Globální půdy

GLOBÁLNÍ PŮDY
Literatura
Strahler, A. – Strahler, A. (1999): Introducing Physical Geography. Wiley, New York, 575 s. Kapitola: Global Soils, s. 236 - 263.
Tomášek, M. (2000): Půdy České republiky. ČGÚ, Praha, 67 s.
1. Úvod
půda = je nejsvrchnější vrstva zemského povrchu, která poskytuje rostlinám živiny, vodu a prostředí pro růst kořenů
půda je vodou, vzduchem a organismy prostoupená svrchní vrstva zemské kůry, která se vyvíjí pod vlivem vnějších faktorů a času a je produktem přeměn mineralogických a organických substancí, morfologicky organizovaná a poskytující přírodní prostředí rostlinám, živočichům a člověku
pedologie = je věda, která si klade za cíl, objasnit genezi (vznik) půd, charakterizovat jejich vlastnosti, stanovit klasifikační systém, zpracovat rozšíření půdních jednotek na zemském povrchu a určit možnosti hospodářského využití půd
předmětem pedologie je půda, resp. pedosféra
pedosféra = soubor všech půd Země, který se vyvinul na styku litosféry, atmosféry, hydrosféry a biosféry (půda je hraniční fenomén).
půda vzniká působením půdotvorných faktorů, které podmiňují půdotvorné procesy
půdotvorné faktory:
matečná hornina
klima
organizmy
reliéf
čas
matečná hornina:
skalní horniny + jejich zvětraliny (regolit)
sypké sedimenty (např. říční nebo mořské písky)
starší půdy
pasivní půdotvorný faktor - na daném místě se v průběhu času nemění a bez působení ostatních (aktivních) faktorů se z ní nemůže vyvinout půda
klima:
přímé působení: a. srážky, b. teplota
nepřímé působení: prostřednictvím vegetace
Srážky – intenzita promývání půdy → obsah živin
Teplota – rychlost rozkladu rostlinného opadu a odumřelých kořenů
organizmy:
intenzita biologické aktivity závisí na:
úživnost matečné horniny
klima
důležitý faktor - bez činnosti organizmů by půdy nemohli vůbec vzniknout
reliéf:
pro vývoj půd má největší význam: a. výšková poloha, b. svažitost, c. expozice, d. terénní deprese
reliéf ovlivňuje provlhčení půdy a její teplotu
čas:
různé fyzikální, chemické a biologické procesy vyžadují ke svému uplatnění určité časové rozpětí
2. Složení a vlastnosti půdy
půda je disperzní systém pevné + kapalné + plynné fáze
procentuální zastoupení jednotlivých fází: pevná 50%, kapalná 20 – 30%, plynná 25 – 30%
pevná fáze obsahuje dvě složky: a. minerální podíl, b. organický podíl – minerální podíl silně převažuje nad organickým (45% - 5%)
organický podíl obsahuje dvě složky: a. živá organická hmota (edafon), b. odumřelá organická hmota (humus)
humus: odumřelá, částečně rozložená organická hmota rostlinného i živočišného původu; převážně rostlinný původ; tmavá barva
půdní roztok
půdní vzduch – vyšší obsah CO2 a nižší obsah O2 než v atmosféře
zdroje CO2: dýcháním kořenů a rozkladné procesy, úbytek O2: dýchání kořenů a chemické a biochemické reakce
optimální poměr vody a vzduchu v půdě 1:1 = dostatek vody, kořeny rostlin se nedusí
zvětrávání → zvětráváním vzniká minerální podíl půdy
fyzikální (mechanické)
chemické
biologické
2.1 Barva a zrnitost půdy
barva
vzniká: a. zděděním od matečné horniny, b. jako výsledek půdotvorných procesů
Organické látky: šedá, hnědočerná nebo černá barva
Sloučeniny Fe a Mn: oxidované – červená, červenohnědá nebo hnědá; redukované – zelená, modrá, žlutá
světlé barevné tóny vznikají vyplavením barevným minerálů a humusu vodou
zrnitost (textura)
zrnitostních frakce
jíl, prach a písek = jemnozem; hrubší částice = skelet
Strahler&Strahler obr 9.2 s. 240
hranice zrnitostních frakcí:
jíl 75
textura má vliv na:
však vody (infiltraci)
schopnost vázat živiny a vodu
provzdušnění
obrobitelnost = množství práce které je nutné vynaložit na zpracování (orbu) půdy
textura
infiltrace
vázání vody
vázání živin
provzdušnění
obrobitelnost
písek
dobrá
špatné
špatné
dobré
dobrá
prach
střední
střední
střední
střední
střední
jíl
špatná
dobré
dobré
špatné
špatná
hlína
střední
střední
střední
střední
střední
pro růst rostlin a zemědělské účely je ideálním půdním druhem – hlína (40% písku, 40% prachu a 20% jílu)
2.2 Půdní koloidy
jemné částice s rozměry < 0,00 001 mm (minerální + organické, zejména ale jílové minerály)
sorpční schopnost koloidů = schopnost vázat ionty na své povrchy
