PŘEDNÁŠKY O PŮDĚ
Zdeněk Máčka
Lekce 3
Půdní vlastnosti
1. Přehled půdních vlastností
! Fyzikální vlastnosti
" Zrnitost (textura)
" Měrná a objemová hmotnost
" Pórovitost
" Stavba (struktura)
" Tepelné vlastnosti
" Konzistence
" Barva
! Fyzikálně-chemické vlastnosti
" Sorpce a výměna iontů
" Reakce
" Pufrovitost
" Oxidačně-redukční vlastnosti
2. Zrnitostní složení půd (textura)
! Zrnitost = procentuální (váhová %)
zastoupení velikostních frakcí zrn v půdě.
! Základní zrnitostní frakce:
" Jemnozem (< 2 mm)
! Písek (2,0 ­ 0,02 mm)
! Prach (0,02 ­ 0,002 mm)
! Jíl (< 0,002 mm)
" Skelet (> 2 mm)
Zrnitostní frakce podle NOVÁKA
balvany>500
kameny50 ­ 500
hrubý štěrk10 ­ 50
drobný štěrk5 ­ 10
krupkovitý písek2 ­ 5
písek0,1 ­ 2
práškový písek0,05 ­ 0,1
hrubý prach0,01 ­ 0,05
koloidní jíl
velmi jemný jíl
velmi jemný prach
<0,0001
0,0001 ­ 0,002
0,002 ­ 0,01
-skelet
-jemnozem
-fyzikální jíl (<0,002)
-hrubý jíl (<0,01)
-prach (0,002 - 0,05)
hromadnéskupinovéjednotlivé
Průměr zrn
(mm)
Označení
Novákova klasifikace půdních druhů
Označení půd ­ půdní druhy Obsah hrubého jílu
%
částice <0,01 mm
Těžké
(těžko obdělávatelné)
Střední
(středně obdělávatelné)
Lehké
(lehko obdělávatelné)
45 ­ 60
60 ­ 75
>75
Jílovitohlinité
Jílovité
Jíly
20 ­ 30
30 ­ 45
Písčitohlinité
Hlinité
0 ­ 10
10 ­ 20
Písčité
Hlinitopísčité
jednotlivéskupinové
Kopeckého klasifikace půdních druhů
písčité zeminypísčitojílovitá zemina
písčitijílovitohlinitá zemina
jílovitý písek
jílovitohlinitý písek
hlinitý písek
jílovitý zakalený písek
slabě hlinitý písek
<10
10-20
<5
5-10
10-35
<10
>10
25-40
25-40
10-25
10-25
10-25
<10
<10
12
13
14
15
16
17
18
hlinité zeminyjílovitá hlína
hlína
písčitá hlína
jemně písčitá hlína
>20
>20
>20
>20
45-50
10-45
10-45
10-45
8
9
10
11
jílovité zeminyjíl
jílovitá zemina
jílovitá zemina
jílovitá zemina s pískem
jílovitohlinitá zemina
jílovitopísčitá zemina
jílovitohlinitopísčitá zemina
-
<20
>20
<20
>20
<10
10-20
>75
60-75
60-75
50-60
50-60
40-50
40-50
1
2
3
4
5
6
7
Označení
jednotlivé skupinové
Obsah částic
0,01-0,05 (%)
Obsah částic
<0,01 mm (%)
Číslo
Třídění půd podle zrnitosti
! Trojúhelníkový diagram
(NRSC USDA)
! Zrnitostní frakce:
" písková zrna (>0,05 mm)
" prachové částice (0,002-
0,05)
" jílovité částice (<0,002)
Označení půd podle obsahu skeletu
silně štěrkovité, kamenité,
balvanité
>50%
středně štěrkovité, kamenité,
balvanité
20 ­ 50%
slabě štěrkovité, kamenité,
balvanité
<20%
OznačeníObsah skeletu
Vztah mezi zrnitostí půdy a půdními
vlastnostmi
střednístřednístřednístřednístředníHLÍNA
špatnášpatnédobrádobrášpatnáJÍL
střednístřednístřednístřednístředníPRACH
dobrádobréšpatnášpatnádobráPÍSEK
obrobitelnostprovzdušněníschopnost
vázat živiny
schopnost
vázat vodu
infiltracetextura
3. Pórovitost
! Pórovitost = celkový objem pórů, jejich tvar, velikost
a rozmístění.
