Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin

Druhová a typová charakteristika biologických vlastností půdy Diplomová práce

Vedoucí práce:

Vypracovala:

doc. Ing. Eduard Pokorný, Ph.D. Brno 2010

Bc. Lenka Chládková

PROHLÁŠENÍ

Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Druhová a typová charakteristika biologických vlastností půdy vypracoval(a) samostatně a použil(a) jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MENDELU v Brně.

dne………………………………………. podpis diplomanta……………………….

PODĚKOVÁNÍ: Srdečně děkuji vedoucímu diplomové práce doc. Ing. Eduardu Pokornému, Ph.D. za jeho pomoc, laskavý přístup a odborné rady, které mi ochotně poskytoval po celou dobu zpracování diplomové práce.

Abstrakt: Pro zpracování druhové a typové charakteristiky biologických vlastností půdy bylo v letech 2000 až 2005 odebráno padesát vzorků orných půd z oblasti střední Moravy. Biologické vlastnosti půd byly stanoveny respirometrickým testem a zpracovány statistickou analýzou jedné proměnné. Dále byly vzorky podrobeny shlukové analýze, která je roztřídila do skupin na základě jejich podobnosti. Pro tyto skupiny lze vyvodit následující závěry: Vysoká respirace je umožněna především dostatkem lehce rozložitelných organických látek. Nízká respirace je způsobena nedostatkem fyziologicky využitelného dusíku a vysokou stabilitou organických látek. Výsledek analýzy fyziologického poměru C:N prokázal všeobecný nedostatek uhlíku v zemědělských půdách zkoumané oblasti. Stabilita organických látek je prokazatelně jedním z ukazatelů úrovně antropogenní degradace půdy. Z výsledků faktoru komplexního působení je patrné, že zaznamenáváme výrazný pokles všeobecné biologické aktivity půd. Klíčová slova: půda, respirace, biologická aktivita půd.

Abstract: For the processing of the generic types and characteristics of the biological soil properties were from the years 2000 to 2005 collected fifty samples of the arable soils in the area of the central Moravia. The biological properties of soils were determined by respirometric’s test and processed by the statistical analysis of the one variable. Furthermore, the samples were subjected to cluster analyses, that samples are categorized into the groups based on their similarities. For these groups can be deduced the following conclusions: The high respiration is primarily to allow plenty of easily degradable organic matters. The low respiration is caused by a lack of the physiologically usable Nitrogen and the high stability of the organic matters. The result of the analysis of the physiological ratio of C: N proved a general absence of the carbon in the agricultural soils of the studied area. The stability of organic matters is demonstrably one of the indicators of the anthropogenic level soil degradation. From the results of the complex factor operation shows that we record a significant decrease in the

general

biological

activity

Key words: soil, respiration, biological activity soil.

of

the

soils.

OBSAH 1. ÚVOD........................................................................................................................... 6 2. CÍL PRÁCE................................................................................................................. 7 3. LITERÁRNÍ PŘEHLED ........................................................................................... 8 3.1. Půdní život ............................................................................................................. 8 3.2. Realita dnešních polí.............................................................................................. 8 3.3. Vliv zpracování půdy na její biologické vlastnosti................................................ 9 3.4. Vliv klimatických změn na půdu ......................................................................... 10 3.5. Půdní respirace.................................................................................................... 10 3.5.1. Faktory ovlivňující půdní dýchání ................................................................ 12 3.5.2 Test půdního dýchání..................................................................................... 12 3.5.3 Měření půdní respirace ...................................................................................... 17 3.5.4. Vliv globálního oteplování na půdní dýchání............................................... 19 4. MATERIÁL A METODY ZPRACOVÁNÍ ........................................................... 23 4.1 Charakteristika území ........................................................................................... 23 4.2 Podnebí ................................................................................................................. 24 4.3 Půdy ...................................................................................................................... 25 4.4 Biota...................................................................................................................... 26 4.5 Plošná struktura využití území bioregionu ........................................................... 28 4.6. Současný stav krajiny a ochrana přírody ............................................................. 28 4.7. Metody stanovení biologické aktivity půdy......................................................... 29 4.8. Shluková analýza ................................................................................................. 31 5. VÝSLEDKY PRÁCE ............................................................................................... 36 5.1. Půdní druhy.......................................................................................................... 36 5.2. Půdní typy ............................................................................................................ 38 5.3. Bazální respirace.................................................................................................. 39 5.4 Nedostatek fyziologicky využitelného dusíku ...................................................... 40 5.5 Fyziologický poměr C:N ...................................................................................... 41 5.6. Stabilita organických látek................................................................................... 42 5.7 Faktor komplexního působení .............................................................................. 43 5.8 Vyhodnocení půdních druhů................................................................................. 44 5.9 Vyhodnocení půdních typů ................................................................................... 45 6. DISKUSE................................................................................................................... 57 7. ZÁVĚR ...................................................................................................................... 61 8. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY..................................................................... 62 SEZNAM TABULEK................................................................................................... 64 SEZNAM GRAFŮ ........................................................................................................ 65 SEZNAM OBRÁZKŮ .................................................................................................. 66 SEZNAM PŘÍLOH......................................................Chyba! Záložka není definována.

1. ÚVOD Půda je zázračná. Vlastně se jedná o malé kouzlo, jak z mrtvého udělat živé. Vše co kdy na této planetě žilo a zemřelo, ať rostliny či zvířata, je nyní součástí půdy a ve formě výživných látek se dostává zpět do života, do nekonečného koloběhu života a smrti (Svoboda, 2003).

