Vracejme vodu polím i na odvodněné půdě

Vláhová bilance zemědělských půd je v posledních letech rozkolísanější než v předchozích obdobích a modelové předpovědi naznačují pokračování tohoto trendu. Příčinou je kombinace dopadů klimatických změn (rozkolísanost a extremita srážek, vyšší teploty a evapotranspirace) a některých způsobů hospodaření s půdou, které podporují degradační procesy, projevující se snížením infiltrační a retenční schopností půd, zrychlenou erozí a v kombinaci s velikostí, tvarem a uspořádáním půdních bloků, absencí biotechnických prvků v krajině anebo intenzivním odvodněním může toto vést ke zrychlenému odtoku vody včetně intenzivnějšího odnosu znečišťujících látek ze zemědělských pozemků, a to jak v běžných, tak v epizodních odtokových situacích.

Drenáže jsou tradičním melioračním opatřením, navrhovaným v Evropě i jinde více než 150 let. Pokud se na jeho funkci díváme v kontextu klimatických změn jako na významný faktor ztráty vody z krajiny, je třeba hledat způsoby, jak tento stav řešit. Drenážní systém odvádí půdní a mělkou podzemní vodu, přičemž může být řada příčin zamokření pozemku (jednotlivých či kombinovaných, zjišťovaných před realizací stavby podrobnou analýzou lokality). Na základě příčin zamokření, původu vody, půdních a geomorfologických charakteristik lokality a ve vazbě na požadované využití pozemku byly drenážní systémy navrhovány. Účelem odvodnění je optimalizace vláhových poměrů pozemku pro podporu zemědělského hospodaření v našich zeměpisných šířkách. Drenáž obecně zrychluje infiltraci vody do půdy; zamokřená půda infiltraci srážek výrazně snižuje, zvyšuje tak povrchový odtok (s rizikem eroze půdy). U nás vybudované drenážní odvodnění je většinou jednofunkční, tj. sloužící pouze k odvodnění pozemku.

Realizované regulační prvky na svodném drénu; Slánsko.Snímek R. Duffková.

Principy regulací na drenážích.Úprava Z. Kulhavý

Přibližně od poloviny sedmdesátých let bylo v Evropě a USA a začátkem osmdesátých let v ČR výzkumně rozvíjeno použití dvojfunkčních drenážních systémů; tj. systémů s možností regulace odtoku. Tyto systémy byly navrhovány v rovinných částech produkčních zemědělských oblastí (v Polabí a na Jižní Moravě) s cílem spojit funkci odvodnění a závlahy do jediné meliorační stavby. Rozvíjena byla ve vhodných půdních podmínkách tzv. regulační drenáž (přibližně do sklonu 1 %), resp. drenáž s regulovaným odtokem (do 3 či výjimečně 5 % sklonu); angl. termín obecně: controlled drainage. Regulace umožňuje reagovat na aktuální průběh počasí, k čemuž využívá retenční a akumulační potenciál půdních pórů. Přispívá k prodloužení doby zdržení vody v půdě (s efektem snížení zemědělského znečištění půdní, resp. drenážní vody) a ve vhodných přírodních podmínkách umožňuje zvýšením intenzity vsaku do hlubších vrstev také zvětšení zásob podzemních vod prvních zvodní. Výzkumné práce na toto téma (USA, Kanada, Dánsko, Švédsko, Německo, Nizozemsko, Polsko, pobaltské země, Velká Británie, Itálie, Čína, Egypt, Blízký, Střední východ aj.) dokladují, že lze – ve vazbě na přírodní a zemědělské podmínky lokality – zvýšit pomocí regulace drenážního odtoku mělkou hladinu podzemní vody o 20–70 cm, oddálit okamžik kulminace drenážního průtoku o 50–90 % a snížit celkový drenážní odtok o 25–45 %. Z hlediska zlepšení jakosti odtékající vody fungují mechanismy regulace staveb odvodnění zvýšením využití živin plodinami, snížením odtoku (a tudíž odnosu látek) a posílením samočisticích procesů v půdě (např. denitrifikace ve vodou nasyceném, anaerobním prostředí). V průměru je snížení látkového odnosu v drenážní vodě pro dusík dokladováno o 20–50 %, pro látkový odnos fosforu potom 30–50 % při zachování či mírném zvýšení výnosu plodin. Meliorační praxe výše uvedených států tyto systémy regulace odtoku zná, výzkumně rozvíjí a řadu let praktikuje.

