Rýchla zmena klímy môže spôsobiť nestabilitu väčšiny poľnohospodárskych aj lesných ekosystémov vrátane pôdnoekologických. Tieto zmeny sa premietnu do zmenených produkčných a environmentálnych funkcií pôdneho krytu, ktoré môžu postihnúť mnohé regióny Slovenska, predovšetkým južného. Avšak v niektorých prípadoch z hľadiska produkčného potenciálu tvorby biomasy či už na orných pôdach alebo na trvalých trávnych porastoch môže ísť aj o pozitívne údaje.
Na Slovensku bol za posledných 100 rokov zaznamenaný trend rastu priemernej ročnej teploty vzduchu o viac ako jeden stupeň Celzia a pokles priemerných ročných úhrnov atmosférických zrážok o takmer 6 %. Sumy zrážok v letnom polroku sa znížili asi o 20 % na juhu a asi o 10 % na severe.
Keďže všetky klimatické scenáre predpokladajú zvýšenie teploty vzduchu, predpokladajú sa aj skrátené obdobia so zápornými dennými priemermi teploty, pokles absolútnej hodnoty súm záporných teplôt a nárast súm kladných teplôt.
Procesy živinového režimu
Režim živín v pôde je jeden z pôdnych režimov, ktorý svojimi vlastnosťami a dynamikou podstatnou mierou ovplyvňuje úrodnosť pôdy. Tento parameter je dôležitý pre oblasť hnojenia pôdy a výživy rastlín, pre poznanie bilancie živín, ich dynamiky v pôde a v neposlednom rade aj pre samotnú fyziológiu rastlín.
Prognózovanie procesov živinového režimu fosforu, draslíka, vápnika a horčíka v očakávaných klimatických podmienkach je dôležité pre definovanie trendu zásob živín v pôdach. Živiny sú v pôde rozdielne pohyblivé a ich mobilita závisí od množstva faktorov. Na jednej strane sú to chemické vlastnosti (pôdna reakcia, obsah humusu a iné), na strane druhej vlastnosti fyzikálne (zrnitosť pôdy, skeletovitosť, vlhkosť pôdy a pod.). V neposlednom rade ide aj o intenzitu hnojenia, odber živín rastlinami, ale aj o ich vyplavovanie z pôdy do hlbšie ležiacich horizontov pôdy a odplavenie živín v dôsledku vodnej erózie.
Režim dusíka
Režim dusíka je v porovnaní s ostatnými živinami v pôde výrazne pohyblivý, pričom nepriamy vplyv na jeho pohyblivosť má aj teplota a vlhkosť pôdy, ktorá výraznou mierou ovplyvňuje mineralizáciu organickej hmoty v pôde a takým spôsobom aj hromadenie mobilného minerálneho dusíka. Organická hmota v pôde má napriek svojmu malému obsahu nezastupiteľnú úlohu. Okrem toho, že slúži ako zásobáreň živín a energie pre rastliny, prispieva k optimalizácii vzdušného režimu pôd a k zlepšeniu vodnej kapacity. V mnohých pôdach dochádza k úbytku organickej hmoty. Príčinami sú nevhodné poľnohospodárske praktiky a klimatická zmena urýchľujúca mineralizačné procesy.
Mineralizáciou pôdnej organickej hmoty sa v našich pôdach (v závislosti od ich kvality) ročne nahromadí v pôde rozdielne množstvo dusíka. Podľa rôznych autorov sa v našich najúrodnejších pôdach mineralizuje až vyše 200 kg dusíka na hektár ročne. Mineralizácia nie je v priebehu roka konštantná, existuje prudký jarný vzostup jej intenzity s maximom v mesiacoch máj a jún. Vyššia intenzita mineralizácie organickej hmoty je spôsobená vyššou teplotou pôdy, ktorá podporuje procesy prebiehajúce v pôde, a tým aj zvyšuje množstvo minerálneho dusíka v nej. Pôdy v teplejších regiónoch s vyššou teplotou vzduchu sa vyznačujú rýchlou a intenzívnejšou mineralizáciou organickej hmoty, najmä pokiaľ mineralizáciu neobmedzuje sezónne sucho (v černozemnej oblasti). Severnejšie a chladnejšie oblasti majú pomalú a menej intenzívnu mineralizáciu. Podobne vlhké pôdy na nivách riek ovplyvnených vysokou hladinou podzemnej vody (čiernice) sa vyznačujú pomalou mineralizáciou v dôsledku nedostatku kyslíka. Celkovo chladná klíma a veľké množstvo zrážok obmedzujú mineralizáciu.