Většina lidí však nechápe půdu jako zázrak, jako jeden ze základních životních faktorů, ale jen jako jeden z výrobních faktorů, který je tu proto, aby uspokojoval jejich životní potřeby. S rozvojem měst a s rostoucí výstavbou průmyslových zón na volných plochách (tzv. „zelené louce“) dochází k masivním záborům půd, často těch nejkvalitnějších, v rovinatých územích, tyto plochy jsou obvykle vybetonovány a půda zde přestává plnit svůj účel: být zdrojem přírodní rozmanitosti, pomáhat vytvářet charakter krajiny a zadržovat v ní vodu (protipovodňová ochrana). Přitom je v České republice dostatek nevyužívaných zastavěných ploch, tzv. „brownfields“ s nimiž je možné pro ekonomický rozvoj počítat (Kašpar, 2008).

Ministerstvo životního prostředí uvádí, že zhruba padesát kilometrů čtverečných polí a luk zmizí ročně pod nejrůznějšími sklady, průmyslovými zónami a hypermarkety.

Je tedy třeba si uvědomit, že půda pokrytá těmito objekty a půda zapečetěná asfaltem se stává půdou mrtvou. Je nepřístupná pro vodu a vzduch a tudíž je nevhodná pro život půdní flóry a fauny. Takováto půda nevytvoří podmínky pro život organismů a ani nezadrží žádnou vodu, u které se dosahuje úvahy, že bude dalším nedostatkovým faktorem nejen v naší republice.

Podstatnou roli v ochraně našich půd hraje legislativa, a proto nezbývá než doufat, že novela zákona „o ochraně zemědělského půdního fondu“ přinese našim půdám potřebnou ochranu před nevhodným obhospodařováním a zastavováním.

6

2. CÍL PRÁCE Cílem diplomové práce je určení druhové a typové charakteristiky biologických vlastností půdy.

Na základě výsledků analýz respirometrických testů ornic z oblasti střední Moravy bude provedena biologická charakteristika jednotlivých půdních typů a druhů.

Biologická charakteristika bude provedena podle hodnot bazální respirace, nedostatku fyziologicky využitelného dusíku, fyziologického poměru C:N, stability organických látek a faktoru komplexního působení.

Výsledky třídění budou verifikovány metodou shlukové analýzy a ve sporných případech bude vysvětlena míra antropogenního ovlivnění.

Bude navržena typologická charakteristika hlavních půdních představitelů (černozemě,

hnědozemě,

luvizemě,

fluvizemě)

charakteristiku půdních druhů.

7

zájmové

oblasti

doplněná

o

3. LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1. Půdní život „Prapůdní“ ekosystém musel existovat již v době, kdy vznikaly první rozsáhlejší porosty suchozemské vegetace. Dokladem může být minimálně devonské stáří některých půdních roztočů pancířníků (Oribatida) nebo chvostoskoků (Collembola). Půdu můžeme pravděpodobně považovat za výsledek koevoluce různých funkčních skupin organizmů v daných podmínkách. Živé organizmy, přestože tvoří jen malou část půdní organické hmoty, přeměňují veškerou odumřelou organickou hmotu vstupující do půdy. Částečně ji mineralizují a částečně ji využijí v procesech biosyntézy humusových látek. V nově se tvořící půdě zpočátku převládají produkty mechanického a chemického zvětrávání. Vzniká substrát, který je odlišný od původní pevné horniny, a postupně ho osídluje mikroflóra, mezofauna a makrofauna. Připojují se k půdotvornému procesu a hrají stále důležitější roli, probíhá biologické zvětrávání. Vzniká a hromadí se humus jako standardní projev vývoje půdy. Primárně jednodušší vztahy se dolaďují až do dnešní komplexní podoby (MIKO a kol. 2006).

3.2. Realita dnešních polí Velmi chudá nevýživná půda obsahuje tak málo života, že živočišné patro na ní mnohdy téměř neexistuje. Člověk bohužel intenzivním obděláváním ornou půdu neustále vyčerpává a přichází navíc ještě o živiny vlivem eroze, aniž by se přírodní koloběh přirozeného doplnění mohl uzavřít. Zatím to funguje, protože využíváme poslední zásoby půdy, která se nahromadila za minulá tisíciletí, navíc se na pole dodává obrovské množství umělých hnojiv, nahrazujících chybějící půdní život. Ale na rozdíl od přírodního zdravého koloběhu, tady si vytváříme bludný kruh, který se stále zmenšuje. Chemie přírodě nesvědčí a lidem už vůbec ne. Vyčerpávání půdy to nezastaví a tak se dávky hnojiv musí zvyšovat. Mnoho lidí si to již uvědomuje, proto vznikají tzv. organické (bio) farmy, kde se chemické přípravky nepoužívají (Svoboda, 2003).

