E5040 Složky ŽP a jejich kontaminace Pedosféra = půda – část 1 Jakub Hofman 1 Obsah - 1 Základy pedologie §Co je půda, pedologie, průzkumy a monitoring půdy v ČR a zahraničí §Význam půdy, její role v ekosystémech, přínos pro člověka §Vlastnosti a atributy půd, půdní kvalita a zdraví, úrodnost a produktivita půdy, indikátory kvality půdy §Fyzikálně-chemické vlastnosti: půdní textura a struktura, půdní reakce a sorpční komplex, půdní organická hmota a další §Oživení půd, typy organismů a jejich role v půdě §Půdotvorný proces, půdní profil, horizonty, klasifikace půd 2 Co je půda, pedologie, průzkumy a monitoring půdy v ČR a zahraničí 3 Co je to půda? §V.V. Dokučajev (1845-1903): Půda je přírodnina diferencovaná v genetické horizonty, vzniklá na rozhraní různých sfér z matečné horniny, působením aktivních půdotvorných faktorů, jako jsou podnebí, reliéf, živé i mrtvé organismy, voda, čas a dalších, která je více méně snadno rozpojitelná a oživitelná. § §Definice dle publikace Půda v České republice: Půda je nejsvrchnější částí zemské kůry, tvořená směsí minerálních součástí, odumřelé organické hmoty a živých organismů. Je vertikálně členěná, propojená se svým podložím a vzniká ze zvětralin nebo nezpevněných minerálních a organických sedimentů. § §Definice Wiki: Půda je nejsvrchnější vrstvou zemské kůry, je prostoupená vodou, vzduchem a organismy, vzniká v procesu pedogeneze pod vlivem vnějších faktorů a času a je produktem přeměn minerálních a organických látek. Je morfologicky organizovaná a poskytuje životní prostředí rostlinám, živočichům a člověku. Půda je předmětem studia pedologie. § Vasilij Vasiljevič Dokučajev Soubor:Wikipedia-logo.png http://obchod.prirodacr.cz/customZone/p-000010-1-3.jpg Hauptman, I., Kukal, Z., Pošmourný, K. (2009): Půda v České republice. Ministerstvo životního prostředí ČR, Ministerstvo zemědělství ČR. ISBN 8090348246 4 Co je to půda? §tenká (centimetry až metry vs. 6,5 tis. m poloměr Země) na zemském povrchu (cca 67% plochy kontinentů) §má výrazné fyzikální, chemické a biologické vlastnosti §velmi složitý, dynamický, heterogenní (vertikálně i horizontálně) přírodní útvar §je trojrozměrná – pedon – půdní typy, zonalita §je diferencovaná do horizontů - výsledek půdotvorných procesů (z velké části biotických) – pedogeneze 5 §polydisperzní, trojfázový komplex = pevná + kapalná + plynná fáze §rovnováha s atmosférou, hydrosférou a litosférou, nedílná součást biosféry; je to "hraniční sféra„ §otevřený systém (výměna hmoty, energie i informací s okolím) §biotický & abiotický komplex - je oživená §základem jsou zvětraliny (tzv. regolit), ale samy o sobě tvoří pouze tzv. zeminu; jsou to tzv. půdotvorné substráty (sedimenty, svahoviny, spraše, zvětraliny ...), až oživením a vlivem půdotvorných faktorů vzniká půda §půda je obohacená o organický materiál v různém stupni rozkladu a je nadána úrodností (= schopnost být prostředím pro růst rostlin) §specifikum pro půdní organismy: prostředím je vzduch, ale také voda (aerobní i anaerobní prostředí) Co je to půda? 6 Co je to půda? Půda je živá hmota !!! 1 g = vlastně celý ekosystém 7 FAO, ITPS, GSBI, SCBD and EC. 2020. State of knowledge of soil biodiversity - Status, challenges and potentialities, Report 2020. Rome, FAO. https://doi.org/10.4060/cb1928en Co je to půda? Souhrnná definice pro E5040: Půda je komplexní, heterogenní, polydisperzní a trojfázová směs minerálních částic, organické hmoty, vody, vzduchu a živých organismů specificky přeměněná a přeměňovaná působením půdotvorných faktorů (geologické, topografické, klimatické, fyzikální, chemické, biologické a čas) tak, že výsledkem je vznik a vývoj nové kvality – tenké, kypré a pórovité, v horizonty členěné a oživené vrstvy na povrchu Země, která se liší od původních materiálů morfologickými, fyzikálními, chemickými a biologickými vlastnostmi, a která, není-li degradována, poskytuje nenahraditelné životní prostředí rostlinám, živočichům a člověku a má nenahraditelné funkce v terestrickém ekosystému a pro lidskou společnost. 8 Pedologie §nauka o půdách = soil science §v zahraničí je „pedology“ spíše o taxonomii půd 9 Půdní fond §půda = bohatství národa §různé formy využití půdy §oficiální kategorie půdního fondu: oorná půda (OP) ochmelnice, vinice, zahrady, ovocné sady otrvalé travní porosty (TTP) olesní pozemky ovodní plochy, zastavěné plochy a nádvoří, ostatní plochy § 10 Půdní fond § 11 https://www.cuzk.cz/Periodika-a-publikace/Statisticke-udaje/Souhrne-prehledy-pudniho-fondu.aspx Půdní fond 12 Půdní fond 13 https://www.cuzk.cz/Periodika-a-publikace/Statisticke-udaje/Souhrne-prehledy-pudniho-fondu.aspx Bonita zemědělských půd §hodnocení kvality zemědělského půdního fondu ČR - systém bonitovaných půdně ekologických jednotek (BPEJ) §pětimístný kód BPEJ - především produkční vlastnosti půd - pro hodnocení z hlediska zemědělské výroby § § § § § §každá jednotka má nějakou aktuální cenu https://bpej.vumop.cz/ §mapy bonity půd (BPEJ) https://bpej.vumop.cz/ 14 Průzkumy a monitoring půd §nejstarší – co komu patří a jakou to má kvalitu - katastry §taxonomie půd - půdní typy - v čase se příliš neliší (ale liší se systémy) §využití půd (land use) – mění se – půdní fond §základní půdní vlastnosti – mění se (zrnitost, pH, obsah organické hmoty) §speciální vlastnosti – obsahy kontaminantů – mění se §od papírových map k mapám digitálním §extrapolace – plošné mapy (polygony) z výsledků pro jednotlivé body 15 Průzkumy a monitoring půd Komplexní průzkum půd §první podrobný a celostátně jednotný základní materiál o vlastnostech zemědělského půdního fondu na celém území tehdejšího Československa §zahájen 1961 a naplánován na 1961−1970 o10letý jednorázový základní průzkum geneticko-agronomických vlastností zemědělských půd osoustavné agrochemické zkoušení ornic v 5letých cyklech §odebráno a analyzováno celkem 390 743 kopaných sond !! §výsledkem základní půdní mapy a sondy, kartogramy zrnitosti, skeletovitosti a zamokření, kartogramy návrhů opatření ke zvýšení půdní úrodnosti v měřítcích 1:5 000 nebo 1:10 000 16 Průzkumy a monitoring půd půdní mapy §https://mapy.vumop.cz/ §https://geoportal.gov.cz/web/guest/map §https://mapy.geology.cz/pudy/ § 17 Průzkumy a monitoring půd ÚKZÚZ (ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský) §monitoring fyzikálních, chemických a biologických vlastností půdy v síti trvalých monitorovacích ploch na zemědělské půdě ČR oAZZP – agrochemické zkoušení zemědělských půd -pravidelné zjišťování vybraných parametrů půdní úrodnosti s cílem usměrňovat používání hnojiv -http://eagri.cz/public/web/ukzuz/portal/hnojiva-a-puda/publikace/agroch-zkouseni-zemedelskych-pud/ oMonitoring půd -http://eagri.cz/public/web/ukzuz/portal/hnojiva-a-puda/bezpecnost-pudy/monitoring-pud/ -ochrana půdy a ochrana před vstupem cizorodých látek do potravních řetězců -rizikové prvky a látky, mikrobiologické a fyzikální parametry na vybraných plochách -1990 - 1992 těžké kovy na > 37.000 lokalitách = registr kontaminovaných ploch RKP -v současnosti šestiletá perioda - bazální monitoring půd 18 http://eagri.cz/public/web/file/520923/Publikace_25_let_Monitoring_Zemedelskych_pud_1992_2013.pdf Průzkumy a monitoring půd 19 http://eagri.cz/public/web/file/520923/Publikace_25_let_Monitoring_Zemedelskych_pud_1992_2013.pdf Průzkumy a monitoring půd 223 KAm Lhotice 221 PGm Plástovice 225 PZm Javoří Pila Další významné aktivity v ČR §monitoring půd v ČR prováděný VÚMOP §monitoring lesních půd §monitoring půd RECETOX (nivy, dálnice, hory, průmyslové oblasti, pesticidy ...) §projekt INTERREG III § C:\--= KUBA =--\Projects ongoing\00 MV Fluvizemě\Odběry 2010\Foto\DSCF9073.JPG 20 Průzkumy a monitoring půd §mnoho různých programů a projektů - rozdíly v rozsahu, cílech, sledovaných parametrech a také kvalitě a zpracování výsledků EU §vize celoevropského systému monitoringu půd (EU projekt ENVASSO (Environmental Asessment of Soil for Monitoring) §Joint Research Centre EU - evropské datové centrum (ESDAC) – evropský půdní informační systém (EUSIS) a evropská půdní databáze (ESDB) §https://esdac.jrc.ec.europa.eu/resource-type/datasets § 21 Průzkumy a monitoring půd 22 European Soil Bureau Network / European Commission (2005): Soil Atlas of Europe. 128 pp https://esdac.jrc.ec.europa.eu/content/soil-atlas-europe Význam půdy, její role v ekosystémech, přínos pro člověka 23 Význam půdy §absurdní otázka svědčící o úpadku „vyspělé“ společnosti § § § § § § § § § §klíčová složka suchozemských ekosystémů a nenahraditelný zdroj pro člověka, poskytuje cenné ekosystémové služby § 24 http://img.xcitefun.net/users/2010/11/215136,xcitefun-grassy-people-art-4.jpg http://forum.xcitefun.net/living-grass-people-grassy-people-art-t54497.html http://soils.usda.gov/education/jan_lang/paintings/14.JPG http://soils.usda.gov/education/jan_lang/ Význam půdy 25 http://www.fao.org/soils-2015/en Význam půdy 26 Význam půdy 27 Význam půdy součást cílů udržitelného rozvoje a planetárních mezí 28 [11] Význam půdy 29 https://www.soil-journal.net/2/111/2016/soil-2-111-2016-supplement.pdf § 30 Vlastnosti a atributy půd, půdní kvalita a zdraví, úrodnost a produktivita půdy, indikátory kvality půdy 31 Vlastnosti a atributy půdy §vlastnosti půd souvisí s jejich funkcemi; změny à změny půdních funkcí §vlastnosti jsou chápány jako charakteristiky měřitelné v přesných termínech a mírách, například textura, barva, teplota, pH, obsah C, respirace apod. §atributy půd jsou charakteristiky obtížně měřitelné, hůře definovatelné §nejužívanější atributy půdy: oúrodnost oproduktivita oresilience obiodiverzita okvalita a zdraví půdy oněkdy se sem řadí i struktura půdy olze sem zařadit i degradace půdy jako protipól kvality a zdraví 32 Úrodnost půdy §schopnost poskytovat rostlinám životní podmínky pro růst a vývoj, podmínky, které mohou uspokojit jejich požadavky na vodu, živiny a půdní vzduch po celé vegetační období a tak zabezpečit jejich úrodu §je určitý přirozený + uměle člověkem adjustovaný potenciál půdy nést rostlinnou produkci §lze diskutovat pro jakou plodinu – různá plodina, různý výnos … je tedy ta stejná půda jinak úrodná? co když je úrodnost stejná, ale změní se klima a tím i výnos? apod. è je to atribut relativní, specifický pro danou situaci, dané podmínky, pěstované plodiny a vklady do půdy při procesu jejího obhospodařování Produktivita §je definována výnosem rostlinné či živočišné produkce §je ovlivňována úrodností + způsobem obhospodařování + nepůdními faktory (klima, počasí) §je tedy mnohem širší atribut 33 Úrodnost půdy §je dána celým souborem fyzikálních, biologických a chemických charakteristik celého půdního profilu: dostatečné množství živin, zejména N, P, K, Mg, Ca, optimální obsah stopových prvků (B, Cl. Co, Cu, Fe, Mn, S, Mo, Zn ...), dostatek humusu, dobrá struktura půdy umožňující provzdušnění a schopnost zadržet vláhu, optimální rozmezí pH, půdní mikroorganismy §pseudo-hodnocení půdní úrodnosti = orientační stanovení rozpětí optimálních hodnot hlavních agrochemických vlastností z hlediska půdní úrodnosti - obsah organických látek, půdní reakce a obsah živin 34 Úrodnost půdy §Pro pseudo-hodnocení půdní úrodnosti lze použít rozsahy hodnot hlavních agrochemických vlastností půd optimální pro růst rostlin. § a Vyhláška Ministerstva zemědělství č. 275/1998 Sb., o agrochemickém zkoušení zemědělských půd a zjišťování půdních vlastností lesních pozemků 35 Resilience §schopnost obnovit své vlastnosti po nějaké změně / narušení Resistence §schopnost odolávat vůči působícímu stresu §pufrační kapacita půdy (používáno nejen ve vztahu s pH) § §při definování je třeba definovat vůči čemu, vůči jakému druhu stresu – není žádná obecná resilience/resistence půdy Resilience a rezistence půdy 36 §půdní kvalita a půdní zdraví §není synonymum pro půdní úrodnost: dobrá kvalita půdy podmiňuje kvalitu produkce ale i např. kvalitu vody v terestrických ekosystémech §mají mnoho definicí, které jsou někdy zaměňovány, někdy ne §někdy je naopak jako půdní kvalita chápána "kvalita" půdy bez zřetele na její produkční schopnosti §nejlepším řešením je spojovat je a uvádět dohromady: „půdní kvalita a zdraví“ §celá věda, hlavně Soil Science Society of America §v souvislosti v tematickou ochranou půd v EU i definice Evropské komise Soil quality + soil