PŘEDNÁŠKY O PŮDĚ
Zdeněk Máčka
Lekce 2
Stavební složky půdy
1. Zastoupení půdních složek
! Půda = disperzní systém pevné, kapalné a plynné
fáze.
2. Minerální podíl půdy
! Minerální podíl půdy ­ tvoří se zvětráváním.
! Příroda: 92 chemických prvků, cca 3000 minerálů,
desítky druhů hornin.
! Chemizmus zemské kůry (váhová %)
1,42,12,62,83,75,08,127,746,6
ostatníMgKNaCaFeAlSiO
Prvky nezbytné pro růst rostlin
MIKROELEMENTY
Zastoupené v relativně
malém množství (<0,1%
v sušině)
MAKROELEMTY
Zastoupené v relativně velkém množství (>0,1% v
sušině)
Železo (Fe2
+)
Mangan (Mn2+)
Bór (HBO3)
Zinek (Zn2+)
Měď (Cu2+)
Chlór (Cl-)
Kobalt (Co2+)
Molybden (MoO4
2-)
Nikl (Ni2+)
Dusík (NO3
-, NH4
+)
Fosfor (H2PO4
-, HPO4
2-)
Draslík (K+)
Vápník (Ca2+)
Hořčík (Mg2+)
Síra (SO4
2-)
Uhlík (CO2)
Vodík (H2O)
Kyslík (O2, H2O)
Zdroj: minerální podíl
půdy
Zdroj: převážně
minerální podíl půdy
Zdroj: převážně vzduch
Jak si zapamatovat oněch 18 prvků?
CC.BB. HOPKHOPKiNSNS CaFeCaFe, CoCo.
ClClosed MMonnday MoMorning and NiNight
SeeSee YouYou ZZoonn, the MgMg.
Zastoupení horninových typů na zemském
povrchu
! Plocha souše = 149
mil. km2; 75% -
sedimenty, 25% -
vyvřeliny a metamorfity.
! 5 skupin hornin = 90%
povrchu souše.
8%ostatní
3%BAZALTY
7%VÁPENCE a DOLOMITY
15%ŽULY a GRANODIORITY
15%PÍSKOVCE
52%BŘIDLICE
Zastoupení minerálů v horninách
zemského povrchu
! Minerály v horninách
vystavených zvětrávání
na zemském povrchu.
10%Ostatní
1%PYROXENY, AMFIBOLY
4%MINERÁLY s OXIDY Fe
9%KALCIT a DOLOMIT
18%JÍLOVÉ MINERÁLY a SLÍDY
28%KŘEMEN
30%ŽIVCE
Zastoupení minerálů v horninách -
pokračování
! Zastoupení nerostů v
horninách (váhová %).
Minerální síla různých matečných hornin
! 15 prvků přijímáno z půdy  pouze 4 prvky v zemské
kůře obsah > 1% (K, Ca, Mg, Fe).
Křemence, buližníky, křemité štěrky,
křemenné váté písky
Minerálně chudé půdy
svory, ryolity, pískovce, váté pískyMinerálně slabé půdy
žuly, ruly, granodiority, glaukonitické
pískovce, jílovité břidlice, fylity,
porfyry, arkózy, sprašové hlíny
Minerálně středně silné půdy
spraše, andezity a jejich tufy a
konglomeráty, říční náplavy,
amfibolity, vápnité pískovce, písčité
slíny, vápence, dolomity
Minerálně bohaté půdy
melafyry, čediče a jejich tufy, diabasy,
gabra, slíny, slínité vápence
Minerálně velmi bohaté půdy
Zvětrávání
! Způsoby rozpadu hornin:
" fyzikální (mechanické) zvětrávání
" biogeochemické zvětrávání
2.1 Fyzikální zvětrávání
! Exfoliace
! Působení teplotních změn
! Růst krystalů solí
! Abraze vodou, ledem a větrem
! Působení rostlin a živočichů
Biogeochemické zvětrávání
! Hydratace
! Hydrolýza
! Rozpouštění
! Působení kyselin
! Oxidačně-redukční pochody
! Tvorba rozpustných solí
! Komplexní zvětrávací pochody
Faktory podmiňující zvětrávání
! Zvětrávání  zvětralinový
plášť (regolith)
! Mocnost regolithu:
" střední Evropa ­ dm, max.
několik m
" tropy ­ běžně 20 m, max. 100 m
! Faktory ovlivňující charakter
zvětrávání a mocnost
regolithu:
" organická aktivita v půdách
" podnebí
" nasycení půdního roztoku
" minerální složení hornin
" reliéf
" čas
! Dvě skupiny zvětrávání:
" sialitické (Si ­ Al; SiO2/Al2O32)
" alitické (Al; SiO2/Al2O32)
Produkty biogeochemického zvětrávání
! Produkty chemického zvětrávání
" Hydroxidy s obsahem bází (báze: Na, K, Ca, Mg)
" Hydroxidy železa a hliníku (Fe/OH/3, Al/OH/3)
" Soli: karbonáty, sulfáty, chloridy, nitráty, ...