8

3.3. Vliv zpracování půdy na její biologické vlastnosti Nezastupitelným činitelem v půdním profilu je živá část půdy. Živou část půdní složky představují podzemní části rostlin a edafon. Tyto dvě základní složky se podílejí na vzniku a vývoji úrodnosti půdy a reprezentují půdní biologii, která svými životními procesy neustále vyvolává biochemické a biofyzikální procesy v půdě. Proto je třeba půdy posuzovat nejen z hlediska fyzikálních a chemických, ale i z hlediska biologických vlastností. Činnost půdních organismů značně ovlivňuje jak fyzikální, tak i chemické, koloidní a biochemické vlastnosti půd. Jsou uvolňovány živiny potřebné pro zdárný růst rostlin, poutány živiny, které by rostliny jinak nemohly přijmout (vzdušný dusík). V těchto půdních organismech jsou vázány látky, které by se jinak odplavily z fyziologicky účinného půdního profilu, jsou vylučovány látky stimulující růst rostlin, je produkován oxid uhličitý, zdroj uhlíku pro asimilaci zelených rostlin. Půdní mikroflóra má rozhodující vliv na procesy zvětrávání minerálů, procesy nitrifikace, denitrifikace, fixace molekulárního dusíku a zejména pak procesy mineralizace organických látek a humifikace včetně rozkladu reziduí pesticidů. V orných půdách jsou více rozšířeny aerobní mikroorganismy, kteřé jsou pro tyto půdy nepostradatelné, kdežto anaerobní mikroorganismy jsou více zastoupeny v půdách neprovzdušených a v podorničních vrstvách. Orbou a kypřením půdy se zásadně mění prostředí pro rozvoj mikroflóry. Mechanické zásahy do půdy sice někdy zpočátku působí ničivě na život veškerého edafonu, to však zpravidla trvá kratší dobu a pak následuje bouřlivější rozvoj. Půdní makroedafon je přítomen hlavně v povrchové vrstvě (0,10 až 0,15m), proto při hluboké orbě se obracením dostává najednou do velké hloubky a často přitom hyne. Neméně významnou složkou živé části půdy jsou především kořeny rostlin. Význam kořání rostlin spočívá především v jeho přímém působení na půdu, tj. v ovlivňování půdy mechanickými (kypření půdy hlavně v hlubších vrstvách) a chemickými (kořenové exudáty, čerpání živin, tmelící funkce aj) účinky. O činnosti kořenů v půdě se hovoří jako o „biologickém zpracování půdy“. Kořeny rostlin jsou schopny zlepšit půdní strukturu. Kořenové systémy jednotlivých plodin však mají rozdílnou schopnost. Tak např. kořeny hořčice přispívají

9

v tomto směru ke zlepšení půdních vlastností jen malým podílem kdežto řepka, jetel, ale hlavně vojtěška jsou významným přínosem pro biologické zpracování půdy. Rostliny hluboce zakořeňující vykonávají kromě kypření podorničních vrstev tzv. „potápěčskou činnost“, když v různém množství čerpají živiny z hlubších vrstev a transportují je do nadzemních částí rostlin. Nepřímá funkce kořenů také spočívá v obohacování půdy organickou hmotou po jejich odumření. Funkce posklizňových zbytků (veškeré zbytky rostlin na povrchu) a kořenové hmoty v půdě spočívá především: -v poskytování životodárného zdroje pro mikroorganismy, -v ovlivňování fyzikálně technologických vlastností půdy, -v působení na tvorbu půdních drobtů a zpevňování struktury půdy, -v podílu na vzniku sorpčního jílovitohumosového komplexu (Šimon, Lhotský 1989).

3.4. Vliv klimatických změn na půdu Oteplování klimatu a vyšší srážky zvyšují aktivitu půdního edafonu. Stoupající teploty a srážky v zimním období způsobují vyšší aktivitu půdního edafonu na podzim a v zimě. Důsledkem je mineralizace většího množství dusíku. Část tohoto mineralizovaného dusíku se však až do jara vyplavuje srážkami do podzemních vod. S vyšší aktivitou mikroorganismů v půdě stoupá také půdní dýchání. To znamená, že půda uhlík odevzdává, místo aby ho ukládala. Na zemědělsky využívaných půdách by tak mohlo do roku 2100 dojít k ztrátám 20 až 30 % organického uhlíku, v extrémních případech mohou ztráty dosáhnout až 60 %. Přitom platí, že čím je vlhkost a obsah uhlíku v půdě vyšší, tím je také vyšší ztráta uhlíku. Dosud však ještě nebylo objasněno, jestli se půdní organismy po několika letech nepřizpůsobí a sníží svou mineralizační a respirační aktivitu na původní úroveň. Do té doby se již ale část půdního uhlíku dostane jako skleníkový plyn oxid uhličitý do atmosféry (Koubová, 2008).

3.5. Půdní respirace Půdní dýchání je produkce oxidu uhličitého, jako výsledku biologické aktivity půdních mikroorganismů, živých kořenů rostlin a makroorganismů, jako jsou žížaly, hlístice a hmyz.

10

Oxid uhličitý produkovaný v půdě (je bezbarvý a bez plynného zápachu) vstupuje do atmosféry a každoročně převyšuje množství oxidu uhličitého vydávaného veškerou lidskou činností. Činnost organismů v půdě je považována za pozitivní atribut pro kvalitu půdy (University of Illinois Extension, 2009).