Výskumom našich kolegov bola zistená preukazná pozitívna závislosť intenzity mineralizácie dusíka v pôde od produkčnej schopnosti pôd, tzn. že v kvalitnejších (produkčnejších) pôdach sa za rovnakú časovú jednotku mineralizuje viac dusíka ako v menej kvalitných (menej produkčných) pôdach (Bielek, 1998). Pri prognózovanej klimatickej zmene by mohlo dôjsť aj k zmene hlavných pôdnych jednotiek, a to vplyvom zvyšujúcej sa priemernej teploty vzduchu, poklesu hladiny podzemných vôd a vysušovaním najmä glejových či oglejených horizontov pôdy. Následne by bolo možné konštatovať aj zvýšený obsah minerálneho dusíka v daných pôdnych typoch. Ide najmä o glejové a oglejené pôdy (v prevažnej miere fluvizeme a čiernice, ale aj luvizeme a kambizeme v našich najteplejších klimatických regiónoch), ktoré by mohli byť v blízkej budúcnosti klasifikované ako modálne a nie glejové.
Vychádzajúc z matematického vzťahu medzi intenzitou mineralizácie dusíka a bodovou hodnotou pôdy, nemôžeme spomenuté zvýšenie obsahu minerálneho dusíka v pôde považovať za výrazné. Pri zvýšení bodovej hodnoty pôdy o 5 bodov sa podľa prepočtov mineralizuje približne o 4 – 5 kg dusíka na hektár ročne. Väčšia zmena v posune bodovej hodnoty sa nepredpokladá. Ak zohľadníme súčasný stav aplikácie organických a minerálnych hnojív, každoročne dodávame do pôdy asi 15 – 20-krát viac dusíka, takže spomenutá zvýšená mineralizácia nebude zohrávať významnú úlohu v dusíkatom režime pôd.
Ďalšou možnou zmenou v režime dusíka, ale aj ostatných živín, je možná zmena plodinovej štruktúry v jednotlivých regiónoch, ako aj predĺženie vegetačnej doby. Toto by mohlo mať za následok zmenu v obsahu pozberových a koreňových zvyškov v pôde po zbere plodín. Ak sa teda predpokladá predĺženie hlavného vegetačného obdobia (ohraničené teplotami T ³ 10,0 °C) (to sa odhaduje o 40 – 80 dní), môže byť vyprodukované väčšie množstvo biomasy, a tým aj v pôde zanechané väčšie množstvo rastlinných zvyškov (koreňov, strniska, listov), v ktorých by sa nachádzalo aj viac nielen organickej hmoty, ale aj živín. Na druhej strane väčšie množstvo vyprodukovanej biomasy bude potrebovať väčšie množstvo živín, ktoré bude dodané do pôdy prostredníctvom hnojív a následne odvezené z pôdy úrodou plodín, takže kolobeh sa prakticky uzavrie. Avšak ani tieto zmeny v obsahu živín v pôde nemôžu výrazne ovplyvniť celkové zmeny v živinovom režime. Z uvedeného možno predpokladať, že režim dusíka v pôde sa pod vplyvom predpokladanej klimatickej zmeny nijako výrazne nezmení. Navyše je ho možné veľmi jednoducho ovplyvniť aplikáciou hnojív, najmä minerálnych.
