktoré sú: o výsadba účelovej poľnohospodárskej a ochrannej zelene, o vrstevnicová agrotechnika, o striedanie plodín s ochranným účinkom, o mulčovacia medziplodina kombinovaná s bezorbovou agrotechnikou, o bezorbová agrotechnika o osevné postupy so striedaním plodín s ochranným účinkom, o usporiadanie honov v smere prevládajúcich vetrov, o iné opatrenia, ktoré určí pôdna sluţba podľa stupňa erózie poľnohospodárskej pôdy 20

27 Systém týchto protieróznych opatrení by mal zníţiť priemerný erózny zmyv tak, aby neboli prekročené limitné hodnoty odnosu pôdy uvedené v tomto zákone (Tab. 1.2). Tab. 1.2 [Limitné hodnoty odnosu pôdy pri erózií podľa zákona č. 220/2004 Z. z] Hĺbka pôdy [m] Odnos pôdy [t/ha/rok] Plytké pôdy (do 0,3 m) 4 Stredne hlboké pôdy (0,3-0,6 m) 10 Hlboké pôdy (0,6-0,9 m) 30 Veľmi hlboké pôdy (nad 0,9 m) 40 Reálne hodnoty erózie sa vyčísľujú pomocou modelu,,usle alebo sa zisťujú priamym meraním odnosu zeminy. Predbeţná indikácia erózie sa vykonáva priamym zistením eróznych rýh v teréne, alebo ich zistením diaľkovým prieskumom Zeme pomocou druţicových záznamov Modelovanie vodnej erózie Na zjednodušenie a urýchlenie hodnotenia intenzity erózie boli vyvinuté viaceré erózne modely. V nich sú zachytené základné faktory, ktoré sa podieľajú na vzniku a priebehu erózie. Analýzou a kombináciou jednotlivých faktorov moţno predpokladať mnoţstvo zmytej pôdy počas roka, alebo zráţkovej udalosti. Pri hodnotení erózie sa najviac pouţíva Univerzálna rovnica straty pôdy podľa metodiky Wischmeiera a Smitha (1978) (1.9). Základná rovnica má tvar: S p = R.K.L.S.C.P (1.9) V ktorej: S p je vypočítaná intenzita vodnej erózie (t.ha -1.r -1 ) R faktor eróznej účinnosti daţďa (MJ.ha -1.r -1 ) K faktor náchylnosti pôdy na vodnú eróziu (t.mj -1 ) L faktor dĺţky svahu S faktor sklonu svahu C faktor ochranného vplyvu vegetácie P faktor účinnosti protieróznych opatrení 21

28 Čoraz častejšie sa pouţíva modifikácia Univerzálnej rovnice straty pôdy, v ktorej je dĺţka svahu nahradená prispievajúcou plochou povodia. Rovnica v tomto tvare lepšie odráţa vplyv krivosti reliéfu na konvergenciu a divergenciu povrchového odtoku. Príspevkovú plochu povodia moţno ľahšie a presnejšie analyzovať v prostredí geografických informačných systémov. Nevýhodou Univerzálnej rovnice straty pôdy je to, ţe zanedbáva transport a depozíciu pôdy, ktoré sú súčasťou kaţdej eróznej udalosti. Depozičné plochy sa nachádzajú predovšetkým v dnách dolín na miestach, kde sa zniţuje rýchlosť povrchového odtoku a klesá schopnosť vody unášať pôdne častice. Pri terénnej verifikácií namodelovaných výsledkov môţeme nájsť pôdy s hrubým humusovým horizontom na plochách, ktoré model vyčleňuje ako erózne ohrozené. Tieto plochy treba identifikovať terénnym prieskumom, alebo pomocou komplexnejších eróznoakumulačných modelov (Lieskovský, Kenderessy, 2009). Intenzita vodnej erózie je funkciou dvoch typov eróznych faktorov. Medzi prvý typ eróznych faktorov patrí faktor R a čiastočne faktor K, ktoré človek nemôţe svojou činnosťou ovplyvniť. Druhým typom sú faktory, ktoré človek môţe svojou činnosťou meniť. Ide o faktory L, P, C a čiastočne aj faktory K a S. Toto poznanie je dôleţité z hľadiska protieróznej ochrany pôdy, lebo predstavuje jedno z kritérií určujúcich zameranie činnosti človeka v boji proti erózií pôdy. Kvantifikácia účinku jednotlivých eróznych faktorov na intenzitu erózie (okrem faktora R a niekedy aj faktora K) sa zisťuje na tzv. jednotkovom pozemku, ktorý ma také charakteristiky, pri ktorých sa erózne faktory rovnajú hodnote 1, t.j. L = S = C = P = 1 Aby sa ich hodnota rovnala 1, musia byť splnené konkrétne podmienky, t.j. parametre jednotkového pozemku: - Sklon svahu 9 % - Dĺţka svahu 22,13 m - Vegetačný kryt povrchu pôdy obrábaný úhor - Protierózne opatrenia orba po svahu Skutočné hodnoty faktorov L, S, C, a P sa určujú podľa empiricky zistených vzťahov, ktoré vyjadrujú účinok eróznych faktorov na danom území v porovnaní s ich účinkom na jednotkovom pozemku (Antal a kol., 1989). 22

29 Obr. 1.2 [Schéma erózneho procesu podľa Antala (1989)] Jednotlivé faktory pouţité vo Wischmeier-Smithovej rovnici straty pôdy uvádza Antal (1985) takto: Daţďový faktor R Daţďový faktor je označovaný ako tzv. erozivita daţďa a definovaný ako súčin kinetickej energie daţďa (E) a jeho najväčšej tridsať minútovej intenzity (I 30 ), t.j. R = E. I 30 (1.10) Hodnotu faktoru R môţeme určiť buď: a) Pre celý rok (presnejšie pre vegetačné obdobie), a to podľa vzťahov (Šabala, 1974): R = 0,058. H s,r + 10,5 (1.11) kde H s,r priemerná ročná výška zráţok (mm) b) Pre konkrétny dáţď, pričom vychádzame zo vzťahu: E = ( log i s ). H s (1.12) kde E kinetická energia skúmaného daţďa (J. m -2 ) i s intenzita daţďa (cm. h -1 ) 23

30 H s výška zráţky (cm) V prípade, ţe doba trvania daţďa je menšia ako tridsať minút, za I 30 dosadíme 2. H s Faktor erodovateľnosti pôdy K Faktor erodovateľnosti pôdy vyjadruje náchylnosť pôdy k erózií a udáva stratu pôdnych častíc z tzv. jednotkového pozemku na jednotku daţďového faktora R. Faktor K je závislý od zrnitosti, obsahu humusu, pôdnej štruktúry a priepustnosti. Pre danú pôdu sa môţe experimentálne určiť zo vzťahu: K = S p. R -1 (1.13) Pri nedostatku experimentálnych údajov sa môţe faktor K určiť zo závislosti na piatich základných charakteristikách pôdy : - Obsah častíc s priemerom pod 0,01 mm (íl + prachové častice) - Obsah častíc s priemerom 0,10 2,0 mm (piesok) - Obsah organických látok (percento humusu v pôde) - Štruktúra ornice, pričom pre potreby faktora K rozlišujeme štruktúru: o prachovú o zrnitú o hrudkovitú o hrudkovitú, hranolovitú, zliatu - Priepustnosť pôdneho profilu (rozlišujeme šesť stupňov priepustnosti) 24

31 Topografický faktor LS Topografický faktor LS je vlastne kombináciou 2 vzájomne veľmi úzko súvisiacich faktorov a to faktora: L tzv. faktor dĺţky svahu, ktorý vyjadruje pomer straty pôdy z vyšetrovaného pozemku a straty pôdy z jednotkového pozemku o dĺţke 22,13 m α (1.14) Pričom platí: ɑ - Exponent, ktorého veľkosť závisí od priemerného sklonu skúmaného územia I s : ak je I nad 5 % p = 0,5 ak je I 3 aţ 4 p = 0,4 % ak je I 1 aţ 3 p = 0,3 % ak je I do 1 % p = 0,2 Kde d neprerušená dĺţka svahu (m) ɑ - exponent závislý na sklone svahu S tzv. faktor sklonu svahu, ktorý vyjadruje pomer straty pôdy z vyšetrovaného pozemku a straty pôdy z jednotkového pozemku so sklonom 9 (1.15) Pričom platí: I 10 % je ɑ = 0,5 I > 10 % je ɑ = 0,6 I sklon svahu (%) Doporučuje sa pouţívať kombinovaný faktor dĺţky a sklonitosti svahu, tzv. topografický faktor LS. Podľa Alenu (1986) sa vypočíta pomocou rovnice: (1.16) 25

32 Faktor ochranného vplyvu vegetácie C Podľa ŠMS (1986), ochranný vplyv vegetácie spočíva v tom, ţe v závislosti od jej zapojenia: o chráni povrch pôdy pred vznikom kvapkovej erózie tlmením nárazovej kinetickej energie daţďových kvapiek tuhosťou alebo poľahnutím porastu na pôdny povrch o chráni pôdny povrch pred vznikom plošnej a ryhovej erózie koreňovým systémom a poľahom porastu na pôdu o zadrţiava zráţkové zaťaţenie pôdneho povrchu intercepciou na stojacej alebo uloţenej rastlinnej hmote Faktor C ktorý vyjadruje ochranný vplyv nielen osevného postupu (t.j. vegetácie),ale aj pouţitej agrotechniky, udáva vlastne pomer medzi stratou pôdy z vyšetrovaného pozemku a stratou pôdy z jednotkového pozemku (trvalý úhor), pričom sa predpokladá konštantné pôsobenie ostatných faktorov. V súvislosti so zmenou ochranného účinku vegetácie i spôsobu obrábania pôdy v priebehu roka, autori rozdelili rok na 5 období: 1. Obdobie hrubej brázdy, resp. podmietky 2. Obdobie od prípravy pozemku k sejbe aţ do jedného mesiaca po zasiatí 3. Obdobie od jedného mesiaca do dvoch mesiacov po jarnej, alebo letnej sejbe, resp. do 1.5., u ozimín 4. Od konca tretieho obdobia do zberu 5. Zvyšky plodín, alebo strnisko, od zberu do orby alebo podmietky 26