Optimalizace vláhových režimů půd pomocí regulace drenážního odtoku vytváří předpoklad i pro efektivnější využití živin zemědělskými plodinami, které jsou pěstovány v rámci precizního zemědělství. Aplikace hnojiv v precizním zemědělství je založena na plošné půdní heterogenitě a výnosovém potenciálu půdního bloku a na základě toho jsou dávky hnojiv diferencovány. Při nedostatku půdní vláhy nemají náročné postupy variabilní aplikace hnojiv (zejména dusíkatých) v precizním zemědělství adekvátní pozitivní dopad na výnos a efektivitu využití živin porostem. Zvýšení vláhy kořenového balu pěstovaných plodin kapilárním vzlínáním z regulované hladiny první zvodně může zlepšit využití optimálně aplikovaných živin z hnojiv a zvýšit (stabilizovat) výnosy.

Pro regulace je možné upravovat (modernizovat) stávající meliorační stavby, což bude v ČR většina případů, i když největší efekt je u staveb speciálně navržených a zrealizovaných jako regulační. Technicky se pro úpravu stávající drenáže používají různé typy a provedení hradítek; se stabilní či polohovatelnou výškou přelivné hrany, optimálně na svodných drénech či v drenážních šachticích, event. v odvodňovacích příkopech.

Detail nastavitelné regulace na svodném drénu s tekoucím bezpečnostním přelivem; východní Čechy.Snímek P. Fučík.

Plovákový regulační prvek, Agridrain, USA.Úprava Z. Kulhavý

V podmínkách ČR představují systémy regulační drenáže (tj. využívající pro závlahu cizí zdroj vody) nebo systémy s regulací drenážního odtoku (tj. regulace autochtonních, vlastních vod) opatření se značným potenciálem k zadržování vody v půdním profilu, jejíž objem se pohybuje mezi 800–1 500 m³·ha^–1·rok^–1. Z celkové plochy evidovaných odvodňovacích staveb u nás (1,2 mil. ha) jsou plochy s vhodnými podmínkami pro uplatnění těchto principů odhadovány na cca 450 tis. ha (pro regulaci drenážního odtoku) a cca 150 tis. ha (pro regulační drenáž). Při průměrných celkových nákladech na opatření 10 000 Kč/ha lze náklady na vybudování souvisejícího akumulačního prostoru v zemědělské půdě (cca 330–650 mil. m³) odhadnout na cca 4,5 až 6,5 mld. Kč. Průměrné náklady na zadržení 1 m³ vody jsou tedy 5–10 Kč.

Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy se problematikou odvodnění a závlah (dle zákona o vodách „stavbami k vodohospodářským melioracím pozemků“) a možnostmi jejich úprav či adaptací zabývá dlouhodobě. Od r. 2019 navazuje na výzkum regulačních systémů z let 1980–1990 a řeší dva výzkumné projekty, ve kterých na několika experimentálních lokalitách v Čechách a na Moravě spolu s dalšími týmy testuje účinnost a praktickou použitelnost výše uvedených principů. Pro efektivní údržbu odvodňovacích staveb, jejich popis a hodnocení potenciálu jejich adaptace na současné podmínky využíváme velice cenné archivní materiály, nástroje dálkového průzkumu Země, komunikaci s hospodařícími zemědělci či vlastníky pozemků a součinnost státní správy a dalších subjektů s cílem zvyšování retence a akumulace vody a zlepšování její kvality. Tyto cíle jsou nejen závazné pro naplňování zásadních dokumentů, jako jsou Vodní rámcová směrnice EU, Společná zemědělská politika či Strategie ke snížení obsahu živin ve vodách mezinárodních oblastí povodí, ale hlavně potřebné pro udržitelné zemědělské hospodaření a ochranu životního prostředí v České republice.

Poděkování: Tento příspěvek vznikl s podporou Výzkumného záměru VÚMOP, v. v. i., č. MZeRO2018, projektu Národní agentury zemědělského výzkumu QK1910086 Snižování zátěže povrchových vod zdroji plošného zemědělského znečištění při uplatnění regulace drenážního odtoku na stávajících stavbách zemědělského odvodnění a projektu Technologické agentury ČR SS01020309 Precizní zemědělství na pozemcích s regulovaným drenážním odtokem jako nástroj pro ochranu vod a zvýšení efektivity rostlinné výroby.