Půdní dýchání je klíčovým procesem ekosystému, kdy se uhlík uvolňuje z půdy ve formě oxidu uhličitého. Uhlík získávají rostliny z atmosféry prostřednictvím fotosyntézy s cílem přeměny oxidu uhličitého do organických sloučenin pomocí energie ze slunce. Tyto organické sloučeniny budou užívané rostlinami pro stavbu rostlinných částí a k dýchání bude použita akumulovaná energie. Rostlinné dýchání bude produkovat oxid uhličitý, a když toto rostlinné dýchání nastane pod zemí v kořenech, je to považováno za jednu z forem rostlinného dýchání. V průběhu času budou rostlinné prvky spotřebovány heterotrofními organismy, což jsou organismy, které spotřebovávají organické substráty k získání energie. Touto heterotrofní spotřebou se uvolní oxid uhličitý, a když je tento oxid uhličitý uvolněn pod zemí organismy: zvířaty, houbami a bakteriemi je to považováno za další z forem půdního dýchání. Půdní dýchací dávky mohou být velkou měrou způsobeny lidskou činností. To je způsobeno tím, že lidé mají schopnosti a řadu let dochází ke změnám různých kontrolních faktorů půdní respirace. Globální změna klimatu je složená z četné řady faktorů zahrnující stoupající množství oxidu uhličitého, zvyšování teploty a přesun srážek. Všechny tyto faktory mohou ovlivnit míru globálního půdního dýchání. Je extrémně důležité pochopit půdní dýchání a jeho rychlost napříč ekosystémy. To proto, že půdní dýchání hraje velkou roli v globálním koloběhu uhlíku stejně jako u dalších živinných cyklů. Dýcháním rostlinných struktur se uvolní nejen oxid uhličitý, ale také další živiny, jako dusík. Půdní dýchání je také spojováno s určitou zpětnou vazbou při globální změně klimatu. Změna zpětných vazeb v systému vytváří odezvu ve stejném směru změny. Proto tedy dávky půdního dýchání mohou být způsobeny klimatickými změnami a potom odpovídají zvýšením klimatických změn (Wikipedia, 12. 9. 2009).

Půdní dýchání se obvykle vztahuje na celkový odtok půdního oxidu uhličitého na povrch půdy. Je to kombinace biotických, chemických a fyzikálních procesů.
Biotické procesy – rhizosferní dýchání, mikrobiální respirace 11


Chemické procesy – chemická oxidace půdy a minerálních látek, která je relativně malá ve srovnání s jinými zdroji.
Fyzikální procesy – odplyňování oxidu uhličitého a jeho transport z půdy na povrch (Biology.duke, 2010).

3.5.1. Faktory ovlivňující půdní dýchání Půdní dýchání ovlivňují: teplota půdy, vlhkost půdy, koncentrace dusíku, půdní struktura, množství a kvalita substrátu. Mezi těmito faktory dominují teplota půdy a půdní vlhkost.

Teplota půdy – je nejdůležitějším faktorem při regulaci půdního dýchání. Půdní respirace exponenciálně roste s rostoucí teplotou.

Půdní vlhkost – je dalším důležitým faktorem, který ovlivňuje půdní dýchání. Odtok půdního oxidu uhličitého je obvykle nízký v suchu a v důsledku nízké kořenové a mikrobiální aktivity a zvyšuje se s půdní vlhkostí až do určité hranice. Ve velmi vysokém stavu půdní vlhkosti je odtok půdního oxidu uhličitého snížen v důsledku omezení difůze kyslíku a potlačování emisí oxidu uhličitého.

Půdní teplota a vlhkost často vzájemně kontrolují rychlost půdního dýchání a je těžké oddělit jejich účinky. Studie ukazují, že půdní dýchání obvykle reaguje na nejvíce omezující faktor teploty a vlhkosti. Půdní dýchání není citlivé na teplotu při nižší vlhkosti (pod 75 %), ale je více citlivé za vyšší vlhkosti (100–250 %). Podobně půdní dýchání není citlivé na vlhkost při nižších teplotách (pod 50 C), ale lépe reaguje při teplotách vyšších (10–200 C) (Biology.duke, 2010).

3.5.2 Test půdního dýchání Pro efektivní odběr vzorků, je jako první provedena zkouška půdní respirace, po té následuje test infiltrace, bez odstranění prstence 6 - palcového průměru.

12

Nejlepší doba na provedení testu půdní respirace je, když se vlhkost půdy nachází v blízkosti retenční vodní kapacity (množství vody držené v půdě po odvodnění). Jinak by mělo být půdní dýchání měřeno před a po měření infiltrace nebo zamokření (6 až 24 hodin po navlhčení) (University of Illinois Extension, 2009).

Materiály potřebné pro měření půdního dýchání •

prstenec o průměru 6-palců

•

víko s pryžovými zátkami

•

dřevěný blok

•

půdní teploměr

•

dvě části plastových potrubí

•

dvě jehly

•

„Draeger trubky“

•

stříkačka 140cc (1cc= 1ml)

•

stopky nebo časovač

Obr. č. 1 Materiály potřebné pro měření půdního dýchání (University of Illinois Extension, 2009)

Postup provedení testu půdní respirace Vyčištění oblasti odběru od povrchových zbytků. Jestliže je místo odběru pokryté vegetací, umístí se výbava k povrchu půdy, jak jen je to možné. Následuje použití dřevěného bloku. Prstenec 6-palcového průměru řídíme zkosenou hranou dolů, do hloubky tří palců (linie značená na vně prstenu). Obsahuje-li půda kamení a prstenec nemůže být vložen do této hloubky, jemně se zatlačí do půdy dokud nenarazí na kámen.

13

Změří se výška od povrchu půdy do horní části prstence v centimetrech. Pro přesnější měření půdní respirace by měl být změřený hlavní prostor. Uvnitř prstence se odeberou čtyři měření (rovnoměrně rozložené) z výšky půdního porvchu k vrcholu prstence a vypočítá se průměr. V pracovní tabulce se zaznamená průměrný půdní údaj.

Obr. č. 2 Použití prstence a dřevorytu (University of Illinois Extension, 2009) Prstenec se pokryje víkem a zaznamená se čas. Počká se přesně 30 minut, aby se emise oxidu uhličitého nahromadily v komoře. Půdní teploměr se vloží do půdy v blízkosti prstence s víkem (asi jeden palec od kruhu a jeden palec hluboko). Pokud jde půdní teploměr snadno vložit do pryžové zátky, vloží se do jedné z nich do hloubky 1 palce.

