PŘEDNÁŠKY O PŮDĚ
Zdeněk Máčka
Lekce 2
Stavební složky půdy

1. Zastoupení půdních složek
nPůda = disperzní systém pevné, kapalné a plynné fáze.
sejmout0003 Scan0025

2. Minerální podíl půdy
nMinerální podíl půdy – tvoří se zvětráváním.
nPříroda: 92 chemických prvků, cca 3000 minerálů, desítky druhů hornin.
nChemizmus zemské kůry (váhová %)
O
Si
Al
Fe
Ca
Na
K
Mg
ostatní
46,6
27,7
8,1
5,0
3,7
2,8
2,6
2,1
1,4

Vložit tabulku z průsvitek – chemické sloučeniny ve svrchní kůře, prachovci a suspenzi v řece.

Prvky nezbytné pro růst rostlin
MAKROELEMTY
Zastoupené v relativně velkém množství (>0,1% v sušině)
MIKROELEMENTY
Zastoupené v relativně malém množství (<0,1% v sušině)
Zdroj: převážně vzduch
Zdroj: převážně minerální podíl půdy
Zdroj: minerální podíl půdy
Uhlík (CO2)
Vodík (H2O)
Kyslík (O2, H2O)
Dusík (NO3-, NH4+)
Fosfor (H2PO4-, HPO42-)
Draslík (K+)
Vápník (Ca2+)
Hořčík (Mg2+)
Síra (SO42-)
Železo (Fe2+)
Mangan (Mn2+)
Bór (HBO3)
Zinek (Zn2+)
Měď (Cu2+)
Chlór (Cl-)
Kobalt (Co2+)
Molybden (MoO42-)
Nikl (Ni2+)

Jak si zapamatovat oněch 18 prvků?
nC.B. HOPKiNS CaFe, Co.
nClosed Monday Morning and Night
nSee You Zoon, the Mg.

Zastoupení horninových typů na zemském povrchu
nPlocha souše = 149 mil. km2; 75% - sedimenty, 25% - vyvřeliny a metamorfity.
n5 skupin hornin = 90% povrchu souše.
n
BŘIDLICE
52%
PÍSKOVCE
15%
ŽULY a GRANODIORITY
15%
VÁPENCE a DOLOMITY
7%
BAZALTY
3%
ostatní
8%

Zastoupení minerálů v horninách zemského povrchu
nMinerály v horninách vystavených zvětrávání na zemském povrchu.
ŽIVCE
30%
KŘEMEN
28%
JÍLOVÉ MINERÁLY a SLÍDY
18%
KALCIT a DOLOMIT
9%
MINERÁLY s OXIDY Fe
4%
PYROXENY, AMFIBOLY
1%
Ostatní
10%

Zastoupení minerálů v horninách - pokračování
nZastoupení nerostů v horninách (váhová %).
n
Scan0026

Minerální síla různých matečných hornin
n15 prvků přijímáno z půdy → pouze 4 prvky v zemské kůře obsah > 1% (K, Ca, Mg, Fe).
Minerálně velmi bohaté půdy
melafyry, čediče a jejich tufy, diabasy, gabra, slíny, slínité vápence
Minerálně bohaté půdy
spraše, andezity a jejich tufy a konglomeráty, říční náplavy, amfibolity, vápnité pískovce, písčité
slíny, vápence, dolomity
Minerálně středně silné půdy
žuly, ruly, granodiority, glaukonitické pískovce, jílovité břidlice, fylity, porfyry, arkózy,
sprašové hlíny
Minerálně slabé půdy
svory, ryolity, pískovce, váté písky
Minerálně chudé půdy
Křemence, buližníky, křemité štěrky, křemenné váté písky

Zvětrávání
nZpůsoby rozpadu hornin:
qfyzikální (mechanické) zvětrávání
qbiogeochemické zvětrávání
n

2.1 Fyzikální zvětrávání
nExfoliace
nPůsobení teplotních změn
nRůst krystalů solí
nPůsobení rostlin a živočichů
n
nNásledný odnos:
nabraze vodou, ledem a větrem

Biogeochemické zvětrávání
nRozpouštění
nHydratace
nHydrolýza
nPůsobení kyselin
nKomplexní zvětrávací pochody

Faktory podmiňující zvětrávání
nZvětrávání → zvětralinový plášť (regolith)
nMocnost regolithu:
qstřední Evropa – dm, max. několik m
qtropy – běžně 20 m, max. 100 – 300 m
nFaktory ovlivňující charakter zvětrávání a mocnost regolithu:
qorganická aktivita v půdách
qpodnebí
qnasycení půdního roztoku
qminerální složení hornin
qreliéf
qčas
nDvě skupiny zvětrávání:
qsialitické (Si – Al; SiO2/Al2O3≥2)
qalitické (Al; SiO2/Al2O3≤2)
n
sejmout0004 Scan0027

Produkty biogeochemického zvětrávání
nProdukty chemického zvětrávání
qHydroxidy s obsahem bází (báze: Na, K, Ca, Mg)
qHydroxidy železa a hliníku (Fe/OH/3, Al/OH/3)
qSoli: karbonáty, sulfáty, chloridy, nitráty, …
qKyselina křemičitá (SiO2)
nsoli – např. NaSiO3, K2SiO3
ngel – SiO2.nH2O
nBiogeochemické zvětrávání = rozklad + následná syntéza.