" Kyselina křemičitá (SiO2)
! soli ­ např. NaSiO3, K2SiO3
! gel ­ SiO2.nH2O
! Biogechemické zvětrávání = rozklad +
následná syntéza.
Sekundární minerály běžné v půdách
Anatas
Hematit (krvavě červený)
Maghemit (červenohnědý)
Goethit (žlutohnědý)
Lepidokrokit (červený,
červenohnědý)
Gibbsit (bílý, zelenavý,
hnědavý)
Krystalický křemen, amorfní
křemen, opál
Zástupci běžní v půdě
JÍLOVÉ MINERÁLY (vrstevnaté silikáty)JÍLOVÉ MINERÁLY (vrstevnaté silikáty)
Oxidy Ti a Mn
Oxidy a hydroxidy Fe
Hydroxidy Al
Oxidy Si
OXIDY a HYDROXIDY (OXIDY a HYDROXIDY (sesquioxidysesquioxidy))
Minerální skupina
TiO2
-Fe2O3
-Fe2O3
-FeOOH
-FeOOH
Al(OH)3
SiO2
Složení
Jílové minerály
! Různá pojetí jílu:
" mineralogický jíl = jílové minerály
" fyzikální jíl = částice < 0,002 mm
! Minerální složení fyzikálního jílu v půdách:
" 70 ­ 80% jílové minerály, 10- 15% oxidy a
hydroxidy Fe, Al, Si, 7 ­ 10% primární minerály
(živce, křemen, ...), 3 ­ 5% organické látky.
! Jílové minerály = hydratované, vrstevnaté
silikáty; převážně krystalické.
Vnitřní stavba jílových minerálů
! Základní stavební
jednotky jílových minerálů:
" Tetraedry (čtyřstěny ­
SiO4)
" Oktaedry (osmistěny ­
Al2/OH/6, Mg3/OH/6)
Vnitřní stavba jílových minerálů -
pokračování
! 2 VRSTVY (1:1) ­ 1x vrstva
tetraedrů, 1x vrstva
oktaedrů
! 3 VRSTVY (2:1) ­ 2x vrstva
tetraedrů, 1x vrstva
oktaedrů
! 4 VRSTVY (2:1:1) ­ 2x
vrstva tetraedrů, 1x vrstva
oktaedrů, 1x brucitová
vrstva: např. chlorit
! ŘETĚZOVÁ MŘÍŽKA:
např. palygorskit, sepiolit
Izomorfní záměna v micelle jílového
minerálu
Přehled významných skupin jílových
minerálů
! Krystalické jílové minerály
" Dvojvrstevnaté (1:1)
" Trojvrstevnaté bobtnavé (2:1)
" Trojvrstevnaté nebobtnavé (2:1)
! Amorfní jílové minerály
! Smíšené skupiny
Krystalické jílové minerály
! Dvojvrstevnaté jílové minerály (1:1)
" Kaolinitová skupina
! kaolinit (Si4Al4O10/OH/8)
! halloyzit (Si4Al4O10/OH/8.4H2O)
! Trojvrstevnaté bobtnavé jílové minerály (2:1)
" Smektitová skupina
! montmorillonit
! beidelit
! nontronit
! saponit
" Vermikulitová skupina
! Trojvrstevnaté nebobtnavé jílové minerály (2:1)
" Illitová skupina (slídy)
! illit
! glaukonit
" Chlority
Krystalické jílové minerály - pokračování
Amorfní jílové minerály
! Skupina allofanu
" allofan
" hisingerit
Smíšené struktury
! Slídy ­ vermikulit
! Slídy ­ montmorillonit
! Slídy ­ chlorit
Pedologické významné vlastnosti jílových
minerálů
! Sorpce, výměna iontů
! Vododržnost
! Bobtnání a smršťování
cca 300Bobtnavé smíšené struktury
50 ­ 100Illit
30Kaolinit
600 ­ 800Montmorillonit
15 - 120Illitové jíly
1400 - 1600Na ­ montmorillonitové jíly
(smektity)
45 - 145Ca ­ montmorillonitové jíly
Objemové změny bobtnavých
jílových minerálů (%)
Povrchová plocha jílových minerálů
(m2/g)
Tvorba jílových minerálů v půdách
! Přestavba krystalové mřížky vrstevnatých
silikátů
! Syntéza z iontů a koloidů vzniklých
rozkladem silikátů
! Zdědění jílových minerálů z matečné horniny
! Přeměna jednoho jílového minerálu ve druhý
! Půdní jíl obvykle obsahuje asociaci 2 ­ 6
jílových minerálů.
