Pudni_ekologie

ztráta organické hmoty
- ztráta biodiverzity
- utužení a zhoršení fyzikálních vlastností
- zasolení
- záplavy a sesuvy půdy
- zakrytí povrchu (sealing)
Expanze zastavěného území
(blokování vodních a geochemických cyklů)

PŮDNÍ ORGANICKÁ HMOTA,
CYKLUS UHLÍKU
Reprezentativní složení rostlinné biomasy

Změny v různých frakcích půdní organické hmoty
ve svrchních 25 cm po kultivaci panenské půdy
atmosférafotosyntéza
respirace
kořeny
půda
rychlé uvolnění
pomalá mineralizace
příjem
rostlinami
Půdní organická
Hmota a mikrobní
biomasa mikrobiální
respirace
Cyklus půdního uhlíku
Uhlík v rostlinách
Mikrobní
biomasa
Stabilní C půdy Pomalý C půdy
Koncept zásobáren půdního C
Zjednodušená představa celkového cyklu uhlíku se zdůrazněním
těch složek, které interagují s atmosférou.
čísla u složek = množství akumulovaného uhlíku [ x 1015 g]
čísla u šipek = tok uhlíku [ x 1015 g/rok]
Zásoba
půdní
ho u
hlí
ku
Čas (měřítko není proporcionální)
Přeměna na
ornou půdu
Akumulace C
během tvorby půdy
Zavedení opatření
k sekvestraci C
C vstup >
Rozklad
C vstup >Rozklad
C vstup =
Rozklad
Vytváření zásob půdního C
produktivita
rozklad
maximální
SOC zásoba
chladné teplota horké
re
lativ
ní
ry
chlo
st
maximum
Vliv klimatu na tvorbu zásob půdního C
produktivita
rozklad
maximální
SOC zásoba
suché půdní vlhkost vlhké
re
lativ
ní
ry
chlo
st
maximum
Vliv klimatu na tvorbu zásob půdního C
dCs / dt = Ic - kCs
Rovnice popisující rovnovážný stav mezi tvorbou
(vstupy) půdního C a mezi únikem (emise)
Cs= zásoba půdního C
Ic = rychlost dodání C z opadu a rostlinných zbytků
k = rychlostní konstanta mineralizace půdního C
Rovnováha mezi produkcí rostlinné biomasy a její biologickou
oxidací, vliv teploty - aerobní podmínky
Rovnováha mezi produkcí rostlinné biomasy a její biologickou
oxidací, vliv teploty - anaerobní podmínky
Biosféra 2 – obří ekologická laboratoř - vnitřek
Biosféra 2 – obří ekologická laboratoř – pohled z vnějšku
Relativní příspěvek různých plynů ke globálnímu skleníkovému efektu
Globální oteplení zvyšované produkcí metanu ze zamokřených půd
REŢIM
PŮDNÍ ORGANICKÉ HMOTY
PŮDNÍ ORGANICKÁ HMOTA
- soubor všech neživých látek, nacházejících se
na povrchu půdy či v ní
Relativně malý obsah, velký význam


zdr oj
Půd ní or g.
hm ot a
Atm os f ér ick ý C
( CO 2 )
Bi om as a
s ouš e
O bs ah C
( t )
30 .10
11
7.1 0
11
4.8 .10
11

Výzkum sloţitý - neustálé reakce mezi organickými látkami
samotnými a mezi nimi a půdním minerálním podílem
OBSAH ORGANICKÉHO C
Uhlík v organické hmotě
Obsahy C v různých ekosystémech
228
1 8 5
26
1 3 0
27
1 4 9
1 0 9
1 0 4
84
1 8 2
9
1 9 2
- 2 0 0
- 1 5 0
- 1 0 0
- 5 0
0
50
1 0 0
1 5 0
200
250
T
r
op
ic
k
ý
p
r
al
e
s
S
av
an
a
T
r
av
n
í
p
or
os
t
L
is
t
n
at
ý
l
e
s
J
e
h
l
ič
n
at
ý
l
e
s
T
u
n
d
r
a
N ad z e m n í b io m as a
P ů d a
1 Pg
(petagram)
= 1015 g
Hydrologický cyklus
• Vztah s vodou v půdě
Relativní příspěvek různých plynů ke globálnímu skleníkovému efektu
Globální oteplení zvyšované produkcí metanu ze zamokřených půd
Ostatní voda
Oceány Jezera
Ostatní
voda Půdní voda
ŘekyAtmosféra
Led
Podzemní voda
Zdroje vody na Zemi
Led
mělká
hluboká
podzemní voda
jezero
jezero
odtok Oceány
Pohyb mraků
Průnik solí
Hydrologický cyklus, na němž závisí veškerý život
Malé mokřady v terénních depresích
Hlou
bka
pů
dy
(cm
)
Horizontální pozice, cm
Vertikální a horizontální rozdělení vody v důsledku intercepce
Speciální brázdy a kanály pro zadržování zimní vody
Půda je značně propustná v důsledku výskytu
otvorů po žížalách
Před čištěním
Tradiční způsob
(ruční) čištění
Země čištěná buldozerem
čas (min)
kumulativ
ní
infil
tra
ce
(mm)
Vliv techniky čištění povrchu půdy pralesa
na kumulativní infiltraci
ulehlá půda,
nestabilní struktura ulehlá půda, nestabilní struktura
Vliv struktury půdy a vegetačního krytu na rozdělení
srážek mezi infiltraci a povrchový odtok
dobrá
a stabilní struktura dobrá
a stabilní struktura
Vliv struktury půdy a vegetačního krytu na rozdělení
srážek mezi infiltraci a povrchový odtok
Atmosféra
(-20 000kPa)
Srážky
a závlahová voda
Evapotranspirace
z povrchu půdy
Transpirace
15-35% Povrch listů
(-500kPa)
Ztráta půdních
listů
Adsorpce
kořeny
Srážky
zachycené
rostlinami
a odpařené
odtok
půda
kořeny
Kapilární zdvih
0-10%
Drenáž
10-30%
Koloběh vody
v systému
půda – rostlina - atmosféra
Perkolace Evapotranspirace
Ztráta
vod
y
Humidní
oblast
Hlinitá
Semihumidní
oblast
Aridní
oblast
Aridní oblast,
s vod. závlahou
Písčito hlinitá
Retenční schopnost půdy
1 ha 10.000 m2
hloubka ~0,7 m 7.000 m3
pórovitost ~50 % 3.500 m3
kapilární pórovitost ~50 % ~1.700 m3