Obr. č. 3 Prstenec s víkem (University of Illinois Extension, 2009) Těsně před koncem třicetiminutového čekání se sestaví trubicový „Draeger přístroj“. Na jednu z částí potrubí se připojí jehla. „Draeger trubka“ se připojí k druhému konci potrubí. Šipka na straně „Draeger trubky“ by měla ukazovat směrem od jehly. Druhý kus potrubí se připojí „Draeger trubkou“ na stříkačku.

14

Po 30 minutách se vloží „Draeger přístroj“ jehlou do jedné ze zátek na víčku. Druhá jehla se vloží do jedné z dalších zátek na víčku pro dovolení vzduchu vnikat do hlavního prostoru během odběru plynného vzorku.

Obr. č. 4 „Draeger přístroj" (University of Illinois Extension, 2009)

Více než 15 sekund se čerpá zpět do stříkačky o objemu 100cc (1cc = 1 ml). Jestliže je čtení menší než 0,5 % odeberou se další čtyři 100cc vzorky. Pro provedení se odpojí trubka od stříkačky a odstraní se vzduch. Opětovně se spojí trubka se stříkačkou. Vezme se další 100cc vzorek. Vše se opakuje. Zaznamenává se teplota ve stupních Celsia v době odběru vzorků. Na „Draeger trubce“ se čte sloupec „ n = 1“ jestliže byly odebírány vzorky 100cc. Čtení procenta oxidu uhličitého by mělo být odhadováno k nejvyššímu bodu (University of Illinois Extension, 2009).

Obr. č. 5 Použití "Draeger přístroje" (University of Illinois Extension, 2009)

15

Výpočty půdního dýchání

University of Illinois Extension uvádí pro výpočet liber uhlíku na akr za den následující vzorec. Dýchání půdy: (kg CO 2 -C/acre/day) Temp

= S × (% CO 2 - 0,035) × 22,91 × H

S temp = (teplota půdy ve stupních Celsia + 273) děleno 273 H = vnitřní výška prstence

Interpretace výsledků půdního dýchání Půdní dýchání je velice variabilní, jak prostorově tak sezóně a je silně ovlivňováno vláhou a teplotními podmínkami. Protože tato variabilita může zkomplikovat výklad, musí být přijata určitá opatření, odběr vzorků. Znalost historie místa odběru a charakteristické rysy sousedních půd se stávají velice důležité při hodnocení dýchání. Barva půdy může sloužit jako pomoc při výkladu dýchací dávky. Světle zbarvená půda s vysokým dýchacím poměrem naznačuje, že půda je ochuzená o organickou hmotu. Relativně tmavší půda se stejným poměrem může být považována za zdravou. Orba nebo kultivace může mít za následek ztrátu půdního uhlíku a zvyšuje množství uvolněného oxidu uhličitého. Pokud je půda uvolňována (tak jak byla obdělávána - okopávána), kyslík je přiváděn do půdy což zvyšuje rozklad organické hmoty a dýchání, což vede k uvolňování oxidu uhličitého (University of Illinois Extension, 2009).

Půdní dýchání a aktivita University of Illinois Extension udává půdní dýchání a aktivitu v optimální půdní vlhkosti a teplotních podmínkách tak jak je níže uvedeno.

16

Libry / C / Ac. / den

aktivita půdy

Méně než 9,5

Velmi malá aktivita

9,5 - 16

Středně nízká aktivita

16 - 32

Střední aktivita

32 až 64

Ideální aktivita

Větší než 64

Velmi vysoká aktivita

3.5.3 Měření půdní respirace Pro měření půdní respirace se nejčastěji užívají dvě metody, kterými jsou metoda uzavřené dynamické komory a izotopové metody.

Metoda uzavřené dynamické komory pro měření půdního dýchání je jedna z nejvíce užívaných metod současnými výzkumnými pracovníky. Metoda zahrnuje umístění uzavřené komory na povrch půdy. Trubicí probíhající od horní komory bude procházet vzduch komorou skrz infračervený analyzátor plynů (IRGA), který nerušeně změří koncentraci oxidu uhličitého. Vzduch pak bude čerpán zpět do komory. Počáteční a následující měření jsou odečtené v pravidelných intervalech v obdobích několika málo minut až do konečné koncentrace oxidu uhličitého, která je zaznamenána v předem stanoveném čase. Jestliže jsou znázorněné referenční body rozmanité, vytvoří se s těchto bodů spád. Tento spád může poskytnout rychlost půdního dýchání při vyrovnání F = bV / A, kde F je rychlost půdního dýchání, b je spád, V je objem komory, A je plocha povrchu půdy krytá komorou. Je důležité, aby měření dovolilo průběh po delší časovou periodu, jako zvýšení koncentrace oxidu uhličitého v komoře se bude rovněž zvyšovat koncentrace oxidu uhličitého v pórovité vrchní vrstvě půdního profilu. Toto zvýšení koncentrace způsobí podcenění míry dýchání půdy v důsledku zvýšených emisí oxidu uhličitého uložených v půdě. Dalším faktorem půdního dýchání jsou relativní izotopová procenta z oxidu uhličitého uvolňovaného z půdy (Wikipedia, 23.3.2010).