báze: ionty 4 prvků: vápník (Ca++), hořčík (Mg++), draslík (K+) a sodík (Na)
živiny: C, H, O (zdroj: voda a vzduch); N, P, K, Ca, Mg, S (zdroj: pevná fáze půdy)
2.3 Půdní reakce
půda reakce kyselá, neutrální i zásaditá – v našich podmínkách nejčastěji slabě kyselá až kyselá
příčina kyselosti půdy = přítomnost H+ a Al+++, vytlačování bází z povrchu půdních koloidů
půdy silně kyselé – oblasti chladného humidního
půdy alkalické – aridní oblasti
neutrální a zásaditá reakce = přítomnost CaCO3 v půdě; silně zásaditá reakce - (pH >8,5) = zvýšené množství Na
kyselost půdy se snižuje vápněním
pH
reakce
8,4
silně zásaditá
2.4 Struktura půdy
půda se obvykle skládá z agregátů
vznik agragátů cementačním účinkem půdních koloidů (jílové minerály, oxidy a hydroxidy Fe a Al, humus a Ca)
typy půdních struktur:
sypká (elementární)
koherentní
agregátová
segregátová
2.5 Půdní minerály
Dvě skupiny minerálů v půdě:
primární minerály - silikáty
sekundární minerály – jílové minerály, oxidy
jílové minerály z velké části určují zda je půda sorpčně nasycená nebo nenasycená; nejrozšířenější jsou oxidy Fe a Al (např. minerály bauxit a limonit)
2.6 Půdní voda
zdroje vody: srážky, kondenzace vodní páry, boční přítok, kapilární zdvih
ztráty vody: evaporace, transpirace, boční odtok, odtok do spodiny
plná vodní kapacita = půda je zcela saturovaná vodou; pvk je závislá na textuře – roste směrem k jemnozrnnějším půdám
bod vadnutí = vodní obsah půdy při kterém začínají rostliny vadnout; v jemnozrnných půdách vadnou rostliny při daleko vyšším vodním obsahu než v hrubozrnnějších
dostupná vodní kapacita = rozdíl mezi plnou vodní kapacitou a bodem vadnutí; voda dostupná pro rostliny; největší dostupnou vodní kapacitu mají hlinité půdy
3. Pedogeneze
3.1 Půdní horizonty
půdní horizonty = vrstvy které lze rozlišit na svislém řezu půdou
půdní profil = soubor půdních horizontů; svislý řez půdou
půdního horizonty se odlišují svými vlastnostmi:
barva
mocnost
textura
struktura
obsah humusu
základní dělení půdních horizontů:
organické horizonty
minerální horizonty
Organické horizonty:
svrchní organický horizont Oi = dosud nerozložený opad
spodní organický horizont Oa = rozložená organická hmota, pouhým okem nerozeznáme původní strukturu rostlinných zbytků
Minerální horizonty:
A horizont = nejsvrchnější minerální horizont bohatý na humus; humus je promísený a vázaný na minerální podíl půdy
E horizont = ochuzovaný o nejrůznější látky prosakující srážkovou vodou; mezi odnášené látky patří:
humus
jíl
oxidy Fe a Al
ochuzování o různé látky způsobuje jeho světlou, vybělenou barvu
B horizont = obohacený o látky vymyté z horizontu E
C horizont = matečná hornina; substrát ze kterého vzniká minerální podíl půdy (nejčastěji zvětralina)
3.2 Půdotvorné procesy
základní skupiny půdotvorných procesů:
akumulační
erozní
translokační
transformační
Akumulační procesy
obohacování půdy o nový minerální nebo organický materiál
Erozní procesy
destrukce svrchních částí půdy erozí – vodní, větrnou či ledovcovou
vyluhování – odnos chemických sloučenin mimo půdní těleso
Translokační procesy
přesouvání látek v rámci půdy z jednoho horizontu do druhého
společně působící translokační procesy: a. eluviace, b. iluviace
eluviace = dolů směřující transport látek, především jílu a půdních koloidů; vznik E horizontu
iluviace = akumulace látek, které byly translokovány z horních partií půdy; vznik B horizontu
dekalcifikace – odnos Ca, probíhá v oblastech s  humidním klimatem s přebytkem srážkové vody
kalcifikace – hromadění Ca v B horizontu; suché oblasti
salinizace – tvorba zasolených horizontů blízko povrchu půdy
Transformační procesy
zvětrávání – primární minerály se mění na sekundární
humifikace – přeměny a hromadění organické hmoty v půdě
4. Přehled půd světa
4.1 Klasifikace půd
Na Zemi se vyskytuje obrovské množství nejrůznějších půdních forem – lze popsat tisíce půdních profilů, které mají ( různou hloubku, střídání a mocnost horizontů, obsah humusu, chemizmus, zrnitost, … mezi spoustou těchto profilů lze rozeznat takové, které se často opakují a mají stejné podstatné znaky. Takovým profilům se přisuzuje větší váha a používají se jako základní formy pro – třídění půd.
