přehlížené bohatství Bořivoj Šarapatka a kolektiv
Olomouc, 2021 Půda – přehlížené bohatství Publikace pro střední školy i další zájemce o danou problematiku Bořivoj Šarapatka a kolektiv
Půda – přehlížené bohatství Publikace pro střední školy i další zájemce o danou problematiku Bořivoj Šarapatka a kolektiv Vedoucí autorského kolektivu: prof. Dr. Ing. Bořivoj Šarapatka, CSc., Univerzita Palackého v Olomouci Spoluautoři: prof. Dr. Ing. Luboš Borůvka, Česká zemědělská univerzita v Praze Ing. Jana Konečná, Ph.D., Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, Praha-Zbraslav doc. Ing. Jana Podhrázská, Ph.D., Mendelova univerzita v Brně doc. RNDr. Ľubica Pospíšilová, CSc., Mendelova univerzita v Brně Dr. Ing. Milan Sáňka, RECETOX Brno prof. Ing. Hana Šantrůčková, CSc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích prof. Ing. Radim Vácha, Ph.D., Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v. v. i., Praha-Zbraslav RNDr. Anna Žigová, CSc., Geologický ústav AV ČR, v. v. i., Praha Oponenti: doc. Ing. Eduard Pokorný, Ph.D. doc. RNDr. Mgr. Ivan H. Tuf, Ph.D. Vydala: Univerzita Palackého v Olomouci Křížkovského 8, 771 47 Olomouc www.vydavatelstvi.upol.cz ve spolupráci s: Českou pedologickou společností, z. s. a Radou vědeckých společností ČR, z. s. Odpovědná redaktorka: Mgr. Tereza Vintrová Jazyková redakce: Mgr. Jana Vrajová, Ph.D. Grafická úprava a sazba: Milan Matoušek © Bořivoj Šarapatka a kolektiv, 2021 © Univerzita Palackého v Olomouci, 2021 Neoprávněné užití tohoto díla je porušením autorských práv a může zakládat občanskoprávní, správněprávní, příp. trestněprávní odpovědnost. 1. vydání Olomouc, 2021 ISBN 978-80-244-6022-2 (tisk) ISBN 978-80-244-6023-9 (online: iPDF) VUP 2021/0356 (tisk) VUP 2021/0357 (online: iPDF)
PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 5 Obsah Slovo úvodem 7 Předmluva 8 1. Půda 9 1.1 Co je to půda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.2 Funkce půdy 10 1.3 Historický vývoj vztahu člověka k půdě . . . . . . . . . . 10 1.4 Současné využívání půdy 14 2. Vznik a složení půdy 16 2.1 Faktory ovlivňující vznik půd, půdotvorné procesy . . . . . 16 2.2 Nejběžnější půdotvorné substráty v ČR a jejich charakteristika . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.3 Složení půdy, neživá a živá složka půd . . . . . . . . . . . 18 2.4 Vlastnosti půdy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.4.1 Fyzikální vlastnosti půdy 19 2.4.2 Voda v půdě . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 2.4.3 Chemické vlastnosti půdy 24 2.4.4 Biologické vlastnosti půdy . . . . . . . . . . . . .26 3. Život v půdě 27 3.1 Život v půdě 27 3.2 Půdní organická hmota a její dekompozice (rozklad) . . . . .30 3.3 Okolí kořenů – rhizosféra . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.4 Koloběhy prvků v půdě . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.5 Péče o půdní organickou hmotu . . . . . . . . . . . . .36 4. Nejběžnější půdy ČR i jiných oblastí světa 37 4.1 Základní rozdělení půdních horizontů a jejich vznik . . . . . 37 4.2 Hlavní půdní typy v České republice . . . . . . . . . . . 39 4.3 Antropogenní půdy . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.4 Půdy využívané zemědělsky . . . . . . . . . . . . . . .46 4.5 Půdy v lesích . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46 4.6 Půdy v jiných oblastech světa . . . . . . . . . . . . . . 47
6 PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ Obsah 5. Kvalita a degradace půdy 49 5.1 Úrodnost a kvalita půdy 49 5.2 Úbytky půdy jejím zastavováním a degradace půdy . . . . .50 5.2.1 Zábor půdy a zastavování území . . . . . . . . . . 51 5.2.2 Eroze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 5.2.3 Acidifikace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 5.2.4 Dehumifikace . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 5.2.5 Zhutnění půdy . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 5.2.6 Kontaminace půdy . . . . . . . . . . . . . . . . 56 5.2.7 Pokles biodiverzity . . . . . . . . . . . . . . . . 57 5.3 Ohrožení půdy ve světě 59 5.4 Principy a způsoby ochrany půdy 60 Literatura 62
PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 7 Slovo úvodem Půda, ač je všude okolo nás, je paradoxně současnou společností opravdu přehlíženým bohatstvím. Generace našich předků a prapředků si půdy vážily daleko více a byla pro ně hned po rodině nejdůležitější hodnotou. Živila je a oni si byli vědomi toho, že ji musí zachovat v dobrém a neporušeném stavu svým dětem. „Zemi nedědíme po předcích, nýbrž si ji jen vypůjčujeme od našich dětí.“ (Antoine de Saint‑Exupéry) Bohužel dnes tomu tak v obecném pojetí není. Stalo se samozřejmostí, že jídlo a další suroviny (například dřevo či jiné přírodní materiály) koupíme nebo objednáme, přičemž jen v ojedinělých případech zkoumáme místo či kvalitu původu zboží. A to by mělo být přitom to hlavní, co by nás mělo zajímat, když už s půdou ztrácíme přímý fyzický kontakt. Je potřeba znát hodnotu půdy a vědět, jaké přístupy hospodaření s ní jsou přípustné, aby nás mohla živit a poskytovat větší míru soběstačnosti a zároveň jsme uměli uchovat tyto její funkce v duchu udržitelnosti a zachování biodiverzity krajiny. Neboť v opačném případě „společnost, která ničí půdu, ničí sama sebe“ (Franklin D. Roosevelt). O problémech souvisejících s venkovskou krajinou a půdou jsme opakovaně s profesorem Bořivojem Šarapatkou diskutovali a vážím si práce celého autorského kolektivu, který pod jeho vedením připravil publikaci, která pomůže mladé generaci a dalším zájemcům získat základní informace o půdě a uvědomit si její význam pro člověka, krajinu a další složky životního prostředí. Petr Gazdík ministr školství, mládeže a tělovýchovy Prosinec, 2021