Režim fosforu
Premeny fosforuv pôde sa dotýkajú ročne iba menej ako 1 % celkového fosforu a 3 – 10 % z fosforu v pôde prístupného rastlinám. Táto skutočnosť sa markantne prejavuje aj na dynamike fosforu v pôde. Zmeny v obsahu rastlinám prístupného fosforu sú minimálne a iba pri aplikovaní vysokých dávok fosforečných hnojív možno pozorovať niektoré sezónne maximá a minimá. Tieto minimá a maximá súvisia s odberom fosforu rastlinami, ale ešte viac s teplotou a vlhkosťou pôdy. Berúc do úvahy modifikované scenáre klimatickej zmeny (priemerné ročné teploty vzduchu a priemerné ročné úhrny zrážok) by mohli mať posledné menované faktory určitý vplyv na režim fosforu pôde.
Vzhľadom na heterogenitu pôdneho krytu nie je možné definovať zmenu režimu plošne pre celé Slovensko. Na základe mnohých pokusov bolo zistené, že pri zvyšovaní teploty pôdy sa v niektorých pôdach obsah jednotlivých frakcií fosforu zvyšuje, v iných zase znižuje. Napríklad vysušením neutrálnych a karbonátových pôd sa fosfor mobilizuje a v kyslých a slabokyslých pôdach je tomu naopak.
V pôdnych typoch černozem, čiernica a rendzina sa pri vyššej teplote hromadí rastlinám prístupný fosfor. Opačný prípad nastáva v pôdach typu hnedozem a luvizem, keď fosfor uvoľnený vyššou teplotou sa v pôde okamžite viaže so železom a hliníkom a stáva sa pre rastliny menej prístupným, resp. až neprístupným. Z uvedeného vyplýva, že v rámci Slovenska je veľmi zložité prognózovať správanie sa fosforu v pôde v očakávaných klimatických podmienkach. Berúc do úvahy prognózovanú zmenu priemernej teploty vzduchu a množstva zrážok v najbližších rokoch, môžeme predpokladať, že nenastanú žiadne významné zmeny v režime fosforu v pôde.
Aj pri predpoklade, že organická hmoty sa bude mineralizovať v dôsledku vyššej teploty intenzívnejšie, uvoľnený fosfor z organických zlúčenín sa prakticky v plnom rozsahu viaže mikroorganizmami, a teda nenastáva jeho akumulácia vo forme prístupnej pre rastliny. Naviac, fosfor ako taký je v pôde veľmi málo pohyblivý, a preto prakticky neexistujú prirodzené spôsoby strát fosforečných zlúčením z pôdy. Viac ako storočné pokusy potvrdili, že tieto zlúčeniny sa zo zrnitostne ťažkých pôd takmer vôbec nevyplavujú a z ľahkých iba v nepatrnej miere.
Najväčšou položkou dynamiky fosforu v pôde je hnojenie, či už minerálnymi alebo organickými hnojivami. Znamená to teda, že aplikácia hnojív bude aj naďalej najdôležitejším faktorom zabezpečenia obsahu prístupného fosforu v pôde. Ich potreba bude závisieť od prognózovaných úrod pestovaných plodín v jednotlivých rokoch, spôsobov pestovania, ale aj od možností novo vyšľachtených odrôd plodín.
Režim draslíka
Podobne ako pri fosfore, aj pri draslíku nastávajú v priebehu roka zmeny v chemických väzbách iba pri malom podiele z celkového obsahu tejto živiny v pôde (1 % z celkového draslíka a 10 % z rastlinám prístupného draslíka). V prípade draslíka má na jeho prístupnosť rastlinám veľký vplyv zrnitostné zloženie pôdy. Čím je pôda ľahšia, tým menej draslíka v prístupnej forme majú k dispozícii na nej pestované rastliny. Je to spôsobené tým, že ľahké pôdy nie sú svojimi fyzikálnymi vlastnosťami schopné pútať draselné katióny. Naopak, ťažké pôdy majú dostatok draslíka vo svojom mineralogickom zložení.