Půdy se mohou třídit podle různých kritérií (matečná hornina, klima, vegetace, …) – nejvhodnějším principem pro třídění půd je půdní geneze, tzn. kritériem pro třídění je způsob jakým půda vzniká. Takovéto genetické klasifikace používají ke třídění vnitřní znaky půd – půdní horizonty. Jednotky které se takovouto genetickou klasifikací vymezují se nazývají – půdní typy.
Půdní typ = souhrn půd stejného vývojového stupně, jejichž půdotvorné procesy byly vyvolány a řízeny obdobnými půdotvornými faktory, a které tudíž mají souhlasné znaky a tím i horizonty. Příkladem půdního typu je např. černozem, podzol, pseudoglej, ranker, …
První genetickou klasifikaci půd sestavil v r. 1886 ruský pedolog Dokučajev ( od té doby vzniklo nepřeberné množství nejrůznějších půdních klasifikací – jak národních, které klasifikují půdy určitého území, tak mezinárodních, které mají ambice stát se všeobecně uznávaným referenčním systém pro třídění půd světa.
4.2 Klasifikace půd světa FAO/UNESCO
v mezinárodním měřítku je významná především klasifikace půd světa FAO/UNESCO
Strahler&Strahler (s. 249 – 261) → americká klasifikace půd – ovlivnila řadu národních klasifikací a ovlivnila rovněž mezinárodní klasifikaci FAO/UNESCO.
Mezinárodně uznávaný systém klasifikace půd byl vypracován pro „Půdní mapu světa“ (m 1 : 5 000 000), kterou vydalo FAO/UNESCO. K této mapě bylo zpracována názvosloví půd a legenda, ve které se jednak kombinují tradiční názvy horizontů a půd evropského půdoznalství (zejména ruské půdoznalství = glejsoly, solončaky, solonce, černozemě, podzoly) s názvy amerického klasifikačního systému; navíc bylo vytvořeno mnoho nových, speciálních termínů (luvisols, acrisols). Jednotlivé listy mapy s vysvětlivkami a celkovou legendou začali vycházet v r. 1970.
Nejvyšší úrovní kategorizace půd v této klasifikaci jsou hlavní půdní skupiny, kterých je 28; druhou, nižší úroveň tvoří půdní jednotky, kterých je 153. Revidovaná legenda z roku 1990 (FAO 1990) obsahuje ještě třetí úroveň tvořenou půdními podjednotkami.
Označení horizontů pro popis a klasifikaci půd dle FAO je standardizováno. Pro označení hlavních horizontů slouží velká písmena:
H horizont
Jedná se o organický horizont vytvořený akumulací organického materiálu uloženého na povrchu vlhkých půd, buď jako mocná vrstva v organických půdách, nebo jako mělká vrstva v půdách minerálních.
O horizont
organický humusový horizont
A horizont
minerální humusový horizont
E horizont (eluviální = ochuzovaný)
B horizont (iluviální = obohacovaný)
Hlavní B horizont je často nutné označit ještě příponou – malým písmenem, aby bylo možné přesně rozlišit jakými se vyznačuje vlastnostmi (např. Bh horizont s akumulací humusu, Bt horizont s akumulací jílu).