33 Tab. 1.3 [Hodnoty faktora vegetačného krytu a agrotechniky C (podľa Wischmeier, Smith, 1978, cit. Antal, 2005)] Plodina Zaradenie v osevnom postupe Agrotechnika V 1.roku po OP dateľovinách St Po obilninách OP Obilniny St Po okopaninách OP St Slama predplodiny OP zvezená St O St K Slama predplodiny OP ponechaná na poli St O Kukurica St K Bezorbový výsev do herbicídom umŕtvenej mačiny viacročných krmovín Bezorbový výsev do herbicídom umŕtvenej mačiny ozimnej predplodiny Hodnoty faktora C pre obdobie a 5b 0,50 0,55 0,30 0,05 0,20 0,04 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,65 0,70 0,45 0,06 0,25 0,04 0,25 0,25 0,20 0,08 0,25 0,04 0,70 0,75 0,50 0,08 0,25 0,04 0,70 0,70 0,45 0,08 0,25 0,04 0,70 0,90 0,70 0,35 0,70 0,40 0,25 0,25 0,20 0,25 0,60 0,30 0,70 0,70 0,55 0,25 0,60 0,30 0,60 0,75 0,55 0,25 0,60 0,30 0,04 0,04 0,04 0,05 0,25 0,15 0,30 0,25 0,20 0,20 0,40 0,30 0,02 0,02 0,03 0,03 0,05 0,03 0,05 0,05 0,05 0,05 0,15 0,10 Okopaniny 0,65 0,80 0,65 0,30 0,70 Lucerna 0,02 Ďatelina červená 0,015 dvojkosná Viacročné trávy, lúky 0,05 Vinohrady 0,33 Sady 0,15 Poznámka: 5a- slama zo strniska pozberaná, 5b- slama ponechaná na strnisku, OP- sejba do zoranej pôdy, St sejba do strniska, O- po obilninách,k po kukurici 27

34 Faktor protieróznej ochrany pôdy P Faktor P, ktorý vyjadruje vplyv protieróznych opatrení, udáva pomer medzi stratou pôdy z vyšetrovaného pozemku a stratou pôdy z jednotkového pozemku, ktorý je obrábaný v smere sklonu svahu. Najbeţnejším, ale aj najmenej účinným protieróznym opatrením je obrábanie pôdy v smere vrstevníc. Plnú účinnosť takéhoto obrábanie je však moţné dosiahnuť len na pozemkoch s rovným povrchom, ktoré sú zároveň chránené pred prítokom cudzích vôd z pozemkov vyššie poloţených. V opačnom prípade sa účinnosť vrstevnicového obrábania môţe blíţiť aţ nule, t.j. P = 1. Okrem toho, účinnosť vrstevnicového obrábania závisí aj na sklone svahu. U plodín, ktoré sa ohŕňajú sa hodnota faktora P zniţuje na polovicu, v prípade, ţe brázdy sú prerušované, tzv. hrádzkovanie. Hodnoty faktora P (Tab. 1.4) sú uvedené v Metodike č. 11 (1983). Tab. 1.4 [Hodnoty faktora P (Metodika č.11/1983/)] Protierózne opatrenie sklon svahu% Priame riadky v ľubovoľnom smere 1,0 1,0 1,0 1,0 Vrstevnicové obrábanie 0,6 0,7 0,9 1 Pásové pestovanie plodín striedanie okopanín a viacročných krmovín 0,30 0,35 0,40 0,45 striedanie okopanín a ozimných obilovín 0,50 0,60 0,75 0,90 Hrádzkovanie 0,25 0,30 0,40 0,45 Terasovanie/podľa typu/ - - 0,05 aţ 0,015 0,05 aţ 0,20 Pri pásovom pestovaní plodín, pri ktorom sa striedajú pásy okopanín s ochrannými trávnymi pásmi, doporučujú autori pribliţne polovičnú hodnotu faktora P. Pri striedaní pásov ozimných obilovín s okopaninami sa faktor P pre vrstevnicové obrábanie zniţuje o 25. Uvedené činnosti vrstevnicového obrábania pôdy platia len pre pozemky, ktoré majú maximálnu dĺţku uvedenú v tabuľke č. 1.5 a ak pri pásovom pestovaní plodín nepresahuje šírka a počet týchto pásov hodnoty uvedené v tabuľke č

35 Tab. 1.5 [Maximálne dĺžky svahu, pre ktoré platia hodnoty P pri vrstevnicovom obrábaní] Sklon svahu % Maximálna dĺţka svahu (m) Tab. 1.6 [Maximálne dĺžky svahov počet a šírka pásov, pre ktoré platia hodnoty P pri pásovom pestovaní plodín] Sklon počet pásov šírka pásov (m) neprerušená dĺţka svahu (m) V prípade, keď dĺţka svahu prekročí hodnoty uvedené v tabuľke 1.4, je potrebné svah prerušiť napr. zatrávnenou priehlbinou, záchytným kanálom a pod., a tieto záchytné zariadenia zaústiť do odvádzajúcich zariadení a tak neškodne odviesť prebytočnú povrchovo stekajúcu vodu. V dôsledku eróznych procesov sa celkovo mení vzhľad, charakter a stabilita územia. Preto je aj z hľadiska budúceho vyuţívania územia dôleţité posúdenie rozsahu a intenzity eróznej činnosti. Za účelom posúdenia stavu krajinného prostredia postihnutého eróziou a prognózy vývoja eróznych rýh sa vykonáva monitoring eróznych procesov, pričom je sledovaný vývoj zmien tvaru a rozmerov eróznych rýh a vývoj relevantných faktorov eróznej aktivity (Klukanová et. al., 2004). 29

36 1.3.7 Identifikácia stôp erózie Monitoring a meranie rozsahu vodnej erózie súvisia s mnohými ťaţkosťami. Vo väčšine prípadov sú merania obmedzené na experimentálne plochy, na ktorých nie je moţné kompletne reprodukovať všetky relevantné hydraulické podmienky erózie, a preto ani nemoţno výsledky týchto meraní priamo transformovať na komplexné svahy a povodia. Erózia je difúzny proces prejavujúci sa relatívne nízkymi a značne variabilnými hodnotami v priestore a čase, čo prispieva k pomernej náročnosti jej kvantifikácie. Pred návrhom protieróznych opatrení je preto nutné namodelované výsledky overiť v teréne (Lieskovský, Kenderessy,2009). V teréne môţeme najčastejšie pozorovať brázdy a erózne ryhy, pričom najvýraznejšie budú v údolných plochách, kde sa povrchový odtok hromadí. Pri vysokej intenzite erózie, v prípade, ţe sa erózne ryhy pravidelne nezaorávajú, môţu prerásť aţ do výmoľov, ktoré môţu mať obrovské rozmery. Výmoľová erózia sa viaţe na sieť hlbokých lineárnych foriem reliéfu koncentrujúcich ron. Vo vzťahu k topografii sa výmole viaţu najmä na dná dolín a úvalín, prípadne na horizontálne priame úseky svahov (Koco, 2006). Pri mapovaní takýchto eróznych foriem sa najčastejšie stanovuje ich dĺţka, šírka a hĺbka. Na základe nameraných údajov sa potom vypočíta pribliţný objem erodovaných sedimentov. Na mapovanie v menších mierkach sa osvedčili aj techniky DPZ (diaľkového prieskumu Zeme). Moţno ich tieţ pouţiť aj na detekciu zmien pôdnej horizontácie. Metóda vychádza z princípu rozdielnej spektrálnej odrazivosti areálov erodovaných a neerodovaných pôd. Vo viditeľnej časti spektra pôdne vlastnosti odráţa farba pôdy. Táto korelácia je významná hlavne v oblastiach s pôdami, ktoré majú výraznú diferenciáciu pôdneho profilu napr. sprašové pôdy na pahorkatinách. V prípade kombinácie týchto údajov s digitálnym modelom reliéfu ich moţno detegovať ešte presnejšie, keďţe sú spravidla lokalizované na svahovitých polohách. Medzi jednoduché terénne metódy patrí aj indikácia erózie na základe zmeny výšky pôdnej pokrývky vzhľadom na nehybné objekty v teréne. Môţu to byť ploty, korene stromov, viničné stĺpy, steny stavieb a podobne (Lieskovský, Kenderessy,2009). Modelovanie erózie výrazne uľahčil rozvoj geografických informačných systémov. 30

