Pedologie - tahák

frakce libovolných rozměrů
- podle % zastoupení jednotlivých frakcí se slovně označí půdní druh
- pro klasifikaci půdního druhu (textury zrnitosti) existují závazné tabulky
- půdy obsahující skelet - oddělení jemnozemě od skeletu (sklete - zrna o průměru nad 2mm)
Podle obdělávatelnosti půdy se hovoří o půdách lehkých, středně těžkých a těžkých
Písčité půdy (lehké)
- obsahují I. kategorie pod 25 %
- snadno obdělávatelné, propustné pro vzduch i vodu
- vysoce provzdušněné
- nízká vodní kapacita (snadno vysychají)
- dobrý tepelný režim, snadno se prohřívají
- makrobiální činnost vysoká
- rychlá oxidace humusu
- nízké zastoupení organických látek - půdy chudé na humus
- nízká sorpce, vyplavování živin
Hlinité půdy ( středně těžké)
- obsahují I. kategorii 25 až 45 %
- za příznivých okolností dobrý strukturní stav
- optimální fyzikální, chemické a biologické vlastnosti
- vyhovující vodní kapacita a provzdušenost
- střední propustnost a inflitrace srážkové vody (závisí na struktuře půdy)
- dostatečná sorpční schopnost
- soudržné (vhodná vlhkost), obdělávají se bez potíží
Jílovité půdy (těžké)
- obsahují I. kategorie nad 45 %
- málo propustné pro vzduch a pro vodu
- vysoká vodní kapacita, mála provzdušnost
- trpí zamokřením a uléhavostí
- omezená mikrobiální činnost
- vlivem zamokření nevyhovující tepelný režim - studené půdy
- snadno rozbřidají, bobtnají a pomalu vysychají
- vysoká sorpce
- fyzikální a fyz.-chemické vlastnosti závisí na mineralogickém složení frakce fyzikálního jílu
2.2.2. Struktura a pórovitost půdy
- půdy - pórovité medium
- struktura půdy popisuje:
- uspořádání pevných částic v půdním horizontu, shlukování do agregátů
- velikost, tvar, distribuci pórů
- nejvýznamnější fyzikální charakteristika půdy
- podmiňuje velikostní zastoupení půdních pórů, ovlivňuje vodní a vzdušné poměry v půdě, má vliv na záhřevnost půdy, určuje prostor pro chemické a biologické procesy v půdě
- půdní částečky nejsou izolované či oddělené - tvoří větší či menší shluky - agregáty
- podle velikosti rozeznáváme:
makroagregáty (d > 0,25 mm) - stabilní ve vodě
mikroagregáty ( d < 0,25mm)
- nerozmokavost způsobují tmelící látky a koagulace
- pro pedogenetické poměry - zákonitý tvar a velikost agregátů
- typické - vnitřní uspořádání půdyní hmoty ( mikroskopické studium tenkých výbrusů půdy)
- podle tvaru, geneze agregátů, uspořádání a vazby půdních částic v agregátech - různé druhy struktury
- důležitý znak půdní struktury - půda se rozpadá do agregátů určitých zákonistostí
- umělým mechanickým způsobem (zhutňování půdy) za vyšší vlhkosti půdy - shlukování nebo deformace shluků => nové útvary pseudoagregáty
- postrádají stabilitu ve vodě - snadný a rychlý rozpad
- půdy sypké, písčité a kamenité sutě nevytvářejíagregáty ( patrná existence mikroagregátů)
- vznik půdní struktury souvisí s mikroagregáty v půdě
- na agregaci mají vliv:
- povlaky amorfní povahy