C horizont
R vrstva
Vrstva pevné horniny, která je ještě dostatečně soudržná; tato hornina může být rozpukána, ale neumožňuje růst a vývoj rostlin.
To je důležité – protože pokud by byla podložní vrstva tvořena štěrkovitým nebo kamenitým materiálem, který by umožňoval růst rostlin, jednalo by se už o horizont C ( tam kam můžou proniknou rostliny, kde může probíhat biologická aktivita, tam dochází k tvorbě půdy, takže takové materiály je nutné považovat za matečnou horninu = půdotvorný materiál.
Přechodné horizonty
Pokud se v horizontu prolínají vlastnosti dvou hlavních horizontů, pak se tento označuje kombinací dvou velkých písmen – např. AE, BC. Prvním písmenem se značí horizont, kterému se přechodný horizont více podobá.
Upřesnění označení hlavních horizontů
K přesnějšímu označení hlavních horizontů podle charakteristických znaků a vlastností slouží malá písmena, která se používají jako přípony k písmenům velkým. Pro značení jednoho horizontu mohou být použity nejvíce dvě přípony.
Nejdůležitější používané přípony:
c – přítomnost konkrecí v horizontu (používá se společně s další příponou, charakterizující původ konkrece)
g – skvrnitost horizontu v důsledku oxidačně redukčních pochodů
h – akumulace organické hmoty v minerálních horizontech
k – akumulace CaCO3
m – silně ztvrdlý, cementovaný horizont (používá se v kombinaci s další příponou, která určuje druh materiálu, který způsobil ztvrdnutí)
p – ovlivnění půdy obděláváním
r – silná redukce vlivem podzemní vody
s – akumulace sequioxidů
t – akumulace jílu
w – změna in situ (tzn. na místě), mění se obsah jílu, barva, struktura, …
z – akumulace solí, rozpustnějších než sádra
Arabské číslice jako přípony
Horizonty označené kombinací písmen mohou být dále vertikálně děleny na podskupiny, které se číslují za sebou počínaje vrchním horizontem např. Bt1 – Bt2, …
Diagnostické horizonty, které se používají pro určování půdních typů (hlavních půdních skupin) klasifikace FAO – UNESCO
Histic H horizont: organický povrchový horizont, mocný 20 – 40 cm. Pokud obsahuje více jak 75 % rašeliny, tak jeho mocnost může být větší než 40 cm, ale méně než 60 cm.
Mollic A horizont: mocný, nasycený, tmavý horizont s vysokým obsahem humátů; povrchový horizont s tmavým zbarvením způsobeným organickou hmotou. Nasycenost bázemi je větší než 50 %. Pokud má půda hloubku do 75 cm, tak musí být mocný alespoň 18 cm, pokud je mocnost půdy nad 75 cm, musí být jeho mocnost nejméně 25 cm.
Umbric A horizont: mocný, tmavý, nenasycený, humáto-fulvátový horizont; je podobný předcházejícímu horizontu, ale nasycenost bázemi je pod 50 % a ve složení humusu začínají převažovat fulvokyseliny.
Fimic A horizont: člověkem vytvořený povrchový horizont s mocností 50 cm a více, který se vytvořil dlouhotrvajícím hnojením a dalšími zemědělskými zásahy.
Ochric A horizont: povrchový horizont, který je buď světlejší, nebo má méně organických látek a nebo je mělčí než mollikový resp. umbrikový horizont.
Albic E horizont: vybělený eluviální horizont; je to podpovrchový horizont, ze kterého byly odstraněny koloidní částice a sesquioxidy. Nachází se většinou pod A horizontem, má světlejší barvu než horizonty nad ním i pod ním. Obvykle se pod ním nachází iluviální horizont.
Argic B horizont: podpovrchový horizont, který má zřetelně vyšší obsah jílu než nadložní horizonty. Odlišnost textury je zpravidla dána iluviální akumulací jílu.
Cambic B horizont: je to pozměněný horizont, který se vyznačuje výraznou barvou, která je dána procesem hnědnutí (brunifikace), tzn. zvětráváním primárních silikátů spojenou s uvolňováním Fe a tvorbou jílových minerálů. Nemá nad sebou ochuzovaný horizont, jíl a Fe sloučeniny v něm vznikají zvětráváním na místě.
Spodic B horizont: iluviální horizont akumulace amorfních sloučenin Fe a Al (sesqu