3. Horniny, minerály a půda
Jako MINERÁLY označujeme látky v pevném skupenství, které jsou charakteristické svým chemickým složením, vnitřní strukturou uspořádání atomů a fyzikálními vlastnostmi. HORNINY jsou pak látky složené z různých minerálů, které jsou určitým způsobem vůči sobě vzájemně uspořádané. Zvětraliny hornin a minerálů pak společně s organismy (ať už živými nebo částmi jejich těl) tvoří PŮDU.
Vznik minerálů a tedy i hornin a půdy je dán vnitřními i vnějšími geologickými činiteli, které působí především na zemskou kůru a nejsvrchnější část zemského pláště. Díky těmto činitelům také dochází k neustálé obměně hornin díky tzv. HORNINOVÉMU CYKLU.
3.1 HORNINY A JEJICH VZNIK
Horniny dělíme podle způsobu vzniku do tří základních skupin, a to na HORNINY VYVŘELÉ, USAZENÉ a PŘEMĚNĚNÉ.
3.1.1 Horniny vyvřelé
Jako horniny vyvřelé označujeme horniny vzniklé z taveniny – magmatu nebo lávy. Tyto horniny se mezi sebou liší jednak svým chemickým složením, ale také velikostí zrn minerálů, které obsahují. Tyto rozdíly jsou dány jednak samotným složením taveniny, ale také podmínkami, za kterých minerály v tavenině utuhly.
Podle obsahu křemíku v hornině rozlišujeme, zda se jedná o horninu bazickou (zásaditou) nebo kyselou. Bazické horniny jako je gabro nebo bazalt obsahují menší množství křemíku a jsou tmavé barvy díky minerálům pyroxenu, olivínu nebo biotitu – tmavé barvy. Oproti tomu kyselé horniny jako granit či ryolit mají vysoký obsah křemíku a jsou světlejší barvy než horniny bazické díky světlým minerálům jako je živec a křemen.
a) Pokud hornina vznikala hluboko pod povrchem Země a tavenina tuhla jen pomalu, jednotlivé minerály měly dostatek času na krystalizaci a jejich zrna v hornině jsou velká – pozorovatelná pouhým zrakem. Tyto horniny označujeme jako VYVŘELÉ HORNINY HLUBINNÉ. Patří mezi ně granit (žula), diorit a gabro.
b) V případě, že se tavenina dostala až na povrch, kde se "vylila", ke krystalizaci jednotlivých minerálů docházelo rychle a tak vznikly jen drobné krystalky, nerozlišitelné pouhým okem. Tyto horniny označujeme jako VYVŘELÉ HORNINY VÝLEVNÉ. Typickými zástupci jsou bazalt (čedič), andezit, ryolit a obsidián (sopečné sklo).
c) Posledním typem jsou VYVŘELÉ HORNINY ŽILNÉ, které vznikly utuhnutím taveniny v puklinách jiných hornin. Příkladem žilné výlevné horniny je např. pegmatit.
Obr. č.14 Horniny vyvřelé
Obr. 15 Vztah hlubinných a výlevných vyvřelých hornin
3.1.2 Horniny usazené
Horniny usazené neboli sedimentární vznikly usazením sedimentů vzniklých erozí nebo částí organismů, případně vysrážením minerálů z roztoků. Jednotlivé vrstvy sedimentů se ukládaly na sebe, čímž docházelo k jejich stlačení a stmelení.
a) HORNINY USAZENÉ KLASTICKÉ (úlomkovité) obsahují různě velké části minerálů a patří mezi ně například jílovitá břidlice, pískovec, slepenec a pod.
b) HORNINY USAZENÉ ORGANOGENNÍ vznikly stmelením schránek živočichů – vápence a křída nebo zuhelnatěním částí rostlin – uhlí.
c) HORNINY USAZENÉ CHEMOGENNÍ vznikly tak, že se z nasycených roztoků vysrážely minerály, které daly vznik horninám jako je např. travertin.
3.1.3 Horniny přeměněné
Horniny vyvřelé, usazené, nebo již dříve přeměněné mohou být opětovně vystaveny vysokému tlaku, teplotě, případně obojímu a tím dochází k přeměně jejich chemického složení i vnitřní struktury.
a) O KONTAKTNÍ PŘEMĚNĚ hovoříme, když je postižena jen malá oblast hornin, např. okolí přívodního kanálu sopky nebo v blízkosti zlomů posunujících se vedle sebe.
b) REGIONÁLNÍ PŘEMĚNOU jsou postižena rozsáhlá území, např. v oblastech vyvrásněného pohoří.
(Pokud tlak a teplota způsobí, že je hornina zcela roztavena, hovoříme opět o
horninách vyvřelých.
Při přeměně se atomy v jednotlivých minerálech se mohou přeskupovat tím dochází ke vzniku minerálů jiných. V přeměněných horninách je také často patrný směr, kterým na ně tlak působil a jednotlivé krystaly minerálů mohou být výraznější. Mezi přeměněné horniny patří mramor, rula, svor nebo fylit.