health 37 USDA NRCS: Soil quality, also referred to as soil health, is defined as how well soil does what we want it to do. Healthy soil gives us clean air and water, bountiful crops and forests, productive grazing lands, diverse wildlife, and beautiful landscapes. http://soils.usda.gov/sqi/index.html SSSA - Soil Science Society of America*: Půdní kvalita je způsobilost specifického typu půdy fungovat v rámci své kapacity a v rámci přírodních či člověkem vytvořených mezí, podporovat produkci rostlin a živočichů, udržovat či zlepšovat kvalitu vody a ovzduší a podporovat lidské zdraví a „žití“. Půdní kvalita je schopnost půdy fungovat jako součást ekosystému a při daném využívání plochy udržovat biologickou produktivitu, kvalitu prostředí a podporovat zdraví rostlin a živočichů. Tóth et al., 2007**: Půdní kvalita je míra schopnosti půdy poskytovat ekosystémové a socioekonomické služby díky své kapacitě provádět své funkce za měnících se podmínek * Doran J.W., Coleman D.C., Bezdicek D.F., Stewart B.A. (1994): Defining soil quality for a sustainable environment. SSSA Special Publication Number 35. Soil Science Society of America. Doran J.W., Jones A.J. (1996): Methods for assessing soil quality. SSSA Special Publication Number 49. Soil Science Society of America. 410 pp. ISBN 9780891189442. ** Tóth G., Stolbovoy V., Montanarella L. (2007): Soil quality and sustainability evaluation - An integrated approach to support soil-related policies of the European Union. EUR 22721 EN. Office for Official Publications of the European Communities, Luxembourg. 40 pp. ISBN 9789279052507. Soil quality + soil health 38 Půdní kvalita – definice pro účely E5040 současná a do budoucna udržitelná schopnost půdy fungovat jako živý systém uvnitř ekosystému zabezpečující jeho důležité funkce a služby, podporující biologickou produktivitu, odolávající erozi, nesnižující či zlepšující kvalitu ovzduší, podzemní a povrchové vody a podporující zdraví rostlin, zvířat i lidí http://iheartsoil.files.wordpress.com/2012/03/i-love-soil-poster-image_sm.jpg 39 Indikátory půdní kvality Musí vyhovovat těmto kritériím: §korelace s procesy v ekosystémech (modelování) §musí zahrnovat všechny (většinu) vlastnosti půd a tak být použitelné pro odhad vlastností, které se nedají snadno měřit §musí být snadno měřitelné v terénu §musí být citlivé na změny technologií a přírodních poměrů (klima), avšak necitlivé na krátkodobé změny, §soubor indikátorů musí zahrnovat již sledované charakteristiky Pankhurst, C.E., Doube, B.M., Gupta, V.V.S.R. (1997): Biological indicators of soil health. CAB International, Wallingford. ISBN 0851991580. Doran, J. W., Parkin, T. B. (1994): Defining and assessing soil quality. In: Defining soil quality for a sustainable environment. SSSA special publication number 35. SSSA, Inc., American Society of Agronomy, Inc. Madison, Wisconsin, USA, 1994, pp. 3 – 21. Sáňka, M., Materna, J. (2004): Indikátory kvality zemědělských a lesních půd ČR. Edice Planeta. Odborný časopis pro životní prostředí. Ročník XII, číslo 11/2004, ISSN 1213-3393. 40 Indikátory půdní kvality §kvalitativní (např. půda je dobře oživená) §kvantitativní (např. biomasa mikroorganismů je 1450 µg Cbio/g půdy) §v terénu / v laboratoři §složité analýzy pro vědce vs karty pro farmáře http://soils.usda.gov/sqi/assessment/test_kit.html http://soils.usda.gov/sqi/assessment/files/MD_card.pdf 41 Indikátory půdní kvality §Příklad souboru vlastností půd využitelných jako indikátory kvality a zdraví půdy a vztah indikátorů k funkcím půdy 42 Indikátory půdní kvality §Index kvality půdy (SQ, soil quality) jako funkci šesti specifických prvků: §SQ = f(SQE1, SQE2, SQE3, SQE4, SQE5, SQE6) -SQE1 = produkční funkce (produkce potravin, krmiv a vlákniny) -SQE2 = erodovatelnost -SQE3 = kvalita podzemních vod -SQE4 = kvalita povrchových vod -SQE5 = kvalita ovzduší -SQE6 = kvalita potravin a krmiv (nutriční hodnota, zdravotní nezávadnost) Doran, J. W., Parkin, T. B. (1994): Defining and assessing soil quality. In: Defining soil quality for a sustainable environment. SSSA special publication number 35. SSSA, Inc., American Society of Agronomy, Inc. Madison, Wisconsin, USA, 1994, pp. 3 – 21. Doran, J.W. and Parkin, T.B. (1996): Quantitative indicators of soil quality: A minimum data set. In Doran, J.W. and Jones, A.J. (Eds.): Methods for assessing soil quality, p. 25-38. SSSA Special Publication Number 49. Soil Science Society of America, Inc., Madison. 43 Fyzikálně-chemické vlastnosti: půdní textura a struktura, půdní reakce a sorpční komplex, půdní organická hmota a další 44 §Dělíme na fyzikální, chemické a biologické §Podobně jsou rozděleny i indikátory půdní kvality §Fyzikální vlastnosti: textura, struktura, specifická hmotnost, barva a teplota půdy, vlhkostní poměry §Chemické vlastnosti: elementární složení, minerální složení, složení půdního roztoku a vzduchu, obsah a složení půdní organické hmoty, stav půdních koloidů a půdního sorpčního komplexu, půdní reakce, vodivost, redox potenciál §Biologické vlastnosti: biomasa, počty, aktivita, přeměny dusíku, struktura společenstva §Technologické vlastnosti půdy: koheze, adheze, konzistence, uléhavost, hutnost, orební odpor, bobtnání, kornatění, rozprašování apod. Vlastnosti půd 45 §Tyto parametry je nutné stanovit při každém průzkumu půd (jak při monitoringu biologickém, tak při monitoringu obsahu kontaminantů), neboť tyto parametry ovlivňují sledované vlastnosti. § §Naopak po zásahu vnějšího faktoru do půdního prostředí se mohou měnit i tyto parametry. Pak se mohou samy stát "endpointy" a indikátory při hodnocení vlivu zásahu. § §Při sledování bioty v půdě mohou být tyto parametry samy o sobě stresovými faktory či působit stres navíc ke kontaminaci. Fyzikálně - chemické vlastnosti půd 46 Sada parametrů při provádění rutinního monitoringu: §zrnitost - půdní textura (obsah jílu, prachu, písku, půdní druh) §pH [pH(H2O) a pH(KCl)] §CEC (kationtová výměnná kapacita, obsahy kationtů Ca, Mg, K a H) §Nasycení sorpčního komplexu §(S)OM, TOC, Corg §Ntot §Q4/6 + parametry humusu (HA:FA, cHL) §…… Fyzikálně - chemické vlastnosti půd 47 §Pochází ze zvětralé horniny §Zvětrávání – soubor procesů kdy se hornina rozpadá na minerály §Zahrnuje fyzikální procesy (rozpad – vítr, voda, teplota, organismy) a chemické procesy (rozpouštění, oxidace, hydrolýza, hydratatce, redukce – tedy vliv faktorů jako vody, kyslík, pH) §Produktem jsou sekundární jílové minerály a rozpustné minerály, které spolu s rezistentními primárními minerály tvoří minerální podíl půdy § kremen kalcit3 magnezit%2001_resize goethit%2001_resize Pyrit%20xx%20-%20Rio%20Marina,Elba Biotit, Krupka Minerální složka půd 48 §sekundární jílové minerály - aluminosilikáty §jsou součástí sorpčního komplexu půdy §vrstevnatá krystalová mřížka – tetraedry Si a oktaedry Al či Mg -1:1 vrstvy - kaolinit, halloyzit – sorpce kationtů jen na povrch – cca 20 m2 / g -2:1 vrstvy – s roztažitelnou mřížkou – smektit, montmorillonit, vermikulit – vnitřní sorpční povrchny – až 800 m2 / g -2:1 vrstvy – neroztažitelná mřížka – illit – 70-100 m2 / g -další typy: chlority §v reálných půdách jde vždy o směs http://www.landfood.ubc.ca/soil200/images/montmorillonite.jpg http://www.landfood.ubc.ca/soil200/images/01images/1.3.1Kaolinite_diagram.jpg http://www.landfood.ubc.ca/soil200/images/01images/1.3.1Kaolinte_photo.jpg Minerální složka půd 49 §důležitý znak při posuzování půdy - ovlivňuje značně již vytváření půd a půdotvorné pochody i řadu jiných půdních vlastností prostřednictvím poměru kapilárních a nekapilárních pórů, který je odlišný u půd různé zrnitosti, jednak prostřednictvím specifického povrchu, závislého na velikosti půdních částic §lze rozlišit jemnozem a skelet ojemnozem jsou zrna pod 2 mm a jde také o mezinárodně uznávanou velikost používanou v řadě půdně - ekotoxikologických metod. onad 2 mm je půdní drť neboli skelet Zrnitost - půdní textura 50 §jemnozem lze získat jednoduše pomocí 2 mm síta, další frakce se určují metodami pomocí sít, sedimentace, vyplavování atd.: pipetovací metoda, hustoměrná metoda §výsledky jsou vyjadřovány jako % obsahu hmotnosti a na základě nich lze definovat půdní druh §u nás se používá nejčastěji novákova klasifikační stupnice, založená pouze na obsahu frakce jílu (!) §fyzikální jíl - frakce s průměrem zrn pod 2 µm (někdy 1 µm), dle některých mezinárodních stupnic je tato frakce chápána jako jíl a vyšší frakce (2 – 10 µm) pak už jako jemný prach §koloidní jíl - frakce s průměrem zrn pod 0,1 µm, která má vlastnosti koloidů § Zrnitost - půdní textura 51 §čtyři frakce půdních zrn (dle Kopeckého): § § § § § § §Novákova klasifikační stupnice Zrnitost - půdní textura 52 Sáňka M. a kol. (2018) §Klasifikace půd (TKSP) v ČR přejala systém USDA Zrnitost - půdní textura 53 Sáňka M. a kol. (2018) 54 §výsledek spojování fáze pevné, kapalné a plynné §struktura ovlivňuje pórovitost, vzdušný, vodní režim půdy, biotu, osud polutantů a většinu dalších půdních procesů a vlastností §půda může být výrazně až slabě strukturní, či dokonce nestrukturní. Velikost agregátů: §makroagregáty větší než 0,25 mm §mikroagregáty menší než 0,25 mm Půdní struktura 55 §strukturní elementy - základy půdní struktury, jejichž shlukováním (agregací) vznikají agregáty §někdy hovoříme o půdním organo-minerálním komplexu §strukturní elementy jsou do agregátů poutány silami molekulárními, či pomocí tmelů otmel vzniká přeměnou minerálních solů v gely, často vyvolaná Ca2+ nebo Mg2+ ionty = proces koagulace; rozpad agregátů = peptizace (vyvolané Na+ či K+ ionty); koagulanty jsou půdní koloidy, huminové kyseliny, kyselina křemičitá apod.; úlohu v koagulaci hraje obsah CaCO3. §kromě minerálních procesů vzniku struktury hrají nezanedbatelnou funkci i půdní organismy: mikroorganismy (sliz, polymery ...), houby (hyfy ..), kořínky rostlin, červi (žížalince) apod. § Půdní struktura 56 §půdní agregace je jeden z nejvýznamnějších faktorů kontrolujících mikrobiální aktivitu a obrat organického materiálu v půdě §je-li narušena mikrostruktura a struktura půdy a tím i cirkulace vody půdním profilem, může docházet k závažným změnám v chování toxických látek §půdní agregáty ovlivňují interakci enzymů s jejich substráty § §díky svému integrujícímu charakteru a významu půdní struktury je dokonce navržena a chápána jako sumární indikátor pro půdní kvalitu Půdní struktura 57 Sáňka M. a kol. (2018) 021 Půdní struktura 58 Sáňka M. a kol. (2018) 022 Půdní struktura 59 §půda je pórovitě heterogenní látka, póry v půdě dělíme na: 1.kapilární póry - kapalina proudí laminárně; nejvýznamnější v transportních procesech; nejvýznamnější pro mikrobiální složku půdy a pro rhizosféru; zabezpečují půdní vlhkost (pro kořeny, mikroorganismy ...); oblast změn redox poměrů 2.nekapilární póry - turbulentní proudění kapalin; sem se dostávají cizorodé látky a míse se Pórovitost: P (%) = VP / VT × 100 Půdní pórovitost 60 Sáňka M. a kol. (2018) Objemová hmotnost půdy §je jednou z nejdůležitějších půdních vlastností, která ovlivňuje celý komplex fyzikálních podmínek v půdě §hmotnost 1 cm3 půdy (v gramech) v přirozeném uložení po vysušení včetně pórů §platí, že čím je vyšší hodnota objemové hmotnosti, tím je půda utuženější §rostlinám škodí jak příliš kyprá, tak i příliš utužená půda - pro polní plodiny by se měla hodnota objemové hmotnosti půdy v ornici pohybovat od 1,2 do 1,5 g. cm3 Měrná hmotnost (specifická) §bez pórů § Objemová hmotnost a měrná hmotnost 61 Sáňka M. a kol. (2018) §sorpční kapacita půd jako vlastnost výměny látek mezi půdním roztokem a povrchy částic §roli hrají půdní koloidy, organominerální komplex Koloidy v půdě: §tzv. mobilní pevná fáze §jemné částice 1 - 100 nm!; organické i anorganické; dnes tzv. NANOčástice §jsou transportovány půdní vodou velmi lehce §mohou fungovat jako "transportéry" nerozpustných látek ve vodě §velký aktivní povrch: § jeden cm3 má 1018 částic s průměrem 10 nm (koloid) má povrch 600 m2 §vyskytují se ve formě solu či gelu (koagulace çè peptizace) §jsou hydrofilní (huminové kyseliny, kys. křemičitá, hydroxidy železa a hliníku ...) a hydrofóbní (jílové minerály) Půdní sorpční komplex 62 §na povrchu je tzv. adsorpční vrstva, v případě negativního komplexu, obsahuje kationty §negativní náboj není v reálu