8 PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ Předmluva S půdou, kterou bychom mohli přirovnat k pokožce Země, se setkáváme denně a ani si to neuvědomujeme. Pěkně to vyjádřil Karel Čapek, když napsal: „Člověk se skutečně nestará, po čem šlape; žene se někam jako blázen a nanejvýš kouká, jaká jsou tuhle nahoře krásná oblaka nebo tamhle vzadu krásný horizont nebo krásnémodré hory; ale nepodívá se pod své nohy, aby řekl a pochválil, že je tu krásná půda…“ Tu jako své bohatství oceňovali zemědělci a také lesníci, kteří se půdou hlavně z produkčního hlediska zabývali od pradávna. V současné době je předmětem zájmu i mnoha dalších disciplín, např. biologie, ekologie a věd o životním prostředí, geologie, geografie, chemie, hydrologie, archeologie, ale i technických disciplín, jako je třeba vodní hospodářství, pozemní či dopravní stavby. Informace o půdě jsou zahrnuty i v rámcových vzdělávacích programech středních škol. V případě gymnázií najdeme nauku o půdě u disciplín biologie - ekologie, geografie a geologie. Zemědělské a lesnické obory či studium zaměřené na ekologii a ochranu životního prostředí ji mají zařazenu v částech přírodovědného i odborného vzdělávání. Ve snaze poskytnout učitelům i žákům středních škol, ale i dalším zájemcům, informace o půdě jako významné složce životního prostředí, jsme se rozhodli připravit tento text, který zaměřujeme na základy vzniku půdy, jejího složení a vlastností. Pozornost věnujeme i živé složce půdy, která hraje nezastupitelnou roli při jejím formování. V různých přírodních podmínkách vznikají činností půdotvorných faktorů rozdílné půdní typy; ty základní stručně popisujeme i s jejich typickými znaky. Nezapomínáme ani na to, že půda je celosvětově ohrožena zábory pro výstavbu, ale i poškozována řadou degradačních vlivů. Věříme, že po pročtení textu dojdete i vy k přesvědčení, že půdu, kterou často přehlížíme, bychom měli vnímat jako nenahraditelné bohatství. Při svých krocích bychom se neměli dívat pouze do dálky a do oblak, ale občas i pod své nohy, a zamyslet se, jak s půdou zacházíme. Bořivoj Šarapatka
PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 9 1 Půda 1.1 Co je to půda Půda (neboli pedosféra) je biologicky aktivní, strukturní porózní vrstva, která se vyvinula na suchozemském povrchu naší planety. Je to tedy nejsvrchnější část kontinentální zemské kůry a jedna ze základních složek životního prostředí. Nachází se na povrchu litosféry a úzce souvisí s atmosférou, hydrosférou a biosférou (obr. 1). Z pohledu dělení přírodních zdrojů na obnovitelné a neobnovitelné řadíme půdu spíše k těm neobnovitelným, protože její vznik je velmi pomalý a z hlediska lidské generace neměřitelný (průměrně vznikne 1 cm půdy za 100 a více let). Věda, která se zabývá studiem půdy, se nazývá pedologie. atmosféra litosféra pedosféra půdní vzduch půdní voda organická hmota a půdní organismy půdní částice biosféra hydrosféra Není to jen obyčejná hlína, po které šlapeme. Skrývá zajímavá tajemství a je důležitou podmínkou a součástí života na Zemi. Obr. 1. Půda a její souvislosti s litosférou, atmosférou, hydrosférou a biosférou.
10 PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 1. Půda 1.2 Funkce půdy Půda má řadu funkcí, které členíme na produkční a mimoprodukční a dá se říci, že se tyto funkce vzájemně prolínají: Produkce potravin, technických plodin a dřeva: Půda je substrátem pro růst rostlin, až 90 % surovin pro výrobu potravin pochází z půdy. Součást suchozemských ekosystémů: Půda vytváří prostor a podmínky pro život mikroorganismů, rostlin a živočichů. Recyklace živin: Rostlinné zbytky a odumřelé organismy se v půdě rozkládají, ve složitých procesech se pak postupně vytváří humus a při jeho mineralizaci jsou následně zpřístupňovány živiny nezbytné pro výživu rostlin. Ochrana vody: Půda představuje významný retenční prostor v krajině, v němž je voda i filtrována a čištěna. Půda zadržuje a poskytuje vodu pro rostliny a organismy. Ochrana atmosféry: V půdě se ukládá uhlík, tímto procesem je omezováno uvolňování CO2 do atmosféry a takto půda přispívá k ochraně vůči skleníkovému efektu. Prostor pro člověka: Půda poskytuje prostor pro umisťování staveb, rekreační činnost a další aktivity. Z půdy pochází mnoho základních složek stavebních materiálů a průmyslových surovin (hlíny, písky, štěrky). Půda je mj. prostředím, v němž probíhá archeologický a paleontologický výzkum. Z výše uvedeného výčtu funkcí vyplývá, že půda má nezastupitelný význam nejen pro život člověka, ale celkově pro zabezpečení a zachování života na Zemi. 1.3 Historický vývoj vztahu člověka k půdě Průběh dějin lidstva i vztah člověka k půdě zásadním způsobem ovlivnily tři následující revoluce: kognitivní revoluce (s počátkem asi před 70 000 lety), zemědělská revoluce (asi před 12 000 lety), vědecká revoluce (s počátkem před pouhými 500 lety). Kognitivní revolucí je nazýván proces, kdy u člověka došlo k postupné změně komunikace a způsobu myšlení, jež jej jako živočišný druh vyneslo na vrchol potravního řetězce. Kognitivní revoluci je možno považovat za
PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 11 1. Půda počátek lidských dějin. Lidé začali vyrábět nástroje, vznikla kultura a náboženství. Stále však byl převažujícím způsobem obživy lov a sběr. S vývojem poznání lidé postupně zjistili, že je pro zajištění potravy spolehlivější některé rostliny cíleně pěstovat. V důsledku toho nastal přibližně před 12 000 lety převratný zlom ve vývoji lidstva – zemědělská revoluce. Dodnes pochází přes 90 % kalorií, které lidstvo živí, z pšenice, rýže, kukuřice, brambor, prosa a ječmene, tedy z rostlin, které naši předci v tomto období postupně začali cíleně pěstovat. Obdělávání půdy a pěstování plodin znamenalo zajištění bezpečnějšího a stabilnějšího způsobu obživy a následně přineslo rozsáhlé a zásadní změny ve vývoji společnosti. Protože k zajištění obživy společnosti stačilo, aby se této činnosti věnovala pouze část jejích členů, byl postupně vytvořen prostor pro vznik dalších specializovaných profesí (truhláři, kováři, ranhojiči, ševci apod.) a společenských kast (vládcové, kněží, vojáci, poddaní apod.). Došlo k první demografické explozi. Hospodaření s půdou se stalo nezbytnou podmínkou pro další rozvoj lidské společnosti. Jako jediná ze základních složek životního prostředí se půda (v podobě pozemků) stala předmětem soukromého vlastnictví. Větší vlastníci půdy patřili k těm bohatším společenským vrstvám. V době před zemědělskou revolucí byla téměř celá plocha našeho území pokrytá lesy. Rostoucí poptávka po úrodné zemědělské půdě vedla k přeměně lesů na pole a pastviny. Poměr mezi lesní a zemědělskou půdou se za dobu od zemědělské revoluce měnil. Dnes zemědělská půda zaujímá přes polovinu plochy našeho státu. Drobní zemědělci, sedláci i šlechta, kteří po staletí hospodařili na svých pozemcích, si hodnotu půdy uvědomovali Obr. 2. Následky odlesnění a eroze v Řecku. (Zdroj: reckovdetailech.cz)
12 PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 1. Půda a hospodařili převážně tak, aby zachovali úrodnou půdu i pro další generace. Na druhé straně odlesňování svažitých půd a následný odnos půdy erozí mnohdy s obnažením skalního podloží lokálně způsobovaly významné až nevratné poškození půdy. Názorný příklad dodnes vidíme např. ve Středomoří (obr. 2). Na území, kde byly lesní porosty zachovány (v současnosti asi 1/3 území ČR), nebyla půda v minulosti vystavena tak zásadním vlivům člověka, jako půda, na které se zemědělsky hospodařilo. Přesto i tyto půdy byly citelně zasaženy, zejména v minulém století masívní depozicí (přenos látek k zemskému povrchu, spad) oxidů síry a dusíku, ale i dalších látek, jako důsledek neřízených emisí průmyslových podniků. Změny chemismu lesních půd měly za následek chřadnutí lesních porostů a v nejvíce zasažených (zejména horských) polohách i jejich úhyn. Depozice síry byly sice prakticky eliminovány, u dalších látek ale přetrvávají. Kromě toho dochází k postupným změnám chemismu již několik století jako důsledek zakládání smrkových monokultur v nevhodných podmínkách (nižších nadmořských výškách). U těchto nestabilních lesních porostů pak negativní dopady na půdu vygradovaly na rozsáhlých kalamitních holinách, které vznikly následkem sucha a invaze kůrovce. Negativně se na kvalitě lesních půd podepisuje i vliv intenzivního hospodaření a těžké mechanizace, která způsobuje utužení půd, erozi a lokální kontaminaci. K zásadním změnám v hospodaření na zemědělské půdě začalo docházet v době vědecké revoluce až po vzestupu průmyslové revoluce Obr. 3. Rozorávání mezí za účelem kolektivizace zemědělství a vytváření velkých lánů. (Foto: ČTK, 1950)
PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 13 1. Půda a v našich podmínkách též v důsledku přechodu na socialistické hospodaření. Pro toto období je charakteristické scelování ploch políček do větších polí a lánů, odstraňování lesíků a remízků (obr. 3), nástup těžké techniky, snížení vstupů organické hmoty a radikální zvýšení vstupů minerálních hnojiv. Rozšiřovala se plocha orné půdy i do stanovišť s horšími podmínkami, přirozeně zamokřené lokality byly velkoplošně odvodňovány, na ornou půdu se převáděly i extrémně těžké (jílovité) nebo naopak lehké (písčité) půdy. K dalším změnám v hospodaření došlo na území nynější ČR počátkem 90. let minulého století, kdy většinou na pronajaté půdě začaly hospodařit jak velké společnosti, tak soukromí zemědělci. Palčivým problémem současné doby je také významný úbytek zemědělské a lesní půdy v důsledku rozšiřování zástavby. Na druhé straně se v současnosti uplatňují i pozitivní tendence ochrany půdy a životního prostředí obecně. Politika EU i ČR podporuje obnovu ekologických prvků v krajině, v rámci pozemkových úprav se vyjasňují vlastnické vztahy, zlepšuje se přístupnost pozemků budováním cest, realizují se také prvky omezující erozní procesy a zlepšující ekologickou stabilitu území (průlehy, zatravněné pásy, větrolamy, retenční nádrže atd.; obr. 4). Obr. 4. Komunikace realizovaná v rámci pozemkové úpravy Hustopeče zpřístupňuje pozemky, větrolam vysazený podél ní bude po zapojení stromového a keřového patra chránit půdu před větrnou erozí a plnit funkci biokoridoru. (Foto: J. Kučera)
14 PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 1. Půda 1.4 Současné využívání půdy Z celkové rozlohy České republiky (78 870 km2) zaujímá zemědělsky využívaná půda více než polovinu (53,3 %). Lesy a tedy lesní půdy pokrývají 33,9 % území (obr. 5). Většina zemědělské půdy se využívá k produkci plodin. Ty jsou převážně pěstovány na orné půdě, která je jednou z kategorií zemědělské půdy (obr. 6). Další, menší část zemědělské půdy je trvale zatravněna (louky, pastviny). Zemědělská půda se také částečně využívá pro pěstování speciálních kultur (např. chmel, réva vinná, ovocné stromy). Struktura plodin, které se v ČR pěstují na orné půdě (obr. 7), je kromě pedologických podmínek ovlivněna nadmořskou výškou a klimatem. Zemědělská půda 53 % Lesní půda 34 % Zastavěné a ostatní plochy 11 % Vodní plochy 2 % Obr. 5. Způsob využívání půdy v ČR. (Zdroj: ČSÚ, 2020) Obr. 6. Využití zemědělské půdy v ČR. (Zdroj: ČSÚ, 2020) Orná půda 70 % Trvalé travní porosty 24 % Ovocné sady a zahrady 5 % Chmelnice a vinice 1 % Obr. 7. Hlavní skupiny plodin pěstovaných na orné půdě ČR. (Zdroj: ČSÚ, 2020) Obilniny vč. kukuřice na zrno 54 % Pícniny a luskoviny 21 % Technické plodiny 19 % Okopaniny, zelenina a ostatní – 6 %
PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 15 1. Půda Z obr. 7 je patrné, že zhruba na polovině orné půdy se pěstují obilniny (pšenice, ječmen, žito, oves, triticale a kukuřice na zrno). Podrobnější členění plodin a jejich plošný podíl v rámci orné půdy ČR uvádí následující tabulka 1. Plodina % Obilniny (včetně kukuřice na zrno) 54,4 Pícniny na orné půdě (kukuřice na siláž, vojtěška, jetel atd.) 20,1 Luskoviny (hrách, bob atd.) 1,4 Technické plodiny (řepka, slunečnice, mák, len, konopí atd.) 18,6 Okopaniny (cukrovka, brambory atd.) 3,3 Zelenina 0,4 Ostatní (květiny, léčivé rostliny, rostliny na semeno či na sadbu atd.) 1,8 Tabulka 1. Plošný podíl plodin pěstovaných na orné půdě. (Zdroj: ČSÚ, 2020)