3. Organický podíl půdy
! Organický podíl půdy zahrnuje:
" živé organizmy ­ půdní flóra a fauna (EDAFON) +
kořenový systém vegetace (RHIZOSFÉRA)
" neživou organickou hmotu (HUMUS)
! Třídění edafonu podle velikosti:
" Mikroedafon: < 0,1 mm (mikroflóra a mikrofauna)
" Mezoedafon: 0,1 mm ­ 1 cm (pouze fauna)
" Makroedafon: > 1 cm (pouze fauna)
Ekologické faktory půdní bioty
! Póry
! Teplota
! Vlhkost
! Složení půdního vzduchu (obsah O2 a CO2)
! Světlo
! Chemické prostředí (obsah živin, reakce,
obsah solí)
! Vegetační kryt
Funkční skupiny edafonu
! Funkční skupiny půdních organizmů:
" producenti
" konzumenti
" rozkladači (dekompozitoři)
Rostlinné organizmy - fytoedafon
! Baktérie
! Aktinomycety
! Houby
! Sinice, řasy
! Lišejníky
Formy nejdůležitějších půdních
mikroorganizmů
Živočišné organizmy - zooedafon
! Mikrofauna (< 0,1 mm)
" Prvoci (Protozoa)
! Bičíkovci (Flagellata)
! Kořenonožci (Rhizopoda)
! Nálevníci (Ciliata)
! Mezofauna (0,1 mm ­ 1 cm)
" Členovci (Arthropoda)
! Roztoči (Acari)
! Chvostoskoci (Collembola)
" Hlístice (,,háďátka"; Nematoda)
! Makrofauna (> 1 cm)
" Žížaly (Lumbricidae)
" Roupice (Enchytraeidae)
" Členovci (Arthropoda)
" Plži (Gastropoda)
Někteří zástupci půdní fauny
Členění půdních mikroorganizmů podle
účasti v koloběhu prvků
! Mikroorganizmy koloběhu dusíku
" nitrogenní
" amonizační a hnilobné
" nitrifikační
" denitrifikační
! Mikroorganizmy koloběhu uhlíku
! Mikroorganizmy koloběhu minerálních
sloučenin
Neživá organická složka půdy (humus)
! Procesy přeměny organických látek v půdě
" mineralizace
" humifikace ­ vznik humusu
" rašelinění
Názvosloví humusu
! Celkový humus:
" Povrchový humus
" Vlastní (půdní) humus
! Povrchový humus:
" Opad (förna, litter), L-vrstva
" Drť (fermentační vrstva), F-vrstva
" Měl (humifikační vrstva), H-vrstva
! Prsť (mydát) = měl promíchaný s minerálními
částicemi.
Třídění humusu podle látkového složení
! Nespecifické sloučeniny
" Např.: uhlovodíky, sacharidy, mastné kyseliny,
alkoholy, aldehydy, étery, živice, bílkoviny,
aminokyseliny
! Specifické sloučeniny (huminové látky)
" Fulvové kyseliny (fulvokyseliny; + soli: fulváty)
" Huminové kyseliny (+ soli: humáty)
" Huminy
Příklad stavby molekuly huminové
kyseliny
Význam humusu pro půdu
! Význam pro půdní fyziku
! Chemicko-biologický význam
! Fyziologický význam
4. Půdní voda
! Síly působící na vodu v půdě:
" Sorpční síly ­ hygroskopická, obalová voda
" Kohezní síly ­ kapilární voda
" Gravitace ­ gravitační voda
Hydrologické konstanty půdní vody
! Plná vodní kapacita
! Kapilární kapacita
! Maximální hygroskopičnost
! Kapilární voda ­ výpočet výšky kapilárního zdvihu
! H = 15/r
H ... výška kapilárního zdvihu
15 ... kapilární vodní konstanta (závislá na teplotě)
r ... poloměr kapiláry
Vztah mezi hygroskopickou vodou ­
texturou ­ vlhkostí vzduchu
Zdroje a ztráty půdní vody
Ztráta půdní vody transpirací
5. Půdní vzduch
! Složení půdní atmosféry:
" Kyslík
! obsah: 18 ­ 20%
! obsah 10% = počátek redukčních pochodů, obsah 5% = ustává růst
kořenů
! Spotřeba O2 v půdě:
" chemické a biochemické reakce
" oxidace minerálních a organických sloučenin
" dýchání kořenů
" aerobní organizmy
" Oxid uhličitý
! Obsah: 0,3%
" Dusík
" Vodní pára
! 100% vlhkost vzduchu