Ďalším faktorom, ktorý vplýva na prístupnosť draslíka rastlinám je vlhkosť pôdy. Čím je pôda vlhšia, tým viac tejto živiny sa nachádza v pôdnom roztoku, odkiaľ je priamo prijímaná rastlinami. Pri vysušovaní pôdy dochádza k uzatváraniu draselných katiónov v mriežkach ílových minerálov a tento sa stáva nedostupným. Viacerými autormi bolo na základe viacročných pokusov dokázané, že v priebehu roka nastávajú dve obdobia výrazného zvýšenia obsahu prístupného draslíka v pôde a jedno obdobie depresie:
– obdobia zvýšeného obsahu sa vyskytujú v mesiacoch apríl – máj a september – október;
– obdobie depresie je v mesiacoch júl – august.
Depresiu však spôsobuje viac nedostatok vlahy a vysoká teplota ako odčerpávanie draslíka rastlinami. Rozdiely v dynamike draslíka možno teda pripísať hlavne hydrotermickým podmienkam.
Ak však berieme do úvahy prognózovanú zmenu v teplotných a vlhkostných podmienkach, môžeme podobne ako v prípade fosforu konštatovať, že nedôjde k výrazným zmenám v režime draslíka v pôde. Pri zvýšení priemernej teploty vzduchu môžeme predpokladať, že obsah prístupného draslíka v pôde sa nezmení do takej miery, aby to ohrozilo stratégiu hnojenia touto živinou. Na sezónnej dynamike draslíka sa nezmení prakticky nič. V suchom letnom období bude dynamiku draslíka v pôde i naďalej sprevádzať obdobie depresie (zníženie obsahu draslíka v prístupných formách), zatiaľ čo vo vlhkých a chladnejších jarných a jesenných mesiacoch budú pôdy zásobené prístupným draslíkom relatívne dobre.
Aj pri draslíku je najväčšou položkou jeho dynamiky v pôde hnojenie. Aplikácia hnojív bude zohrávať najväčšiu úlohu pri znižovaní nepriaznivých klimatických podmienok. Je treba povedať, že rastliny dobre zásobené draslíkom lepšie využívajú vodu kontrolovaným otváraním a zatváraním prieduchov, ktoré sú zodpovedné za príjem oxidu uhličitého a výdaj kyslíka a molekúl vody, sú odolnejšie voči dlhotrvajúcemu suchu a mrazu, efektívnejšie hospodária s vodou.
Režim vápnika
Aj vápnik je živina, ktorá zohráva vo výžive rastlín významnú úlohu. Ešte väčšia úloha mu je pripisovaná v tvorbe pôdnej úrodnosti. Je dokonca pokladaný za základný prvok pôdnej úrodnosti. Podstatne ovplyvňuje prístupnosť ostatných makro- i mikroelementov v pôde, čo sa prejavuje na produkcii a kvalite úrod a následne i na zdraví zvierat a človeka. Navyše vápnik tým, že neutralizuje pôdnu kyslosť, inhibuje príjem ťažkých kovov, najmä kadmia, olova, chrómu a ďalších.
Avšak podobne ako pri predchádzajúcich dvoch prvkoch, ani pri vápniku sa nedá predpokladať, že vplyvom predpokladanej klimatickej zmeny sa jeho režim v pôde podstatne zmení. Keďže prakticky všetky pôdy na Slovensku sú ohrozené acidifikáciou, spôsobenou nielen atmosférickými zrážkami, ale aj vyplavovaním vápnika z pôdneho profilu, odplavovaním v dôsledku vodnej erózie, či jeho odberom pestovanými rastlinami, potreba vápnika (vo forme vápenatých hmôt) sa v budúcnosti nezníži. Pri prípadnom zníženom obsahu vápnika v orničnom horizonte môže ale dôjsť k zvýšenej mobilite ťažkých kovov, čo by mohlo zohrať úlohu v kvalite produkcie. To všetko je však eliminovateľné pravidelnou aplikáciou vápenatých hmôt v dostatočných dávkach.