VODNÍ REŢIM
= souhrn všech jevů vnikání vody do půdy, jejího pohybu
a zadrţování v půdě a unikání z půdy
Bilanční rovnice vody v půdě :
ZZ  S  PPV PPZ  K = E  T  OPV OPZ  ZK
ZZ = zásoba vody v půdě na počátku bilančního období
S = úhrn sráţek
PPV = povrchový přítok
K = kondenzace
E = evaporace
T = transpirace
OPV = povrchový odtok
OPZ = podzemní odtok
ZK = zásoba vody na konci bilančního období
PPZ = podzemní přítok
Podle Rodeho upravil Glet klasifikaci půdních vodních reţimů :
(hydrologická klasifikace)
PROMYVNÝ : KZ > 1 , evaporace po celý rok menší neţ infiltrace
PERIODICKY PROMYVNÝ : KZ = 1 (KZ  1)
NEPROMYVNÝ : KZ  1
VÝPARNÝ : KZ 1
BAŢINNÝ
ZÁVLAHOVÝ (KZ 1)
KZ = koeficient zavlaţení
= S/V (= sráţky/výpar)

VLHKOSTNÍ PROFILY










VODA V PŮDĚ
Půdní voda
= veškerá voda vyskytující se trvale nebo dočasně v
půdním profilu (kapalná, pevná, plynná fáze)
• má vztah k půdotvorným procesům a k vegetaci
• hybná síla všech pochodů
• podmínka vzniku půdy a života v ní
Bilance vody v půdě
Vstupy (zdroje)
• srážky, kondenzace
• podzemní voda
• závlahy
• (voda z odumřelých kořenů a mikroorganismů)
Výstupy
• povrchový a podzemní odtok
• evaporace
• transpirace
VZDUCH V PŮDĚ
= plynná fáze půdy
Význam (a faktory jeho složení):
• dýchání organismů
• výměna plynů mezi půdou a atmosférou
• průběh reakcí v půdě
Formy:
• volně pohyblivý
• vázaný na pevnou či kapalnou fázi
Složení půdního vzduchu
• velmi proměnlivé
• ve srovnání s atmosférickým vzduchem:
– méně O2 (10-20 % obj., ale i pouhé stopy)
– více CO2 (0,1-5 %, ale i 10, extrémně až 50 %)
– podobný obsah Ar a dalších inertních plynů (0,9 %)
– obsah N2 v závislosti na obsahu O2 a CO2
– vodní pára
• za anoxických podmínek:
– vysoká koncentrace CO2 a CH4
– nízký obsah N2 (až 30-40 %)
– přítomny další plyny: H2S, N2O, C2H4, H2
Existuje celá řada definic
Humus : a) synonymum s půdní organickou hmotou
b) odumřelé organické látky v různém stupni
rozkladu a re-syntézy, jejichţ část je vázána
na minerální podíl
1. HUMUSOTVORNÝ MATERIÁL
(odumřelé zbytky rostlin, živočichů a mikroorganismů,
bez transformací)

2. NEHUMUSOVÉ LÁTKY
(meziprodukty rozkladu a syntézy, se stanovitelnými
chemickými charakteristikami)

3. HUMUSOVÉ LÁTKY
(konečné produkty humifikačních pochodů)
2 + 3 = Humus veškerý
3 = Humus vlastní
Mat e ri á l C O H N
C el ul oz a 44 49 6,2 0,0
R ost l i ny 47 44 6,8 1,6
D ubové dře v o 50 42 6,0 1,3
H um ínov é kys el iny 57,6 32,5 5,1 4,8
R aše lina č er ná 62 30 5,2 2,1
H nědé uhl í 69 24 5,6 0,9
Č er né uhl í 83 10,5 5,1 1,2
A ntr ac i t 96 1,6 1,6 0,8
G ra f i t 99,9 0,0 0,1 0,0

Se stoupající hloubkou přeměn se zvyšuje obsah C a sniţuje obsah O
Změny v chemickém složení v průběhu přeměn (% sušiny)
Poměr C: N:
čerstvá org. hmota 100-80 : 1
zhumifikovaná org. hmota cca 10 : 1
PRŮBĚH PŘEMĚNORGANICKÉ
HMOTY V PŮDĚ
DEGRADACE výchozího materiálu, částečná mineralizace
- tvorba monomerů

KONDENSACE produktů rozkladu a resyntézy

POLYMERACE vytvořených kondensátů či přímo monomerů
ZDROJE HUMUSOTVORNÉHO
MATERIÁLU
(především rostlinné zbytky)
Slouží