Pedologie - tahák

1.1 Pedogeneze
Základní faktory: mateční substrát, podnebí, organismy, reliéf terénu, podzemní voda, činnost člověka, doba trvání půdotvorného procesu
Půda=přírodní útvar, vzniklý na rozhraní litosféry s atmosférou nebo hydrosférou. Je biologicky oživená a členěná na horizonty. Půda je povrchová vrstva souše, která se vyvíjí v důsledku působení půdotvorných faktorů a podmínek. Je schopna zajišťovat životní podmínky organismů v ní a na ní žijících.
1.1.1 Mateční půdotvorný substrát
-je výchozí materiál, z kterého vznikají půdy, skládá se z: nezvětralých a zvětralých hornin, organických a organominerálních látek, zeminy
-rozlišujeme: organický, anorganický
1.1.2 Podnebí
-pedogenetické procesy jsou silně ovlivňovány vlhkostí a teplotou půdního prostředí
-bez vody neprobíhá chem. Zvětrávání
1.1.3 Organismy
-dělíme na: mikro/makroorganismy
-rozrušují svou činností celistvé horniny->vnik nových minerálů
-biologická sorpce=po odumření organismů se látky vrací zpět do půdy, nevyluhují se
-hmotnost živé organické hmoty v půdě je o 50 až 100 % větší než hmotnost nadzemních částí rostlin
-organismy v půdě dělíme:
-fotoedafon=bakterie, plísně, sinice, řasy. Rozhodující vliv na mineralizaci a humifikaci
-zooedafon=žížaly-zlepšují kvalitu půd
1.1.4 Reliéf terénu a podzemní voda
-sklon a tvar svahů, expozice, nadm. výška, geolog. stavba krajiny->ovlivnění vlhkosti, tep. režimu, translokace látek a mocnost půdy
1.1.5 Činnost člověka
-způsoby:
-nepřímý= zemědělské využití půdy->změna původní vegetace, porušení malého koloběhu min. látek->snižování humusu v půdě
-přímý=
1.2. Dílčí pedogenetické procesy
1.2.1. Zvětrávání
Hydratace : - příjem molekul vody minerálem
- způsob. polárními vlastnostmi molekul vody
- v určitých místech převládá + nebo - náboj, molekula se nechová jako elektroneutrální
- + náboj se orientuje k aniontům nebo k vnějšímu zápornému náboji povrchových částic
- - náboji ke kationtům nebo k vnějšímu kladnému náboji
- molekuly vody vytvářejí kolem iontů prostorovou síť - hydratační obálka
Oxidace: - proces chemického zvětrávání, probíhá po hydrataci nakypřením krystalové mřížky a zvětšením puklin v minerálech
- příjem O2 a pozbývání H+ (ztráta obalových neutronů)
Redukce - (opačný proces) pozbývání O2 a příjem H+ (získávání obalových neutronů)
Hydrolýza - rozkladný proces, v němž H+ a (OH)- vzniklé asociací vodní molekuly způsobují rozklad složitější sloučeniny v jednodušší složku
Elementární minerál + voda = kyselina + zásada
- největší význam při zvětrávání : hydrolýza křemičitanu
Komplexace: - organické kyseliny reagují s ionty kovů, vytváří organokovové komplexy (cheláty)
Vlivem větší koncentrace CO2 v půdě dochází při zvětrávání ke karbonizaci
Karbonizace - působení kyselin, vliv vodíkových iontů
Vyšší koncentrace CO2 v půdním vzduchu je způsobena biologickou aktivitou a chemickými reakcemi
Rozpouštění - téměř všechny nerosty rozpustné ve vodě, spolupůsobící čas, teplota, čistota vody (soli, kyseliny)
Míra rozpustnosti: chloridy => karbonáty => silikáty
Nestabilní vazby: Na - O, K - O, Ca - O . . . pevné Si - O
Křemen - téměř nerozpustný, hojné zastoupení v sedimentech
- probíhá po intenzivním chemické zvětrání hornin, přispívá k dalším chemickým reakcím, sorpci iontů půdními koloidy. Vyšší teplota = vyšší rozpustnost
Produktem jílového zvětrávání: jílové minerály
Tvoří hlavní součást jílové frakce půd a zemin.
