Univerzální rovnice ztráty půdy

Univerzální rovnice ztráty půdy (USLE) je matematický model popisující proces vodní eroze půdy, používaný při výpočtech průměrné dlouhodobé ztráty půdy.^[1] Tento model je mj. v České republice směrodatný při plnění standardů Dobrého zemědělského a environmentálního stavu 5.^[2]

Úvod

Rovnice USLE byla vyvinuta ve Spojených státech amerických na datech získaných ministerstvem zemědělství (USDA) experimentálně pomocí simulátoru deště.

Výpočet

$G=R\cdot K\cdot L\cdot S\cdot C\cdot P$

kde:

G – průměrná dlouhodobá ztráta půdy (t∙ha⁻¹∙rok⁻¹),
R – faktor erozní účinnosti deště, vyjádřený v závislosti na kinetické energii a intenzitě erozně nebezpečných dešťů (MJ∙ha⁻¹∙cm∙h⁻¹∙rok⁻¹),
K – faktor erodovatelnosti půdy, vyjádřený v závislosti na textuře a struktuře ornice, obsahu organické hmoty a propustnosti půdního profilu (t∙h∙MJ⁻¹∙cm⁻¹),
L – faktor délky svahu, vyjadřující vliv nepřerušené délky svahu na velikost ztráty půdy erozí (bezrozměrný – poměr smyvu ke smyvu na jednotkovém pozemku délky 22,13 m),
S – faktor sklonu svahu, vyjadřující vliv sklonu svahu na velikost ztráty půdy erozí (bezrozměrný – poměr smyvu ke smyvu na jednotkovém pozemku sklonu 9 %),
C – faktor ochranného vlivu vegetace, vyjádřený v závislosti na vývoji vegetace a použité agrotechnice (bezrozměrný – poměr smyvu ke smyvu na jednotkovém pozemku s trvalým úhorem),
P – faktor účinnosti protierozních opatření (bezrozměrný – poměr smyvu ke smyvu na jednotkovém pozemku obdělávaném ve směru sklonu pozemku).

Pokud hodnota dlouhodobého průměrného smyvu půdy nepřekročí hodnotu dlouhodobé přípustné ztráty půdy (G_p), nedochází na dané lokalitě k zrychlené erozi, lokalita není ohrožena vodní erozí a jsou zachovány funkce půdy a její úrodnost.

tedy $Gp\geq G$

kde: G_ppřípustná průměrná roční ztráta půdy (t.ha⁻¹.rok⁻¹)

Pokud však hodnoty dlouhodobého průměrného smyvu půdy překročí hodnoty dlouhodobé přípustné ztráty půdy (tedy Gp < G), dochází vlivem vodní eroze k nadlimitní ztrátě půdy a tím i k ztrátě funkcí půdy a snižování její úrodnosti. Rozdíl mezi dlouhodobým průměrným smyvem a dlouhodobou přípustnou ztrátou půdy současně vyjadřuje i míru erozní ohroženosti dané lokality.

Užití v rámci ČR

Hodnoty přípustné průměrné roční ztráty půdy erozí jsou stanoveny především z hlediska dlouhodobého zachování funkcí půdy a její úrodnosti. Hloubka půdy je charakterizována mocností půdního profilu, kterou omezuje skalní podklad, nebo vysoká skeletovitost a to na základě bonitace půdy, vyjádřené kódem BPEJ. Hloubka půdy je v systému BPEJ vyjádřena 5. číslicí sdruženého kódu BPEJ pro skeletovitost a hloubku půdy. Kódy 7, 8, a 9 jsou určeny pro BPEJ pozemků se sklonem > 12° a pro BPEJ nevyvinutých (litozem, ranker) půd. Pro půdy s kódem 8 a 9 je hloubku půdy nutné zjistit terénním průzkumem v místech nejsvažitější části pozemku. V případě pozemků s mělkými půdami s hloubkou do 30 cm se doporučuje jejich převedení do kategorie trvalých travních porostů (TTP).

Hloubka půdy	Kód kombinace skeletovitosti a hloubky půdy (5. číslice kódu BPEJ)	Přípustná průměrná roční ztráta půdy erozí (t.ha⁻¹.rok⁻¹)
mělká (< 30 cm)	5, 6	doporučeno převést do TTP
středně hluboká (30–60 cm) a hluboká (> 60 cm)	0, 1, 2, 3, 4, 7	4,0

Protože uvedené přístupy k vyjádření erozní ohroženosti pouze popisují současný stav a nedávají návod na to jak zrychlené erozi předcházet, byla rozvinuta myšlenka definování limitů hospodaření na zemědělské půdě s ohledem na zachování funkcí půdy a její úrodnosti. Vzhledem k tomu, že z hlediska hospodaření na orné půdě je ve vztahu k erozní ohroženosti ovlivnitelný pouze ochranný účinek vegetace a účinnost protierozních opatření, byl z rovnice USLE odvozen model pro hodnocení erozní ohroženosti na základě maximálních přípustných hodnot faktoru ochranného vlivu vegetace a protierozních opatření. Vytvořený model je nejen nástrojem na hodnocení erozní ohroženosti ale i návodem jak hospodařit na dané lokalitě tak, aby nedocházelo k nadlimitní ztrátě půdy vodní erozí.