zcela saturován, část elektrického potenciálu není kompenzována §celková kapacita kationtů, které mohou být poutány na adsorpční vrstvy v půdě se nazývá kationtová výměnná kapacita (KVK, CEC) 009 Půdní sorpční komplex 63 Klimo E. (2000): Lesnická pedologie §CEC je tedy suma chemických ekvivalentů kationtů vodíku, draslíku, vápníku a hořčíku §výměna iontů v půdě je proces, při němž se vyměňují ionty absorbované na površích půdních minerálních a organominerálních koloidů s ionty z okolního půdního roztoku §Pokud je v půdě vysoká kationtová výměnná kapacita, dochází ke kumulaci živin jako jsou K, Ca, Mg ve formě sice přístupné organismům, ale ve formě chráněné před vyplavováním z půdy. Půdní sorpční komplex 64 §Sorpční nasycení se označuje V, vypočteme jako procentuální zastoupení iontů Ca2+, Mg2+ a K+ (někdy se tato suma označuje "S") v celkové hodnotě KVK (ta se někdy označuje "T") - S/T (%) §Udává podíl výměnných bazických kationtů v % z celkové sorpční kapacity. §K hodnocení výsledků lze užít následující stupnici Půdní sorpční komplex 65 Sáňka M. a kol. (2018) §Pro zhodnocení obsahu prvků v půdě lze užít následující klasifikační tabulky, přičemž na mmol chemických ekvivalentů na kg půdy se přepočítají tyto koncentrace vydělením 39,1 pro draslík a 12,5 pro hořčík: Nutriční vlastnosti půdy 66 Sáňka M. a kol. (2018) §patří k nejvýznamnějším fyzikálně chemickým vlastnostem půd §charakterizuje její genetické vlastnosti, směr a intenzitu půdních procesů, určuje složení a stupeň biologické aktivity i úrodnost půdy, ovlivňuje rozpustnost a translokaci některých prvků a sloučenin (např. hliníku, železa, fosforu, karbonátů) a osud rizikových polutantů §půdní reakce se označuje číslem pH, které je záporným logaritmem koncentrace vodíkových iontů §aktivní pH - pH půdního roztoku a stanoví se vodním výluhem - pH(H2O) -představuje okamžitý stav volných hydroxoniových iontů v půdním roztoku, nepoutaných sorpčním komplexem §výměnné pH - ionty vázané sorpčním komplexem; stanoví se výluhem neutrální solí (KCl) - pH(KCl) - vždy nižší než aktivní pH – používá se pro potřeby agrochemie Půdní reakce 67 Půdní reakce 68 Sáňka M. a kol. (2018) §voda je potřeba pro fungování většiny metabolických procesů; optimální vlhkost "spouští" fungování mikroorganismů; vytváří mikroprostředí pro mikroorganismy v pórech a na površích částic; ovlivňuje výměnu plynů v půdě; ovlivňuje přístupnost nutrientů; ovlivňuje teplotu půdy §plná vodní kapacita – všechny póry jsou zaplněny vodou, rovná se tedy pórovitosti §retenční vodní kapacita (polní vodní kapacita) – obsah vody v půdě po ztrátě vody gravitační čili obsah vody zadržený v kapilárních pórech §bod vadnutí - obsah vody, při kterém již rostliny nejsou schopny překonat síly poutající molekuly vody v půdě §maximální kapilární vodní kapacita - schopnost půdy zadržovat vodu pro potřeby rostlin Půdní voda 69 Měření půdní vlhkosti: §WHC (water holding capacity) - česky retenční vodní kapacita či maximální vodní kapacita = maximální množství vody, které udrží půda po nadměrném zavlažení §udává se jako ml/g suš. §pro standardizaci podmínek v půdně - ekotoxikologických testech se užívá ovlhčování na XX % WHC (např. 60%, 80% apod.) §často je alternativou vyjádření pomocí vlhkostního potenciálu – tlak, pF Půdní voda 70 Sáňka M. a kol. (2018) §zóna aerace - existují prostory vyplněné vzduchem, půdní vláha §zóna saturace - zvodeň, je zcela nasycena vodou, podzemní voda §vodu v zóně aerace dělíme podle jejího vztahu s pevnou a plynnou fází půdy a dle dostupnosti pro rostliny a mikroorganismy: 1.Vodní pára jejíž množství u povrchu kolísá a s hloubkou se stabilizuje. 2.Chemicky vázaná voda, která je poutána do chemických struktur látek tvořících minerální a organominerální složku půdy, je v podstatě nedostupná. 3.Voda hygroskopická, která tvoří několik molekul tlustou blanku na povrchu částic a je v půdě vždy i při úplném vysušení, pokud není ze vzduchu odstraněna vodní pára. Charakteristiky této vody jsou úplně jiné než vody nevázané. Silně adsorbuje na povrchy vodíkovými vazbami a dipólovými interakcemi a její tenká vrstva na povrchu částic nemrzne ani při nulových teplotách. 4.Voda adsorpční, která tvoří vrstvu na povrchu zrn, na rozdíl od vody hygroskopické může zmrznout a pohybovat se alespoň ze zrna na zrno. Je dostupná hlavně rostlinám. 5.Kapilární voda zaplňuje póry a pukliny a je poutaná kapilárními silami, které ji buď vytahují nad hladinu podzemní vody - voda podepřená, nebo dočasně způsobují její setrvání ve vrstvě blízko povrchu - voda zavěšená. 6.Voda prosakující neboli gravitační, která po vsakuje do půdy slouží jako zdroj předchozích a zaplňuje i nekapilární prostory. Podléhá působení gravitace a tak se pohybuje do nižších horizontů až po hladinu podzemní vody. Voda, která v půdě zůstane zachycená po průtoku takovéto gravitační vody tvoří maximální kapacitu nasycení. Půdní voda 71 Půdní roztok §ve vodě rozpuštěné různé organické i minerální látky (celková koncentrace rozpuštěných látek většinou nepřesahuje 1%), elektrolytický roztok §nejdůležitější minerální látky v půdním roztoku: NH4+ soli, kationty Ca, Mg, K a Na, které jsou progresivně nahrazovány H+ a Al+, dusičnany, sírany, chloridy a fosforečnany §rozpustnost plynů v půdním roztoku závisí na daném plynu, teplotě, koncentraci roztoku a parciálním tlaku plynu v půdní atmosféře; nejvíce rozpustné plyny jsou CO2, NH3 a H2S, zatímco O2 je méně rozpustný a N2 ještě méně §má charakteristický osmotický tlak §důležitou vlastností je jeho pH Půdní voda 72 §kromě živých organismů se v půdě vyskytuje ještě neživá organická hmota §odumřelá rostlinná hmota (kořeny, zbytky rostlinných těl, opad), zbytky odumřelých organismů v různém stupni rozkladu, tuky, vosky, sacharidy, N či P obsahující organické látky a nově vzniklá hmota §dohromady ji označujeme zkratkou SOM (Soil Organic Matter) §množství této hmoty je různé u jednotlivých typů půd např. v listnatém lese vyšší než na pastvině, a obvykle se pohybuje od 1 do 5 % (vyjádřeno jako uhlík); akumuluje se více v lesních půdách, než v zemědělských §organický uhlík v půdě se značí TOC, Corg