Patří do skupiny sekundárních minerálů.
Podle stavby krystalické mřížky se dělí do skupin.
Základní stavební jednotky krystalické mřížky: křemíkové tetraedy a hliníkové oktaedry
1.2.2. Humifikace
Odumřelé organické látky, které jsou obsažené v půdě se nazývají humus, bez ohledu na jejich živočišný, rostlinný nebo mikrobiální původ.
V půdě se mění, podléhají rozkladným a syntetickým procesům biochemické povahy za spolupůsobení původní složky.
Jejich složení, vlastnosti a množství se neustále mění, stupeň přeměny je rozličný.
Humus je složitá směs rezistentních hnědých a tmavě hnědých amorfních a koloidních vysokomolekulárních organických látek charakteru kyselin.
Vzniká mikrobiálním rozkladem a syntézou, má chemické a fyzikální vlastnosti důležité pro rostliny a půdy.
V humusu se objevují: - složky původní organ. hmoty
- produkty životní činnosti organismu
- organická hmota přeměněná humifikačním pochodem.
Dle chemického chování a zásadního postavení jednotlivých skupin humus dělíme na
- nespecifické humusové látky
- specifické humusové látky
Specifické humosové látky se dělí:
- humusové kyseliny
- huminové kyseliny
- fulvokyseliny
- soli humusových kyselin (humáty, fulváty)
- huminy
- humusové uhlí
1.2.3. Rašelinění
V zamokřeném půdním prostředí nebo pod vodou, za nedostatku atmosférického kyslíku vzniká z organických látek rašelina.
Přírůstek organické hmoty je větší než ztráty vyvolané přeměnou organické hmoty rašeliněním. Takto vzniklá půda se nazývá organozem.
Rašelina - organická zemina s více jak 50 % spalitelných látek, vzniklá z rostlinných zbytků, jejichž struktura zůstává prakticky zachována.
Zarůstání vodních zdrží - dva směry:
- vegetace přirůstá od břehu do středu, ze zbytků vzniká rašelina, brzy dosahuje úrovně hladiny ve zdrži.
- ze zeleného krytu vegetujícího na hladině vodní zdrže odpadávají odumřelé části ke dnu, se splaveninami odumřelým planktonem vytvářejí narůstající humusové ložisko (muda).
Z rostlin se vyskytuje ostřice a rákos. Tyto rašeliny - nazývají se slatiny:
- rašeliny eutrofní (bohaté na živiny)
- topogenní (na odpovídajícím terénu)
- infraakvatické (pod vodou)
Vznik rašelin však nemusí být vázán na vodní zdrže, k procesu slatinného rašelinění dochází při vzdutí podzemní vody (hladina dosahuje přímo k povrchu půdy).
Když slatinná rašelina vzroste nad úroveň hladiny vody, proniká do ní les (vrby. olše) a vegetace skromnější na živiny i na vodu (vřes, borůvky, borovice, břízy) => rašelina přechodná (mezotrofní).
Vrchoviště => na minerálně chudém anorganickém substrátu křemičitanových hornin, oblasti bohaté na srážky.
- dominantní je rašeliník
- má zvláštní stavbu těla, do uzavřených "makrobuňkových" prostorů přijímá vodu, dlouho ji udrží
- při ztíženém povrchovém odtoku srážkových vod dochází k zadržení vody a zamokření území, usazují se zde rašeliníky s další vrchovištní vegetací.