Obr.16 Přeměněné horniny
3.1.4 Horninový cyklus
Přestože se z hlediska délky lidského života zdá, že horniny kolem nás jsou trvalé a neměnné, z hlediska lidského času k jejich neustálým přeměnám v tzv. horninovém cyklu.
a) Vyvřelé, ale také usazené a přeměněné horniny podléhají EROZI, která je rozrušuje. Díky odnosu a následnému ukládání úlomků na jiných místech vznikají NOVÉ USAZENÉ HORNINY.
b) Může se však také stát, že dojde k zanoření vyvřelých, usazených nebo přeměněných hornin pod některou z litosférických desek a dojde k jejich PŘEMĚNĚ na HORNINY PŘEMĚNĚNÉ.
c) Pokud dojde k úplnému roztavení hornin vyvřelých, usazených nebo přeměněných na magma a následnému utuhnutí tohoto magmatu, hovoříme opět o HORNINÁCH VYVŘELÝCH.
obr.17 Horninový cyklus
3.2 MINERÁLY A JEJICH VZNIK
Pojmy minerály a nerosty jsou synonyma používaná pro látky v pevném skupenství, které již dále nelze rozlišit na dílčí části (mimo atomy, ze kterých se skládají).
Obecná definice minerálů zní, že jsou to pevné, stejnorodé, anorganické sloučeniny. V podstatě to znamená, že každý kousek určitého minerálů, byť sebemenší, má stejné fyzikální a chemické vlastnosti jako všechny ostatní kusy téhož minerálu nalézajícího se kdekoliv na světě.
Od ostatních minerálů se liší rozdílem právě v některé (nebo mnoha) z fyzikálních nebo chemických vlastností. Přestože diamant i grafit (tuha) jsou minerály stejného složení – jsou tvořeny chemickým prvkem uhlíkem, liší se od sebe minimálně barvou a tvrdostí.
3.2.1 Chemické složení a tvar minerálů (Zeigler, 1999)
Minerály mohu vznikat – krystalizovat různými způsoby:
a) V přírodě nacházíme minerály nejčastěji jako součást hornin, což souvisí s jejich vznikem – krystalizací při tuhnutí magmatu.
b) Některé minerály vznikly krystalizací z vodných roztoků nebo plynů, které se vysrážely v různých puklinách a dutinách, do kterých pronikly, z mořské vody nebo jako doprovod vulkanické činnosti.
c) Ke vzniku kvalitativně jiných minerálů může přispět také chemické zvětrávání či přeměna hornin.
Při krystalizaci – přechodu z kapalného (či plynného) skupenství do pevného působí především dva faktory, a to je teplota a prostor. Pokud se teplota mění jen velmi pomalu, vytváří se velké krystaly minerálů. K tomu přispívá také dostatek prostoru. Naopak, pokud dochází k rychlému ochlazení, krystaly minerálů jsou velmi malé, v některých případech patrné jen pod mikroskopem.
Každý minerál je typický svým chemickým složením (z minimálně jednoho, ale častěji z několika chemických prvků) a vnitřním uspořádáním jednotlivých atomů. Vnitřní uspořádání atomů výrazně ovlivňuje tvar a vlastnosti jednotlivých minerálů. Tvar jednotlivých minerálů je dán geometrickým tvarem krystalů (krychle, kvádr, ...) který je pro něj charakteristický.
Minerály mohou krystalizovat v 7 různých krystalových soustavách.
- soustava trojklonná – tři osy různě dlouhé a žádný pravý úhel.
- soustava jednoklonná – tři osy různě dlouhé, dvě osy v pravém úhlu, jedna osa v kosém.
- soustava kosočtverečná – ti osy různě dlouhé svírající pravé úhly.
- soustava čtverečná – dvě osy stejně dlouhé, třetí delší svírající pravé úhly.
- soustava šesterečná – stři osy stejně dlouhé v jedné rovině svírající úhel 60°, čtvrtá osa delší, k ostatním osám kolmá.
- soustava klencová – tři poloosy v jedné rovině stejně dlouhé, na ně kolmá jedna osa delší.
- soustava krychlová – tři osy stejně dlouhé svírající pravý úhel.
Některé minerály mohou krystalizovat dokonce i ve dvou a více různých soustavách. Jindy zase rozdíl ve vnitřním uspořádání a krystalizace v jiné krystalové soustavě stačí k rozlišení dvou různých minerálů, přestože mají stejné chemické složení. Např. tuha a diamant nebo kalcit a aragonit mají stejné chemické složení, avšak krystalizují v jiných soustavách a liší se některými svými vlastnostmi. Minerály, které nikdy nevytváří krystaly označujeme jako amorfní.
Na základě chemického složení se všechny minerály řadí do 10 hlavních tříd.
I. Prvky – minerály složené pouze z jediného chemického prvku – např. síra, zlato, měď, diamant.
II. Sirníky – minerály síry a jiného prvku – např. pyrit FeS2, chalkopyrit (Cu, Fe)S, galenit PbS, cinabarit HgS
III. Halogenidy – minerály obsahující halogenní prvky – např. sůl kamenná NaCl, fluorit CaF2
IV. Oxidy (+hydroxidy, arzenity, selenity, tellurity a jodáty) – minerály těchto prvků s dalšími - např. led H2O, magnetit FeFe2O4, hematit Fe2O3, opál SiO2.n H2O, limonit FeO
(OH).nH2O, křemen SiO2 (+ odrůdy křemene jako jsou křišťál, růženín, citrín, amytyst a záhněda)
V. Karbonáty, nitráty, (sulfity) – minerály se skupinou CO3 a NO3 – např. kalcit a aragonit CaCO3, dolomit CaMg(CO3), malachit Cu2 (CO3)(OH2), azurit Cu3 (CO3)(OH2)
VI. Boráty – minerály obsahující bór
VII: Sírany (+chromáty, molybdáty, wolframatáry) – minerály obsahující skupinu SO4 a další – např. sádrovec CaSO4.nH2O
VIII. Fosfáty, arzenáty, vanadáty - minerály obsahující skupino PO4 a další – např. apatit Ca5(PO4) 3 (F, Cl)
IX. Křemičitany – minerály se skupinou SiO4 – např. slídy - biotit K(Mg, Fe)3(Si3AlO10)(OH,F)2 a muskovit KAl2(AlSi3O10)(OH) 2, živce – plagioklas (Na, Ca)AlSi3O8 a ortoklas KAlSi3O8