Sekundární minerály běžné v půdách
Minerální skupina
Zástupci běžní v půdě
Složení
OXIDY a HYDROXIDY
     Oxidy Si
Krystalický křemen, amorfní křemen, opál
SiO2
     Hydroxidy Al
Gibbsit (bílý, zelenavý, hnědavý)
Al(OH)3
     Oxidy a hydroxidy Fe
Hematit (krvavě červený)
Maghemit (červenohnědý)
Goethit (žlutohnědý)
Lepidokrokit (červený, červenohnědý)
α-Fe2O3
γ-Fe2O3
α-FeOOH
γ-FeOOH
     Oxidy Ti a Mn
Anatas
TiO2
JÍLOVÉ MINERÁLY (vrstevnaté silikáty)

Jílové minerály
nRůzná pojetí jílu:
qmineralogický jíl = jílové minerály
qfyzikální jíl = částice < 0,002 mm
nMinerální složení fyzikálního jílu v půdách:
q70 – 80% jílové minerály, 10- 15% oxidy a hydroxidy Fe, Al, Si, 7 – 10% primární minerály (živce,
křemen, …), 3 – 5% organické látky.
nJílové minerály = hydratované, vrstevnaté silikáty; převážně krystalické.

Vnitřní stavba jílových minerálů
nZákladní stavební jednotky jílových minerálů:
qTetraedry (čtyřstěny – SiO4)
qOktaedry (osmistěny – Al2/OH/6, Mg3/OH/6)
n
n
Scan0028 Scan0029

Izomorfní záměna v micelle jílového minerálu
sejmout0005


Vnitřní stavba jílových minerálů - pokračování
n2 VRSTVY (1:1) – 1x vrstva tetraedrů, 1x vrstva oktaedrů
n3 VRSTVY (2:1) – 2x vrstva tetraedrů, 1x vrstva oktaedrů
n4 VRSTVY (2:1:1) – 2x vrstva tetraedrů, 1x vrstva oktaedrů, 1x brucitová vrstva: např. chlorit
nŘETĚZOVÁ MŘÍŽKA: např. palygorskit, sepiolit
Scan0030 Scan0031

Vložit obrázky z průsvitek (ze Šályho a Brady/Weila) – dvou- a trojvrstevnaté krystalové mřížky, to
samé, ale jen 2:1

Přehled významných skupin jílových minerálů
nKrystalické jílové minerály
qDvojvrstevnaté (1:1)
qTrojvrstevnaté bobtnavé (2:1)
qTrojvrstevnaté nebobtnavé (2:1)
nAmorfní jílové minerály
nSmíšené skupiny

Krystalické jílové minerály
nDvojvrstevnaté jílové minerály (1:1)
qKaolinitová skupina
nkaolinit (Si4Al4O10/OH/8)
nhalloyzit (Si4Al4O10/OH/8.4H2O)
nTrojvrstevnaté bobtnavé jílové minerály (2:1)
qSmektitová skupina
nmontmorillonit
nbeidelit
nnontronit
nsaponit
qVermikulitová skupina
nTrojvrstevnaté nebobtnavé jílové minerály (2:1)
qIllitová skupina (slídy)
nillit
nglaukonit
qChlority

Krystalické jílové minerály - pokračování
Scan0032


Amorfní jílové minerály
nSkupina allofanu
qallofan
qhisingerit
n
n
n
n
n
Smíšené struktury
nSlídy – vermikulit
nSlídy – montmorillonit
nSlídy – chlorit

Pedologické významné vlastnosti jílových minerálů
nSorpce, výměna iontů
nVododržnost
nBobtnání a smršťování
Montmorillonit
600 – 800
Kaolinit
30
Illit
50 – 100
Bobtnavé smíšené struktury
cca 300
Ca – montmorillonitové jíly
45 - 145
Na – montmorillonitové jíly (smektity)
1400 - 1600
Illitové jíly
15 - 120
Objemové změny bobtnavých    jílových minerálů (%)
Povrchová plocha jílových minerálů (m2/g)

Tvorba jílových minerálů v půdách
nPřestavba krystalové mřížky vrstevnatých silikátů
nSyntéza z iontů a koloidů vzniklých rozkladem silikátů
nZdědění jílových minerálů z matečné horniny
nPřeměna jednoho jílového minerálu ve druhý
n
nPůdní jíl obvykle obsahuje asociaci 2 – 6 jílových minerálů.

