E5040 Složky ŽP a jejich kontaminace Pedosféra = půda – část 1 Jakub Hofman 1 Vlastnosti a atributy půd, půdní kvalita a zdraví, úrodnost a produktivita půdy, indikátory kvality půdy 2 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 3 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 4 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 § §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 5 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 6 §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 7 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 8 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. 9 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 10 Indikátory půdní kvality §Příklad souboru vlastností půd využitelných jako indikátory kvality a zdraví půdy a vztah indikátorů k funkcím půdy 11 Fyzikálně-chemické vlastnosti: půdní textura a struktura, půdní reakce a sorpční komplex, půdní organická hmota a další 12 §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 13 §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 14 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 15 §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 (aluminosilikáty) 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 16 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 §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 17 §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 18 §čtyři frakce půdních zrn (dle Kopeckého): § § § § § § §Novákova klasifikační stupnice Zrnitost - půdní textura 19 Sáňka M. a kol. (2018) §Klasifikace půd (TKSP) v ČR přejala systém USDA Zrnitost - půdní textura 20 Sáňka M. a kol. (2018) §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 21 §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 22 §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 23 Sáňka M. a kol. (2018) §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 24 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 25 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 26 §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 27 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 28 §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 29 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 30 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 31 Půdní reakce 32 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 33 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 34 Sáňka M. a kol. (2018) §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 35 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 36 Organická hmoty v půdě Měření §nejjednodušší – Loss on Ignition (LOI) – několik hod v 360-380°C §oxidace uhlíku – chemická (mokrá) – Cox; suchá (přístrojová) - TOC 37 §Většina půd jsou půdy minerální, tj. obsah uhlíku je několik procent §Půdy organické mají obsah uhlíku až desítky procent Organická hmota v půdě 38 §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 39 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 40 010 http://www.humintech.com/001/articles/img/article_definition_of_soil_organic_matter4.gif Humifikační proces 41 §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 42 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 43 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 §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 44 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. § 45 § http://hypersoil.uni-muenster.de/0/04/img/05-2.gif Organická hmota v půdě 46 Oživení půd, typy organismů a jejich role v půdě 47 Oživení půd 48 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 •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/ 49 Oživení půd §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 § 50 Oživení půd Půda je živá hmota !!! 1 g = vlastně celý ekosystém 51 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 52 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 § § § § § 53 Oživení půd 54 Glopolis (2018): Atlas půdy. ISBN 978-80-88289-07-4. https://www.glopolis.org/publikace/atlas-pudy/ Oživení půd §není rovnoměrné 55 Bargett R. (2005): The Biology of Soil: A Community and Ecosystem Approach. ISBN 9780198525028 Velikost půdní bioty UN FAO, 2020 56 JRC (2010): European Atlas of Soil Biodiversity. https://esdac.jrc.ec.europa.eu/content/atlas-soil-biodiversity 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 57 Funkce bioty v půdě 58 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 59 FAO (2015) 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 60 Funkce bioty v půdě Dekompozice 61 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 Řada různých metod § 62 EC (2010): Soil biodiversity: functions, threats and tools for policy makers. https://core.ac.uk/display/29245351 Řada různých metod 63 85 Půdotvorný proces, půdní profil, horizonty, klasifikace půd 64 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 § 65 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 §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 66 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 § 67 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 § § 68 139 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 69 Klasifikace půd v ČR https://mapy.vumop.cz/ https://geoportal.gov.cz/web/guest/map https://mapy.geology.cz/pudy/ 70 § § 71 Klasifikace půd mezinárodní 72 §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 73