37 1.4 Geografický informačný systém Geografický informačný systém ako nástroj modelovania a výskumu krajiny Ľudia pouţívajú mapy tisíce rokov na zobrazovanie a analyzovanie geografických informácií. Ich vznik bol podmienený potrebou zobrazovania reálneho sveta pre mnohé účely ako sú napríklad vojenské, evidenčné, správne či cestovateľské. Spracovávanie informácií, ktoré uchovávali údaje viaţuce sa svojou polohou na zemský povrch si vţdy vyţadovalo mnoţstvo úsilia. Najzákladnejším spôsobom uchovania informácie o polohe bolo načrtnutie, zakreslenie sledovaného objektu v polohe voči všeobecne známym orientačným bodom dostupnou technológiou. Tak vznikali mapy, ktoré sa postupne s vývojom techniky stávali presnejšími a hlavne dostupnejšími. Vznikali nové poţiadavky na spôsoby spracovávania informácií s dôrazom na presnosť, obsah, či trvácnosť mapového diela. Vzniká tak potreba vyuţívať nové technológie, ktoré umoţňujú spájať informácie z rôznych oborov. Takto vznikajú nové interdisciplinárne vedné odvetvia ako napríklad geoinformatika- veda zaoberajúca sa teoretickými a metodologickými aspektami spracovania geografických informácií (Koco 2006 podľa Hofierka, 2003). Jej produktom je GIS (geografický informačný systém), čiţe počítačový systém orientovaný na spracovávanie geografických údajov prezentovaných prostredníctvom máp. Existuje viacero definícií GIS, pričom všetky spája jedna spoločná črtacharakterizujú GIS ako systém, ktorý je schopný analyzovať priestorové údaje. Firma Environmental Systems Research Institute (ESRI) vo svojich materiáloch k ArcInfo definuje GIS ako organizovaný súbor počítačového hardvéru, softvéru a geografických údajov navrhnutý na efektívne získavanie, ukladanie, upravovanie, obhospodarovanie, analyzovanie a zobrazovanie všetkých foriem geografických informácií. Existujú štyri komponenty tvoriace GIS: hardvér, softvér, priestorové údaje a vyškolený personál. Počítačom podporovaný GIS sa pouţíva asi od roku 1960, no operácie, ktoré pouţíva boli manuálne vykonávané uţ pred 100 rokmi. Samotná história GIS sa viaţe priamo na vyuţívanie počítačovej techniky. Obdobie rozvoja môţeme rozdeliť do štyroch období. Prvé sa začalo niekedy začiatkom 60- tych rokov a trvá do polovice sedemdesiatych rokov. Je tieţ nazývané pionierským obdobím a je rozvíjané hlavne zanietenými jednotlivcami, ktorí podľa svojich individuálnych potrieb rozhodovali o pouţití a typoch dát, s ktorými bol vykonávaný. Druhá fáza vývoja GIS je datovaná od polovice 31

38 sedemdesiatych rokov do roku 1980 a je charakteristická reguláciou experimentov a pouţívania v štátnych organizáciách, práce sú však vykonávané lokálne, bez celoplošnej koordinácie. V tomto období nastáva orientácia na ţivotné prostredie, objavujú sa prvé vektorové systémy ARC/INFO, ktoré uviedla spoločnosť ESRI. Programy v tomto období sa zameriavajú na spracovanie atribútových údajov a geografickej analýzy, majú len základné mapovacie a grafické schopnosti. V treťej fáze je zaznamenaný výrazný nárast dominancie komerčnej stránky a vývoj veľkých databázových systémov. V štvrtom, súčasnom období dominuje uţívateľský prístup ku GIS, súťaţ medzi firmami vyvíjajúcimi programy, začínajú pokusy o štandardizáciu, reps. budovanie otvorených systémov. Dôraz sa kladie na uţívateľské chápanie GIS a moţnosti jeho pouţívania (Šimonides, 2000). Hlavnou prednosťou GIS sú ich analytické funkcie, ktoré odlišujú GIS od iných informačných systémov. Analytické funkcie pouţívajú priestorové a nepriestorové (atribútové) dáta v databáze na zodpovedanie otázok o reálnom svete. Pretoţe GIS sú systémy, ktoré pracujú s údajmi z rôznych oblastí, nevyhnutnou súčasťou ich technického zabezpečenia je moţnosť pracovať v sieti, či uţ v rámci jedného pracoviska, alebo v celosvetovej sieti Internet. Takţe funkčné GIS produkty musia podporovať viacuţívateľské systémy. Software GIS ov je tvorený veľkým počtom programových modulov umoţňujúcich ukladanie a obhospodarovanie geografických údajov s pouţitím geografickej databázy, ktorá je hlavnou zloţkou GIS a získavanie geografických údajov tvorí aţ 70 % nákladov projektov s pouţitím GIS. Software je prispôsobený potrebám a nárokom uţívateľov. Údaje pouţívané v GIS- e sa získavajú priamo z terénu a tvoria tzv. primárne údaje, alebo sú odvedené z uţ existujúcich podkladov a predstavujú tzv. sekundárne údaje. Podstatným krokom pri príprave údajov je konverzia analógových údajov do digitálnej formy- digitalizácia. Získané údaje sa zhromaţďujú v geografických (priestorových) databázach pre dané územie a určitý účel. Priestorová databáza GIS predstavuje model reálneho sveta, ktorý je zostavený len zo selektovaných aspektov reality. GIS na rozdiel od iných informačných systémov, ktoré pracujú s geografickými údajmi, umoţňuje aj transformáciu údajov vstupujúcich do GIS z rôznych údajových modelov a formátov. Výsledným efektom spracovania geografických údajov v GIS je ich vizualizácia predstavujúca vizuálnu komunikáciu medzi uţívateľom a geografickým informačným systémom a kartografická prezentácia dosiahnutých výsledkov. 32

39 Aplikácie GIS sa rozvíjajú vo viacerých oblastiach, často vzájomne súvisiacich a spojenými interakciami. Podľa Šimonidesa (2000), medzi oblasti aplikácie GIS patrí: - Katastrálne mapovanie - Topografické mapovanie a tematická kartografia - Diaľkový prieskum Zeme a spracovanie druţicových a leteckých snímok - Monitoring ţivotného prostredia - Vidiecke a mestské plánovanie - Manaţment prírodných zdrojov - Spravovane sietí (plynárenstvo, energetika...) - Pedológia, zoológia, botanika, geografia, ekológia, demografia GIS sa vyuţíva pri rozhodovacích procesoch na získanie rôznych alternatív pri plánovaní a modelovaní sérií rôznych scenárov. Dáta z reálneho sveta sú zhromaţďované a abstrahované. Po analýze sa dáta vyuţívajú ako informácie pre rozhodovacie procesy, na základe ktorých sa potom plánujú a uskutočňujú zásahy do reálneho sveta (Obr.1.3). Obr. 1.3 [Geografický informačný systém a plánovanie] Geografické informačné systémy predstavujú rozsiahle moţnosti ukladať, uchovávať a spracovávať údaje popisujúce miesta na zemskom povrchu a umoţňujú 33

40 manipuláciu s digitálnymi mapami a atribútmi objektov na mape. Celková práca s GIS je tvorená 95% z napĺňania databázy (dostať údaje do systému) a tvorby výstupu (dostať údaje zo systému) a zvyšných 5% tvorí samotná práce v geografických informačných systémoch (analýzy, syntézy a pod.) Modelovanie geografických objektov Kaţdodenný ţivot sa neustále zakladá na vnímaní javov, dejov jednoducho informácií, z ktorých v spojení s energiou je zloţená celá existencia, čiţe reálny svet. Budovaním údajovej bázy geografických informačných systémov sa staviame pred neľahkú úlohu verne zachytiť objekty reálneho sveta, polohu týchto objektov a tieţ ich priestorové vzťahy do digitálnej formy. Táto časť tvorby a budovanie GIS patrí k jednej z najťaţších. Údaje, ktoré majú byť spracované počítačmi musia byť po formálnej stránke bez akýchkoľvek nejasností a ich štruktúra musí spĺňať prísne pravidlá logiky. Pre úplné zachytenie reality nemáme dostatočné technologické ani vedomostné znalosti a tak sa stáva jedinou moţnosťou postupné zjednodušovanie reality a jednotlivých objektov, ktoré ju tvoria do rozsahu, v ktorom je moţné zachytiť princípy logiky a následne ich transformovať do digitálnej formy. Jednotlivé komponenty krajiny a ich interakcie môţu byť charakterizované rôznymi fyzikálnymi a chemickými veličinami vo forme skalárnych a vektorových hodnôt, ktoré tvoria tzv. fyzikálne polia. Tieto údaje sú väčšinou známe len pre skúmané miesta v krajine, ktorých bolo vykonané meranie, preto je treba odhadnúť hodnoty danej veličiny aj v priestore mimo týchto bodov. Tento problém sa rieši metódou interpolácie, ktorá je zaloţená na výpočte neznámej hodnoty na základe okolitých známych hodnôt. Existuje viac interpolačných metód a ich výpočet prebieha v dvojrozmernom priestore. Interpoláciou môţeme modelovať aj priestorové rozloţenie skúmaných oblastí geografických javov. Morfometrickou analýzou ich geometrie môţeme detailne skúmať vnútorné a dynamické vlastnosti priestorových javov. Medzi základné geografické vlastnosti objektov, ktoré napomáhajú pri vytváraní modelového prostredia reálnej skutočnosti patrí určenie geografickej polohy. Systém, ktorý umoţňuje jednoznačné definovanie polohy na Zemi vyuţívajúc na určenie polohy relatívne vzdialenosti objektu od súradnicových osí sa nazýva súradnicový model. Jedným z najuniverzálnejších súradnicových systémov vhodných pre určenie polohy 34