Rovnice USLE je vyjádřená ve tvaru:

$C_{p}\cdot P={\frac {G_{p}}{R\cdot K\cdot L\cdot S}}$

kde: C_p – maximální přípustná hodnota faktoru ochranného vlivu vegetace

Maximální přípustné hodnoty ochranného vlivu vegetace (C_p) vyjadřují vhodný způsob hospodaření na půdních blocích nebo jejich částech, při kterém ještě nedochází k projevům nadlimitní ztráty půdy vodní erozí. Limity přípustné ztráty půdy jsou nastaveny s ohledem na zachování funkcí půdy a její úrodnosti. K jednotlivým C_p lze podle metodik^[3]^[4] určit konkrétní vhodná organizační nebo agrotechnická opatření.

Hodnota C_p	Kategorie erozní ohroženosti	Vhodná rámcová organizační nebo agrotechnická opatření
do 0,005	nejohroženější	doporučení převést příslušné půdní bloky nebo jejich části mezi trvalé travní porosty
0,005–0,02	silně ohrožené	doporučení pěstování víceletých pícnin např. jetele a vojtěšky
0,02–0,2	ohrožené	doporučení vyloučení pěstování erozně nebezpečných plodin, úzkořádkové plodiny lze pěstovat pouze s využitím půdoochranných technologií
0,2–0,6	mírně ohrožené	doporučení pěstování úzkořádkových plodin bez omezení, erozně nebezpečné plodiny pouze s využitím půdoochranných technologií
0,6 a více	bez ohrožení	bez omezení

Vliv vegetačního pokryvu na smyv půdy se projevuje přímou ochranou povrchu půdy před destruktivním působením dopadajících dešťových kapek a zpomalováním rychlosti povrchového odtoku a nepřímo působením vegetace na půdní vlastnosti, zejména na pórovitost a propustnost a především mechanickým zpevněním půdy kořenovým systémem. Ochranný vliv vegetace je přímo úměrný pokryvnosti a hustotě porostu v době výskytu přívalových dešťů (měsíce duben – září). Proto dokonalou protierozní ochranu představují porosty trav a jetelovin, zatímco běžným způsobem pěstované erozně nebezpečné (dříve širokořádkové) plodiny (kukuřice, okopaniny, sady a vinice) chrání půdu nedostatečně.

Při popisu erozních jevů je třeba respektovat jejich výrazně epizodní charakter. Ke ztrátě rozhodující části půdy nedochází rovnoměrně během roku a let, ale během jednotlivých výrazných srážkových epizod. Uvedený popis erozního procesu vztažený k dlouhodobé průměrné roční ztrátě půdy proto lze efektivně využít pro klasifikaci erozní ohroženosti, nikoliv však pro návrh ochranných opatření technického charakteru.

Odkazy

Reference

↑ WISCHMEIER, W.H.; SMITH, D.D. Predicting Rainfall Erosion Losses: A Guide to Conservation Planning. Agriculture Handbook No. 537. Washington, DC.: USDA/Science and Education Administration, US. Govt. Printing Office, 1978. 58 s. Dostupné online.
↑ NOVOTNÝ, Ivan, a kol. Příručka ochrany proti vodní erozi. 3. vyd. Praha: Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, 2017. 86 s. Dostupné online. ISBN 978-80-87361-67-2.
↑ JANEČEK, Miloslav. Ochrana zemědělské půdy před erozí 2007. Praha: Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v. v. i., 2007. 76 s. Dostupné online. ISBN 978-80-254-0973-2.
↑ HŮLA, Josef; JANEČEK, Miloslav; KOVAŘÍČEK, Pavel, et al. Agrotechnická protierozní opatření. Metodika. 2003, s. 48. Dostupné online. ISSN 1211-3972.

Externí odkazy

[1] WISCHMEIER, W.H.; SMITH, D.D. Predicting Rainfall Erosion Losses: A Guide to Conservation Planning. Agriculture Handbook No. 537. Washington, DC.: USDA/Science and Education Administration, US. Govt. Printing Office, 1978. 58 s. Dostupné online.

[2] NOVOTNÝ, Ivan, a kol. Příručka ochrany proti vodní erozi. 3. vyd. Praha: Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, 2017. 86 s. Dostupné online. ISBN 978-80-87361-67-2.

[3] JANEČEK, Miloslav. Ochrana zemědělské půdy před erozí 2007. Praha: Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v. v. i., 2007. 76 s. Dostupné online. ISBN 978-80-254-0973-2.

[4] HŮLA, Josef; JANEČEK, Miloslav; KOVAŘÍČEK, Pavel, et al. Agrotechnická protierozní opatření. Metodika. 2003, s. 48. Dostupné online. ISSN 1211-3972.

[1]

[2]

[3]

[4]