17

Obr. č. 6 Uzavřená dynamická komora (http://www.ppsystems.com/soil_canopy_accessories.htm)

Izotopové metody - rostliny získají oxid uhličitý a produkují organické sloučeniny při použití jedné ze tří fotosyntetických cest. Dvě nejvíce převažující cesty jsou procesy C3 a C4. C3 rostliny jsou nejlépe přizpůsobené chladným a mokrým podmínkám zatímco rostliny C4 prospívají v teplých a suchých ekosystémech. Kvůli různým fotosyntetickým enzymům mezi dvěma cestami, jsou přednostně získávané různé uhlíkové izotopy. Izotopy jsou samostatné prvky, které se liší počtem neutronů, tím dělají jeden izotop těžší než ostatní. Dva stabilní uhlíkové izotopy jsou 12C a 13C. C3 cesta bude nakládat rozdílně s těžkým izotopem více než cesta C4. To udělá rostlinné struktury vyprodukované rostlinami C4 více obohacené těžkým izotopem v kořenových výměšcích a odpady z těchto rostlin budou také více obohacené. Když je uhlík vdechován těmito strukturami, oxid uhličitý vykazuje podobné procento dvou izotopů. Výzkumní pracovníci pěstují rostliny C4 na půdě, která byla předtím obsazená rostlinou C3 nebo obráceně. Oxid uhličitý může byt stanoven z měření půdního dýchání a z analyzování izotopických procent, jestliže je půdní dýchání ve většině případů tvořeno starým a nedávno utvořeným uhlíkem. Například, kukuřice, rostlina C4, byla pěstována na půdě, kde byla předtím pěstována pšenice jarní, rostlina C3. Výsledky ukázaly dýchání z C3 v prvních 40 dnech, s postupným lineárním zvýšením těžkého izotopu a obohacováním do 70 dnů. 70. dnů poté ukázalo zpomalující obohacení k vrcholu ve stém dni. Analyzováním stabilních uhlíkových izotopových dat je možné určit zdrojové složky z dýchání, které byly produkované různými fotosyntetickými cestami (Wikipedia, 23.3.2010).

18

3.5.4. Vliv globálního oteplování na půdní dýchání Tuto studii provedli Yigi Luo, Shigiang Wan, Dafeng Hui a Linda L. Wallace pracovníci katedry botaniky a mikrobiologie na univerzitě v Oklahomě.

Nejnovější zpráva mezivládní poroty pro změnu klimatu (IPCC) předpovídá průměrné zvýšení globální povrchové teploty o 1,4 až 5,80 C v letech 1990 až 2100. Tyto odhady budoucího oteplování jsou větší, než ukazují dřívější projekty, které mají částečně začleněnu kladnou zpětnou vazbu. Tato odezva vyplývá z dalšího uvolňování skleníkových plynů z pozemských ekosystémů jako odpověď na klimatické oteplování o 2 až 40 C. Odezvový mechanismus je obvykle založený na předpokladu, že pozorování citlivosti půdního dýchání k teplotě v aktuální klimatické situaci bude držet teplejší klima. Nicméně tento předpoklad nebyl podrobně prozkoumán. Jsou proto vedeny experimenty ve vysokém travním stepním ekosystému, ten užívá velkých plání pro studium odezvy půdního dýchání při ohřívání asi o 20 C. Pozorování ukazují, že teplotní citlivost půdního dýchání se snižuje, přizpůsobuje se ohřívání a, že přizpůsobení je větší ve vysokých teplotách. Tato aklimatizace půdního dýchání pro ohřívání může proto oslabit kladnou zpětnou vazbu mezi pozemským koloběhem uhlíku a klimatem. Další odhad IPCC na změnu klimatu udělal ohromný pokrok v předpovídání budoucnosti globálního klimatu, bylo to spojení klimatu a uhlíkových cyklických modelů. Takové spojené modely jsou základní pro zkoumání biotické zpětné vazby podnebných systémů. Klimatické oteplování, na jedné straně, potenciálně stimuluje výživnou mineralizaci a prodlouží vegetační doby, které následkem toho zvyšují růst rostlin, ale zabavují uhlík. Na druhé straně, ohřívání může urychlit biosferickou výměnu látek mající za následek větší tepelné vydání – zachycování plynů k atmosférickým 70 C až 90 C. Skutečně spojený uhlíkovo-klimatický model předpovídá globální oteplování o 80 C do roku 2100 spíše než o 5,50 C předpovídaného bez cyklického uhlíkovoklimatického spojení. Hlavní nejistota přidružená s takovou předpovědí je předpoklad, že se pozorovaná citlivost půdního dýchání k teplotě v aktuálním klimatu druží, zdvojení dýchání za každých zvýšených 100 C, to je teplotní kvocient Q10, který by v budoucnosti zdrželo zahřáté klima. Tento předpoklad však může být nejistý. Byl zřízen polní ohřívací experiment ve vysoké travní stepi v centrální Oklahomě, USA od 21. listopadu 1999 pro studium závislosti dýchací citlivosti na