41 v celosvetovom merítku je World Geodetic System (WGS), ktorý vyuţívajú aj moderné navigačné systémy globálneho zisťovania polohy Global Positioning Systems (GPS). V geografii sa vytvorili dva základne konceptuálne modely reprezentácie geografických objektov a javov diskrétne objekty a spojité polia predstavujúce priestor, v ktorom sa spojite menia hodnoty určitých fyzikálnych objektov. Spojité polia sú vhodné najmä pre modelovanie spojitých prírodných javov ako sú napr. reliéf, atmosférické javy. Model diskrétnych objektov je vhodný pre diskrétne javy časté v humánnej geografii (napr. vyjadrenie plôch, hraníc). V rámci fyzikálnych polí rozlišujeme skalárne polia obsahujúce fyzikálne veličiny, ktoré sú určené jedným údajom vyjadrujúcim ich veľkosť. Ďalej tu rozlišujeme vektorové polia, ktoré sú určené dvomi údajmi určujúcimi veľkosť a smer. Poslednou skupinou sú tenzorové polia, ktoré sú určené viac ako dvomi údajmi. Pomocou nich sa vyjadrujú vlastnosti deformovaných prostredí, anizotropné vlastnosti látok a pod.. V súčasnosti sa pre potreby počítačového spracovanie údajov pouţívajú najmä rastrový a vektorový údajový model digitálnej prezentácie. Vektorový model vychádza z objektového, polohovo explicitného modelovania priestoru, pričom objekt reality je reprezentovaný pomocou bodov, línií a polygónov. Vlastnosti objektov, či uţ kvalitatívne, alebo kvantitatívne sú vyjadrené atribútmi. Rastrový model predstavuje pravidelnú mrieţku hodnôt, atribútov krajiny. Je vyuţívaný pri modelovaní prvkov krajiny, ktoré sú vyjadrené pomocou fyzikálnych polí a spojitých matematických funkcií. Bunky rastra znázorňujú rozloţenie geografických prvkov, takţe tento model umoţňuje prácu len s týmito bunkami, nie priamo s jednotlivými geografickými prvkami. 35

42 2 Cieľ práce Primárnym cieľom bakalárskej práce je na vybranej ploche záujmového územia vymodelovať potenciál vzniku vodnej erózie v prostredí GIS. Ďalším cieľom je vybrať vhodný model pre stanovenie erózneho odnosu pôdy z daného územia a na základe doteraz známych poznatkov o vzniku a priebehu vodnej erózie zhodnotiť význam a váhu jednotlivých faktorov, ktoré do tohto procesu vstupujú. K splneniu hlavného cieľa je teda potrebné dosiahnuť čiastkové ciele akými sú: o Vymedzenie záujmového územia, ktoré má byť podkladom pre stanovenie ohrozenosti pôd vplyvom vodnej erózie o Poznanie procesu vzniku a priebehu vodnej erózie, ako aj faktorov, ktoré na ňu vplývajú. Taktieţ poznanie klimatických, geologických, pôdnych, topografických a vegetačných pomerov, keďţe ide o poľnohospodársky vyuţívanú pôdu je dôleţité poznať a určiť si ochranný vplyv vegetačného krytu, ktorý má na vznik a priebeh erózie veľký vplyv. Potrebné je tieţ zhodnotenie týchto pomerov, ktoré umoţnia zistiť mieru výskytu vodnej erózie v sledovanom území. o Modelovanie vodnej erózie v prostredí GIS pomocou Univerzálnej rovnice straty pôdy podľa Wischmeier a Smitha (1978) K cieľom tejto práce môţem v neposlednom rade zaradiť aj získanie nových vedomostí a zručnosti v oblasti spracovávania geografických údajov v GIS- e ako aj oboznámenie sa so širokými moţnosťami ich uplatňovania. 36

43 3 Metodika práce a metódy skúmania 3.1 Charakteristika záujmového územia Všeobecná charakteristika územia Obec Čachtice sa rozprestiera na mieste, kde sa povaţský výbeţok Podunajskej níţiny stretáva s pohorím Malých Karpát na rozlohe 3257 ha asi 7 km juhozápadne od Nového Mesto nad Váhom, ktoré je zároveň okresným mestom (Obr. 3.1). V súčasnosti má 3660 obyvateľov. Obr. 3.1 [Mapa okresov SR] Čachtice sú sídlom miestneho významu a administratívne sa k nim členia Častkovce. Patria do spádového územia Nového Mesta nad Váhom ako sídla obvodového významu a do spádového územia Trenčína ako centrá ekonomickoplánovacej oblasti. Prvá písomná zmienka o obci je v listine Belu IV. Z roku Obyvatelia sa pôvodne zaoberali roľníctvom, vinohradníctvom a remeslami, ktoré rozvinuli najmä habánski usadlíci zo 17. storočia. V Čachticiach sa snúbi dávnoveká história smutne preslávená zločinmi majiteľky Čachtického hradu - Alţbety Báthoryovej, s významným, dejinným krokom štúrovcov - poslednou IV. sednicou literárneho spolku Tatrín, kde sa účastníci dohodli na uzákonení spisovnej slovenčiny. Sídlom prechádza štátna cesta II/504 Trnava- Nové Mesto nad Váhom, ktorá prechádza aj cez Častkovce. V Čachticiach sa na štátnu cestu II/504 napája štátna cesta III/50423, smerujúca na Krajné. Severozápadným okrajom obce prechádza jednokoľajná ţelezničná trať číslo 34 d Nové Mesto nad Váhom- Veselí na Moravou. 37

44 Čachticami pretekajú potoky Jablonka, Dudváh a Dubová v časti intravilánu zregulované do Čachtického kanálu. Častkovcami preteká Dubová a Dudváh. Poľnohospodárske druţstvo Čachtice V Čachticiach bolo druţstvo zaloţené v roku Neskôr, v 70. rokoch došlo k jeho zlúčeniu s druţstvom v Častkovciach, a tak to zostalo aţ do súčasnosti. Nerozdelili sa ani po revolúcií v roku 1989 a pôdu obhospodarujú v katastri oboch obcí. Druţstvo je rozdelené na strediská stredisko rastlinnej výroby, špeciálnej rastlinnej výroby, ţivočíšnej výroby, mechanizácie a administratívy. PD Čachtice hospodári na ha poľnohospodárskej pôdy. Pozemky sa nachádzajú na rovine aj na svahoch. Tie, ktoré nie sú pre poľnohospodársku výrobu vhodné, zatrávnili. Kvalita pôd je rôzna sú stredne ťaţké aţ ťaţšie, väčšinou na sprašiach. Výhodou, najmä v suchých obdobiach je, ţe tieto pôdy sú schopné dlhšie zadrţiavať vlahu. Naopak, problémy niekedy vznikajú pri ich obrábaní. Prípravu pôdy robia klasicky, orbou, ale plánujú časť plochy obrábať aj minimalizačne. V poľnej výrobe sa na najväčšej, pribliţne 450 ha ploche venujú pestovaniu obilnín, najmä ozimnej pšenice. Pre spoločnosť Agria Tvrdošín mnoţia osivo obilnín, a to 6 odrôd pšenice na výmere asi 150 ha. Pestujú aj sladovnícky jačmeň jarný na 250 ha, odrody vyberajú podľa poţiadaviek trhu. Momentálne najziskovejšou je však osivová kukurica, ktorú majú pribliţne na 100 ha. Nevzdali sa ani pestovania cukrovej repy, ktorú majú na ploche pribliţne 220 ha. Z olejnín pestujú slnečnicu a repku olejku, pribliţne v pomere 1:1, na celkovej výmere 100 ha. Okrem toho pestujú aj hrach, kde výmery dosť kolíšu, ale vţdy je aspoň na 20 ha. Pestujú ho na osivo, alebo na potravinárske účely, ale ako hovorí Ing. Gajda:,, hodnota hrachu ako predplodiny je vynikajúca. Treba však dodať, ţe kvôli ţivočíšnej výrobe majú aj kukuricu na siláţ a lucernu asi na 50 ha. S výmerou 55 ha chmeľníc patria v súčasnosti k najväčším pestovateľom chmeľu na Slovensku (Nováková, E. 2010). 38

45 3.1.2 Geomorfologické vyčlenenie Z hľadiska geomorfologického členenia je záujmové územie radené do oblastí, celkov, podcelkov, oddielov (Tab. 3.1). Tab. 3.1 [Geomorfologické vyčlenenie záujmového územia] oblasť Celok podcelok oddiel Fatranskotatranská Podunajská níţina Malé Karpaty Čachtice Karpaty Plešivec Podunajská pahorkatina Trnavská pahorkatina Dolnováţska niva Nedze Podmalokarpatská pahorkatina Dudváţska mokraď Čachtické Karpaty hospodársky obvod lemujú zo západu, ide o zalesnené plochy. Nedze tvoria severný výbeţok, Plešivec tvorí strednú a juţnú časť. Trnavská pahorkatina leţí pod Čachtickými Karpatmi a prakticky celá je poľnohospodársky vyuţívaná. Podmalokarpatská pahorkatina zaberá celú západnú polovicu hospodárskeho obvodu, spodným okrajom ide štátna cesta II/504 v smere severojuţnom a delí územie pribliţne na dve polovice. Dolnováţska niva zaberá celú východnú polovicu, od Podmalokarpatskej pahorkatiny je oddelená morfologickou hranou, vytvorenou bočnou eróziou Váhu, Dudváhu a v teréne dobre viditeľnou, tiahne sa rovnobeţne s cestou v malej vzdialenosti od nej. Dudváţska mokraď sa tiahne západnou časťou nivy, od eróznej hrany po agradačné valy Dubovej Geológia a reliéf Z hľadiska povrchových tvarov záujmové územie patrí morfoštruktúrne k Vonkajším Západným Karpatom a Malej Dunajskej kotline. Územie Čachtíc je reliéfom pozitívnych morfoštruktúr pohorí Fatransko- tatranskej oblasti a negatívnych morfoštruktúr v oblasti Podunajskej níţiny. Morfoskulptúrne patrí k eróznodenudačným reliéfom vrchovín, krasových planín- Malé Karpaty, níţinných pahorkatín, rovín a nív- Podunajská níţina. Styk dvoch základných morfoštruktúr je v teréne dobre viditeľný, v podobe morfologicky výrazných stráni na tektonickom zlome, ktorý oddeľuje Malé Karpaty od Podunajskej níţiny. Čachtické Karpaty ako časť Malých Karpát, zaberajú severný cíp a západný okraj záujmového územia. Ide o vrchovinný reliéf budovaný neogénnymi 39