X. Organické minerály, tedy minerály organického původu – např. jantar – směs pryskyřic obsahující kyselinu jantarovou.
3.2.2 Fyzikální vlastnosti minerálů (Zeigler, 1999)
a) Jednou z prvních fyzikálních vlastností, které zjišťujeme při určování minerálů je HUSTOTA, kterou určuje vzájemný poměr hmotnosti a objemu. Nejvyšší hustotu má ryzí zlato, ale také minerály s obsahem olova (galenit) nebo rtuti (cinabarit). (Žáci i učitelé někdy nesprávně hovoří o minerálech lehkých a těžkých, aby se pojmu hustota vyhnuli, protože se hustota jako veličina probírá až na 2. stupni základní školy. Proto doporučujeme ve výuce na 1. stupni tuto vlastnost vynechat.)
b) Vlastnost, která většinu lidí u minerálů upoutá na první pohled je BARVA. Ovšem s barvou minerálu to není tak jednoduché, jak se na první pohled zdá. Přítomnost některých chemických prvků v minerálu může způsobit jeho zbarvení, přestože minerál může být jinak bezbarvý. Proto je důležité porovnat barvu minerálu s barvou jeho vrypu (rýhy do neglazované porcelánové destičky).
Minerály barevné mají stejnou nebo podobnou barvu vrypu i minerálu (azurit, malachit, galenit, ...).
Minerály zbarvené mají různá zbarvení, někdy i více barev i jednoho minerálů, avšak jejich vryp je bílý nebo našedlý (některé odrůdy křemene, fluorit, kalcit, ...).
Minerály bezbarvé jsou bílé, bezbarvé nebo našedlé stejně jako barva jejich vrypu (křišťál, čirý kalcit, ...).
c) Dalším nápadným znakem pozorovatelným zrakem je LESK, tedy jakým způsobem odráží světlo. Některé kovové minerály mají lesk kovový (např. pyrit, galenit, magnetit). Dále rozlišujeme lesk diamantový (diamant), skelný (křemen), mastný (mastek), matný (živce), hedvábný (azbest) a perleťový (slídy).
d) Na základě PROPUSTNOSTI SVĚTLA dělíme minerály na průhledné (křišťál nebo čirý kalcit), průsvitné (některé odrůdy křemene. fluorit) a neprůsvitné (pyrit, galenit, magnetit).
e) TVRDOST minerálů můžeme popsat jako schopnost odolávat poškození (krystalových ploch) jinými minerály nebo předměty. Mineralogové pro tyto účely využívají Moshovu stupnici 10 minerálů. Při určování tvrdosti se postupně zkouší rýpat jednotlivými minerály ze stupnice do určovaného minerálů než se najde ten, kterému zkoumaný minerál odolá a zároveň kterému odolá minerál ze stupnice.
Moshova stupnice (1. mastek, 2. sádrovec nebo sůl kamenná, 3. kalcit, 4.fluorit, 5. apatit, 6. živec (ortoklas), 7. křemen, 8. topaz, 9. korund a 10. diamant)
Pro výuku na 1. stupni využíváme zjednodušenou stupnici tvrdosti. Podle ní minerály dělíme je na měkké, do kterých lze rýpat nehtem (odpovídají tvrdosti 1 až 2 Moshovy stupnice), středně tvrdé, do kterých lze rýpat železným hřebíkem (odpovídají tvrdosti 3 až 5 Moshovy stupnice) a tvrdé, do kterých nelze rýpat a dokonce jimi lze vytvořit rýhy na skle (tvrdost 6 a více Moshovy stupnice).
f) Při úderu kladívkem do minerálu můžeme pozorovat jeho ŠTĚPNOST, tedy jakým způsobem se minerál rozpadá na menší kousky. Některé minerály se štěpí podél všech krystalových ploch (např. na malé krychličky jako sůl kamenná), jiné jen podél jedné plochy (např. na plátky jako slída). Některé minerály se nedají štípat, pouze se díly nárazu rozlomí.
g) Podle tvaru plochy pak určujeme jejich LOM – např. rovný, nerovný, lasturnatý a pod.
h) Speciální vlastností kovů (např. zlato, stříbro, měď) je KUJNOST, což znamená, že z nich lze vytvořit tenký plíšek.
i) Minerály, které se po úderu kladívkem rozlomí na malé kousky označujeme jako kruché (křemen, pyrit). V případě, že se ohnou a vrátí zpět jako např. slídy je označujeme za pružné. Pokud se ohnou, ale zpět do původní polohy se nevrátí, označujeme je jako ohebné (sádrovac).
j) Pro některé minerály s obsahem železa jsou typické MAGNETICKÉ VLASTNOSTI. To znamená, že jejich drobné části jsou přitahovány silným magnetem, některé mohou být dokonce samy přitahovat železné piliny (magnetit).
k) ROZPUSTNOST VE VODĚ je typickou vlastností např. pro sůl kamennou
l) ROZPUSTNOST V KYSELINĚ CHLOROVODÍKOVÉ doprovázené šuměním zase pro kalcit.