-rašeliníky se bujně rozrůstají, poutají více vody, zvyšují zamokření (přispívá k rozvoji vrchovištní vegetace)
- oligotrofní (chudé popeloviny)
- omborogenní (závislé na srážkách)
1.2.4. Translokace a akumulace látek v PP
Vznik a vývoj půdy - ovlivněn přemisťováním látek v půdním profilu
Půdy vznikající bez přítomnosti podzemní vody automorfní (terrestické) - hladina nedosahuje půdnímu profilu, probíhá translokace látek pouze vertikálním směrem (vlivem zasakující nebo vzlínající vody)
Půdy vznikající pod vodou hydromorfní (hydrické) - migrace látek v půdě je omezena, probíhá všemi směry, není omezena na vertikální směr.
Přechodné stádium - hladina podzemní vody zasahuje částečně do profilu půdy - kombinace obou jevů
Vrchní část profilu: proces automorfní a vertikální translokace, spodní část : autohydromorfní (semiterrestický)
Vyskytují-li se tyto jevy občasně: semihydromorfní půdy
2.1 Základní vlastnosti půdy
2.1.1. Vlastnosti půdních koloidů
- půdotvornými procesy (zvětráváním) => polydisperzní soustava - směs částic různého tvaru a velikosti s příměsí organických látek
Disperzní soustava se skládá z:
- disperzní podíl - částečky
- disperní prostředí - volné prostory - póry, vyplněny vodou (slabými roztoky různého složení) a vzduchem
Velikost disperzních částeček se vyjadřuje lineárním rozměrem.
Stupeň disperizity - převratná hodnota rozměru částeček
Podle velikosti disperzních částeček (stupně disperzity) rozeznáváme tři skupiny:
- hrubé disperze > 1 mikrometr
- koloidní disperze 1 nm - 1mikrometr
- analytické disperze < 1 nm
Částečky jsou ve stavu:
- úplné disperze (tj. existují ojediněle)
- vyvločkovaném - částečky různých velikostí vytvářejí shluky, větší shluky => agregáty
Vlastnosti koloidů = chemické vlastnosti půdy (schopnost poutat vodu, ionty, bobtnání, koheze půdy)
Koloidní vlastnosti půd způsobují vlastnosti na rozhraní tuhé a kapalné fáze (H2O, malé množství rozpuš. látek)
Specifický povrch určuje velikost fázového rozhraní
Celkový povrch jednotky hmotnosti nebo objemu disperzního podílu (tuhé půdní částečky)
Jednotka: m2.g-1, m-1
Závisí na stupni disperzity
hodnota specifického povrchu: 10-1 - 102 m2.g-1
závisí na : - zrnitostním složení
- kvalitě půdních koloidů (mineralogické složení jílové frakce)
- vlastnostech humusu
Půdní (sorpční) komplex tvoří koloidy organické a anorganické
Skládá se z:- jílových minerálů
- amorfních gelů kyseliny křemičité
- hydrátů oxidu Fe a Al
- organického podílu: humusové látky (samostatné, vázané na minerální složku půdy)
Koloidy nejsou elektricky neutrální
Na svém povrchu nesou náboje, zpravidla záporné
- náboj : jílové minerály a humusové látky
+ náboj : hydroxidy Fe(OH)3 a Al(OH)3, někdy na hranách krystalové mřížky jílovitých minerálů
Kromě koloidů s kladným a záporným nábojem jsou v půdě obsaženy koloidy amfoterní (obojetné)
Výměnná sorpční kapacita půdy (T) - hmotnostní jednotka půdy sorbuje určité množství kationtů
jednotka: miliekvivalent na 100 g půdy
Momentální obsah výměnných bází (S) - v miliekvivalentech (mekv) jednotlivých bazických kationtů sorbovaných ve 100 g půdy (Ca, Mg, K, Na)
Stupeň sorpčního nasycení bázemi (sorpční nasycenost) [%]
Sorpční vlastnosti půdních koloidů způsobují pufrovitost půdy - schopnost půdy udržet si původní reakci po přidání kyseliny nebo zásady.