3. Organický podíl půdy
nOrganický podíl půdy zahrnuje:
qživé organizmy – půdní flóra a fauna (EDAFON) + kořenový systém vegetace (RHIZOSFÉRA)
qneživou organickou hmotu (HUMUS)
nTřídění edafonu podle velikosti:
qMikroedafon: < 0,1 mm (mikroflóra a mikrofauna)
qMezoedafon: 0,1 mm – 1 cm (pouze fauna)
qMakroedafon: > 1 cm (pouze fauna)
Scan0033

Vložit obrázek z průsvitek – koláčové grafy ze Šályho,

Ekologické faktory půdní bioty
nPóry
nTeplota
nVlhkost
nSložení půdního vzduchu (obsah O2 a CO2)
nSvětlo
nChemické prostředí (obsah živin, reakce, obsah solí)
nVegetační kryt

Funkční skupiny edafonu
nFunkční skupiny půdních organizmů:
qproducenti
qkonzumenti
qrozkladači (dekompozitoři)

Rostlinné organizmy - fytoedafon
nBaktérie
nAktinomycety
nHouby
nSinice, řasy
nLišejníky
Scan0034

Živočišné organizmy - zooedafon
nMikrofauna (< 0,1 mm)
qPrvoci (Protozoa)
nBičíkovci (Flagellata)
nKořenonožci (Rhizopoda)
nNálevníci (Ciliata)
nMezofauna (0,1 mm – 1 cm)
qČlenovci (Arthropoda)
nRoztoči (Acari)
nChvostoskoci (Collembola)
qHlístice („háďátka“; Nematoda)
nMakrofauna (> 1 cm)
qŽížaly (Lumbricidae)
qRoupice (Enchytraeidae)
qČlenovci (Arthropoda)
qPlži (Gastropoda)
sejmout0006

Členění půdních mikroorganizmů podle účasti v koloběhu prvků
nMikroorganizmy koloběhu dusíku
qnitrogenní (např. Bacillus amylobacter;
qBacterium radicicola)
qamonizační a hnilobné
qnitrifikační
qdenitrifikační
nMikroorganizmy koloběhu uhlíku
nMikroorganizmy koloběhu minerálních sloučenin
azotobacter1
Azotobacter chroococcum

Neživá organická složka půdy (humus)
nProcesy přeměny organických látek v půdě
qmineralizace
qhumifikace – vznik humusu
qrašelinění
n

Názvosloví humusu
nCelkový humus:
qPovrchový humus
qVlastní (půdní) humus
nPovrchový humus:
qOpad (förna, litter), L-vrstva
qDrť (fermentační vrstva), F-vrstva
qMěl (humifikační vrstva), H-vrstva
nPrsť (mydát) = měl promíchaný s minerálními částicemi.

Třídění humusu podle látkového složení
nNespecifické sloučeniny
qNapř.: uhlovodíky, sacharidy, mastné kyseliny, alkoholy, aldehydy, étery, živice, bílkoviny,
aminokyseliny
nSpecifické sloučeniny (huminové látky)
qFulvové kyseliny (fulvokyseliny; + soli: fulváty)
qHuminové kyseliny (+ soli: humáty)
qHuminy

Příklad stavby molekuly huminové kyseliny
Scan0035

Vložit obrázek huminové kyseliny z průsvitek

Význam humusu pro půdu
nVýznam pro půdní fyziku
nChemicko-biologický význam
nFyziologický význam

4. Půdní voda
nSíly působící na vodu v půdě:
qSorpční síly – hygroskopická, obalová voda
qKohezní síly – kapilární voda
qGravitace – gravitační voda
n
n

Hydrologické konstanty půdní vody
nPlná vodní kapacita
nKapilární kapacita
nMaximální hygroskopičnost
n
nKapilární voda – výpočet výšky kapilárního zdvihu
nH = 15/r
qH … výška kapilárního zdvihu
q15 … kapilární vodní konstanta (závislá na teplotě)
qr … poloměr kapiláry

Vztah mezi hygroskopickou vodou – texturou – vlhkostí vzduchu
Scan0036

Vložit obrázek z průsvitek

Zdroje a ztráty půdní vody
Scan0037

Vložit obrázek z průsvitek

Ztráta půdní vody transpirací
Scan0038


5. Půdní vzduch
nSložení půdní atmosféry:
qKyslík
nobsah: 18 – 20%
nobsah 10% = počátek redukčních pochodů, obsah 5% = ustává růst kořenů
nSpotřeba O2 v půdě:
qchemické a biochemické reakce
qoxidace minerálních a organických sloučenin
qdýchání kořenů
qaerobní organizmy
qOxid uhličitý
nObsah: 0,3%
qDusík
qVodní pára
n100% vlhkost vzduchu
n