16 PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 2 Vznik a složení půdy Z klasické definice půdy vyplývá, že se jedná o přírodní útvar, který vzniká z povrchových zvětralin kůry zemské a organické hmoty působením půdotvorných faktorů v pedogenetickém procesu a zajišťuje životní podmínky organismům. Půdotvorné procesy, vznik a základní vlastnosti půd si stručně představíme v této kapitole. 2.1 Faktory ovlivňující vznik půd, půdotvorné procesy Půda vzniká a vyvíjí se působením půdotvorných (pedogenetických) procesů s následujícími fázemi: vznik půdy – znamená její formování působením půdotvorných činitelů, kdy půda získává své typické vlastnosti; vývoj půdy – při němž dochází k postupné změně již zformované půdy za určitý čas; přeměna půdy – vlivemměnícího se charakteru působení půdotvorných faktorů dochází ke změnám půdy. Minerální substrát, který vznikl zvětráváním hornin zemské kůry, tzv. matečních hornin, je podmínkou vzniku konkrétní půdy. Označuje se jako půdotvorný substrát. Rozhodující úlohu při formování půdy hrají půdotvorní činitelé (obr. 8), k nimž patří: půdotvorný substrát – ovlivňuje svým chemickým a mineralogickým složením zásobu živin a chemické vlastnosti půdy. Má také vliv na barvu a zrnitost půdy. klima půdotvorný substrát B A C organismy reliéf terénu člověk voda Obr. 8. Faktory ovlivňující vznik půdy. čas
PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 17 2. Vznik a složení půdy podnebí – teplota a srážky se významně podílí na rychlosti chemických reakcí a probíhajících pochodů při formování půdy. organismy žijící v půdě i rostliny mají význam při tvorbě, transformaci a rozkladu organických a minerálních látek a jsou důležitou součástí půdní organické hmoty. Jejich působení rovněž umožňuje vznik humusu a průběh řady důležitých procesů v půdním systému. voda ovlivňuje oxidační a redukční procesy a pohyb složek půdní hmoty. Dále se uplatňuje při zvětrávání tím, že při zmrznutí zvětšuje svůj objem a může prohlubovat trhliny, které v hornině již existují. Z vodního roztoku čerpají kořeny rostlin živiny a voda je nepostradatelná pro všechny živé organismy v půdě. reliéf území, nadmořská výška, sklon a expozice svahů ovlivňují vlhkost a teplotu půdy (mikroklima). Konfigurace terénu tak působí nepřímo a odráží se v intenzitě transformačních a transportních pochodů a v charakteru vegetace. člověk svými zásahy reguluje průběh půdotvorného procesu. Jeho vliv může být jak pozitivní, tak i negativní. čas podmiňuje vyhranění půdního typu. Stářím půdy se rozumí doba, po kterou působí půdotvorné faktory nerušeně, zejména faktor biologický (organismy). Čím delší je doba, tím výraznější je vývoj dané půdy. 2.2 Nejběžnější půdotvorné substráty v ČR a jejich charakteristika Česká republika má velmi pestrý horninový pokryv a značnou členitost. Naše půdy mohou proto vznikat na rozmanitých půdotvorných substrátech a rovněž kvalita půdy je do značné míry na nich závislá. K hlavním půdotvorným substrátům patří: spraše (na spraších jsou nejkvalitnější, hluboké, hlinité půdy bez skeletu); nivní sedimenty, sprašové hlíny, svahové hlíny, tufy bazaltového a andezitového složení, vápnité jíly, slínovce, slíny, opuky, ruly, svory a fylity (vznikají na nich kvalitní až dobré půdy, hluboké až středně hluboké, hlinité, bez skeletu); zvětraliny dioritů, syenitů, amfibolitů, bazaltů, paleobazaltů, gaber, fonolitů a trachytů (vznikají na nich slabě podprůměrné půdy, hluboké až středně hluboké, bez skeletu); štěrkopísky říčních teras, dolomity, vápence, jílové břidlice, jílovce, křemenné diority, granity, granodiority (vznikají na nich slabě podprůměrné až podprůměrné půdy, středně hluboké, skeletnaté);
18 PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 2. Vznik a složení půdy váté písky, pískovce, serpentinity, křemence, křemenné slepence, buližníky (půdy podprůměrné kvality, skeletnaté). Jak ovlivňuje půdotvorný substrát vznik půdních typů, ukazuje několik následujících příkladů na obr. 9. Obr. 9. Vznik půdních typů z různých půdotvorných substrátů – černozem na spraši, regozem na vátých píscích, kambizem na bazaltu (čediči), podzol na štěrkopísku. (Zdroj: Tomášek, 1995) 2.3 Složení půdy, neživá a živá složka půd Půda je tvořena pevnou frakcí (minerální a organickou), která tvoří zhruba polovinu objemu půdy. V minerálních půdách vysoce převládá minerální podíl nad organickým (obr. 10). Pouze u organozemí (rašeliništních půd) toto pravidlo neplatí a převládá organický podíl (> 50 %). I když je podíl organické hmoty v minerálních půdách výrazně menší, hraje nezastupitelnou roli v kvalitě půdy a půdní úrodnosti. Minerální část tvoří zvětralé horniny, půdní roztok (voda a rozpuštěné minerální a organické látky) a půdní vzduch (N2, O2, CO2). Organická část (tj. půdní organická hmota) zahrnuje půdní biotu a organické látky (tj. odumřelé části rostlin a živočichů v různém stupni rozkladu, včetně
PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 19 2. Vznik a složení půdy humifikovaných a karbonizovaných látek). Humus tvoří ty látky, které prošly humifikací bez ohledu na jejich živočišný, rostlinný nebo mikrobiální původ (obr. 11). Půdní organická hmota nezahrnuje jen neživou složku, ale i organismy. Přítomnost půdní bioty je velmi významná a bude podrobněji popsána dále. pevná fáze půdy póry půdní voda (20–30 %) organická část (5 %) půdní vzduch (20–30 %) minerální část (45 %) Obr. 10. Průměrné objemové složení minerálních půd. organická hmota v půdě neživá transformovaná organická hmota živá orgány rostlin odumřelá organická hmota nehumusové složky edafon humus Obr. 11. Živá a neživá část půdní organické hmoty. 2.4 Vlastnosti půdy 2.4.1 Fyzikální vlastnosti půdy Jedná se o ty vlastnosti, které souvisí s prostorovým uspořádáním půdy. K základním vlastnostem pevné fáze půdy patří např. zrnitostní složení (textura), struktura půdy, specifická a objemová hmotnost, ale i řada dalších funkčních vlastností souvisejících s půdní vodou, půdním vzduchem a teplotními poměry. Následuje popis těch nejvýznamnějších. Zrnitost půdy (textura) Zrnitost je ovlivňována zastoupením jednotlivých frakcí v půdě. Frakce je soubor půdních částic (zrn) různé velikosti, které ovlivňují pevnou minerální