46 (treťohornými) horninami a to zlepencami, pieskovcami, pieskami v skupine Plešivca na západnom okraji záujmového územia a prevaţne ílmi v jeho juţnej časti (mapa 1). Skupina Nedzí je budovaná vápencami a dolomitmi mezozoika (druhohory), na ktorý sa viaţe reliéf krasových planín- je to tzv. Čachtický kras. Je tvorený krasovou plošinou s kaňonmi a jaskyňou. Podstatnú časť tvoria vápence. Celé územie je pokryté lesom. K reliéfu Malých Karpát sa pričleňuje reliéf níţinných pahorkatín, rovín a nív Podunajskej níţiny. Štátna cesta II/504 je umelou aj prirodzenou hranicou medzi Podmalokarpatskou pahorkatinou a Dolnováţskou nivou. Reliéf pahorkatiny tvorí západnú časť záujmového územia, poľnohospodársky vyuţívaného a je budovaný pleistocennými (štvrtohornými) sprašami, sprašovými hlinami a svahovinami. Spraše vznikli eolickou (veternou) činnosťou, má premenlivý obsah CaCO 3. Sprašové hliny vznikli odvápnením spraší. Sú zrnitostne ťaţšie a leţia v juhozápadnej časti záujmového územia. U svahovín ide o neogénne sedimenty splavené z priľahlého pohoria. Zrnitostne sú ťaţké, tvoria výbeţky do pahorkatiny a miestami sú zalesnené. Pahorkatina je mierne modelovaná, údoliami rozčlenená na pretiahnuté chrbty prevaţne s juţnou, juhozápadnou a juhovýchodnou expozíciou. Nadmorská výška sa pohybuje od m.n.m. Priemerný sklon svahov je od 6 do 16. Východnú časť územia, poľnohospodársky vyuţívaného tvorí reliéf aluviálnej nivy Dubovej, Dudváhu a Váhu. Od pahorkatiny je oddelená výraznou morfologickou hranou vytvorenou laterálnou eróziou Dudváhu a Váhu. Prebieha súbeţne so štátnou cestou II/504 v malej vzdialenosti od nej Pôdy Pôda patrí k najzákladnejším zloţkám ţivotného prostredia, je výsledkom pôdotvorného procesu. Plní mnoţstvo dôleţitých funkcií, môţeme teda hovoriť o jej polyfunkčnosti. Z hľadiska poľnohospodárskej produkcie, je pôda základným zdrojom obţivy pre ľudí. Moţno teda povedať, ţe celá poľnohospodárska výroba a teda aj celková produkcia vypestovaných plodín je viazaná na existenciu úrodných pôd. Súbor všetkých pôd na zemskom povrchu predstavuje pôdny príkrov, ktorý sa označuje ako pedosféra. Z hľadiska pôdnych typov a subtypov rozlišujeme v záujmovom území pôdy: Hnedozem v kombinácií s Regozemou kultizemnou, Kambizem, Kambizem v kombinácií s Rankerom kambizemným, Kambizem modálna, Regozem kultizemná v kombinácií s Hnedozemou modálnou, Hnedozem pseudoglejová, Hnedozem 40

47 luvizemná, Hnedozem modálna, Čiernica glejová, Kultizem, Luvizem pseudoglejová, Pseudoglej luvizemná. Hnedozeme patria do skupiny ilimerických pôd, ktoré sa vyznačujú prítomnosťou luvického diagnostického B- horizontu.. Hnedozeme sprašovej pahorkatiny zaberajú západnú časť záujmového územia. Substrátom sú spraše, sprašové hliny a svahové hliny. Hlavným pedogenetickým procesom je ilimerizácia a oglejenie. V sypkom substráte, za vyluhovania vápnika a za daných zráţkových pomerov, dochádza k mechanickému posunu ílu zráţkovou vodou. Spolu s pôdnymi koloidmi sú posúvané zlúčeniny ţeleza, obaľujúce pôdne zrná a tieţ sú splavované nízkomolekulárne organické zlúčeniny. Vytvára sa iluviálny (obohatený) horizont. Na plošinatých chrbtoch a v depresiách sa sústreďuje viac vody, ktorá spôsobuje intenzívnejšie premývanie pôdneho profilu a výraznejšiu ilimerizáciu. Sú to pôdy hlboké, hlinité, bez skeletu, s reakciou mierne kyslou aţ neutrálnou, s nízkym aţ stredným obsahom humusu. Pôdy nesú stopy ilimerizácie a na ťaţších substrátoch, v depresných polohách stopy oglejenia, spôsobené stagnajúcou povrchovou vodou. Prejavuje sa to v nepriaznivejších chemických vlastnostiach pôdy. Pôdy trpia zmyvom, hlavne v členitejších terénoch. Luvizeme patria do skupiny ilimerických pôd, vyznačujú sa prítomnosťou luvického diagnostického B- horizontu. Ide o veľmi produkčné aţ stredne produkčné orné pôdy a veľmi produkčné trávne porasty. Luvizeme sú menej úrodné pôdy, aby poskytovali dobré úrody treba ich predovšetkým vápniť a dostatočne hnojiť. Sú to štvorhorizontové A-E-B-C pôdy vyvinuté na rôznych, prevaţne nekarbonátových pôdotvorných substrátoch, v podmienkach premyvného vodného reţimu, na zarovnaných reliéfoch v oblasti styku níţin s pahorkatinami aţ vrchovinami. Pôdotvorným substrátom sú polygenetické sedimenty, eluviálne a eluvio-deluviálne produkty zvetrávania rôzneho pôvodu a veku na relatívne zarovnaných reliéfoch. Fluvizeme patria do skupiny iniciálnych pôd, ktoré majú vytvorený len ochrický A- horizont. Tieto pôdy leţia na karbonátových aluviálnych náplavoch Váhu, Dudváhu, Dubovej o hrúbke 6 10 m v podloţí s neogénnymi ílmi. V kvartérnych sedimentoch prevládajú piesčité štrky a hliny. Ide o vzdialenejšie časti aluviálnej nivy s priľahlou sprašovou pahorkatinou a teda aluviálne náplavy sú zrnitostne ťaţšie. Pôdy sú pre vody stredne priepustné aţ dobre priepustné. Kapilárnym vzlínaním z hladiny podzemnej vody sa dostávajú do pôdneho profilu a pôdy nesú stopy glejových procesov. Hlavným pedogenetickým procesom je tvorba humusu, v minulosti rušená 41

48 záplavami, spojená s miernym glejovým procesom. Sú to pôdy hlboké, hlinité aţ ílovito-hlinité s reakciou neutrálnou aţ alkalickou, stredne humóznou (Zaujec, 2002). Regozeme patria do skupiny iniciálnych pôd, ktoré majú vytvorený len ochrický A- horizont. Patria medzi menej úrodné pôdy. Sú to mladé dvojhorizontové A-C pôdy s iniciálnym pôdotvorným procesom narúšaným rôznymi faktormi a podmienkami, najmä eróziou. Vyvinuté sú na nealuviálnych, stredne ťaţkých, nespevnených nekarbonátových sedimentoch, na konvexných (vypuklých) partiách reliéfu pahorkatín. Pôdotvorným substrátom sú eolické a príbuzné sedimenty, neogénne piesky aţ íly (Zaujec, 2002). Ranker patrí do skupiny iniciálnych pôd, ktoré majú vytvorený len ochrický A- horizont. Ide o extrémne skeletovité pôdy s mnohými ďalšími nepriaznivými vlastnosťami. Z poľnohospodárskeho hľadiska sú vhodné len pre trvalé trávne porasty. Dominantným pôdotvorným procesom je akumulácia organických látok v podmienkach horskej klímy. Pôdotvorným substrátom sú silne skeletnaté zvetraliny pevných silikátových hornín (Zaujec, 2002). Čiernice patria do skupiny rendzinových pôd s mačinovým pôdotvorným procesom. Sú najprodukčnejšími pôdami. Vyskytujú sa prevaţne v širokých nivách slovenských riek, kde záplavy minimálne ovplyvňujú vývoj pôdneho pokryvu. Úrodnosťou sú často lepšie hodnotené ako černozeme, pretoţe vyhovujú širokému sortimentu rastlín najmä tým, ţe ich pôdny profil je periodicky zvlhčovaný podzemnou vodou, ktorá sa kapilárnym zdvihom dostáva často aţ k povrchu pôdy. Čiernice glejové, ktoré sa vyskytujú v záujmovom území sú vhodné pre pestovanie ovsa, kukurice, ďateliny, lucerny. Tieto dvojhorizontové A- C pôdy sú vyvinuté prevaţne na nekarbonátových aluviálnych sedimentoch teplejších oblastí. Pôdotvorným substrátom sú prevaţne fluviálne sedimenty, lokálne depresné polohy iných sedimentov (Zaujec, 2002). Kambizeme patria do skupiny hnedých pôd s kambickým B- horizontom, ktorý vznikol v procese hnednutia, alterácie, oxidického zvetrávania. Ide o trojhorizontové A- B-C pôdy vyvinuté zo zvetralín, vyvretých metamorfovaných vulkanických hornín, prevaţne z nekarbonátových sedimentov paleogénu a neogénu, lokálne tieţ z nespevnených sedimentov. Sú najrozšírenejším pôdnym typom na Slovensku. Kambizeme označujeme ako stredne úrodné pôdy, vhodné len pre uţší sortiment pestovaných plodín. Vyuţite pôdy v niţších polohách listnaté lesy, vinohrady, sady, orná pôda, vo vyšších polohách ihličnaté lesy, lokálne pasienky (Zaujec, 2002). 42

