Zjišťování poškození půdy harvestory v probírkách

Adolf Schlaghamersky

Lesnické dlouhodobé provozní plány k nasazení těžké těžební techniky, zvláště pak strojů pro soustřeďování dříví, by měly být v souladu s ekologickými požadavky lesa tak, aby byla zajištěna jak kontinuita produkce dřeva, tak i všech ostatních funkcí lesa.

Při nasazení těžké techniky je třeba přihlížet k ochraně půdy (stlačení půdy koly strojů), ochraně stojícího porostu (stabilitě porostu po zřízení přibližovacích či vyklizovacích linek), míře poškození stojících stromů při pracovním procesu a k ergonomickému zatížení řidičů těchto strojů.

Jelikož prognózu technického vývoje lesnických strojů pro příští desetiletí je těžké odhadnout, je třeba považovat pro budoucnost i plochy vyklizovacích linek za možné produkční plochy. V tomto směru se mnohé názory odborníků liší. Z tohoto důvodu je důležité snížit škody na půdě a porostu na co nejmenší míru.

Působení na půdu při pojezdu

Vliv pojíždění strojů na půdu, zvláště u jemnozrnných půd, byl již nejméně před 20 lety zkoumán. Poznatky z výzkumů speciálně u lesních půd jsou všeobecně známy (HILDEBRANT 1989; LÖFFLER 1989; BECKER 1993; HOFFMANN 1989 atd.). Při nasazení harvestoru a vývozních souprav nastává riziko poškození půdy hlavně na zamokřených, jílovitých půdách, kde pojezdem strojů dochází k porušení struktury půdy stlačením velkých pórů. Stlačení pórů působí nepříznivě na celkovou strukturu půdy, na výměnu plynu a pohyb vody jak v horizontálním, tak i vertikálním směru. Na svazích dochází k nekontrolovatelné erozi půdy. Stroj působí na půdy statickým tlakem (hmotností), ale také dynamickými účinky (rázy), které mohou být pro poškození půdy daleko nebezpečnější.

Ekologické poškození půdy

Kořenový prostor pod středoevropskými stromy je jen několik cm vysoký (8–20 cm). Zde dochází k výměně iontů, pohybu vody a k výměně plynu s atmosférou. Biogenním propojením systému pórů mají kořeny přístup k vodě, zásobě iontů v pevných částečkách půdy a ke vzduchu. Deformací půdy pojížděním je ovlivněno hlavně provzdušnění půdy, a tím i růst a rozmístění kořenů. Jestliže výměna plynů je deformací půdy porušena, zvyšuje se vzdušný obsah CO2 v půdě, který se vyrovnává s atmosférickým vzduchem. V tomto případě nedochází k poruše biologické aktivity. Pokud je výměna plynů značně omezená, dochází ke špatnému odstranění či vyrovnání CO2 (WILPERT 1999). Tím je ovlivněna aktivita půdních organismů daná strukturou půdy a její vlhkostí, jakož i příjem energeticky důležitých živin pro kořenový systém a biologická aktivita je narušena. K jejímu posouzení se používá respiračních půdních přístrojů a přístrojů měřících infiltraci vody. Regenerace struktury půdy v přirozených podmínkách trvá velmi dlouho (průměrně 10–15 let). Poruchy půdní aktivity lze těžko v praxi měřit a určit, proto se používá pomocných veličin (hmotnost, vlhkost půdy, objem pórů, infiltrace vody, respirace vzduchu a další fyzikální veličiny udávající charakter půdy). K těmto veličinám se řadí i technické údaje použitého stroje. Na základě výzkumu (MATTHIES 1998; WÄSTERLUND 1989) lze odhadovat způsobené škody na půdě pomocí zvoleného parametru pro bezeškodné pojíždění půdy v lese. Např. MATTHIES (1998) použil statický tlak stroje 50 kPa v dotykové ploše kola s půdou jako výchozí parametr pro poškození půdní struktury. Dovolená hodnota specifického tlaku na půdu 50 kPa platí pouze pro aktuální obsah vody v půdě, který leží ve středním rozsahu Attenbergových mezí tekutosti a plasticity půdy. Tato hodnota je zatím u širokých pneumatik s nízkým tlakem vzduchu v praxi těžko dosažitelná. Dotykový tlak kola se širokou pneumatikou leží mezi 100 kPa a 280 kPa, což znamená, že každé pojíždění těžebního stroje po půdě s větší vlhkostí způsobuje větší či menší změnu struktury půdy. Např. BACKHAUS (1990) doporučuje užívat tlak u širokých pneumatik 100 kPa s ohledem na jejich poškození. Jen za velmi příznivých povětrnostních podmínek (sucho, mráz) lze předpokládat, že pojezdem kol se struktura půdy změní jen nepatrně.

Podle WILPERTA (1998) lze faktory, které mohou vést k odhadu škod na půdě, rozdělit následovně:

Pedogenní faktory

- půdní vlhkost (mokrý, čerstvý a suchý stav)

- zrnitost půdy (jíl, hlína, písek)

- obsah skeletu (bez kamenů, malý počet kamenů, velké množství kamenů)

- biogenní možnost agregace (nízká, střední, vysoká)

Technické faktory

- celková váha (hmotnost) stroje (pod 5 t, 5–15 t, nad 15 t)

- výška klestu na lince (pod 10 cm, 10–25 cm, nad 25 cm)

- počet pojezdů stroje (1–2, 2–5, 5 a více)

Uvedený výčet faktorů ukazuje, jak komplexní je jejich účinek, a tudíž i obtížnost zjištění škod. Z pokusných testů pojezdů vozidla je dokázáno, že k největšímu stlačení půdy dochází při prvním až třetím přejezdu, po pátém až desátém se stlačení konsoliduje natolik, že dochází k minimálnímu zvýšení hmotnosti půdy.