či Cox a jeho množství lze odvodit od množství humusu (dělením 1,724; humus obsahuje 58% uhlíku) §uhlík v půdě ovlivňuje jak její biologické, tak i fyzikálně chemické procesy a je stěžejní pro aktivity organismů jako zdroj živin - podmínkou půdní úrodnosti §význam pro procesy záleží na dostupnosti uhlíku (lehká frakce ...) Organická hmota v půdě 73 Vstupy organické hmoty do půd §lužní les: cca 5,6 t / ha / rok §smrkový les: cca 4,9 t / ha / rok §jen odumírání kořenů v lesním porostu: 1-2 t / ha / rok §posklizňové zbytky: cca 1 t / ha / rok u okopanin, 3,5 u obilovin a až 15 t / ha / rok u travních porostů !!! §složení vstupu organické hmoty: o50-90% voda, 10-50% sušina osacharidy 60%, lignin 0-30%, tuky, vosky 5%, bílkoviny 10% oC 44%, O 40%, H 8%, popeloviny 8% ojednodušší cukry a org. látky, pryskyřice, tuky, vosky a třísloviny, celulóza a hemicelulóza, lignin, org. dusíkaté látky, popeloviny §rozložitelnost klesá: cukry, proteiny > bílkoviny > hemicelulóza > celulóza > tuky, vosky > lignin 74 Organická hmoty v půdě Měření §nejjednodušší – Loss on Ignition (LOI) – několik hod v 360-380°C §oxidace uhlíku – chemická (mokrá) – Cox; suchá (přístrojová) - TOC 75 Organická hmoty v půdě § 76 §Většina půd jsou půdy minerální, tj. obsah uhlíku je několik procent §Půdy organické mají obsah uhlíku až desítky procent Organická hmota v půdě 77 §C:N - číslo < 10 považováno za ukazatel dobré kvality humusu. Čím je číslo větší než 10, tím je humus méně kvalitní. §Poměr huminových kyselin a fulvokyselin (HK:FK, HA:FA) je spolehlivějším ukazatelem kvality. Obecně lze shrnout, že hodnoty vyšší než 1 má humus s příznivou humifikací s tendencí akumulace. Hodnoty menší než 1 naznačují nižší tvorbu humusu. §Q4/6 - barevný kvocient humusových látek (poměr extinkcí měřených při 465 a 665 nm), vyjadřující jejich relativní stupeň kondenzace. Q4/6 naznačuje u hodnot nižších než 4,0, že převládají huminové kyseliny, především šedé. Hodnoty Q4/6 rovnající se hodnotě 4,0 odpovídají stejnému obsahu HK a FK v půdě. Hodnoty vyšší než 4,5 naznačují, že v půdě je vyšší obsah FK. Organická hmota v půdě 78 Přeměny organické hmoty §mineralizace na jednoduché sloučeniny (H2O, CO2, N2O5, SO2, CH4, NH3 apod.) §humifikace - postupný proces; soubor rozkladných a syntetických pochodů § HUMIFIKACE §vyluhování vodou, oxidace vzdušným kyslíkem, působení enzymů z odumírajících organismů (vznik tmavých melaninů atd.), rozmělňování organických zbytků, následné promíchávání s anorganickou komponentou půdní faunou, biotická oxidace bakteriemi a houbami a další řada procesů §Významné pro humifikační proces jsou živé organismy, nejvíce mikrobiální biomasa. §Humus lze parametrizovat pomocí: Corg, C:N, HA:FA, Q4/6 apod. Organická hmota v půdě 79 §rozklad na molekulární a iontové látky (tlení a trouchnivění) se často prolíná se vznikem sekundárních humínových látek (humifikací) §na začátku převažují rozkladné procesy; vznikají látky (prekurzory), které jsou pak sysntetizovány dále, a látky, které podléhají úplné mineralizaci; posledním krokem je polymerizace, polykondenzace §všechny procesy jsou vratné !! Lze vymezit tři možné scénáře: 1.v podmínkách dobrého provzdušnění a promísení půdy, tedy optimálních rozkladných podmínkách, nastává spíše rozklad ke konečným anorganickým produktům činností hlavně aerobních mikroorganismů 2.v podmínkách nízkého obsahu vody, vzduchu, nízké teploty a nízkého pH se půda obohacuje o různě pozměněné organické substance vzniklé činností mikroorganismů v anaerobních podmínkách. Extrémem druhého procesu je rašelinění a uhelnatění probíhající téměř za nepřístupu vzduchu především činností anaerobních bakterií. Výsledkem takového procesu je pak tzv. humusové uhlí, látka bohatá na uhlík, dusík, nekoloidní povahy a tmavohnědě až černě zbarvená. 3.v podmínkách určité míry aerace vznikají z těžko rozložitelných látek huminové sloučeniny, které mohou vznikat i z látek snadno rozložitelných jako jsou sacharidy, proteiny a tuky syntetickou činností mikrobiálních exoenzymů. Humifikační proces 80 010 http://www.humintech.com/001/articles/img/article_definition_of_soil_organic_matter4.gif Humifikační proces 81 §Humifikací nově vzniklé látky jsou amorfní, tmavě zbarvené a koloidní povahy. Tyto huminové látky (tvořící 80 - 90 % humusu) dělíme na tři skupiny: 1) fulvokyseliny (FK, FA) 2) huminové kyseliny (HK, HA) 3) humíny § §jedna skupina přechází v druhou plynulými přechody §HA můžeme ještě rozdělovat na hymatomelanové, šedé a hnědé. §navzájem se liší obsahem C, H, O, N a charakteristických skupin = FA mají méně C, N, H a více O než HA §tyto látky se dělí na základě rozpustnosti v NaOH či Na4P2O7 a HCl § §Kromě humínových látek obsahuje humus v užším slova smyslu ještě nehumínové látky (12-15%), zahrnující téměř všechny organické sloučeniny od jednoduchých až po složité. http://karnet.up.wroc.pl/~weber/rys9.gif Humifikační proces 82 83 Z chemického hlediska se jedná o polyaromatické kondenzované uhlovodíky s četnými hydroxylovými, chinonovými, alkoxy- a karboxy- skupinami, přičemž fulvokyseliny jsou menší molekulové hmotnosti (1000 - 30 000), často je tvoří i jeden aromatický kruh s různými substituenty. Z ligninu vznikají látky aromatické a uhlovodíky alifatické vznikají hlavně z proteinů, aminokyselin, sacharidů apod. § Humifikační proces 84 Kleber M. (2010): Advances in understanding the molecular structure of soil organic matter: Implications for interactions in the environment. Advances in agronomy, 106:77-142. DOI: 10.1016/s0065-2113(10)06003-7 Humifikační proces 85 Kleber M. (2010): Advances in understanding the molecular structure of soil organic matter: Implications for interactions in the environment. Advances in agronomy, 106:77-142. DOI: 10.1016/s0065-2113(10)06003-7 Nové pohledy na SOM § 86 Lehmann J. (2015): The contentious nature of soil organic matter. Nature 528, 60–68. https://doi.org/10.1038/nature16069 Nové pohledy na SOM § 87 Lehmann J. (2015): The contentious nature of soil organic matter. Nature 528, 60–68. https://doi.org/10.1038/nature16069 Nové pohledy na SOM 88 Kvalita půdní organické hmoty §nukleární