49 Pseudogleje patria do skupiny hydromorfných pôd, pre ktoré je charakteristický hydromorfný proces, ktorý prebieha pod dlhodobým vplyvom zvýšenia pôdnej vlhkosti a za nedostatku kyslíka v pôdnej hmote. Tieto pôdy teda vznikajú na zamokrených plochách, najmä zníţených, ktoré pre ťaţkú nepriepustnú spodinu nemajú riadny odtok perkolujúcej vody. Pseudogleje vznikajú na rôznych, prevaţne nekarbonátových pôdotvorných substrátoch, fluvioglaciálnych a polygenetických sedimentoch. Vyuţitie pôdy prevaţne na listnaté lesy, trvalé trávne porasty, menej sa vyuţíva ako orná pôda (Zaujec, 2002). Kultizeme patria do skupiny antropických pôd s výrazným antropickým pôdotvorným procesom. Sú to pôdy s dominantným kultizemným melioračným A- horizontom (Zaujec, 2002) Klimatické pomery V záujmovom území sa v zmysle empirickej klimatickej klasifikácie urobenej Končekom a Petrovičom nachádza mierne teplá a teplá oblasť. Mierne teplá oblasť je ohraničená počtom letných dní (s max. teplotou vzduchu 25 C) pod 50 a júlová izoterma je 16 C. Klíma je mierne teplá, mierne vlhká, s miernou zimou. Patrí sem zalesnená a pahorkatinná časť územia. Teplá oblasť má v roku viac ako 50 letných dní. Klíma je teplá, mierne vlhká, s miernou zimou. Patrí sem zvyšok záujmového územia. Z hľadiska klimaticko-geografického členenia podľa K. Tarábka záujmové územie patrí do horskej a níţinnej klímy. Charakter horskej klímy má celá vrchovinná aj pahorkatinná časť záujmového územia. Horská klíma sa vyznačuje malou inverziou teplôt, je vlhká, mierne teplá. Charakter níţinnej klímy má aluviálna niva. Níţinná klíma sa vyznačuje malou inverziou teplôt, je suchá aţ mierne suchá, prevaţne teplá. Klimatické prvky a ich charakteristika Teplota vzduchu patrí k hlavným klimatickým činiteľom, ktorý spoločne s atmosférickými zráţkami určuje klimatický ráz danej oblasti. Ročný chod teploty je dosť nepravideľný. Najchladnejším mesiacom bol január s teplotou -2,7 C. Naopak mesiacom s najvyššími teplotami bol v sledovanom období mesiac august s priemernou mesačnou teplotou 21,2 C. 43

50 Tab. 3.2 [Priemerné mesačné teploty (rok 2009)] Mesiac I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X. XI. XII. Teplota -2,7 0,5 4,9 14,7 15,6 17,4 20,9 21,2 17,5 9,4 5,9 0,8 Obr. 3.2 [Priemerné mesačné teploty (rok 2009)] Atmosférické zráţky sa spolu s teplotou vzduchu povaţujú za najdôleţitejší meteorologický prvok. Zráţky patria k najpremenlivejším meteorologickým prvkom tak z priestorového ako aj z časového hľadiska. Atmosférické zráţky sú najviac ovplyvňované nadmorskou výškou, geografickou polohou územia, náveternosťou, resp. záveternosťou územia k prevládajúcemu prúdeniu, ktorý prináša vlhké vzduchové hmoty a frontálne systémy. V sledovanom období bol najvlhkejším mesiacom júl s úhrnom zráţok 81,4 mm. Naopak najsuchším mesiacom bol apríl, pričom úhrn zráţok bol len 9,8 mm. 44

51 Tab. 3.3 [Mesačné úhrny zrážok (rok 2009)] Mesiac I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X. XI. XII. úhrn zráţok 34,4 70,8 69,4 9,8 34,6 81, ,2 17,4 70,6 61,8 98,6 Obr. 3.3 Mesačné úhrny zrážok (rok 2009) Údaje boli namerané meteorologickou stanicou ISS Vantage Pro2, umiestnenou v blízkosti budovy administratívy PD Čachtice, v Čachticiach (Obr. 3.4). Integrovaná senzorová jednotka (ISS) slúţi k meraniu širokej škály meteorologických údajov, ktoré sú následne zobrazované na konzole Vantage Pro2. V závislosti na type prístroja sú dáta posielané buď káblom, alebo bezdrátovo. ISS meria nasledujúce dáta: o rýchlosť vetra o smer vetra o Zráţky (denné, mesačné, ročné zráţky, intenzita zráţok) o vonkajšiu teplotu o vonkajšiu relatívnu vlhkosť vzduchu ISS sa skladá z niekoľkých častí, a to anemometra, zráţkomera a radiačného štítu. 45

52 Obr. 3.4 [Meteorologická stanica Vantage Pro2 (Gajdová, 2010)] 46

53 3.2 Metodika stanovenia jednotlivých eróznych faktorov Metodika postupu stanovenia jednotlivých eróznych faktorov je pri modelovaní vodnej erózie pôd ovplyvňovaná viacerými skutočnosťami. Prvým krokom je výber modelu, ktorým budeme chcieť charakterizovať daný jav. Druhý krok pozostáva z prípravy údajov, ktoré budeme potrebovať k pouţitiu vybraného modelu pre kalkuláciu eróznych faktorov potrebných k výpočtu vodnej erózie. Časovo aj pracovne najnáročnejšiu časť predstavuje zber údajov a ich následná digitalizácia, ktorej cieľom je vytvorenie poţadovanej databázy vstupných dát pre vybraný model, ktorý v našom prípade predstavuje Univerzálna rovnica straty pôdy, ktorej autormi sú Wischmeier a Smith. Na procese vodnej erózie sa podieľa viacero faktorov, ktoré v spoločnej súčinnosti spôsobujú takúto formu degradácie pôdy. Časť vstupných faktorov potrebných k modelovaniu vodnej erózie sme získali zo sekundárnych zdrojov a časť sme vypočítali v prostredí GIS zo získaných údajov. o Faktor eróznej účinnosti daţďa, tzv. R- faktor sme odčítali z tabuľkových hodnôt ktoré uvádzajú (Ilavská- Jambor- Lazúr, 2005) z VUPOP (Výskumného ústavu pôdoznalectva a ochrany pôdy). o Podobne sme získali aj faktor náchylnosti na pôdnu eróziu, tzv. K- faktor, ako funkciu HPJ (hlavnej pôdnej jednotky) v 7- miestnom BPEJ taktieţ podľa autorov (Ilavská- Jambor- Lazúr, 2005) VUPOP. Tento faktor vstupuje do výpočtu ako mapa K- faktora, ktorá je odvodená z mapy BPEJ. o Faktor ochranného vplyvu vegetácie, tzv. C- faktor sme stanovili podľa Wischmeier, Smith, 1978, cit. Antal (2005), a doplinili podľa Alenu (1986). Údaje, ktoré bolo potrebné vypočítať v prostredí GIS sú charakteristiky vlastnosti reliéfu ako sklon, svahová dĺţka. Tieto údaje sme odvodili z digitálneho modelu reliéfu, kde vrstevnice predstavovali vstupné bodové pole pre jeho tvorbu pomocou priestorovej interpolácie. Interpolácia je matematická metóda, ktorou sa vypočíta hodnota modelovaného javu v bode, ktorý sa nachádza medzi zadanými a vstupnými bodmi a cez ktoré musí funkcia prechádzať. Pri modelovaní vodnej erózie bol pouţitý rastrový DMR. Pre odvodenie charakteristík reliéfu bolo potrebné vykonať vyhladenie DMR, 47

54 z ktorého sme získali poţadovaný sklon v percentách a neprerušenú dĺţku svahu v metroch, ktorý bol potrebný k výpočtu topografického LS faktora. o Hodnotu LS faktora sme vypočítali v mapovom kalkulátore v prostredí ArcView GIS 3.2 (s rozšírením na Spatial Analyst) podľa vzťahu XY z mapy dĺţok a sklonu svahu. Pouţitý model má poukázať na potenciál hrozby vzniku vodnej erózie v záujmovom území. 48