S elektronickým potenciálem souvisí dva pochody - koagulace a peptizace
Koagulace - shlukování dispergovaných částic ve větší vločky
Peptizace - opačný proces
Zkoagulované mikroagregáty se rozpadají na původní, disperzní částečky
2.2.1. Zrnitost půdy
- velikost minerálních části v půdě (zastoupení jednotlivých velikostních katgorií) ovlivňuje fyzikální a chemické vlastnosti půdy
- různé systémy třídění částic, např. podle vleikosti (štěrk, písek, prach, jíl atd.)
- jednotlivé klasifikační systémy se liší, s údajem o textuře půdy je uvádět použitou klasifikační stupnici
- půdy a zeminy se označují podle převládající frakce
- zrnitostní rozbor - % zastoupení jednotlivých frakcí
- zemina se před rozborem připraví, hrudky se rozmělní, půdní kolidy se peptizují
- zemina se namočí do vody, povaří se (protřepe se), přidá se k ní dispergační činidlo (čpavek, sodná sůl) - zvýšení "ksí" - potenciál koloidů
- nejjednodušší způsob stanovení zrnitostních frakcí - prosévání na sítech o určitém průměru oka
- vzájemné oddělení částeček - prosévání zeminy ve vodě
- nejmenší rozměr pro prosévání ve vodě: 0,063 mm, obtížě vznikají při průměru oka 0,1 mm
- jemnější částice ullívají na síťovině (důležité pro charakteristiku půdních vlastností)
- oddělení jemnějších zrnitostních frakcí - použití nepřímých sedimentačních metod
- založeny na sedimentačních zákonech - závislost sedimentační rychlosti na velikosti částic
Stokesův vztah:
- platí v laminární oblasti => vymezena Re kritériem, kulové částice v rozmezí 0,08 mm > r > 0,001 mm
- půdní částice nejsou kulové, v jílové frakci se velmi liší od koule (deskovité, šupinkovité) => ekvivalentní poloměr částic
Vyplavovací metoda Kopeckého
- voda je přiváděna spodem do nejužšího válce, třídí vzorek na 4 kategorie podle Kopeckého
- nejhrubší, IV. kategorie (2,0 - 0,1 mm) zůstává v nejužším válci, III. kategorie (0,1 - 0,05 mm) v prostředním válci, II. kategorie ( 0,05 - 0,01 mm) v nejširším válci. Kategorie I. (jílnaté částečky menší než 0,01 mm) jsou odplavovány ven
- průměry válce jsou voleny tak, aby v nich vznikla příslušná vyplavovací rychlost ( 1l vody za 201 sekund)
Detekční metoda (metoda opakované sedimentace)
- stanovení obsahu fyzikálního jílu
Pipetovací metoda (neopakovaná sedimentace)
- pipetou se odebírá po uplynutí doby t1, t2 z hloubky h pod povrchem hladiny malé množství suspenze, vysuší se a zváží se
- nejpřesnější metoda pro stnovení zrn < 0,05 mm
Hustoměrná metoda - Casagrande (1934)
- neopakovaná sedimentace
- měří se změna hustoty suspenze v průběhu času
- ubýváním částeček v suspenzi se zmenšuje její hustota
- poměrné zastoupení zrn v suspenzi se vypočítá z hustoměrného čtení
- velikost a % zastoupení částic ( nemají vliv na údaj hustoměru v okamžiku jeho čtení) se zjistí pomocí Stokesova vztahu použitím nomogramu nebo jednoduchého programu
- množství jednotlivých frakcí, zjištěné zrnitostními rozbory, se vynášejí tabelárně nebo do součtové čáry - čáry zrnitosti
- svislice - %, vodorovná osa - velikost zemních částeček (logaritmické měřítko)
- z čáry zrnitosti lze vyčíst