magnetická rezonance – NMR 89 §infračervená spektroskopie – FTIR, DRIFT ... §přeměny jsou postupné a jsou různé stupně rozkladu podle podmínek v půdě a působení organismů. Proto tedy můžeme hovořit o vývojových stadiích humifikace, formách humusu: §Mor se tvoří za nepříznivých podmínek pro rozklad a transformaci humusu, převážně na kyselých, minerálně chudých půdách v chladném a vlhkém klimatu. K tvorbě moru přispívá kyselý opad jehličí a hromadění odumřelých částí acidofilních druhu rostlin přízemní vegetace. Na rozkladu organické hmoty se v rozhodující míře podílejí houby a plísně. Činnost zooedafonu je značně omezená, většinou se vyskytují jen roztoči a chvostoskoci. Nedochází k intenzivnějšímu prohumóznění svrchní části minerální půdy. Typický je plsťovitý mykogenní horizont drti Fm, často propletený kořeny, s vrstevntou strukturou. Horizont měli H je nestrukturní, je většinou ostře oddělený od humózního horizontu A. Podobně je tomu i u hydrogenního humusového horizontu Oh. §Mul vzniká za velmi příznivých podmínek pro rozklad a transformaci organických zbytků. Tvoří se pod listnatými nebo smíšenými porosty, hlavně v mírném až teplém klimatu, na půdách dobře zásobených živinami, propustných, na povrchu čerstvě vlhkých až vlhkých, někdy i přechodně zamokřených. Mul je charakteristický dobře vyvinutým humózním horizontem A, který bývá černohnědý až hnědočerný. Nad ním může ležet horizont opadanky L, někdy i zoogenní horizont Fz, případně zoogenní horizont měli Hz. Celková mocnost horizontů F a H je však menší než 2 cm. Organická hmota je do humózního horizontu A vpravována činností půdních organismů, obzvláště žížal. Důsledkem velmi intenzivní činnosti zooedafonu, bakterií a aktinomyct je rychlý rozklad organické hmoty, takže v určitém ročním období může humózní horizont A vystupovat až na povrch. Velké množství exkrementů půdních živočichů , především dešťovek, přispívá k tvorbě krupnaté až drobtovité struktury svrchní části humózního horizontu A. Humifikační proces 90 Humifikační proces §Moder zaujímá přechodné postavení mezi morem a mullem. Moru je podobný akumulací částečně až dobře humifikovaného organického materiálu na povrchu půdy. Mulu je podobný vyšší aktivitou půdní fauny a dominantní zoogenní dekompozicí v horizontu drti Fz. Tento horizont je většinou dobře vyvinutý a je tvořen částečně rozloženými rostlinnými zbytky, které mají nesoudržnou až kyprou strukturu. Exkrementy půdní fauny jsou časté. Hojní jsou členovci, dešťovky se mohou vyskytovat jen ojediněle. Pokud se vyskytuje mycelium hub, přispívá k tvorbě mírně vrstevnaté struktury. Většinou se vytváří i humusový horizont měli Hh. Je nestrukturní a bývá obohacen o minerální částice. Není ostře oddělen od humózního horizontu A. Moder vzniká v příznivějších klimatických a půdních podmínkách, než je tomu u moru, a to jak pod jehličnatými, tak pod listnatými porosty. § 91 § http://hypersoil.uni-muenster.de/0/04/img/05-2.gif Organická hmota v půdě 92 Oživení půd, typy organismů a jejich role v půdě 93 Oživení půd 94 JRC (2010): European Atlas of Soil Biodiversity. https://esdac.jrc.ec.europa.eu/content/atlas-soil-biodiversity 500px-Regenwurm2_jpg Earthworms (?): Flandres ca. 1350 from. J. Rombke Oživení půd Půda je živá hmota !!! 1 g = vlastně celý ekosystém 95 FAO, ITPS, GSBI, SCBD and EC. 2020. State of knowledge of soil biodiversity - Status, challenges and potentialities, Report 2020. Rome, FAO. https://doi.org/10.4060/cb1928en [USEMAP] mikroorganismy: 90 % celkové biomasy a aktivit ! bezobratlí: největší abundance mají hlístice, roztoči, chvostoskoci, roupice, 030 Oživení půd 96 Oživení půd edafon = soubor organismů přítomných v půdě celými těly ofytoedafon - řasy, bakterie, houby, aktinomycety ozooedafon - prvoci, červi, měkkýši, savci, členovci o oeuedafon – všechna stádia v půdě (žížala) - geobionta oprotoedafon – jen některá stádia (chroust) - geofila ohemiedafon – může žít i mimo půdu (chvostoskok) - geofila opseudedafon – v půdě se jen ukrývají - geoxena otychedafon – v půdě jen náhodně (záplavy) - geoxena § + orgány vyšších rostlin - různorodý materiál, doplňování humusového materiálu § § § § § 97 Oživení půd 98 Glopolis (2018): Atlas půdy. ISBN 978-80-88289-07-4. https://www.glopolis.org/publikace/atlas-pudy/ Oživení půd § 99 Šimek (2020(: Bez půdy to nepůjde. ISBN 978-80-86668-59-8 https://www.bc.cas.cz/Cds/Download/?filename=8135_FINALNI_Brozura_Bez_pudy_to_nepujde_WEB Oživení půd biomassb 029 akr = 4000 m2 100 Oživení půd §není rovnoměrné 101 Bargett R. (2005): The Biology of Soil: A Community and Ecosystem Approach. ISBN 9780198525028 Velikost půdní bioty UN FAO, 2020 102 JRC (2010): European Atlas of Soil Biodiversity. https://esdac.jrc.ec.europa.eu/content/atlas-soil-biodiversity Velikost půdní bioty FAO, ITPS, GSBI, SCBD and EC. 2020. State of knowledge of soil biodiversity - Status, challenges and potentialities, Report 2020. Rome, FAO. https://doi.org/10.4060/cb1928en 103 Velikost půdní bioty 104 Klimo E. (2000): Lesnická pedologie Bargett R. (2005): The Biology of Soil: A Community and Ecosystem Approach. ISBN 9780198525028 Skladba půdního oživení 1)Producenti – autotrofní organismy – vychází z minerálních látek a energii získávají ze světla – fotoautotrofie (vyšší rostliny, sinice, řasy) či oxidace anorganických látek – chemolitotrofie (některé bakterie) 2)Primární konzumenti – fytofágie, fytotrofie – konzumují rostlinnou biomasu (různé larvy, brouci, krtonožky, někteří pavouci a roztoči, rostlinní parazité - hlístice) 3)Sekundární konzumenti – karnivoři, predátoři – požírají fytotrofní organismy – dravý hmyz, pavouci a roztoči, stonožky 4)Rozkladači, destruenti, saprofágové – živí se odumřelým organickým materiálem – v půdě nejpočetnější skupina – dekompozice - koloběh prvků a látek 105 Skladba půdního oživení 106 FAO, ITPS, GSBI, SCBD and EC. 2020. State of knowledge of soil biodiversity - Status, challenges and potentialities, Report 2020. Rome, FAO. https://doi.org/10.4060/cb1928en Skladba půdního oživení 107 FAO, ITPS, GSBI, SCBD and EC. 2020. State of knowledge of soil biodiversity - Status, challenges