20 PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 2. Vznik a složení půdy písek jíl prach 100 µm složku půdy. Nejdůležitější půdní frakce jsou – písek, prach a jíl. Podle zastoupení těchto frakcí (obr. 12) můžeme půdu zařadit do určitého půdního druhu. Půdní druhy je možné určit i podle obsahu jílnatých částic (s průměrem částic menším než 0,01 mm), kdy s narůstajícím podílem těchto částic rozeznáváme půdy písčité, hlinitopísčité, písčitohlinité, hlinité, jílovitohlinité, jílovité a jíl. K určení půdního druhu lze využít i trojúhelníkový diagram (obr. 13). Obr. 12. Frakce písku, prachu a jílu v půdě. (Hiller, 2008) jíl jílovitá HLÍNA písčitá jílovitá HLÍNA písčitá HLÍNA HLÍNA PÍSEK PÍSEK PRACH prachovitá jílovitá HLÍNA písčitý JÍL prachovitá HLÍNA 100 100 100 60 60 60 80 80 80 40 40 40 90 90 90 50 ← písek (0,05–2 mm), % jíl (<0,002 mm), % → prach (0,002–0.05 mm), % → 50 50 70 70 70 30 30 30 20 20 20 10 10 10 prachovitý JÍL hlinitý Obr. 13. Trojúhelníkový diagram zrnitosti půdy. (NRSC USDA In: Němeček et al., 2011) Pojmy půdní typ a půdní druh se často pletou, jedná se ale o výrazně odlišné třídění půd. Půdní druh je dán pouze zrnitostním složenímpůd, tedy z jak velkých částic se půda skládá. Půdní typ se určuje zejména na základě výskytu určitých vlastností a uspořádání půdních diagnostických horizontů. Základní půdní typy jsou uvedeny v kap. 4.
PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 21 2. Vznik a složení půdy Struktura půdy Struktura půdy vyjadřuje seskupování elementárních půdních částic ve strukturní útvary, tzv. agregáty o různé velikosti (mikro- až makroagregáty). Jedná se o přirozený proces, na kterém se podílí vedle minerální frakce i organické látky, koloidy a velmi významná je biologická činnost. Podle tvaru se rozlišuje struktura kulovitá (podle velikosti např. drobtovitá, hrudkovitá), polyedrická, hranolovitá neboli prismatická, sloupkovitá a deskovitá s různě velkými elementy (obr. 14). V rámci kulovité struktury, která je typická pro povrchové horizonty, preferují zemědělci drobtovitou strukturu o velikosti částic 5–10 mm. Obr. 14. Struktura – tvary půdních agregátů. kulovitá sloupkovitá prismatická polyedrická deskovitá Pórovitost Půda není kompaktní hmotou, ale mezi půdními částicemi jsou volné prostory, které nazýváme póry. Těmi do půdy proniká voda a vzduch a jejich celkový objem označujeme pórovitostí. Póry mají různý tvar a velikost, v této souvislosti pak hovoříme o mikropórech a makropórech či o kapilárních a nekapilárních pórech. Kapilární póry jsou důležité z hlediska vzlínání vody v půdě, nekapilární jsou ze značné části zaplněny vzduchem a umožňují vsakování vody a sycení zdrojů podzemní vody. U nestrukturních půd s volným uložením částic (písčité půdy) jsou póry mezi nimi zpravidla větších rozměrů (nekapilární). U strukturních půd tvořených půdními agregáty (spojením elementárních částic) rozlišujeme póry nejen mezi agregáty, ale i uvnitř těchto agregátů. V praxi pórovitost stanovíme z rozdílu měrné hmotnosti (hmotnost půdy bez pórů) a objemové hmotnosti (hmotnost půdy s póry). Udává se v procentech a kvalitní zemědělské půdy by měly mít pórovitost alespoň 45 %. Celková pórovitost zemědělských půd indikuje kyprost, ulehlost a případné škodlivé zhutnění půdy. Nízká pórovitost má za následek narušení vodního režimu, fyzikálních, chemických a biologických vlastností půdy.
22 PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 2. Vznik a složení půdy Barva půdy Barva ovlivňuje přítomnost barevných součástí, mezi něž patří např. sloučeniny železa, které zbarvují půdu žlutě, hnědě nebo červeně. Významné jsou dále sloučeniny manganu, které zbarvují půdu hnědočerně až nafialověle. Uhličitan vápenatý a kaolinit zbarvují půdu bělavě, šedavě nebo žlutavě stejně jako křemen a jíl. Naopak humus zbarvuje půdu do hnědé anebo hnědočerné barvy. Barva půdy se v pedologii popisuje pomocí speciálních tabulek (obr. 15). Obr. 15. Munsellova tabulka k určení barvy půdy. 2.4.2 Voda v půdě Voda je nezbytná pro všechny formy života na Zemi. Je rovněž klíčová pro celou řadu půdních procesů. Půdní voda je součástí koloběhu vody v přírodě (obr. 16) a je spolu s vodou podzemní součástí podpovrchových vod. Hlavním zdrojem vody v půdě jsou atmosférické srážky. Voda infiltrující do půdního prostředí pak postupuje z povrchových vrstev přes nenasycenou, tzv. vadózní zónu směrem k hladině podzemní vody, tedy k nasycené zóně. Mezi těmito zónami je oblast kapilárního vzlínání (obr. 17). Základním ukazatelem množství vody v půdě je půdní vlhkost, kterou zpravidla vyjadřujeme jako podíl mezi objemem vody v půdě a celkovým objemem půdy. Tu můžeme stanovit například pomocí speciálního kovového válečku o definovaném objemu, do něhož odebereme neporušený půdní vzorek. Ten hned po odebrání zvážíme, pak vysušíme a opět
PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 23 2. Vznik a složení půdy zvážíme. Z rozdílu vypočteme hmotnost vody ve vzorku, vydělením hustotou vody pak objem vody ve válečku. Půdní vlhkost můžeme sledovat i pomocí různých čidel umístěných v půdě. Jedná se vlastně o nepřímé měření, kdy je měřena jiná veličina a z ní je pak odvozena půdní vlhkost. Řada senzorů například využívá fakt, že elektrická vodivost půdy se zvyšuje s její vlhkostí. Jsou‑li všechny póry v půdě, sedimentu či porézní hornině nasyceny vodou, jedná se o nasycené prostředí. Jsou‑li póry částečně nasycené vodou a částečně jsou zaplněny vzduchem, jedná se o nenasycené prostředí. V praxi jsou pak často využívány dvě limitní hodnoty půdní vlhkosti, tzv. hydrolimity. Je to polní vodní kapacita, tj. vlhkost půdy v okamžiku, kdy z půdy odtekla voda z příliš velkých pórů. To znamená voda, kterou Obr. 16. Koloběh vody na Zemi. Hodnoty jsou v 1000 km3/rok. (Hess, 2011) Obr. 17. Půdní voda, nenasycená zóna (vadózní zóna), kapilární zóna, hladina podzemní vody, podzemní voda. (Pierzynski et al. 2000) 419 382 evaporace evaporace transpirace 69 94 tvorba mraků tvorba mraků srážky srážky atmosferický přesun vodních par 37 povrchový a podzemní odtok 106 57 půdní voda nenasycená zóna tzv. vadózní zóna oblast kapilárního vzlínání hladina podzemní vody podzemní voda
24 PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 2. Vznik a složení půdy půda nedokáže dlouhodobě zadržet. A pak je to bod vadnutí, což je tak nízká vlhkost, že již rostliny nedokáží vodu z půdy přijímat. Dále je důležité, jak rychle se voda v půdě pohybuje. V tomto případě je významným ukazatelem hydraulická vodivost daného prostředí, která závisí na velikosti a rozložení pórů. Například se dá předpokládat, že v hrubozrnných materiálech je hydraulická vodivost vyšší než v jemnozrnných. Režim půdní vody, tj. vlhkost a směr jejího pohybu dolů či nahoru, také závisí na infiltraci vody na povrchu (tj. na srážkách či závlaze), výparu z povrchu půdy (evaporace) a transpiraci rostlin (souhrnně evapotranspiraci) a v případě, že je hladina podzemní vody v blízkosti povrchu, na kapilárním vzlínání z této hladiny. V souvislosti s půdní vodou jsou popisovány tzv. hydrické režimy, které souvisejí i s formováním určitých půdních typů. V případě, kdy je infiltrace vyšší než evapotranspirace, hovoříme o promyvném režimu, při němž může vznikat například podzol. Na druhém pólu bude výparný režim s vyšší evapotranspirací. Pokud se kapilárním zdvihem dostanou soli do půdního profilu, budou vznikat zasolené půdy. Někde uprostřed může být nepromyvný vodní režim, při němž vznikaly například černozemě. V souvislosti s koloběhem vody a se změnou klimatu je velmi důležitá schopnost rychle infiltrovat srážkovou vodu do půdy a dále ji v půdě zadržet. Tato schopnost půdy závisí především na její textuře, struktuře a obsahu organické hmoty. Výrazně ji mohou omezit degradační vlivy, jako např. zhutnění či eroze. Z pohledu zadržení vody v zemědělské krajině je tedy důležité udržitelné hospodaření s dostatečnou dodávkou organické hmoty do půdy a realizace opatření proti degradaci půdy, která jsou naznačena v kapitole 5. 2.4.3 Chemické vlastnosti půdy K nejdůležitějším chemickým vlastnostem půdy patří její prvkové a mineralogické složení. Od něho se odvíjí charakter půdního sorpčního komplexu (tvořeného koloidními látkami, např. jílovými minerály, humusem, který má schopnost poutat ionty) a zásobenost půd živinami, které jsou nepostradatelné pro půdní úrodnost a růst rostlin. Dále sem patří půdní reakce, obsah uhličitanů a solí a obsah i kvalita humusu. Půdní reakce, která určuje, zda je půda kyselá, neutrální nebo zásaditá, patří k základním vlastnostem půd a má vliv na půdotvorné procesy a přeměny organické hmoty v půdě, na růst vyšších rostlin i na edafon. Reakce půdy závisí na půdotvorném substrátu a na klimatických podmínkách, kdy v oblastech
PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 25 2. Vznik a složení půdy s vyšším úhrnem srážek dochází k vymývání bazických kationtů a bývá zde i kyselejší reakce půdy. Jaké prvky v půdě najdeme? Obsah prvků v půdě je velmi rozmanitý a souvisí se složením litosféry (obr. 18), ale i s půdní organickou hmotou. Prvky lze rozdělit na makroelementy, které tvoří převážnou část půdní hmoty a mikroelementy, které se vyskytují v mikro množstvích. Největší zastoupení v půdě mají kyslík (O), křemík (Si), hliník (Al) a železo (Fe), které tvoří zhruba 90 % obsahu prvků v půdách. Kyslík se nachází nejen v minerální části půdy, ale je také v organických látkách, je součástí půdní vody a půdního vzduchu. Křemík s hliníkem tvoří kostru půdní hmoty. V půdě je velmi významný i uhlík (C), který je obsažen v karbonátech, organických sloučeninách a v oxidu uhličitém v půdním vzduchu a roztoku. Jeho obsah v půdě je asi 20x vyšší než v litosféře a je podstatnou součástí organické hmoty. Velmi významné z makroelementů jsou živiny důležité pro růst rostlin: dusík (N), fosfor (P) a draslík (K). V zemědělství jsou tyto prvky dodávány do půdy ve formě hnojiv. Z dalších makroelementů můžeme zmínit vápník (Ca), hořčík (Mg), síru (S) či sodík (Na). Mezi mikroelementy řadíme např. bór (B), mangan (Mn), měď (Cu), molybden (Mo) a zinek (Zn), kobalt (Co), jod (I), fluor (F), které mají rovněž význam ve výživě rostlin. V půdě se mohou vyskytovat i potenciálně rizikové prvky, mezi něž zařazujeme např. arzén, olovo, kadmium, chrom, rtuť, které se mohou v půdě vyskytovat přirozeně (v půdotvorném substrátu) nebo mohou být do půdy vnášeny činností člověka. Jejich obsahy jsou v půdách sledovány v rámci monitoringu. Obr. 18. Prvkové složení půdy. (zdroj: https://www.google.com/ search?q=elemental+composition+of+soil) kyslík křemík hliník železo vápník sodík draslík hořčík ostatní