Každý minerál je charakteristický souborem svých vlastností, které jsou vždy uváděny jako součást jeho popisu v odborné i populárně vědecké literatuře.
3.3 PŮDA A TŘÍDĚNÍ PŮDY
Půda je tvořena komplexem neživých i živých přírodnin. Tvoří ji ZVĚTRALINY ZEMSKÉ KŮRY, ale také VODA, VZDUCH a části těl organismů označovaných jako HUMUS. Nedílnou součástí půdy jsou také PŮDNÍ ORGANISMY jako jsou bakterie, houby, kořenové systémy rostlin, ale také bezobratlí živočichové (stonožky, mnohonožky, žížaly, chvostoskoci, ...), a drobní obratlovci (krtek, ...), kteří svou činností napomáhají tvorbě humusu a přirozenému provzdušňování půdy.
Složení a vlastnosti půdy na určitém místě přímo závisí na podloží, charakteru podnebí, přítomnosti živých organismů a v poslední době stále více na zásazích člověka. Proto nelze půdu studovat odděleně bez všech těchto půdotvorných činitelů, které na ni spolupůsobí.
3.3.1 Půdotvorné faktory (Tomášek, 2007)
Jako půdotvorné faktory označujeme podmínky, které jsou přítomné na určitém místě a mají přímý vliv na typ půdy na dané lokalitě.
a) Zvětraliny, ze kterých půda vzniká, poskytuje půdotvorný substrát neboli MATEČNÁ HORNINA. Některé horniny snadno a rychle zvětrávají (např. spraše), jiné naopak (např. granit), což ovlivňuje jednak hloubku půdy a její zrnitost, ale také některé další vlastnosti. Matečná hornina také ovlivňuje chemické složení půdy, především přítomnost některých chemických prvků jako jsou vápník, hořčík, draslík a fosfor. Podle složení a období vzniku matečné horniny pedologové rozlišují tzv. půdotvorné substráty, které dávají vznik určitým půdním typům – viz. kap. 3.3.3.
b) Významným faktorem ovlivňují vznik půdy je PODNEBÍ neboli klima. Přestože území České republiky leží v mírném podnebném pásu, i tak můžeme pozorovat rozdíly v průměrné teplotě během roku, množství srážek a jejich rozložení během roku, délce trvání sněhové pokrývky a podobně. Obecně se dá říci, že teplejší podnebí napomáhá k rychlejší tvorbě humusu, naopak chladnější podnebí přispívá k fyzikálnímu a chemickému zvětrávání matečné horniny.
c) Faktor, který ovlivňuje především přítomnost humusu v půdě je ROSTLINSTVO přítomné na dané lokalitě a další organismy, které jsou na daný typ rostlinstva vázané. Např. porost jehličnatých lesů má velmi chudý kořenový systém, generuje jen málo organických zbytků vhodných pro tvorbu humusu a navíc půdu okyseluje, což přispívá k vyplavování minerálních látek potřebných k růstu dalších rostlin. Oproti tomu travnaté porosty mají pod zemí bohatý kořenový systém a dochází zde k intenzivní tvorbě humusu.
d) Na rozkladu organických zbytků v půdě se nejvýznamněji podílí ROZKLADAČI jako bakterie a houby, přesněji podhoubí hub. Z živočichů pak k rozkladu organických látek a vzniku humusu přispívají jednobuněční prvoci a nálevníci, žížaly, z členovců především stonožkovci, roztoči a larvy hmyzu, z obratlovců především hlodavci (norník, hraboš, myšice, ...) a hmyzožravci (krtek, rejsek, ...).
Společným názvem označujeme organismy žijící v půdě, případně bezprostředně na jejím povrchu jako edafon. Tyto organismy jednak přispívají k vzniku a dalšímu rozkladu humusu (tvořeného organickými látkami) na látky anorganické – minerální látky, které potřebují rostliny ke svému správnému růstu.
e) PODZEMNÍ VODA, přesněji úroveň hladiny podzemní vody a stálost či dočasnost zamokření půdy a minerální látky rozpuštěné v půdě, způsobuje především chemické změny v půdě. Pokud je půda dlouhodobě podmáčená, dochází k hromadění organických látek v půdě, avšak nedochází k jejich rozkladu. Voda bohatá na minerální látky zase způsobuje zasolení půdy (zvýšený obsah určitých minerálních látek).
f) Mezi další faktory ovlivňující je také NADMOŘSKÁ VÝŠKA, SKLON TERÉNU, převládající SMĚR VĚTRU, ale také STÁŘÍ PŮDY a její VYUŽÍVÁNÍ ČLOVĚKEM.
Člověk svou činností ovlivňuje mnohé z výše uvedených faktorů - např. orba, odvodňování podmáčených lokalit, změna vegetace, dodávání minerálních látek i organických hnojiv do půdy, zhutňování půdy zemědělskou technikou, kontaminace cizorodými látkami a pod.