- kořenový systém
- humifikace, dešťovky -> tmelících látek
- k mikroagregátům patří:
- zkoagulované půdní koloidy
- útvary vzniklé spojením čsteček jílových a prachových (pomocí gelů a sesquioxidů s huminovými kyselinami)
- hrubé půdní částečky, krystaly s koloidním povlakem
- předpokladem pro existenci mikrostruktuy - koagulace půdních koloidů
- stmelení mikroagregátů: organické látky ( při biochemických procesech humifikace)
- půdní struktura se klasifikuje podle stupně vývoje, tvaru a vlastností půdních agregátů určitého půdního horizontu
Podle stupně vývoje struktury se rozlišují 3 skupiny půd:
Půdy nestrukturní
- nejsou patrné agregáty
- půdní hmota rozdrobena do větších či menších útvarů náhodných tvarů ( pseudoagregátů)
- rozplavují se ve vodě => stejnorodá půdní hmota
- na povrchu půdy => půdní škraloup, po orbě => velké hroudy
Půdy se slabě vyvinutou strukturou
- patrná struktura při rozdrobení urýpnutých hrud
- převládá podíl nestrukturního materiálu
Půdy strukturní
- vyvinutá struktura
- agregáty se snadno od sebe oddělují
- velmi pevné, stabilní ve vodě
Podle tvaru agregátu se rozlišuje struktura do čtyř morfologických tříd:
- 1. třída - všechny tři osy jsou stejně dlouhé, tvar je zaoblený (drobtovitá, hrudková struktura)
- 2. třída - všechny tři osy jsou stejně dlouhé, plochy a hrany jsou zřetelné (kostkovitá, polyedrická struktura)
- 3. třída - svislá osa je protažena (sloupkovitá struktura)
- 4. třída - vodorovné osy jsou protaženy (lístkovitá struktura)
Klasifikace struktury podle morfologických znaků je důležitá pro:
- klasifikace půdních horizontů, určení půdního typu
- modelování pórového systému půd (fyzikální řešení proudění vody a transport látek v celém půdním profilu)
- v objemu půdy - část pórů nezaplněných tuhou fází (půdní hmotou)
- mají různý tvar a velikost
- nejsou od sebe odděleney, jsou spojité
- tvar pórů se idealizuje a zjednodušuje (válcovitý)
- charakterizují se rozměrem - prlůměr
- zjednodušení - ekvivalentní průměr pórů a % množství pórů o určitém ekvivalentním průměru
- ekvivateltní pór - voda se chová vlivem kapilárních sil stejně jako v pórech válcových daného průměru
pórovitost - objem pórů vztažený k celkovému objemu půdy v přirozeném uložení
číslo pórovitosti
e= Vp/Vz (objemové změny - souvisí s vlhkostí - bobtnání, smršťování)
- objem, tvar, velikost půdních pórů má vliv na:
- vlastnosti vody obsažené v půdě
- rychlost pohybu vody (intenzita migrace látek v půdě - proces pedogeneze)
- pórovitost podmiňuje:
- obsah vzduchu v půdě i jeho složení (ovlivňuje difúzní výměnu CO2 z půdního vzduchu do atmosferického)
2.2.3. Půdní voda a vzduch
- půdní póry obsahují malé množství kapalné fáze - půdní voda ( roztok minerálních a organických sloučenin, vliv rozpuštěných látek se zanedbává)
Objemová vlhkost
hmotností vlhkost
provzdušněnost půdy - doplněk mezi momentální vlhkostí půdy a pórovitostí