19

změnu klimatu. Rovněž bylo použito kosení k napodobení užitkového sklízení, které je značně praktikované na velkých pláních. V pokusu se zkoumá vzájemné ovlivňování globálního oteplování a změny využívání půdy. Experimentální ohřívání v průměru zvýšilo denní zamýšlenou teplotu vzduchu o 1,10 C a denní zamýšlenou teplotu půdy o 20 C a o 2,60 C u nekosených parcel. S pevným teplotním kvocientem Q10 by zvýšení teploty ze 20 C až na 2,60 C v půdní teplotě mělo způsobit změnu půdního dýchání o 15–20 %. Nicméně data ukázala, že experimentální ohřívání obecně způsobilo nevýrazné změny v půdním dýchání. Půdní dýchání v ohřátých parcelách se snížilo v průměru o 5 % v porovnání s neohřátými parcelami bez kosení, ale zvětšilo se o 2 % při kosení. Tento výsledek je podporován dlouhodobými polními studiemi v nížinné tundře a finských půdách, ukazuje to, že měření půdní respirace není významně jiné mezi dvěma nebo více teplotními režimy. Počáteční nárůst půdního dýchání při ohřívání v dalším experimentu časem klesl. Bylo také pozorované, že experimentální ohřívání redukovalo půdní dýchání ve vysokohorských lučních studiích. Pro zkoumání teplotní citlivosti půdního dýchání byly vedeny návratové rozbory používání Rs a T, kde R je půdní respirace, T je teplota půdy, s je koeficient zadržení půdního dýchání, kdy teplota je nula a koeficient reprezentuje teplotní citlivost půdního dýchání. Za účelem snížení změny této analýzy bylo užíváno teplot půdy které byly měřené v hloubce 5 cm tehdy, kdy bylo měřeno půdní dýchání. Analýza dat se prováděla ze čtyř ošetření (neohřátý, nekosený: ohřátý, nekosený: neohřátý, kosený: ohřátý, kosený) a signalizuje, že ohřátí významně neovlivnilo koeficient s koseným režimem, ale změnil teplotu citlivostního koeficientu „b“. Byly sloučeny dvě hodnoty mezi neohřátými a ohřátými parcelami a potom znovu odhadován teplotní citlivostní koeficient. Rozdílem mezi znovu odhadovanými hodnotami mezi ohřátými a neohřátými parcelami bylo zjištěno, že je statisticky významný s koseným ošetřením. „ b“ hodnoty byly užívané pro výpočet respiračního koeficientu Q10, který se snížil o 2,7 v neohřátých parcelách o 2,43 v ohřátých nekosených parcelách. Q10 hodnota se snížila o 2,25 v neohřátých kosených parcelách o 2,10 v ohřátých kosených parcelách. Snížení teplotní citlivosti půdního dýchání při ohřátí mohlo vyplývat z několika mechanismů, včetně současného snížení rostlinné produkce vedoucí k menší kořenové respiraci, vysychavé půdy redukující kořeny a mikrobiální aktivitu jsou limitující. Byla měřena pozemní živá biomasa 28. dubna, 18. května a 18. listopadu 2000, která byla významně vyšší (18,3 % v průměru) v ohřátých parcelách než v parcelách neohřátých. 20

Zvýšený růst rostlinné biomasy pravděpodobně zvětší kořenové dýchání, tak přispěje spíše k půdnímu dýchání než k redukci. Měřená půdní vlhkost byla v průměru o 6,4 % nižší v ohřátých půdách než v neohřátých přes celé pokusné období. Pro rozeznání účinků vlhkosti a teploty na půdní dýchání byl používán „Chi-square test“ nezávislosti pro zkoumání zda účinky ohřívání na půdní dýchání byly souvztažné s ohříváním. Byly vyvinuty tři rezervní tabulky pro nekosené parcely, kosené parcely a sloučená data z nekosených a kosených parcel. Testy signalizují, že účinky ohřívání na půdní dýchání jsou nezávislé na ohřívání. Takto snížená teplotní citlivost půdního dýchání pro ohřívání byla nepravděpodobně způsobená vysoušením půdy. Půdní kvalitu a množství řídí odezvy z půdního dýchání pro teplotu potenciálně mající za následek aklimatizaci. Teplotní citlivost půdního celku se snižuje při vystavení ohřátému prostředí. Dýchací aklimatizace asi vyplývá ze změn ve složení mikrobiálního společenství, redukované dýchací kapacity v půdě a nebo z dalších fyziologických a ekologických časově rozlišených odezev k omezení půdní zásoby. V daném experimentálním místě je obsah půdního uhlíku 1,42 g , který je relativně nízký v porovnání s dalšími ohřívacími experimentálními místy. Půda s nízkým obsahem uhlíku může mít sklon k aklimatizaci. Pro zhodnocení stupně aklimatizace půdního dýchání

k experimentálnímu

ohřívání

definujeme

teoretickou

izoklínu

z plné

aklimatizace u Rw, Ru, Tw, kde Rw je půdní dýchání v ohřátých parcelách, Ru v neohřátých parcelách a Tw je půdní teplota v ohřátých parcelách. Křivka srovnání teplotní citlivosti v ohřátých parcelách s izoklínou signalizuje, že půdní dýchání bylo menší jako plně přizpůsobené pro ohřívání, kdy teplota byla nižší než 19,90 C a více než plně přizpůsobené, kdy teplota je vyšší než 13,90 C v nekosených parcelách, když byly rostliny kosené půdní dýchání bylo menší než plně přizpůsobené v teplotách nižších než 20,80 C a víc než přizpůsobené v teplotách vyšších než 20,80 C. Tato studie má kvantifikovaný stupeň aklimatizace půdního dýchání pro ohřívání, které kolísá s teplotou. Další linky z evidence také podporují výsledek, že dýchací aklimatizace je silnější ve vysokém spíše než v nízkém rozsahu teplot. Jestli se tento poměr přenese přes větší prostorové a dočasné váhy, ekosystémy v teplých oblastech by se mohly aklimatizovat na globální oteplování více než ekosystémy v chladných oblastech. Budoucí ekosystémy by se mohly na teplejší klima aklimatizovat více, než to dělají nynější ekosystémy. Jestli je aklimatizace vskutku způsobena omezenou substrátovou zásobou, ekosystémy s nízkým půdním obsahem 21