3.3.2 Půdotvorné procesy
Přírodní děje, které ovlivňují vznik půdy označujeme jako půdotvorné procesy.
a) Nejvýznamnějším z těchto procesů je ZVĚTRÁVÁNÍ (eroze), a to jak fyzikální, tak i chemické – viz. kapitola 2.2.1. Zvětrávání působí jak na matečnou horninu a způsobují vznik zvětralin, které tvoří neživou část půdy, tak i další zvětrávání zvětralin přítomných v půdě při tzv. vnitropůdním zvětrávání.
b) Dalším procesem je HUMIFIKACE, tedy chemická a mikrobiální přeměna, při které se mění zbytky těl rostlin a živočichů na humus.
c) Minerální látky, které jsou rozpustné ve vodě se mohou z půdy vyplavovat pryč při ELUVIACI nebo jsou naopak vodou přinášeny a usazovány v půdě při ILUVIACI.
d) Na půdách, které jsou trvale nebo periodicky podmáčené dochází k OGLEJENÍ a GLEJOVÉMU PROCESU. Podstatu těchto procesů je uvolňování sloučenin železa a jeho shlukování ve formě železných bročků nebo rezavých skvrn. Při glejovém procesu vzniká jílovitá půda šedé, zelené či namodralé barvy. Pokud podzemní voda obsahuje rozpuštěné soli, může díky nim docházet z zasolování půdy – ukládání solí v půdě.
3.3.3 Znaky a vlastnosti půdy
Při pozorování a třídění půdy je důležité všímat si určitých znaků – pozorovatelných zrakem, případně vlastností - měřitelných pomocí přístrojů v laboratoři.
a) Zejména při různých výkopových pracích lze dobře pozorovat HLOUBKU PŮDY a HUMUSOVÉHO HORIZONTU. Hranici půdy může tvořit matečná hornina nebo trvalá hladina podzemní vody. Většinou se studuje půda do hloubky 150 cm, protože toto je zóna, ve které koření většina rostlin a probíhá zde mikrobiologická aktivita. Humusový horizont bývá v řádu od několika centimetrů do desítek centimetrů.
b) BARVA je dalším, velmi nápadným znakem charakteristickým pro půdu. Pro třídění půd do jednotlivých půdních typů (více kapitola 3.3.5) je důležitá jak barva humusového horizontu, tak především jednotlivých vrstev půdního horizontu.
c) Pokud nejsou jednotlivé částice v půdě stmeleny v jednolitý blok (např. po záplavách) nebo úplně samostatné (např. zrnka písku písčitých půd), je pro částice v půdě typické stmelování dohromady. Velikost a svat stmelených částí určuje STRUKTURU půdy. Struktura půdy může být např. hroudovitá, hrudkovitá, zrnitá, prášková, kostečková a pod.
d) Znakem, který je určující pro určování půdních druhů (více kapitola 3.3.4) je ZRNITOSTNÍ SLOŽENÍ půdy. Určuje se procentním podílem částic menších než 0,01mm ve vzorku jemnozemně (ve kterém nejsou jednotlivé části vetší než 2 mm).
e) Mezi další znaky půdy patří např. skeletovitost půdy, vlhkostní poměry, konzistence, novotvary v půdě, prokořenění a oživení půdy živočichy.
Z vlastností, které se u půd běžně zjišťují je to např převažující typ jílovitých minerálů (např. kaolinit, illit, montmorillonit, a pod.), obsah karbonátů v půdě, pH půdy, obsah minerálů v půdě potřebných pro růst rostlin a naopak rostlinám škodící, ale také obsah humusu v půdě (počítá se podle množství spalitelného uhlíku), složení humusu (poměr huminových kyselin a fulvokyselin).
Půdy na polích obsahují 1-3% humusu, půdy v zahradách mohou mít až 15% humusu. Humus v půdě má hned několik funkcí: poutá vláhu v půdě, zlepšuje lehké i těžké půdy, zvyšuje jímavost vody a živin, zvyšuje záhřevnost půdy, podporuje mikrobiální činnost v půdě, je zásobníkem dusíku potřebného pro růst rostlin. Humus se v půdě tvoří přirozeným rozkladem organické hmoty. Jeho obsah lze zvýšit přidáním kompostu, hnoje a rašeliny. Čím je půda tmavší tím více humusu obsahuje, říkáme, že je více humózní. http://www.keliwood.cz/aktuality/druhy-pudy-kyselost-pudy-humus-cervenec-dil-prvni)
3.3.4 Půdní druhy
Na základě zrnitosti půdy třídíme půdu do půdních druhů. Na základě velikosti zrn v půdě rozlišujeme JÍL (menší než 0,002 mm), PRACH (0,002 – 0,02 mm), PÍSEK (0,02 – 2,0 mm) a DRŤ (větší než 2 mm ).
Mezi půdní druhy podle V. Nováka řadíme půdy:
- písčité (0-10% částic menších než 0,01mm)
- hlinitopísčité (10-20% částic menších než 0,01mm)
- písčitohlinité (20-30% částic menších než 0,01mm)
- hlinité (30-45% částic menších než 0,01mm)
- jílovitohlinité (45-60% částic menších než 0,01mm)
- jílovité (60 – 75% částic menších než 0,01mm)
- jílové (nad 75% částic menších než 0,01mm)
Čím větší části půda obsahuje, tím větší je také prostor pro půdní vzduch a propustnost pro vodu, hovoříme o půdách lehkých. Naopak čím menší části půda obsahuje, tím je hutnější, obsahuje málo půdního vzduchu a špatně propouští vodu. Na základě těchto charakteristik lze označit půdy za kamenité, štěrkovité, lehké, středně těžké a těžké.
(převzato z http://www.gvoz.cz/pk/zemepis/dudova/pudy.ppt)
Půdy štěrkovité a kamenité:
- štěrkovité půdy obsahují více než 20% částic, které jsou větší než 2 mm, takovým částicím se říká skelet = drť a kamenité více než 50% takto velkých částic
- obsah drti roste s hloubkou půdy
- tyto půdy obsahují pouze velmi málo jílovitých částic, dobře propouští vodu, mají vysoký obsah půdního vzduchu, rychle vysychají
- jsou chudé na živiny, neroste na nich takřka nic, výjimkou jsou pouze nenáročné rostliny (např. trávy, kleče, mechy...)
