Čo nové v akademickom priestore?

V prvom blogu sme povodie označili za prvú úpravňu vody. Ak veľkú časť povodia vodárenskej nádrže pokrývajú lesy, mohlo by sa preto zdať, že ochrana vody je automaticky zabezpečená: stačí zachovať les a príroda urobí zvyšok. Skutočnosť je zložitejšia.

Les spravidla vytvára pre ochranu vody priaznivejšie podmienky než intenzívne využívaná poľnohospodárska alebo zastavaná krajina. Ani samotný podiel lesa však nedokáže vysvetliť kvalitu a množstvo vody pritekajúcej do nádrže. Záleží na spôsobe využívania celého povodia a následne aj na stave a obhospodarovaní samotných lesov.

Čo ukázali dve susediace povodia alebo poľnohospodárstvo verzus lesníctvo

Vzťah medzi lesom, poľnohospodárstvom a kvalitou vody skúmal Marek Trenčiansky s kolegami z Technickej univerzity vo Zvolene na dvoch susediacich malých povodiach v strednom Slovensku. Povodia mali podobné klimatické, pôdne a geologické podmienky. Jedno bolo z 85 % pokryté lesom, druhé tvorila najmä poľnohospodárska krajina.

Dlhodobý výskum kvality povrchového odtoku v rokoch 1986 až 2012 ukázal, že rozdiel medzi povodiami nevytváral iba podiel lesa, ale predovšetkým konkrétny spôsob využívania územia.

Pri pH a obsahu síranov sa prejavil vplyv lesného porastu, ale aj dlhodobých zmien znečistenia ovzdušia. Rozdiely v koncentráciách dusičnanov a chloridov súviseli najmä so spôsobom poľnohospodárskeho hospodárenia. Kým sa používali priemyselné hnojivá a chemické prípravky, ich obsah v odtekajúcej vode bol podstatne vyšší. Po obmedzení intenzívnej výroby a prechode na ekologické hospodárenie sa rozdiel medzi oboma povodiami výrazne zmenšil.

Nadväzujúci výskum za obdobie rokov 1986 až 2022, založený na 111 vzorkách vody, potvrdil viac ako šesťnásobný pokles chloridov a takmer trojnásobný pokles dusičnanov po prechode na ekologické hospodárenie bez priemyselných hnojív a chemických prípravkov.

Ani ekologické hospodárenie však nevyriešilo všetky problémy. Väčšie používanie organických hnojív a pasenie hospodárskych zvierat pravdepodobne prispievali k zvýšenému a značne premenlivému obsahu koliformných baktérií. O výsledku teda nerozhodovalo iba všeobecné označenie spôsobu hospodárenia, ale konkrétne činnosti vykonávané v povodí.

Čím les chráni vodu

Jedným z najvýznamnejších prínosov lesa môže byť práve to, čo sa v ňom spravidla nedeje. Lesné pozemky sa obyčajne nehnoja a chemické prípravky sa v nich nepoužívajú v takej miere ako v intenzívne využívanej poľnohospodárskej krajine. Zásahy do pôdy sú menej časté a veľká časť jej povrchu zostáva dlhodobo pokrytá vegetáciou.

Les preto nechráni vodu iba prostredníctvom koreňového systému, lesnej pôdy, opadu a kolobehu živín. Chráni ju aj tým, že bráni intenzívnejším spôsobom využívania územia, ktoré by do vody prinášali väčšie množstvo živín, chemických látok a sedimentov.

Z toho však ešte nevyplýva, že každý les chráni vodu rovnako. Podiel lesa v povodí nehovorí, v akom stave sú porasty, aké majú drevinové a vekové zloženie, zakmenenie a priestorovú štruktúru, ako sa v nich hospodári, v akom stave je lesná dopravná sieť ani kde sa jednotlivé zásahy nachádzajú vo vzťahu k vodným tokom a nádrži.

Lesné hospodárstvo nie je voči vode neutrálne

Ťažba dreva, približovanie, prejazdy mechanizmov, narušenie pôdy alebo nevhodne vedené a odvodnené lesné cesty môžu vytvárať nové cesty, ktorými sa voda, pôda a sedimenty rýchlo dostávajú do vodných tokov. Význam zásahu závisí nielen od jeho intenzity, ale aj od miesta, času, použitej technológie a následného zabezpečenia narušeného povrchu.

Vodný režim lesa ovplyvňujú aj technické opatrenia. Odvodňovací rigol alebo priekopa vodu zachytí a odvedie, čím môže chrániť lesnú cestu, ale zároveň urýchliť sústredený odtok do vodného toku. Zasakovací pás, priečny odrážač alebo vhodne upravený výtok z priekopy môže vodu rozptýliť a podporiť jej vsiaknutie do pôdy. Malá prehrádzka alebo sedimentačný objekt prúd spomalí, vodu dočasne zadrží a môže zachytiť aj splavenú pôdu. Podľa zvoleného opatrenia sa teda voda môže rýchlo odviesť, rozptýliť, nechať vsiaknuť alebo dočasne zadržať.