V evropské lesnické praxi neexistuje jednotný způsob odhadu či měření škod na půdě po těžebním zásahu harvestoru. Jako příklad způsobu vyhodnocení škod na půdě mohou posloužit některé předpisy SRN, Finska, Nového Zélandu a USA.

Vyhodnocení škod na půdě v Dolním Sasku (SRN)

Koncepce se zakládá na rizikovém roztřídění stanovištních typů s ohledem na jejich vlhkostní poměry. K tomuto účelu slouží především porostní mapa s vyznačením stanovištních typů - porostů, které je možno dle rizika poškození roztřídit na málo až velmi silně ohrožené. Pro jednotlivé stupně ohroženosti je vypracováno provozně hospodárné opatření. Toto je možno pomocí lesního personálu přímo uskutečnit v terénu (tab. 1).

Nedostatky metody - neuvažuje momentální obsah vody, povětrnostní podmínky a fyzikální veličiny půdy; tlak v pneumatikách a tím i velikost tlaku na půdu v dotykové ploše kola a počet jízd s nákladem.

Přes uvedené nedostatky se tato metoda používá v praxi jako součást protokolu o kvalitě provedených těžebních prací, neboť prozatím lepší a objektivnější metoda neexistuje. V SRN se v současné době pracuje na nové metodě odhadu škod na půdě (MATTHIES, FVA Freising).

Vyhodnocení půdních škod dle “McNabba” (USA, MATTHIES 1988)

Metoda slouží pro rychlý odhad rizika poškození půdy při pojezdu strojů. K tomuto účelu použil McNabb tři faktory - půdní strukturu (texturu), půdní vlhkost a tvar terénního reliéfu.

Uspořádání jednotlivých faktorů ukazuje tab. 2.

Faktory v tabulce jsou mezi sebou násobeny podle odhadnutého stupně příslušného faktoru. Výsledek násobení udává hodnoty od 1 do 27. Pro vypočítanou hodnotu se vyhledá v druhé části tabulky patřičné riziko pro tvoření kolejí v půdě. Hloubka kolejí je znakem poškození půdy, avšak nemusí být vždy průkaznou veličinou. Např. při nasycení půdy vodou se sice vytvoří koleje, ale nedochází již ke stlačení. Dochází zde k tzv. viskoznímu pohybu půdních částic, které jsou vytlačovány z kolejí (obr. 3 b). U jílovitých půd, zvláště při optimální vlhkosti podle mechaniky zemin, dochází k velkému stlačení a tím i k hlubokým kolejím (obr. 3 c, d). Za sucha působí některý povrch půdy pružně, zvláště je-li povrch pokryt porostem borůvky či drnovou pokrývkou (obr. 3 a). Zde nedochází k výraznému poškození půdy, zvláště při užití širokých pneumatik.

Zjišťování porušení půdy podle “McMahona” (1995)

Tato metoda je součástí kvalitativního hodnocení půdního poškození na Novém Zélandu a v Kanadě. V SRN provedl návrh na užití této metody SCHÖTTLE (1998), v ČR použil této metody prof. Ulrich a doc. Neruda z LF v Brně. Koncept metody se zakládá na okulárním odhadnutí porušení půdy v měřicích bodech, které leží na kolmých liniích k přibližovacím linkám.

Výsledky jsou vyhodnoceny ve třech třídách A (neporušená půda), B (slabé, viditelné porušení), C (hluboké porušení půdy) v procentech.

Nevýhody metody: vypracována pro jiné než středoevropské podmínky; posoudit 1000 měřicích bodů před a po nasazení harvestoru je v praxi finančně náročné; trasování měřicích linií a bodů je v mladém porostu (cca 30 let) obtížné.

Finská metoda zjišťování porušení půdy

Zjišťování škod na půdě je součástí kontroly kvality provedených těžebních zásahů. U této metody jsou škody na půdě posuzovány dle naměřené hloubky kolejí. Hloubka kolejí se měří k nevytlačenému povrchu rostlé půdy (obr. 2). Výška odvalu z kolejí není vzata v úvahu. Popisují se také další parametry jako půdní typ, vlhkost, počasí a těžební technologie.

Při dobré kvalitě těžebních prací by mělo být maximálně 5 % celkové délky kolejí hlubších než 10 cm. U silně porušených půd je dovolená hranice 3 %. Vyhodnocení rozeznává jen dva druhy kvality práce, tj. dobrou nebo špatnou.

Návrh kontroly kvality těžebních prací (Schlaghamersky)

Kontrolují se koleje (měření hloubky a délky), průsak vody (stojí-li voda v kolejích), nebezpečí eroze, druh půdy (jílovitá, hlinitá atd.), vlhkost (suchá, čerstvá, mokrá, nasycená), odhaduje se počet jízd s nákladem na lince. Vyhodnocování se provádí asi jeden týden po skončení těžebních prací.

Souhrn

Jelikož dosud neexistuje mezinárodní norma pro posouzení porušení půdy při pojezdu (kromě bezeškodného kontaktního tlaku kola na půdu 50 kPa, MATTHIES 1998), byly v článku uvedeny metody, které se užívají v lesnické praxi s částečným poukazem na jejich výhody nebo nevýhody. Na závěr navrhuji svou prozatímní metodu, která by mohla být užitá v naší republice, neboť je jednoduchá, rychlá, laciná a přehledná. Její přednosti i nedostatky však ukáže až případná praxe.

Prof. dr. Adolf Schlaghamersky
spolupracovník LDF MZLU Brno
Sichelnsteinerweg 50
34346 Hann Münden