55 4 Výsledky práce 4.1 Erózna ohrozenosť Stanovenie erózneho odnosu Erózny odnos sme v práci stanovili na základe Wischmeier Smithovej Univerzálnej rovnice straty pôdy (1.9), výpočtom pomocou jednotlivých eróznych faktorov v prostredí GIS. Išlo o stanovenie potenciálnej erózie, ktorá predstavovala len moţné ohrozenie pôdy vodnou eróziou bez ochranného vplyvu vegetácie a stanovenie reálneho odnosu, ktorý počítal aj s protieróznou účinnosťou rastlinného krytu Stupeň eróznej ohrozenosti pôdy Podľa Alenu (1986), stupeň eróznej ohrozenosti pôdy (SEOP) vyjadruje ročný, alebo dlhší priebeh eróznych procesov relatívnym (pomerným) číslom, t.j. indexom, ktorý určuje zaradenie erózneho ohrozenia do piatich tried postupne narastajúcej ohrozenosti pôdy účinkami vodnej erózie. 4.1). SEOP: Trieda SEOP Indexy SEOP Stupeň eróznej ohrozenosti pôdy sa vyjadruje triedou a názvom SEOP (Tab. Tab. 4.1 [Tabuľa indexov stupňa eróznej ohrozenosti pôdy] Neohrozená aţ mierne ohrozená pôda Názov stupňa eróznej ohrozenosti pôdy (SEOP) Stredne ohrozená pôda Výrazne ohrozená pôda Veľmi výrazne ohrozená pôda Katastrofálne ohrozená pôda i= 1,00 od 1,00 do 2,00 od 2,01 do 7,00 od 7,01 do 28,00 nad 28,00 Na základe erózneho odnosu a ročnej prípustnej straty pôdy pri danej hĺbke pôdneho profilu sme v práci vypočítali indexy stupňa eróznej ohrozenosti sledovaného územia a to podľa limitných hodnôt stanovených v Zákone 220/2004 Z. z a podľa STN Názory na limitné hodnoty odnosu pôdy eróziou sa značne líšia. Zatiaľ, čo Zákon uvádza limitné hodnoty menej prísne, STN stanovuje oveľa prísnejšie kritéria hodnotenia erózneho odnosu. Treba však podotknúť, ţe zákon je nadradený a teda platia limitné hodnoty v ňom stanovené. V práci sme v rámci sledovaného 49

56 územia stanovovali potenciálnu a reálnu eróziu, zvlášť podľa limitných hodnôt uvádzaných v zákone 220/2004 Z. z (Obr. 4.1, Obr. 4.2) a podľa prípustných hodnôt stanovených v STN (Obr. 4.3, Obr. 4.4). Následne sme z vypočítaných hodnôt podľa tabuľky indexov stupňa eróznej ohrozenosti pôdy (Tab. 4.1) pre záujmové územie stanovili stupne eróznej ohrozenosti pôdy a ich zaradenie do jednotlivých tried SEOP, uvádzané v tabuľke 4.2. SEOP (triedy) Tab. 4.2 [Zastúpenie tried SEOP v záujmovom území] Potenciálna erózia podľa Zákona 220/2004 (%) Reálna erózia podľa Zákona 220/2004 (%) Potenciálna erózia podľa STN (%) Reálna erózia podľa STN (%) 1 91,14 98,36 58,78 84,95 2 5,10 1,22 16,02 9,73 3 3,37 0,40 21,22 4,92 4 0,37 0,01 3,64 0,40 5 0,01 0,34 0,01 spolu 100 % 100 % 100 % 100 % Potenciálna erózia predstavuje moţné (teoretické) ohrozenie pôdy procesmi vodnej erózie v prípade, ak sa na nej nenachádza ţiadny vegetačný kryt, teda pri jej výpočte nie je zohľadnený protierózny ochranný vplyv rastlín. Zatiaľ, čo reálna erózia predstavuje skutočné ohrozenie pôdy procesmi vodnej erózie, pričom zohľadňuje aj protierózny ochranný vplyv vegetácie. Z výsledkov moţno teda zhodnotiť, ţe v rámci sledovaného územia je podľa zákona 220/2004 Z. z 98,36 % pôd reálne neohrozených aţ miene ohrozených procesmi vodnej erózie, zatiaľ čo potenciálna erózia v rovnakej triede SEOPu predstavuje 91,14 %, čo je spôsobené práve protieróznym ochranným vplyvom vegetácie. To tieţ spôsobilo, ţe podľa tohto zákona sa v záujmovom území nenachádza pôda, ktorá by bola reálne katastrofálne ohrozená procesmi vodnej erózie. Bez vegetačného krytu by však potenciálne erózia, ktorá by predstavovala katastrofálne ohrozenie pôdy mohla vzniknúť a to na 0,01 % poľnohospodárskej pôdy v rámci sledovaného územia. Reálna erózia tu tieţ poukazuje na výskyt 1,22 % stredne ohrozených pôd, 0,40 % výrazne ohrozených pôd a 0,01 % veľmi výrazne ohrozených pôd. 50

57 Podľa prípustných hodnôt stanovených v STN sú v sledovanom území reálne zastúpené všetky triedy SEOP- u, t.j. od neohrozených pôd aţ po katastrofálne ohrozené pôdy. Reálne neohrozené aţ mierne ohrozené pôdy tu zaberajú 84,95 % územia, stredne ohrozené pôdy predstavujú 9,7 %, výrazne ohrozené pôdy 4,92 %, veľmi výrazne ohrozené pôdy 0,40 %, a katastrofálne ohrozené pôdy predstavujú 0,01 % sledovaného územia. Pri porovnaní s potenciálnou eróziou opäť zistíme, ţe bez ochranného vplyvu vegetácie je moţnosť potenciálneho ohrozenia pôd procesmi vodnej erózie vyššia Možné protierózne opatrenia Poľnohospodárska pôda býva často znehodnocovaná v dôsledku jej degradácie, predovšetkým však vplyvom vodnej erózie, ktorá môţe v prípade jej voľného priebehu nadobudnúť ohromné rozmery. Preto je na tejto pôde potrebné zrealizovať vhodné protierózne opatrenia, pričom je potrebné si uvedomiť skutočnosť, ţe jednotlivé protierózne opatrenia sa navzájom dopĺňajú, hoci kaţdé z nich môţe slúţiť inému, špecifickému účelu. Kaţdý vlastník, alebo uţívateľ poľnohospodárskej pôdy je povinný vykonávať účinné protierózne opatrenie, zamerané na ochranu a zachovanie kvalitatívnych vlastností a funkcií pôdy. Potreba protieróznej ochrany vychádza zo stanovenia a vyhodnotenia erózneho ohrozenia poľnohospodárskej pôdy v záujmovom území. V pôdno-klimatických podmienkach Slovenska je dominantná skupina eróznych procesov spôsobených kinetickou energiou daţďa a povrchovým odtokom zráţkových vôd (vodná erózia). Z pohľadu dlhodobého negatívneho efektu na produkčnú schopnosť pôdy, a tým aj na udrţateľné poľnohospodárstvo, je vodná erózia chápaná ako významná environmentálna hrozba (Kubinec, 2008). V práci sme sa nezaoberali navrhovaním protieróznych opatrení, napriek tomu je však nutné ich spomenúť. Podľa STN , cit. Antal, 2005 sa opatrenia proti vodnej erózii na poľnohospodárskej pôde delia na: Organizačné (delimitácia pôdneho fondu, protierózne rozmiestnenie plodín, veľkosť, tvar a rozmiestnenie honov, cestná sieť) Agrotechnické (vrstevnicová agrotechnika, protierózne osevné postupy, zatrávnenie medziriadkov, krátkodobé porasty v medziriadkoch) Biologické (pásové pestovanie plodín, ochranné zatrávňovanie, ochranné zalesňovanie) 51

58 Technické (terénne úpravy, vytváranie terás, povrchové odvodnenie územia) To, či sa na určitom pozemku rozhodneme vyuţiť len organizačné, agrotechnické a biologické opatrenia, alebo či je potrebné aplikovať aj technické protierózne opatrenia, závisí ako od prírodných podmienok, tak aj od spôsobu vyuţívania pôdy. V beţnej poľnohospodárskej praxi sa odporúčajú pouţívať nasledovné ochranné protierózne opatrenia, vhodné pre pôdno- klimatické podmienky Slovenska: o protierózne rozmiestnenie kultúr a plodín v niţších polohách je pestovanie plodín bez obmedzenia, s pribúdajúcim sklonom je vhodné voliť plodiny s vyššou protieróznou účinnosťou (úzkoriadkové plodiny) pri dodrţiavaní zásad ochrannej agrotechniky o veľkosť a tvar pozemkov pozemok by mal mať tvar obdĺţnika orientovaného dlhšou stranou v smere vrstevníc, čím umoţňuje vrstevnicovú agrotechniku, ktorou sa zniţuje intenzita vplyvu erózie na vyuţívanú pôdu. Optimálna veľkosť honu s erodibilnou pôdou by nemala prekročiť veľkosť 5 10 ha, väčšia veľkosť parcely musí byť vyváţená aplikáciou účinnej protieróznej agrotechniky (Kubinec, 2008). o vrstevnicové obrábanie všetky agrotechnické zásahy sa vykonávajú v smere vrstevníc. Môţe ísť o vrstevnicovú orbu, vrstevnicovú sejbu, či ich kombináciu, ktorá môţe v niektorých prípadoch úplne eliminovať povrchový odtok, a tým minimalizovať riziko vzniku ohrozenia pôdy vodnou eróziou o pôdoochranná agrotechnika - Bezorbová agrotechnika: vyuţíva ochranný účinok pozberových zvyškov, pôda sa pred sejbou neobrába pričom sa sejba realizuje do brázdičky v nespracovanej pôde prostredníctvom špeciálnej sejačky, je vhodnejšia pre ľahšie a stredne ťaţké pôdy (Kubinec, 2008). - Nastielanie (mulčovanie): pôda sa spracuje pred sejbou tzv. podrezaním strniska, avšak pozberové zvyšky zostávajú na povrchu pôdy - Minimálna agrotechnika: ide o redukované obrábanie pôdy. Vyuţíva spájanie viacerých operácií. 52