- půdní vzduch - liší se od atmosferického vzduchu
- obsah CO2: 10 - 100 x vyšší než ve vzduchu atmosferickém. Zvýšení CO2 - na úkor kyslíku (dýchání kořenů rostlin a částí mikroorganismů)
- ornice: nižší obsah CO2 než ve spodině - množství kolísá ( v zimě menší než v létě, po závlaze stoupá s intenzitou mikrobiální činnosti)
- strukturní půda: tvorba CO2 vyšší než v nestrukturní, obsa CO2 v půdním vzduchu je vyšší než v nestrukturním (menší výměna půdníh vzduchu se vzduchem atmosferickým)
- akumulace CO2 je největší ve spodině, největší produkce - v ornici
- kyslík se musí dostat ke kořínkům - zabezpečen růst rostlin
- CO2 ve větší míře působí toxicky - odstraňován z půdy
- optimální hodnoty provzdušněnosti (louky: 10%, pšenice a oves: 15 - 20%, ječmen a okopaniny: 18- 24%)
- difúze CO2 a O2 půdním prostředím - modelování pomocí transportních rovnic pro pórovité prostředí
2.2.4. Tepelný režim půd
- závisí na:
- zdroji tepelné energie (sluneční záření)
- vlastnostech půdy i půdního povrchu
- sluneční záření je půdou absorbováno a z části odráženo
- největší absorpce je u tmavého drsného povrchu a terénu s J expozicí svahů
- vegetační kryt působí na vyrování teplotních extrémů, omezuje dopad záření na povrch půdy a snižuje tepelné ztráty půdy při vyzařování
- míra zahřátí povrchu půdy závisí na:
- tepelné kapacitě půdy
- ztrátách energie při výparu vody z půdy
- přenosu energie do hlubších vrstev půdy (závisí na tepelné vodivosti)
tepelná vodivost závisí na:
- mineralogickém složení půd
- obsahu humusu
- textuře a struktuře půdy
- vlhkosti půdy
sluneční záření je jediný zdroj energie, zahřívající půdní povrch, vlnová délka: od desetin µm až po m
- maximální intenzita: ultrafialové až infračervené
- část záření půdy pohlcuje, část odráží
2.2.5. Chemické vlastnosti půdy
Chemické vlastnosti půdy jsou ovlivněny:
- různými procesy probíhajícími v půdě
- chemickým složením výchozích materiálů
- zásahy člověka
K procesům patří:
- přeměna minerálních organických látek
- sorpce a desorpce na rozhraní pevné půdní fáze s půdním roztokem
- transport rozpuštěných látek a jemných suspenzí v půdě odčerpáním rozpustných živin kořínky rostlin
Všechny procesy probíhají zároveň, v čase se mění intenzita, vzájemné ovlivnění jednotlivých procesů není zanedbatelné.
Dodávání minerálních hnojiv ve velkých dávkách a používání pesticidů způsobuje změny v chemismu půdy.
Transport těchto látek půdním prostředím způsobuje znečištění zdrojů vody (povrchových i podzemních).
Složení půdního roztoku ovlivňuje růst rostlin - výživa rostlin a úrodnost půdy se popisují v těsné návaznosti na chemické vlastnosti půdy.
Důsledkem je dynamičnost chemických procesů v půdě.
Fyzikální vlastnosti půdy závisí na:
- vlastnostech půdního roztoku
- vlastnostech půdních koloidů
V půdním prostředí se prosakující voda obohacuje CO2 => mění se reakce půdního roztoku, zvyšuje se rozpustnost některých látek.