! P=Hs ­ Ho/Hs . 100 [%]
" P ... pórovitost
" Hs ... měrná hmotnost (váha objemové jednotky pevné části půdy
bez pórů)
" Ho ... objemová hmotnost (váha objemové jednotky
nevysušené/vysušené půdy v přirozeném uložení = včetně pórů)
! Klasifikace pórů podle průměru
" Kapilární póry (<0,2 mm)
" Nekapilární póry (>0,2 mm)
4. Stavba (struktura) půdy
! Půdní agregáty = strukturní elementy vytvořené
seskupením jednotlivých půdních částic.
! Rozdělení agregátů podle velikosti:
" mikroagregáty (<0,25 mm)
" makroagregáty (>0,25 mm)
! Tmelící látky agregátů: jílové minerály, sesquioxidy,
humusové látky, organominerální sloučeniny, vápník, ...
! Procesy tvorby agregátů:
" fyzikálně-chemické
" biologické
" fyzikální
Typy půdních struktur
! Elementární (sypká)
! Koherentní
! Agregátová (agregáty)
! Segregátová (segregáty)
Typy agregátových struktur
! kulovitá (práškovitá, jemně drobtovitá, drobtovitá
[5-10 mm], hrudkovitá, hrudovitá)
! houbovitá
Typy segregátových struktur
! střípkovitá (-- prizmatická)
! polyedrická
! hranolovitá (-- prizmatická)
! válcovitá (-- sloupkovitá)
! destičkovitá
Příklady půdních struktur
5. Tepelné vlastnosti půd
! Tepelný režim = souhrn jevů, které souvisí s
přijímáním, pohybem a odevzdáváním tepla v
půdě.
! Zdroje tepla:
" sluneční záření
" teplo z atmosférického vzduchu
" teplo uvolněné při rozkladu organických látek a
činnosti organizmů
" vnitřní teplo Země
Fyzikální veličiny ovlivňující tepelný režim
půdy
! Měrné (specifické) teplo
" Množství tepla potřebného na zahřátí váhové
nebo objemové jednotky půdy o 1°C.
! Tepelná vodivost
" Množství tepla které projde za 1 s průřezem půdy
o ploše 1 cm2 o délce 1 cm, když tepelný rozdíl
mezi oběma konci je 1°C.
Faktory ovlivňující tepelný režim půdy
! Geografická poloha (zeměpisná šířka,
nadmořská výška, expozice, sklonitost)
! Zrnitost půdy
" Písčité půdy ­ rychlý ohřev i vychládání; špatně
vedou teplo
" Jílovité půdy ­ pomalý ohřev i vychládání; dobře
vedou teplo, akumulují teplo ve spodině
! Barva
! Tvar povrchu terénu
! Pokrývka (vegetační kryt)
Denní chod teploty půdy
! Zpožďování maxima a
minima teploty směrem
do hloubky.
! Zmenšování teplotní
amplitudy směrem do
hloubky.
Roční chod teploty půdy
! Zpožďování maxima a
minima teploty a
zmenšování teplotní
amplitudy s hloubkou.
! Duben ­ rychlé zahřívání po
roztátí sněhu; červenec ­
teplotní maximum; srpenleden
­ postupné
ochlazování.
! Roční výkyvy teploty
zasahují do hloubky 15 m.
6. Konzistence půdy
! Konzistence = stav soudržnosti půd vyvolaný silami
koheze a adheze.
! Koheze ­ vzájemné poutání půdních částic
působením vnitřních sil.
! Adheze ­ výsledek působení přitažlivých sil mezi
půdními částicemi a povrchem tělesa vnikajícího do
půdy.
! Konzistenční kategorie půdy:
" velmi tuhé
" tuhé půdy
" kypré (drobivé)
" sypké
7. Barva půdy
! Barva = diagnostický znak půdních typů ­ např. černozem,
hnědozem, kaštanová půda, červenozem, ...
! Látky ovlivňující barevnost půdy:
" humus (černá, hnědočerná, šedá)
" sloučeniny Fe (Fe3+: žlutá, hnědá, rezivá ­ goethit a amorfní Fe3+
oxidy, červená - hematit; Fe2+: zelenavé, modravé zbarvení)
" sloučeniny Mn (hnědočerné, nafialovělé zbarvení ­ amorfní a
krystalický MnO2)
" CaCO3, kaolinit (bělavé, šedavé, žlutavé zabarvení)
" křemen, jíl (světlé zabarvení)
! Faktory ovlivňující zabarvení půdy:
" zrnitost
" vlhkost
" rozdělení barviv (skvrny, šmouhy, mramorování, ...)
8. Sorpce a výměna iontů
! Půdní koloidy = nepravé roztoky; disperzní
systémy s velikostí rozptýlených částic 10-7
až 10-9 m.