- do této skupiny patří půdy v horských oblastech a náplavové půdy v okolí řek
- vznikají nejčastěji na čedičích, křemencích, znělcích aj.
- Krkonoše, Jeseníky, Krušné hory, Šumava, okrajová pohoří Čech, Českomoravská vrchovina, náplavy okolo řek
Půdy lehké:
- jsou to půdy písčitého charakteru
- převažují v nich částice o velikosti 0,1 – 2 mm,
- jsou dobře propustné pro vodu, mají vysoký obsah půdního vzduchu, rychle vysychají, obsahují pouze málo jílovitých částic, obsahují málo živin, rostou na nich pouze nenáročné rostliny
- jsou vzdušné, záhřevné, snadno obdělávatelné, ale v zemědělství se příliš nevyužívají díky nízké úrodnosti. Umožňují brzy z jara sázet a sít. Špatně však poutají vláhu a jsou vysušené a nesoudržné. Jejich již tak malý obsah humusu a živin snadno uniká do spodiny, proto se musí hnojit častěji a v malých dávkách.
- jsou vhodné na pěstování zeleniny a ovocných stromů jako jsou broskvoně, třešně a višně.
Existují 2 typy lehkých půd:
písčité půdy – Polabí, dolní Pomoraví, Česká tabule, Děčínská vrchovina,
Jihočeské pánve, úvaly - hlavně v okolí řek
hlinitopísčité půdy – Českomoravská vrchovina, podhůří České Vysočiny
Půdy středně těžké:
- jsou půdy hlinitého charakteru
- převažují v nich částice o velikosti 0,01 – 0,1 mm,
- jsou dobře propustné pro vodu i vzduch, poměr jílovitých a písčitých částic je takřka vyrovnaný
- obsahují dostatek živin, jsou úrodné a pro zemědělství nejvhodnější (pro pěstování zeleniny i ovoce)
Existují 2 typy středních půd:
písčitohlinité půdy - Českomoravská vrchovina, podhůří České Vysočiny,
Beskydy
hlinité půdy – Polabí, Poohří, Pomoraví, Podyjí, Poodří, Opavsko
Půdy těžké:
- jsou půdy jílovitého charakteru
- převažují v nich částice o velikosti pod 0,01 mm,
- jsou špatně propustné pro vodu i vzduch, mají nadbytek jílovitých částic, za sucha praskají, za deště břednou
- v zemědělství využívány omezeně (pouze tehdy jsou-li dostatečně kypřeny)
Existují 3 typy těžkých půd:
jílovitohlinité půdy – oblast okolo ř. Berounky, sever a střed Moravy, jih Čech
jílovité půdy a jílové půdy - Poohří, Česká tabule, Podyjí, Podkrušnohoří apod.
Obr. 18 Půdní druhy – půda písčitá, hlinitá, jílovitá
3.3.5 Půdní typy
Působení půdních procesů jsou příčinou vytvoření jednotlivých VRSTEV PŮDNÍHO HORIZONTU, které společně tvoří PŮDNÍ PROFIL. Každý půdní horizont je charakteristický svými znaky i vlastnostmi.
a) horizont nadložního humusu (tvořen zbytky rostlin a živočichů na nejnižším stupni přeměny, dosud nepromíchaný s minerální složkou půdy) – označovaný písmenem O
b) humusový horizont (svrchní část půdního profilu, humifikované zbytky rostlin a živočichů promísené s minerální složkou půdy) – označuje se písmenem A
c) horizont vnitropůdního zvětrávání (ve středu půdního profilu, dochází zde k intenzivnímu zvětrávání původních minerálů za vzniku nových, okrové, hnědé nebo rezavé v závislosti na matečné hornině) – označovaný písmeny Bv
d) eluviální horizont (ve středu půdního profilu, ochuzený o některé minerální látky, světlé barvy) – označovaný písmenem E
e) iluviální horizont (ve středu půdního profilu, obohacený o některé minerální láky, hnědé nebo rezavé barvy) – označovaný písmeny Bt, Bs, Bn
f) horizont oglejený (ve středu půdního profilu, vybělený s rezavými skvrnami způsobené železem) – označovaný Bm
g) horizont glejový (ve středu půdního profilu, zelenavé nebo modrošedé barvy) – označovaný Gr, Gor
h) horizont půdotvorného substrátu (ve spodní částí půdního profilu)
Přechod mezi jednotlivými horizonty může být velmi výrazný nebo naopak pozvolný, kdy jeden horizont postupně přechází v další. Nikdy také nejsou v půdním profilu přítomné všechny výše vypsané horizonty, ale jen některé z nich. Právě určité řazení konkrétních půdních horizontů a typ matečné horniny jsou charakteristické pro jednotlivé typy půd.
Příklady vybraných půdních typů ČR (převzato z http://www.gvoz.cz/pk/zemepis/dudova/pudy.ppt)
Černozemě
- původně půdy stepní a lesostepí, dnes se vyskytují v nížinách (do výšky 300 m.n.m.)