reakce půdního roztoku - určena aktivitou volných iontů H+ a OH-
pH (záporný dekadický logaritmus koncentrace vodíkových iontů)
neutrální reakce: stejná koncentracer vodíkových iontů (H+) a hydroxylových aniontů (OH-) = 10-7 mol.l-1, pH = 7
kyselá reakce: okyselení vodného roztoku kyselinou => zvýší se koncetrace (H+) na hodnotu > 10-7 mol.l-1 a pH < 7
zásaditá reakce: přidáním zásady do neutrálního roztoku vzroste koncetrace (OH-), klesne (H+) a
pH > 7
reakce půdního roztoku způsobena přítomností rozpustných kyselin a kyselích nebo zásaditých solí
nazývá se aktivní reakce
stanovení:
- pomocí vodního filtrátu nebo suspenzí (poměr zemina : vodě = 1 : 2,5 (v ČR)
- z pastové konzistence půdy (zahraničí)
Půdy ČR - sorpčně málo nasyceny ( popř. nenasycené) - stanoví se výměnná reakce (působín roztoku neutrální soli cloridu draselného o normální koncetraci na půdu)
Kyselá reakce půdy je způsobována řadou faktorů:
- vyluhováním bází
- odčerpáním živin rostlinami
- hnojením
- zvětrávacími a biochemickými procesy
- znečištěním ovzduší => změna složení srážkové vody
Kyselá půdní reakce se upravuje vápněním půd => zvýšení % výměnného Ca2+ zlepšení fyzikálních vlastností půdy
Půdy s výměnnou reakcí pH < 5 - 6 => vápnění
Oxidace a redukce má význam pro průběh procesů v půdách - intenzita se posuzuje podle oxidačně redukčního potenciálu (Eh - potenciální rozdíl mezi vodíkovou a platinovou elektrodou [mV])
Nízká hodnota Eh - intenzivní průběh redukčních procesů
Kulturní rostliny: Eh = 200 - 700 mV, optimální prostředí je u jednotlivých plodin
2.2.6. Chemické složení půdy a živinný režim
- minerální část půdy tvoří prvky: Si, Al, Fe, Ti, Mn, Ca, Mg, K, Na, P ,S a N
- stopové prvky (mikroelementy): B, Co, Cu, Mo, Zn, Pb, Ni, Cr a jiné
křemík
- forma křemene - písčitá frakce půdy (v nepatrné míře podléhá zvětrávání)
- frakce fyzikálního jílu (malá část)
- silikáty - Si se uvolňuje zvětráváním, část přejde do rozpustného stavu
železo
- významné proměnným mocenstvím
- kyselé prostředí, redukční poměry => pohyblivé
hliník
- nízké pH => pohyblivý
vápník
- uhličitanová forma (CaCO3)
- vázaný v jiných sloučeninách
- výměnný Ca2+ => vliv na koagulaci koloidů
hořčík
- některé vlastnosti podobné jako Ca
- minimální zastoupení v půdě
Fosfor
- po zvětrávání vázán Fe, Al => nerozpustné sloučeniny
- P vázaný Ca - přístupnější pro rostliny
- ovlivňuje pH půdy
mangan
- přemisťuje se podobně jako Fe
makrobiogenní prvky zabezpečují růst rostlin:
C, O, H, N, P, S, K, Ca a Mg => příjem rostlinami ve velkém množství
mikrobiogenní prvky:
B, Mo, Mn, Zn, Cu, Fe a jiné => příjem rostlinami v malém množství
Totální (úplný) rozbor půdy
- slouží k určení relativního hromadění či úbytku některých prvků v půdních horizontech
- provádí se na jemnozemi, využívá molárních poměrů
- jedna z nutných metodik pro poznání mineralogického složení této frakce
Rozbor výluhu horkou 20% HCl
- ke zjištění obsahu zvětratelných, pohyblivých složek půdy v celém profilu (tj. po horizontech)
- lze přibližně určit celkovou zásobu uvolnitelných živin v půdě
původ uhličitanů:
- primárního původu v matečním substrátu (spraše, vápence), jejich obsah s hloubkou vzrůstá
- sekundárního původu následek vápnění (antropogenní původ), vnik do povrchových horizontů - vzlínáním vody
- obsah Ca vázaného v uhličitanové formě - velký význam => zajišťuje se obsah CaCO3
- princip stanovení - většina metod - zjištění objemu CO2 => po rozkladu CaCO3 v nadbytku HCl
- stanovení přístupných živin v půdě (N, P aK):
- fyziologicko-chemicky (analýza osení, listová analýza, rozbor celých rostlin nebo buněčných šťáv)
- mikrobiologicky (azotobakterová, aspergiová metoda)
- chemicky
Draslík
- v půdě se snadno váže na sorpčním komplexu - výměnný kationt
- půdní roztok - snadno vyluhován, zvýšení mineralizace podzemní vody - bezvýznamné
Fosfor
- absorbován v malé míře kořínky rostlin 10 -25 kg/ha -1 . rok-1
- rostliny - část fosforu v anorganické formě (po odumření rostliny d