! Půdní sorpční komplex = soubor látek, které
jsou zdrojem půdní sorpce.
" aktivní část ­ sorbuje (jílové minerály, amorfní
gely, humus, mikroorganizmy)
" pasivní část ­ sorbovaná; výměnné ionty (kationty
a anionty)
Formy půdní sorpce
! Formy sorpční schopnosti půdy:
" mechanická
" chemická
" biologická
" fyzikálně-chemická (výměnná)
! Výměnná sorpční kapacita (VSK) = celkové
množství iontů, které jsou v půdě sorbované
ve výměnné formě.
" Jednotka: molc . kg-1 (molů náboje na 1 kg půdy)
Povrchové vlastnosti vybraných půdních
látek (včetně VSK) při pH 7
závislý na pH33,09x105Huminová
kyselina
závislý na pH1,50,8(5-7)x105Alofan
závislý na pH0,20,0053x104Oxidy Fe a Al
permanentní21,48x105Vermikulit
permanentní11,08x105Smektit
permanentní30,31x105Ilit
závislý na pH1-60,02-0,06(1-2)x104Kaolinit
Převážně
negativní
náboj
Intenzita
povrchového
náboje
(molcm-2)
VSK
(molckg-1)
Povrchová
plocha
(m2kg-1)
Složky půdního sorpčního komplexu
! Látky s hlavním podílem na půdní sorpci:
" jílové minerály
" organické koloidní sloučeniny
" koloidní sloučeniny Al, Fe a kyseliny křemičité
! Sorbované ionty:
" Kationtová sorpce
! báze: Ca2+, Mg2+, K+, Na+, NH4
+
! H+, Al3+
! další prvky: Pb, Cu, Co, Zn, Mn, Ba, Ni, ...
" Aniontová sorpce
Schéma výměny kationtů v nasycené a
nenasycené půdě
Stupeň sorpčního nasycení
! V = S/T . 100 [%]
" V ... stupeň sorpčního nasycení půdy
" S ... momentální obsah výměnných bazických
kationtů
" T ... maximální sorpční kapacita
! V > 50% = půda sorpčně nasycená
9. Půdní reakce
! Vyjádření reakce roztoku pomocí
koncentrace H+
" H2O  H+ + OH"
[H] > [OH] ­ kyselý roztok
" [OH] > [H] ­ zásaditý roztok
! Koncentrace H+ v 1 l vody při t = 22°C je 10-7
g  vodíkové číslo
" pH = - log[H+]
" pH = 7
Třídění půd podle reakce
silně zásaditá> 8,4
zásaditá7,5 ­ 8,3
neutrální6,5 ­ 7,4
slabě kyselá5,3 ­ 6,4
kyselá4,6 ­ 5,2
silně kyselá4,1 ­ 4,5
velmi silně kyselá< 4
ReakceVýměnné pH (KCl)
Látky ovlivňující půdní reakci
! Alkalická reakce
" přítomnost CaCO3 (do pH 8,5)
" vysoký obsah Na  pH > 8,5
" V = 100%
! Neutrální reakce
" přítomnost CaCO3
" V = 80%
! Kyselá reakce
" chybí karbonáty, sorpční komplex obsahuje H+ a Al3+
" V < 50 ­ 60%
Procesy okyselování půdy
! Kyselina uhličitá
" CO2 + H2O  H2CO3  HCO3
- + H+
! Kyseliny z metabolizmu organizmů
! Akumulace humusu
! Oxidace dusíku (nitrifikace)
" NH4+ + 2O2  H2O + H+ + H+ + NO3
!
Odebírání kationtů rostlinami
! Kyseliny v atmosférických srážkách ­ kyselý déšť
" H2SO4  SO4
2- + 2H+
" HNO3  NO3
- + H+
Dopady kyselých dešťů na ekosystémy
10. Pufrovací schopnost půd
! Pufrovitost roztoku = schopnost odolávat
změně reakce (pH) při přidávání kyseliny
nebo zásady.
! Větší obsah půdních koloidů  větší
pufrovitost.
11. Redukční a oxidační vlastnosti půdy
! Fe2+ = Fe3+ + e!
Mn2+ = Mn4+ + 2 e!
Fe3+ = Fe2+ - e!
Mn4+ = Mn2+ - 2 e!
Redox potenciál
" E ~ od ­ 300 mV do + 750 mV
" naše půdy: 100 ­ 400 mV; spodní, trvale zamokřené horizonty i
záporné hodnoty
! Význam změn v redox potenciálu:
" činnost mikroorganizmů
" zásobování rostlin N a P
" pedogeneze (pohyblivost sloučenin)