- vznikají v sušších a teplejších klimatických podmínkách
- jsou to nejúrodnější půdy, mají mocný humusový horizont (60 – 80 cm), dobře zadržuje vodu a je v něm bohatě zastoupen edafon
- obsahují hodně živin, jsou vhodné pro zemědělství, pěstují se na nich náročné plodiny (např. pšenice, ječmen, kukuřice, cukrová řepa, vojtěška)
- probíhá u nich silná humifikace = tvorba humusu
- mají černou až hnědočernou barvu
- matečnou horninou je převážně spraš, ale také slíny, vápnité jíly a vápnité písky
- mají vyvinuty 2 horizonty: A, C
- výskyt v ČR: Poohří, Polabí, moravské úvaly
Hnědozemě
- úrodné půdy, humusový horizont cca 30 cm
- výskytem lemují černozemě, vyskytují se do 450 m.n.m., jsou to půdy pahorkatin, pod původními dubovohabrovými lesy
- jsou mírně kyselé a pravděpodobně vznikly degradací černozemí ve vlhčím a teplejším klimatu
- obsahují méně živin než černozemě, často se dohnojují, jsou však úrodné, pěstují se na nich především obiloviny a řepa
- matečnou horninou je nejčastěji spraš či sprašová hlína
- dochází u nich k eluviaci, tedy přesunu živin z horizontu A do nižších poloh díky vyšším srážkám
- mají hnědou barvu, ale mohou být i načervenalé (díky obsahu Fe)
- v suchých letech mají lepší výnosy než černozemě
- mají vyvinuty 3 horizonty: A, Bt, C, pod humusovým horizontem je ochuzený horizont (většinou zničený orbou), dále hnědý až rezavě hnědý horizont obohacený o minerální látky z předchozího horizontu a dále půdotvorný substrát.
- výskyt v ČR: lemují výskyt černozemí, Plzeňsko, Orlicko, Opavsko, okolí Berounky
Luvizemě – illimerizované půdy
- poměrně úrodné půdy
- vyskytují se na pahorkatinách a vrchovinách, vznikly na místech původních kyselých doubrav a bučin
- dochází u nich k eluviaci, která je však intenzivnější než u hnědozemí
- pod horizontem A vzniká eluviální horizont E, ten je ochuzený o jíly, pod ním pak vzniká horizont Bt, který je o jíly naopak silně obohacený
- tyto půdy mají nahnědlou barvu
- obsahují méně živin, tudíž se často se dohnojují, pokud jsou využívány pro zemědělství
- mají vyvinuty 4 horizonty: A, E, Bt, C – pod humusovým horizontem je silně vybělený eluviální horizont, poté zeravě hnědý iluviální horizont a horizont půdotvorného substrátu.
- výskyt v ČR: společně s hnědozeměmi
Kambizemě – hnědé lesní půdy
- nejrozšířenější půdy ČR (cca 42%), vyskytují se okolo 500 – 600 m.n.m.(tj. na pahorkatinách a vrchovinách), vznikly v místech, kde byly původně rozšířeny dubovohabrové lesy a horské bučiny
- středně úrodné, humusový horizont tvoří pouze 10 – 20 cm, hlavním půdotvorným faktorem je vnitropůdní zvětrávání
- jsou mírně kyselé, zbarveny hnědě
- obsahují méně živin, jsou špatně propustné pro vodu, protože se v horizontu B hromadí oxidy Fe a Al - dochází u nich eluviaci
- pro zemědělské využití je potřeba tyto půdy hnojit a kypřit, pěstují se na nich méně náročné plodiny (např. pícniny, řepka apod.), ve vyšších polohách jsou na nich lesy či pastviny
- mají vyvinuty 3 horizonty: A, Bv, Cvýskyt v ČR:
Podzoly – podzolové půdy
- nejkyselejší půdy, chudé na živiny (tedy i velmi málo úrodné)
- vyskytují se na pahorkatinách a hornatinách, v oblastech okolo 700 m.n.m. s vlhkým a chladnějším klimatem
- dochází u nich k eluviaci (vzniká vyluhovaný horizont E a obohacený horizont Bhs) a k procesu podzolizace, což je rozklad minerálů působením silných organických kyselin
- zbarvení popelavě šedé, rostou na nich jehličnaté les, v zemědělství využívány pouze vzácně jako půda k pěstování, jsou na nich především pastviny a louky
- mají vyvinuty 4 horizonty: A, E, Bhs, C
- výskyt v ČR: okrajová pohoří České vysočiny, Českomoravská vrchovina, Beskydy
Nivní půdy
- vznikly okolo řek v nížinách, mají slabě vyvinuté půdní horizonty, bývají pravidelně zaplavovány, tvořeny naplaveninami
- využívají se v zemědělství pouze jako louky a pastviny.
Lužní půdy
- vznikají ve stejných podmínkách jako půdy nivní, ale ve větší vzdálenosti od řek, vždy v oblastech s vysokou hladinou podzemní vody
- jsou úrodnější než fluvizemě (mají poměrně silný humusový horizont, až 1 m), patří mezi úrodnou ornou půdu.
- mají vyvinuty 2 horizonty: A, C
- výskyt v ČR: Polabí, Pomoraví, Poodří
Renzidy – vápenaté půdy
- vznikají na vápencích
- obdoba hnědých lesních půd, mají málo humusu a vyšší obsah větších zrn, jsou zbarveny tmavě
- v zemědělství jsou využity převážně jako louky
- mají vyvinuty 3 horizonty: A, C a šedohnědý Ca horizont, v něm se hromadí CaCO3
- výskyt v ČR: oblasti krasu (Moravský kras, Český kras,….)