26 PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 2. Vznik a složení půdy Koloběh dusíku Při studiu chemických vlastností půd není studován pouhý obsah jednotlivých prvků, ale i procesy, které v kolobězích prvků probíhají. Představit si to můžeme na příkladu koloběhu dusíku. Jeho zásoby v půdě úzce souvisejí s půdní organickou hmotou. Dusík je v půdě fixován buď fixací bakteriemi žijícími v symbióze s vikvovitými rostlinami (např. r. Rhizobium) nebo nesymbiotickou fixací volně žijícími bakteriemi (např. r. Azotobacter). Dále se do půdy dostává dešťovými srážkami, ze zbytků rostlin či odumřelých organismů, v zemědělství pak i hnojivy. Dusík obsažený v organických sloučeninách je postupně zpřístupňován pro rostliny v procesu mineralizace. Opačný proces, kdy je anorganický dusík převáděn do organických forem se nazývá imobilizace. V procesu mineralizace vznikají i dusičnanové formy (proces nitrifikace), které jsou přijatelné rostlinami, ale tento dusík může být z půdy i vyplavován, neboť je v půdním prostředí značně pohyblivý. Schematicky je koloběh dusíku znázorněn na obr. 19. Příjem N rostlinami a edafonem Půdní organická hmota NH4 + denitrifikace volatilizace amoniaku nesymbiotická fixace atmosférická depozice symbiotická fixace hnojiva úroda fixace na koloidech eroze nitrifikace mineralizace imobilizace vyplavování NO3 - NO3 - NO2 - NH2 + 2.4.4 Biologické vlastnosti půdy Za biologické vlastnosti půd se považují nejrůznější charakteristiky společenstev půdních organismů a biologických procesů. Této problematice je detailněji věnována následující kapitola. Obr. 19. Koloběh dusíku. (podle Gardiner, Miller, 2008, Brady, Weil, 2002 a dalších zdrojů upravil Šarapatka)
PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 27 3 Život v půdě Půda je nedílnou součástí suchozemských ekosystémů, někdy je na ni nahlíženo i jako na samostatný ekosystém. V minerálních půdách tvoří organická hmota zhruba 5 % její hmotnosti. Tento organický podíl sestává z větší části z mrtvé organické hmoty (cca 85 %), a dále pak zahrnuje kořeny rostlin a půdní organismy neboli edafon (dohromady cca 15 %). Edafon tvoří velké spektrum organismů a půda je tak označována za největší genový rezervoár na Zemi. Pokud bychom spočítali, jaký podíl zaujímají půdní organismy z celkové hmotnosti půdy z hektaru plochy do hloubky 20–30 cm, pak bychom zjistili, že se jedná o desetinu procenta, počítáme‑li se 4 tunami organismů na hektar. I přesto mají nezastupitelný význam pro fungování nejen půdy, ale i suchozemských ekosystémů a života na Zemi. Půda bez života není půdou, ale pouhým substrátem, který by nebyl schopen zajistit prostředí pro rozvoj rostlin. Obr. 20. Kávová lžička půdy obsahuje zhruba tolik organismů, kolik je lidí na světě. Bez tohoto počtu a diverzity by nebyl život na Zemi. 3.1 Život v půdě Edafon zahrnuje organismy od mikroskopické velikosti (bakterie, archea, houby a řasy) až po obratlovce. Jejich druhová rozmanitost je obrovská a jejich třídění podle druhů by bylo nepřehledné. Proto se používá členění podle funkčních vlastností, životního cyklu nebo, nejčastěji, podle velikosti těla. Toto členění v sobě zahrnuje funkci edafonu v půdě, životní strategie, nároky na potravu i na ekologickou niku. Podle tohoto rozdělení jsou v půdě dvě velké skupiny: půdní mikroorganismy a živočichové, které dále dělíme na mikro- mezo-, makro- a megaedafon. Mezi půdní organismy neřadíme rostliny ani jejich části, i když jejich život s půdou úzce souvisí a zásadním
28 PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 3. Život v půdě způsobem ji ovlivňují. Je to především proto, že kořeny rostlin jsou závislé na dodávce organických látek a energie z nadzemních částí. Rostliny jsou také hlavním zdrojem potravy pro převážnou část edafonu a jsou hlavním zdrojem organické hmoty v půdě. Na obrázku 21 uvádíme příklad třídění půdních živočichů do velikostních kategorií až po makrofaunu. Megafauna, která zahrnuje obratlovce, v obrázku uvedena není. Počty organismů, jejich biomasa a aktivita jsou ovlivňovány prostředím, ve kterém žijí (např. klimatem, rostlinným krytem, půdními vlastnostmi) a které je velice proměnlivé v prostoru i čase. Zjistit přesná data a srovnávat různé ekosystémy je prakticky nemožné. Alespoň řádově se o to pro ilustraci pokusme v tabulce 2 pro zemědělské půdy, z níž je patrné i to, že mikroorganismy tvoří z celkové biomasy organismů zhruba 80 %, biomasa půdních živočichů pak zbylých cca 20 %. Skupina organismů Biomasa v kg.ha-1 Bakterie a aktinomycety (aktinobakterie) 2000–10000 Houby 1000–10000 Mikrofauna a mezofauna 300–4000 Žížaly 300–2000 Makrofauna a megafauna 100–1000 Skupiny půdních mikroorganismů i živočichů jsou propojeny ve složitých potravních sítích s řadou vazeb mezi jednotlivými skupinami navzájem, ale i s kořeny rostlin a prostředím. Na začátku potravních sítí stojí Tabulka 2. Orientační hodnoty biomasy půdních organismů v zemědělských půdách. stonožky pavouci roztoči sekáči mnohonožky želvušky hlístice 0,2 velikost těla MIKROFAUNA MAKROFAUNA MEZOFAUNA Vodní lm na pevných částicích v půdě Pasivní pohyb Generační doba až týdny Trávení Aktivní pohyb půdním pro lem, mechanické rozrušování půdy, tvorba chodbiček Generační doba měsíce až roky Trávení, rozmělňování, okusování, transport, promíchávání Aktivní pohyb volnými prostory Generační doba měsíce Trávení, rozmělňování 10 mm prvoci chvostoskoci měkkýši roupice dvoukřídlí vířníci žížaly Obr. 21. Bezobratlí jako součást mikro-, mezo- a makrofauny. (Zdroj: Berg, Laskowski, 2006, upraveno)
PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 29 3. Život v půdě autotrofové (primární producenti), kteří tvoří organické látky z anorganických zdrojů uhlíku, především oxidu uhličitého. V dalších stupních jsou to organismy využívající organické látky – heterotrofové. V půdním prostředí jsou v naprosté převaze heterotrofní organismy, což napovídá, že přísun organické hmoty do půdy je klíčový pro její oživení. V půdě nacházíme primární producenty (např. řasy, sinice) nebo jejich části (kořeny rostlin závislé na transportu látek z nadzemních fotosyntetizujících částí). Na primárních producentech jsou potravně závislí heterotrofní konzumenti, získávající živiny a energii konzumací primárních producentů (jde o primární konzumenty), nebo konzumentů vyšších řádů. Pak přicházejí na řadu rozkladači, neboli destruenti či dekompozitoři, získávající živiny a energii rozkladem odumřelých těl. Tato skupina je v půdě dominantní a zahrnuje