and potentialities, Report 2020. Rome, FAO. https://doi.org/10.4060/cb1928en Skladba půdního oživení •FAO, ITPS, GSBI, SCBD and EC. 2020. State of knowledge of soil biodiversity - Status, challenges and potentialities, Report 2020. Rome, FAO. https://doi.org/10.4060/cb1928en •https://www.globalsoilbiodiversity.org/ 108 Skladba půdního oživení §JRC (2016): Global Soil Biodiversity Atlas. https://esdac.jrc.ec.europa.eu/content/global-soil-biodiversity-atlas §JRC (2010): European Atlas of Soil Biodiversity. https://esdac.jrc.ec.europa.eu/content/atlas-soil-biodiversity § 109 Skladba půdního oživení §Šimek M. (2019): Živá půda. Academia. ISBN 9788020029768 § 110 Funkce bioty v půdě 111 PŮDNÍ BIOTA = PŘEDPOKLAD PŮDY Již v původní definici půdy zakladatele pedologie Dokučajeva je činnost půdních organismů chápána jako klíčová pro vznik a fungování půdy Biota je v půdě nezbytná pro: oekosystémové funkce půdy opůdotvorné procesy opůdní úrodnost odekompozice a přeměny organické hmoty ocykly živin ovodní a vzdušný režim půd oatd. atd. Funkce bioty v půdě 112 JRC (2016): Global Soil Biodiversity Atlas. https://esdac.jrc.ec.europa.eu/content/global-soil-biodiversity-atlas Funkce bioty v půdě 113 FAO (2015) Funkce bioty v půdě 114 Funkce bioty v půdě http://www-crcslm.waite.adelaide.edu.au 115 Funkce bioty v půdě Dekompozice §Půdní fauna – mechanické zpracování mrtvé organické hmoty: rozmělnění, zvětšení povrchu, promíchání s minerálními částicemi (i vlastním průchodem přes trávící trakt), transport v půdě, umožnění vzniku organominerálního komplexu a půdní struktury §Mikroorganismy – rozklad a mineralizace organické hmoty (opad, odumřelé kořeny, dřevo, odumřelá těla živočichů a mikroorganismů …) na jednodušší sloučeniny a minerální látky, které jsou přístupné pro primární produkci §Obě skupiny jsou velmi propojené v potravních a dalších vztazích 116 Funkce bioty v půdě Dekompozice 117 Šimek (2020(: Bez půdy to nepůjde. ISBN 978-80-86668-59-8 https://www.bc.cas.cz/Cds/Download/?filename=8135_FINALNI_Brozura_Bez_pudy_to_nepujde_WEB Funkce bioty v půdě Dekompozice 118 Šimek M., Elhottová D., Pižl V. (2015): Živá půda. AVČR. ISBN 9788020025678. www.bc.cas.cz/Cds/Download/?filename=5544_Strategie_Ziva_puda 142 Funkce bioty v půdě twobugsb 119 Funkce bioty v půdě 120 Funkce bioty v půdě 121 Rosa Cuevas FAO World Soil Day, 4/12/2020 Funkce bioty v půdě 122 Rosa Cuevas FAO World Soil Day, 4/12/2020 Funkce bioty v půdě 123 Rosa Cuevas FAO World Soil Day, 4/12/2020 Funkce bioty v půdě 124 Rosa Cuevas FAO World Soil Day, 4/12/2020 Řada různých metod § 125 EC (2010): Soil biodiversity: functions, threats and tools for policy makers. https://core.ac.uk/display/29245351 Řada různých metod 126 85 Půda je živá !!! 127 Půdotvorný proces, půdní profil, horizonty, klasifikace půd 128 Půdotvorný proces §zvětrávání (zejména kombinace mechanických a chemických procesů) vede ke vzniku půdotvorného substrátu a není ještě zahrnováno do půdotvorného procesu §půdotvorný proces zahrnuje významně činnost organismů § 129 půda mateční hornina klimatický faktor půdotvorný substrát člověk biologický faktor zvětrávání zvětrávání půdotvorný proces voda Podmínky půdotvorného procesu: - čas (100’ až 1000’ let) - reliéf (např. svah) Půdotvorný proces §působí dohromady řada faktorů (čas, matečná hornina, voda, klima, živé organismy, vegetační kryt, nadmořská výška, zeměpisná poloha, reliéf, člověk) a procesů §každý půdotvorný proces je nepřetržitý, nekončí vznikem půdního typu, ale je jeho součástí §dynamické a komplikované procesy, které se mění tak, jak se mění podmínky vývoje půd §výsledkem je kvazistacionární stav dané půdy § 130 Fig3-8_SoilOrderDevelopment Brady and Weil, 1999 Půdotvorný proces §Přeměny (transformace) – např. přeměna primárních minerálů na sekundární, rozklad organické hmoty … §Přemísťování hmoty (translokace) – např. ionty v profilu, částice … §Obohacování – např. opad organické hmoty, přísun rozpuštěných látek … §Ztráty – např. vymývání, eroze … §tzv. mikroprocesy: rubefikace, brunifikace, humifikace, mineralizace, dekompozice, rašelinění, tvorba skvrnitosti, pedoturbace, pedokompakce, pedokoncentrace, chelatace, eluviace, iluviace, (de)karbonatizace, salinizace, alkalizace, acidifikace ... §tzv. makroprocesy např. kambizemní, podzolizace 131 pedon Půdní profil §vrstvy horizontů – pedologické určení horizontů a jejich hranic §na orných půdách výrazný rozdíl vrstev způsobený člověkem – orničí a podorničí (spodina) – neodpovídá horizontům §u lesních půd významná hranice mezi nadložními organickými horizonty a organominerálním horizontem § 132 aker5m soil_profile_1 02b okolí Půdní profil Diagnostické horizonty § §Organické horizonty §Organominerální povrchové horizonty §Podpovrchové diagnostické horizonty §Půdotvorný substrát § §https://klasifikace.pedologie.czu.cz/index.php?action=showKategorieHorizonty § § 133 139 JRC (2016): Global Soil Biodiversity Atlas. https://esdac.jrc.ec.europa.eu/content/global-soil-biodiversity-atlas Klasifikace půd v ČR TKSP – taxonomický klasifikační systém půd §referenční třídy půd (-sol) ovelké skupiny půd podle hlavních rysů jejich vývoje oi v zahraničních klasifikačních systémech (WRB), české půdy lze s nimi korelovat §půdní typy ohlavní oporné jednotky klasifikačního systému ocharakterizované určitými diagnostickými horizonty a jejich sekvencemi nebo diagnostickými znaky §subtypy ovýrazné modifikace typu podle znaků v hloubce níže 0,20 – 0,25 m onapř. modální, melanická, umbrická ... §variety, fáze, formy http://klasifikace.pedologie.czu.cz 134 Klasifikace půd v ČR https://mapy.vumop.cz/ https://geoportal.gov.cz/web/guest/map https://mapy.geology.cz/pudy/ 135 § § 136 Klasifikace půd mezinárodní 137 §World Reference Base of Soil Resources - WRB §http://www.fao.org/soils-portal/data-hub/soil-classification/world-reference-base/en/ § §Soil Taxonomy §https://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/main/soils/survey/class/ § §převody systémů §https://klasifikace.pedologie.czu.cz/index.php?action=showPorovnaniTaxonomii § domsoiw ORDERS Klasifikace půd mezinárodní 138