Gleje a pseudogleje – zamokřené půdy
- vznikají v místech silného provlhčení půdy podzemní vodou či nadměrnými srážkami
- probíhá v nich glejový proces, kdy v půdě chybí kyslík, nastávají tak redukční chemické procesy, jejichž výsledek je modrozelené (u pseudoglejů šedé) zbarvení a mazlavý charakter půdy
- mají mělký humusový horizont, v zemědělství jsou využívány pouze jako louky
- mateční horninou jsou nejčastěji jíly a slíny
- mají vyvinuty 3 horizonty: A, Go – glejový horizont, C
- výskyt v ČR: okolí řek (hlavně Povltaví a Poodří)
Rankery
- vznikají v horských oblastech , obsahují velmi málo jemných částic, mají také mělký humusový horizont,
- v zemědělství nejsou využívány, vhodné pro lesnictví
- často jsou pouze přechodným stádiem při vývoji jiných typů půd
- mají vyvinuty 2 horizonty: A, C
- výskyt v ČR: horské oblasti České Vysočiny i Karpat
Zasolené půdy
- vznikají nahromaděním solí v půdním souvrství
- v přírodě je tento typ půdy typický pro suché a teplé oblasti, dnes je však řada zasolených půd antropogenního původu
- rostou na nich pouze slanomilné rostliny, v zemědělství zcela jsou nevyužitelné
- mají vyvinuty 2 horizonty: A, C
Informace o výskytu jednotlivých půdních typů lze dohledat na webových stránkách http://ms.sowac-gis.cz/mapserv/php/maps.php , kde je interaktivní mapa umožňující detailně zobrazit půdní typy na území ČR.
Obr. 19 Půdní typy v ČR
3.3.6 Degradace půdy
Přestože proces vzniku půdy probíhá neustále, díky působení člověka mnohem rychleji dochází k degradaci půdy. Vzhledem ke skutečnosti, že na půdě závisí získávání veškerá potrava a další suroviny pro obyvatele Země a jsou na ní ať přímo nebo nepřímo závislé všechny suchozemské organismy na Zemi, je problematika degradace půdy jedním z předních témat ochrany přírody.
Degradace půdy probíhá současně na několika úrovních:
a) EROZE PŮDY (nezaměňovat s vnitropůdní erozí) – je způsobována především vodou, případně větrem na odkrytém povrchu půdy. Povrch půdy přirozeně velmi rychle zarůstá vegetací, naopak půda uměle udržovaná ve stavu bez vegetačního pokryvu (širokořádkové plodiny jako kukuřice, slunečnice, špatný směr výsevu, těžba dřeva, spásání a zdusávání půdy hospodářskými zvířaty, stavební čnnost...) podporuje náchylnost půdy k erozi.
b) DEZERTIFIKACE PŮDY – jedná se o proces, při kterém je ze suché nebo polosuché půdy odplavován humus, takže zůstává pouze minerální složka půdy, což vede ke vzniku pouští. Na dezertifikaci půdy se podílí především nadměrná pastva, odlesňování bez následného zalesňování, povrchová těžba bez následné rekultivace. (Problémy s dezertifikací půdy jsou především oblasti severní Afriky a Asie.)
c) ZASOLENÍ PŮDY – se projevuje především v oblastech, kde převládá výpar vody nad jejím odtokem. To způsobuje, že se soli rozpuštěné ve vodě ukládají v půdě a mění její fyzikálně chemické vlastnosti, což nepříznivě ovlivňuje růst rostlin. (Problémy se zasolováním půd jsou především s subtropických oblastech.)
d) OKYSELOVÁNÍ PŮDY – může být jednak přirozená (primární), způsobená matečnou horninou nebo jako důsledek činnosti člověka (sekundární) a to především jako důsledkem kyselých dešťů (kdy se v dešťové vodě rozpouští oxidy síry a dusíku ze vzduchu).
e) ZHUTŇOVÁNÍ PŮDY a DEGRADACE PŮDNÍ STRUKTURY – je způsobována především nadměrnou mechanizací v zemědělství. Ve zhutnělé půdě je méně prostoru pro vodu a vzduch, takováto půda špatně zadržuje vodu a je méně příznivým prostředím pro edafon, což nepřispívá k obnovování humusu v takovéto půdě.
f) KONTAMINACE PŮD – může pocházet současně z několika zdrojů. Může se jednat o kontaminaci průmyslovými hnojivy, které při nesprávném dávkování způsobují zasolování půdy a kontaminují povrchovou vodu. Dalším zdrojem kontaminace mohou být pesticidy určené k hubení škůdců a plevelů, které mohou nepříznivě ovlivnit další organismy dané lokality.Při kontaminaci těžkými kovy se důsledky projevují především po delším období, kdy dochází k jejich hromadění v organismech a jejich následnému oslabení, případně úhynu. Zdrojem kontaminace půd mohou být také posypové soli využívané v zimním období.
g) ZÁBOR ZEMĚDĚLSKÉ PŮDY – jedná se především o rozptýlenou zástavbu probíhající v okolí velkých měst a budování komunikací, které mění účel a způsob využití půdy.
Z hlediska ochrany půdy na našem území je aktuálně největším problémem vodní
eroze. Uvádí se, že vodní erozí je ohroženo 22% a větrnou erozí 8,5% zemědělské půdy v ČR. Jako protierozní opatření se nejohroženější lokality osazují vegetací (především dřevinami), důraz se klade také na výběr pěstovaných rostlin, dodržování orby po vrstevnici a pod. Pomoci může také budování biokoridorů (pásu uprostřed polí trvale zatravněných a osázených dřevinami), které primárně slouží živočichům vázaným na polní biotopy.
Obr. 20 Území ČR ohrožené větrnou erozí půdy
Obr. 21 Území ČR ohrožené vodní erozí půdy