59 o o o - Podrývanie: pouţíva sa za účelom podporenia vsakovacej schopnosti pôdy - Podmietka: cieľom tohto opatrenia je plytké zapravenie pozberových zvyškov do pôdy, realizuje sa po zebre úrody do hĺbky mm pásové pestovanie plodín účinok protierózneho opatrenia spočíva vo vkladaní pásov plodín s vyššou protieróznou účinnosťou medzi pásy plodín s niţšou protieróznou účinnosťou. Vsakovacie pásy prerušia erózne účinný povrchový odtok, pričom pretransformujú vodu povrchovú na vodu podpovrchovú. protierózne osevné postupy ide o rotáciu plodín s ochranným účinkom, ktorý je zaloţený na princípe zaraďovania do poľného sledu plodín, ktoré čo najviac chránia pôdu pred priamym dopadom daţďových kvapiek, alebo bránia v tvorbe povrchového dotoku delimitácia pôdneho fondu Pri správnom zhodnotení záujmového územia ako aj pri vhodnej kombinácií protieróznych opatrení sa zvyšuje ich účinnosť na pôdu, a tým sa zároveň zniţuje negatívny vplyv erózie na pôdu. 53

60 54

61 55

62 56

63 57

64 5 Záver Dnes, podobne ako aj v minulosti je základnou a teda aj najdôleţitejšou činnosťou človeka obstarávanie potravy pre uspokojovanie ľudských potrieb. V mnohých častiach Zeme sa však táto poţiadavka stáva stále viac komplikovanejšou a obtiaţnejšou v dôsledku dosahovania stále niţších úrod. To je podmienené hlavne zniţovaním výmer poľnohospodárskych pôd, vyuţívaním úrodných pôd na nepoľnohospodárske účely, zlým obhospodarovaním či častou fyzikálnou alebo chemickou degradáciou pôd. Pôda je chápaná ako jedna zo základných zloţiek ţivotného prostredia, ktorá plní v prírode mnoţstvo dôleţitých funkcií. Podstatné však je, ţe ide o limitovaný, nenahraditeľný a ľahko zničiteľný prírodný zdroj, ktorý je potrebné chrániť pred jej degradáciou, predovšetkým pred vplyvom vodnej erózie. Tá spôsobuje na poľnohospodárskej pôde najväčšie škody, pretoţe rozhlodáva povrchovú a zároveň najúrodnejšiu vrstvu pôdy, transportuje jej častice na niţšie poloţené miesta, kde sa akumulujú. Erózny proces je komplikovaný, nakoľko naň vplýva viacero faktorov, dôsledkom súčinnosti ktorých môţe dôjsť k nenávratným škodám na poľnohospodárskej pôde. V práci sme sa zaoberali modelovaním vodnej erózie v prostredí geografických informačných systémov. Cieľom bolo vymodelovať potenciálnu ohrozenosť územia vodnou eróziou, pričom ako model sme si zvolili Wischmeier- Smithovu univerzálnu rovnicu straty pôdy a záujmové územie predstavovala časť poľnohospodárskej pôdy v obci Čachtice. Táto práca obsahuje aj metodiku stanovenia jednotlivých eróznych faktorov, ktorými sú erózna účinnosť daţďa, náchylnosť pôdy na vodnú eróziu, topografický faktor, faktor ochranného vplyvu vegetácie a ktoré sú potrebné k výpočtu poţadovaných hodnôt. Výsledkom práce bolo stanovenie SEOP- u (stupňa eróznej ohrozenosti pôd) záujmového územia, ktorým sa určilo zaradenie územia do piatich tried postupne narastajúceho ohrozenia pôd procesmi vodnej erózie. Pri výpočte indexov SEOP- u sme vychádzali z vypočítaného potenciálneho a reálneho erózneho odnosu a limitných hodnôt stanovených v zákone 220/2004 Z. z a z prípustných hodnôt uvádzaných v STN Limitné i prípustné hodnoty sú funkciou hĺbky pôdy. Na ich základe sme v prostredí GIS vytvorili mapové výstupy potenciálnej a reálnej erózie zvlášť pre zákon 58

65 a zvlášť pre STN, a pre porovnanie sme vytvorili tabuľku percentuálneho zastúpenia jednotlivých tried SEOP v záujmovom území. Podľa zákona 220/2004 Z. z je prevaţná časť záujmového územia (aţ 98,36 %) neohrozená aţ mierne ohrozená procesmi vodnej erózie, a len 0,01 % územia spadá pod veľmi výrazne ohrozené pôdy. Pod piaty a teda posledný stupeň eróznej ohrozenosti nespadá v rámci záujmového územia ţiadna pôda. Podľa STN je v záujmovom území zastúpených všetkých päť tried SEOP- u. Neohrozenú aţ mierne ohrozenú pôdu vodnou eróziou predstavuje 84,95 % záujmového územia, a 0,1 % spadá pod katastrofálne ohrozené pôdy procesmi vodnej erózie. V rámci výsledkov práce sú zahrnuté aj moţné protierózne opatrenia, vhodné pre pôdno - klimatické podmienky Slovenska, ktorými je moţné ovplyvniť, prípadne zamedziť škodlivým účinkom vodnej erózie na poľnohospodársky vyuţívaných pôdach. 59

66 6 Zoznam použitej literatúry 1. ANTAL, J Ochrana a zúrodňovanie pôdy. Nitra: VŠP, s. ISBN ANTAL, J Protierózna ochrana pôdy. 1. Vyd. Nitra : SPU, s. ISBN ANTAL, J Ochrana pôdy a lesotechnické melirácie II, Návody na cvičenia. 2. Vyd. Nitra : Príroda, vydavateľstvo kníh a časopisov, n.p., Bratislava pre Vysokú školu poľnohospodársku v Nitre, s. ISBN ANTAL,J.- FÍDLER,J. a kol Poľnohospodárske meliorácie. Príroda, vydavateľstvo kníh a časopisov, n.p., Bratislava s. ISBN DZUROVČIN, L. 2000, Geomorfológia. Prešov: FHPV PU s. ISBN FRANTIŠEK, A Stanovenie straty pôdy erozívnym splachom pre navrhovanie protieróznych opatrení na poľnohospodárskej pôde: Metodická pomôcka. Bratislava ILAVSKÁ, B. JAMBOR, P. LAZÚR, R Identifikácia ohrozenia kvality pôdy vodnou a veternou eróziou a návrhy opatrení. Bratislava: VÚPOP Bratislava, s. ISBN X. 8. KLINDA,J. a i Správa o stave ţivotného prostredia Slovenskej republiky v roku vyd. Bratislava: MŢP SR, s. ISBN KLUKANOVÁ, A. a i Mapovanie a monitorovanie geologických faktorov na oddelení inţinierskej geológie ŠGDÚŠ: Geologické práce, Správy 110, ŠGDÚŠ. Bratislava S KOCO, Š. Modelovanie vzniku výmoľovej erózie v okolí Bardejova pomocou geografických informačných systémov: Diplomová práca. Prešov: Prešovská Univerzita, s. 11. LIESKOVSKÝ, J. KENDERESSY, P Modelovanie a identifikácia stôp erózie pre potreby územnoplánovacej dokumentácie. In Ţivotné prostredie, roč. 43, 2009, č.6, s NOVÁKOVÁ, E Kríza ukázala, ţe je výhodné pestovať viac plodín. In Naše pole, 2010, č. 3, s

67 13. RITTER, MICHAEL E The Physical Environment: an Introduction to Physical Geography [online], 2006.[cit ]. Dostupné na: thering/water_erosion.html 14. STN : Hydromeliorácie Protierózna ochrana poľnohospodárskej pôdy Základné ustanovenia. 15. ŠIMONIDES, I Základy geografických informačných technológií. Vyd. Nitra: SPU, s. ISBN VALÚCHOVÁ, Súhrnný projekt pozemkových úprav pre JRD Čachtice. Vyd. ŠMS, Bratislava, s. 17. ZAUJEC, A. a kol Pedológia. Vyd. Nitra: SPU, s. ISBN 18. ZÁKON NR SR č. 220/2004 Zb. Ministerstva ţivotného prostredia Slovenskej republiky z 10. marca 2004 o ochrane a vyuţívaní poľnohospodárskej pôdy a o zmene zákona č. 245/2003 Z.z o integrovanej prevencii a kontrole znečisťovania ţivotného prostredia a o zmene a doplnení niektorých zákonov 61

68 PRÍLOHY Príloha 1: Mapa súčasnej krajinnej štruktúry Príloha 2: Mapa pôdotvorného substrátu Príloha 3: Mapa pôdneho typu Príloha 4: Mapa honového usporiadania Príloha 5: Bokšiny LSB, Príloha 6: Bokšiny LSB, Príloha 7: Vinohrad Častkovce, Príloha 8: Vinohrad Častkovce detail Príloha 9: Erózna ryha na Bokšinách, Príloha 10: Erózna ryha 2 na Bokšinách, Príloha 11: Vinohrad Častkovce,

69

70

71

72

73

74

75 Príloha 9: Erózna ryha na Bokšinách, (Gajdová, 2010) Príloha 10: Erózna ryha II. na Bokšinách, (Gajdová, 2010)

76