Režim horčíka
Horčík ako prvok sa nachádza v pôde v dostatočnom množstve, aj keď len malá časť sa nachádza vo formách prístupných pre rastliny (v závislosti od pôdneho typu, pôdnej reakcie, štruktúry pôdy a ďalších faktorov je to 5 – 10 % z celkového obsahu horčíka v pôde). Jednou z jeho dôležitých funkcií v pôde je aj to, že priaznivo ovplyvňuje hydrologické pomery pôd tým, že napr. v porovnaní s vápnikom znižuje presakovanie vody, spomaľuje jej kapilárny zdvih a zvyšuje napučiavanie pôdnych koloidov. Toto by mohlo mať význam pri mierne zvýšenej priemernej teplote vzduchu, avšak jeho úloha nebude výrazne iná, ako je tomu v súčasnosti.
Podľa výsledkov posledného agrochemického skúšania pôd až 80 % výmery poľnohospodárskych pôd na Slovensku zásobených horčíkom v kategórii dobrej, vysokej a veľmi vysokej zásobenosti, takže o osud tejto živiny skutočne nie je dôvod mať obavy. Aj keď na udržanie pozitívnej bilancie horčíka v pôde je treba dodať ročne asi 30 – 40 kg tejto živiny na hektár, horčík sa aplikuje ako súčasť vápenatých hmôt (dolomitický vápenec), aj ako zložka draselných hnojív. Aplikácia samotného horčíka nie je v súčasnosti vo veľkej väčšine prípadov potrebná. To isté sa dá predpokladať aj v budúcnosti, pretože ak budú aplikované vápenaté hmoty kvôli odstráneniu pôdnej kyslosti a draselné hnojivá, bude do pôdy automaticky aplikovaný aj horčík.
Prognóza živinového režimu
Na základe prognózovaných zmien priemerných teplôt vzduchu a priemerných zrážok sa nedá vysloviť jednoznačný záver na zmenu živinových režimov v poľnohospodárskych pôdach. Z hľadiska dynamiky živín v pôde je predpokladaná zmena klimatických podmienok príliš mierna na to, aby sa táto charakteristika mohla výrazne zmeniť.
Naviac v dôsledku výraznej heterogenity prostredia by bolo možné uvažovať s niektorými zmenami len na pedologicky rovnorodom území. To znamená napr. na veľmi ľahkých pôdach môže dôjsť k vyplavovaniu draselných, horečnatých a vápenatých katiónov, ale naopak, na ťažkých pôdach toto nebezpečenstvo nehrozí. Ak vezmeme do úvahy celú výmeru poľnohospodárskych pôd Slovenska, globálne sa na režime pôdnych živín nebude meniť prakticky nič.
Väčšie diferencie možno očakávať v priebehu extrémnych, najmä suchých a teplých rokov. V takýchto podmienkach môže dôjsť k väčšej fixácii živín v pôde, čo môže mať za následok menšie množstvo živín prístupných pre pestované rastliny. Najnovšie pokusy však ukázali, že správne hnojenie znižuje závislosť úrod od poveternostných podmienok a zlepšuje využívanie potenciálu prostredia. Rastúci výskyt extrémov v počasí robí zo správneho hnojenia jednu z najdôležitejších podmienok dosahovania stabilných a rentabilných úrod. Najvýznamnejší pozitívny účinok na tolerantnosť rastlín proti nedostatku vody má aplikovanie organických hnojív v kombinácii s priemyselnými hnojivami, najmä dusíkatými.
Dosť vážnym dôsledkom bude ale posun vegetačných období. Ako bolo uvedené, predpokladá sa predĺženie hlavného vegetačného obdobia o 40 – 80 dní. Podobne sa predpokladá v nižších nadmorských výškach pokles zrážok, vo vyšších nadmorských výškach, naopak, zvýšenie zrážkovej činnosti, najmä formou silných lokálnych dažďov. Toto bude potrebné eliminovať aj novým prístupom ku všetkým činnostiam na pôde, či už technológiou pestovania rastlín, prepracovaním šľachtiteľských zámerov, prepracovaním agroklimatickej rajonizácie a štruktúry pestovaných druhov a odrôd (so zohľadnením organizačných a ekonomických hľadísk) alebo aj reguláciou vodného režimu pôdy.
Autor: Ing. Stanislav Torma, PhD., NPPC, odbor pôdoznalectva a ochrany pôdy, regionálne pracovisko Prešov so sídlom v Malom Šariši