Ani pri technických opatreniach preto neexistuje riešenie vhodné pre každý cieľ a každé miesto. Opatrenie chrániace lesnú cestu pred poškodením môže presunúť problém nižšie do povodia, zatiaľ čo nevhodne umiestnená hrádzka môže mať iba malý účinok. Rozhoduje poloha opatrenia, jeho kapacita, údržba a prepojenie s ostatnými časťami povodia. Rovnako ani najhustejší porast alebo úplné zastavenie ťažby nemusí byť optimálnym riešením pre všetky zložky vodného režimu. Ochrana kvality vody, výdatnosť vodných zdrojov, zmierňovanie povodní a ochrana pred suchom totiž nereagujú na rovnaké opatrenia vždy rovnakým spôsobom.

Ani v lese neexistuje jediné optimum „vodných funkcií lesa“

Vzťahy medzi jednotlivými „vodnými funkciami“ a intenzitou ťažby dreva sme podrobnejšie analyzovali mimo vodných nádrží v analytickej a návrhovej časti Akčného plánu na presadzovanie ochrany lesov v Bratislavskom samosprávnom kraji, ktorý spracoval multidisciplinárny tím Technickej univerzity vo Zvolene. Modelovanie hydrických funkcií a optimalizačných scenárov spracoval Róbert Sedmák z Katedry plánovania lesných zdrojov a informatiky TUZVO.

Štúdia rozlišovala päť čiastkových „hydrických funkcií“: ochranu kvality vody, výdatnosť vodných zdrojov a tokov, ochranu pred povodňami, ochranu pred suchom a vyrovnanosť dodávok vody. Prvé dve spojila do spoločnej funkcie označenej ako „pitná voda“. Nešlo však o výrobu pitnej vody v úpravni, ale o schopnosť lesného prostredia prispievať ku kvalite a dostupnosti surovej vody. Zvyšné tri funkcie vytvorili spoločnú skupinu regulácie tokov vody.

V modelových scenároch sa jednotlivé „vodné ekosystémové služby“ nemenili rovnakým smerom. S klesajúcou intenzitou ťažby sa zlepšoval relatívny index ochrany kvality vody. Trvalejší pôdny kryt, menšie narušenie pôdy a slabšia erózia znižovali modelované riziko transportu sedimentov a ďalších látok do vodných tokov. V scenári bez ťažby sa index ochrany kvality vody zlepšil v priemere približne o 15 %.

Súčasne však približne o 10 % klesol modelový index výdatnosti vodných zdrojov. Porasty s vyšším zakmenením a väčšou asimilačnou plochou zachytávajú väčšiu časť zrážok intercepciou a spotrebúvajú viac vody evapotranspiráciou. Voda, ktorá zostáva v ekosystéme alebo sa vracia do atmosféry, potom neodteká do vodných tokov a nádrží.

Po spojení kvality a výdatnosti sa výsledný index „pitnej vody“ pri znižovaní ťažby zlepšil iba približne o 3,5 %. Pozitívny účinok na kvalitu vody teda prevážil nad poklesom jej množstva, ale veľká časť oboch účinkov sa navzájom vyrovnala.

Podobný vzťah sa ukázal pri regulácii tokov. Nižšia intenzita ťažby pomerne výrazne zlepšovala modelovanú ochranu pred povodňami. Ochrana pred suchom však reagovala iba slabo a vyrovnanosť dodávok vody sa pri zvyšujúcej sa hustote porastov mohla mierne zhoršovať. Spoločný index regulácie tokov preto dosiahol najvyššiu hodnotu pri výraznom obmedzení ťažby, nie pri jej úplnom zastavení.

Uvedené percentá vyjadrujú zmeny relatívnych modelových indexov, nie priamo namerané zvýšenie kvality vody alebo prietoku. Dobre však ukazujú základný princíp: opatrenie podporujúce jednu „vodnú službu lesa“ nemusí rovnakým spôsobom podporovať všetky ostatné.

Od lesnatosti k spravovaniu povodia

Vodné ekosystémové služby nie sú automatickou a nemennou vlastnosťou každého hektára lesa. Vznikajú spoločným pôsobením stanovištných podmienok, vlastností porastov, prírodných procesov a každodenných rozhodnutí o využívaní celého povodia.

Podiel lesa zostáva dôležitým ukazovateľom, ale sám osebe nestačí. Dve rovnako lesnaté povodia môžu poskytovať rozdielne vodné ekosystémové služby podľa stavu porastov, pôdnych podmienok, drevinového zloženia, intenzity zásahov, lesnej dopravnej siete, polohy ťažieb a spôsobu využívania ostatnej krajiny. Rovnako ani zákonná kategória lesa sama osebe nevystihuje jeho skutočný príspevok k ochrane vody.

Ak chceme chrániť vodu vo vodárenských nádržiach, nestačí chrániť les ako abstraktnú kategóriu. Potrebujeme spravovať celé povodie, rozlišovať jednotlivé vodné ekosystémové služby a vedieť, ktoré opatrenia podporujú kvalitu vody, ktoré jej množstvo a ktoré zmierňujú povodne alebo sucho.

Keď už vieme, že jednotlivé opatrenia ovplyvňujú kvalitu a množstvo vody rozdielne, nasleduje ekonomická otázka: kedy je lacnejšie chrániť povodie než odstraňovať dôsledky v nádrži a úpravni vody? Práve tomu sa budeme venovať v ďalšej časti.