zástupce aerobních organismů závislých na přítomnosti kyslíku i anaerobních organismů, které kyslík nejenže nepotřebují, ale může pro ně být i toxický. Zjednodušeně nám tento složitý systém ukazuje obrázek 22. Každá skupina organismůmá v půdě svou funkci a významv řadě procesů souvisejících s transformací organické hmoty a tvorbou humusu, odbouráváním znečišťujících látek nebo s tvorbou půdní struktury. Činnost půdních organismů je nezbytná pro udržení koloběhů živin (například fixací dusíku bakterie zapojují jinak celkem inertní molekulární atmosférický dusík do koloběhu N) a je důležitá i pro biologickou Obr. 22. Příklad potravního řetězce v půdě. (Global Soil Biodiverzity Atlas, 2016) mikrofauna (hlístice) živící se kořeny mezo- a makrofauna (např. členovci) rozmělňovči mikrofauna (např. hlístice) mikrofauna (např. hlístice) predátoři savci prvoci žížaly bakterie houby mykorhizní saprofytické organická hmota 1. tro cká úroveň primární producenti 2. tro cká úroveň dekompozitoři mutualisti patogenní org. paraziti org. živící se kořeny 3. tro cká úroveň rozmělňovači predátoři spásači 4. tro cká úroveň predátoři vyššího řádu 5. tro cká úroveň predátoři vyššího řádu mezo- a makrofauna (např. členovci) predátoři ptáci
30 PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 3. Život v půdě kontrolu chorob a škůdců atd. Eliminací některé z funkčních skupin může dojít k zásadnímu porušení funkce půdy a k její postupné degradaci. Některé z těchto funkcí popisujeme jako příklady v následujícím textu. 3.2 Půdní organická hmota a její dekompozice (rozklad) Půdní organická hmota, a to nejen její živá, ale i neživá složka, má v půdě klíčové postavení a je základem pro kvalitu a „zdraví“ půdy. Její význam souvisí s fyzikálními, chemickými i biologickými vlastnostmi půd. Má vliv na stabilitu agregátů, infiltraci a zadržení vody, provzdušňování půdy, pozitivně ovlivňuje poutání a zpřístupňování živin v půdě. Pro edafon je potravním zdrojem, ovlivňuje jeho biologickou rozmanitost a aktivitu. Současně je půdní organická hmota produktem metabolismu edafonu a na jeho funkční diverzitě závisí její stabilita a kvalita. Kdyby nebylo aktivity edafonu, organické zbytky vstupující do půdy by se rozkládaly velmi pomalu, v půdě by se hromadila nerozložená organická hmota, neuvolňoval by se dostatek živin pro rostliny a půda by přestala plnit svou funkci. Hlavním zdrojem organických látek, které se dostávají na půdu nebo do ní, je biomasa nadzemních částí rostlin, kořeny, kořenové výměšky (exsudáty) a odumřelé organismy. Opad z nadzemních částí rostlin tvoří podle typu ekosystému zhruba 25 % (louky) až 80 % (lesy) vstupu rostlinných zbytků do půdy. To, jak se bude organický materiál rozkládat, je ovlivněno tím, jestli zůstává na povrchu půdy nebo je v půdě, v přímém kontaktu s půdními částicemi. V jehličnatém nebo smíšeném lese na kyselých půdách, kde převažuje kyselý opad z jehličí bohatý na fenolické látky a vstup Obr. 23. K zamyšlení: Organická hmota v půdě je základem pro uživení 4–10 tun organismů na hektar. To je ekvivalentní 10–20 dojnicím na hektar. Obvyklá intenzita chovu na zemědělské půdě nepřekračuje 1 dojnici na hektar.
PŮDA – PŘEHLÍŽENÉ BOHATSTVÍ 31 3. Život v půdě organických látek z kořenů a kořenových výměšků je relativně malý, se bude hromadit nadzemní opad na povrchu půdy, protože v kyselém prostředí chybějí žížaly, které by rostlinný opad zatahovaly do půdního profilu, a je celkově redukována půdní makrofauna. Vytvářejí se tak nadložní formy humusu. V luční půdě nadzemní opad tvoři zhruba čtvrtinu celkového rostlinného opadu, má příznivé složení a v půdách se hojně vyskytují žížaly. Ty zatáhnou nadzemní opad do půdy, kde se promíchá s půdou a tvoří se tmavý a bohatý povrchový půdní horizont. V orné půdě je většina nadzemních částí rostlin odvezena s úrodou a dominantním vstupem jsou podzemní části rostlin a exsudáty. Kromě toho jsou nadzemní části zapraveny do půdy při jejím obdělávání a povrchová opadová vrstva se tak netvoří, přestože jsou mechanickým narušováním redukovány žížaly. Organický materiál je postupně zpracováván půdními organismy, z nichž každá skupina má svou specifickou funkci (obr. 21 a 22). Živočichové jej rozmělňují, částečně tráví, zatahují do hlubších vrstev a předpřipravují ho pro mikroorganismy. Ty takto předpřipravený materiál, ale i jakýkoliv jiný organický materiál, kolonizují a využívají ve svém metabolismu. Materiál zkonzumovaný edafonem, živočichy i mikroorganismy, je využíván ke stavbě jejich těla a v energetickém metabolismu, tj. v procesech dýchání. Ta část potravy, použitá ke stavbě těla, je přeměněna na organické látky, je transformována, zůstává v půdě a po odumření organismů a jejich dalším rozkladu postupně směřuje k tvorbě stabilnějších humusových látek, jak ukazuje obr. 24. Ta část organických látek, která je využívána v procesech dýchání, se přeměňuje na oxid uhličitý, který se uvolňuje z půdy a mluvíme o dýchání půdy neboli mineralizaci. A protože potrava má jen málokdy stejný obsah živin (uhlík, dusík, fosfor) jako tělo edafonu, musí to organismy řešit třemi možnými způsoby, které se pak odrážejí v obsahu živin v půdě: Dusík a fosfor jsou v nedostatku v poměru k uhlíku a organismus konzumuje potravu v nadbytku: přebytek organických uhlíkatých látek vyloučí v exkrementech nebo extracelulárních metabolitech (např. býložravci, destruenti). Dusík a fosfor jsou v nedostatku a organismy si vypomáhají příjmem minerálních živin z prostředí: to je případ mikroorganismů, které mohou soutěžit o živiny s rostlinami. Dochází pak k imobilizaci živin v půdě. Dusík a fosfor jsou v nadbytku a pak je organismy vylučují do půdy: jsou k dispozici rostlinám; mluvíme o mineralizaci. Mikroorganismy jsou v tomto procesu velmi významné a David Jenkinson je v 70. letech 20. století přirovnal k oku jehly, kterýmmusí projít veškerá
RkJQdWJsaXNoZXIy NDA4Mjc=