uhlíku se mohou aklimatizovat na globální oteplování více než ekosystémy s vysokou uhlíkovou zásobou. To znamená, že ekosystémy v chladných regionech s vysokým uhlíkovým uskladněním mohou být blíže spojené s klimatem než ekosystémy v teplých regionech s nízkým uhlíkovým uskladněním jak navrhují další studie. Obvykle prostorová a dočasná proměnlivost v dýchacích odezvách pro ohřívání nejen zdůrazní omezení z kvocientu Q10, přístup ke globálnímu rozštěpení, ale také zdůrazňuje potřebu pro výzkum vzájemných ovlivňování biosferických a atmosférických. Vzájemné

ovlivňování

mezi

změnou

podnebí

a

koloběhem

uhlíku

pravděpodobně bude komplikované změnou využití půdy. V této studii neohřátý a nekosený pozemek pravděpodobně reprezentují nerušenou step v aktuálním klimatu. Ohřátý a kosený pozemek pravděpodobně reprezentují využití půdy v budoucnosti, ohřáté klima. Teploty půdy se lišily o 3,20 C mezi dvěma ošetřeními, doporučující, že kosení nebo pastva obnoví efekty z klimatického oteplování. Navzdory velkému rozdílu teplot bylo pozorované půdní dýchání mezi dvěma scénáři podobné kvůli snížení hodnoty Q10 z 3,7 na 2,1. Tak silná aklimatizace půdního dýchání k teplotě může zmírnit efekty z využití půd a globálního oteplování na pozemském koloběhu uhlíku. Celkové přizpůsobení půdního dýchání pro globální oteplování působí proti kladné zpětné vazbě mezi koloběhem uhlíku a klimatickým oteplováním a může působit jako krátkodobý mechanismus homeostáze v zemském systému. Na uhlíku uvolněném půdním dýchaním, který tvoří přibližně 10 % z uhlíku v atmosféře, modelové studie nejvíce demonstrují hlavní zpětnou vazbu půdního dýchání pro posílení globálního oteplování. Na základě teplotní citlivosti při pevné hodnotě Q10 při globálním oteplování o 20 C je předpovězené zvýšení dalšího uhlíkového vydání z půdy více než o 10 g z uhlíku ročně. Další uhlíkové vydání k atmosféře má za následek více skleníkových efektů, přitěžující antropogenní ohřívání. Aklimatizace půdního dýchání pro globální oteplování má potenciál vyrovnat přinejmenším částečně, další uhlíkové vydání, které by bylo povzbuzené zvýšením teploty, to tak oslabí klima k uhlíkové cyklické vazbě (Luo, 2001).

22

4. MATERIÁL A METODY ZPRACOVÁNÍ Pro stanovení druhové a typové charakteristiky půdy bylo použito padesáti vzorků ornic odebraných v letech 2000 až 2005 bodovým odběrem z oblasti stření Moravy. Vzorky byly odebrány z Prostějovského, Kojetínského a ŽdánickoLitenčického bioregionu.

4.1 Charakteristika území PROSTĚJOVSKÝ BIOREGION Bioregion se nachází ve střední části střední Moravy v Hornomoravském úvalu, zabírá geomorfologický celek Vyškovská brána a podcelek Prostějovská pahorkatina. Je výrazně protažen ve směru S - J a má plochu 686 km2. Reliéf je tvořen sprašovou pahorkatinou, celkově ukloněnou od západu k východu. Pahorkatina je přerušena třemi asi 2 km širokými nivami toků, stékajících z Drahanské vrchoviny. Typická nadmořská výška bioregionu je 220–280 m.

KOJETÍNSKÝ BIOREGION Bioregion leží na střední Moravě, zabírá geomorfologický podcelek Středomoravská niva v rámci celku Hornomoravský úval. Plocha bioregionu je 326 km2. Reliéf je nivní, tvořený různými stupni nivy, protkanými rameny v různém stupni zazemnění, a přilehlými terasovými plošinami, vystupujícími jen nepatrně nad nivu a z části i dnes ovlivněnými vysokými povodněmi. Typická nadmořská výška bioregionu je 190–210 m.

ŽDÁNICKO-LITENČICKÝ BIOREGION Bioregion leží ve středu jižní Moravy, zabírá severní část geomorfologického celku Ždánický les, severní okraj celku Kyjovská pahorkatina a celek Litenčická pahorkatina. Bioregion obepíná téměř ze všech stran Chřibský bioregion a má plochu 928 km2. Bioregion je tvořen nízkou teplou pahorkatinou na měkkých vápnitých sedimentech.

23

Reliéf je většinou pahorkatinný, s oblými táhlými tvary, ojediněle členitější a s hlubšími údolními zářezy (údolí Kyjovky). Údolí jsou maximálně 100 m hluboká. Skalní útvary zcela chybějí (výjimkou je skalka u Skalky). Typická nadmořská výška bioregionu je 220-440 m (Culek 1996).

Obr. č. 7 Typové začlenění krajiny podle reliéfu (http://geoportal.cenia.cz/mapsphere/MapWin.aspx?M_Site=cenia&M_Lang=cs(1.2.09)

4.2 Podnebí PROSTĚJOVSKÝ BIOREGION Dle Quitta leží celé území v teplé oblasti T 2, pouze vyšší západní okraj území leží v mírně teplé oblasti MT 11. Podnebí je na severu vlhčí, jižněji sušší, neboť se postupně začíná uplatňovat mírný srážkový stín Drahanské vrchoviny: Prostějov 8,50 C, 577 mm: Vyškov 8,40 C, 542 mm.

KOJETÍNSKÝ BIOREGION Dle Quitta leží celý bioregion v teplé oblasti T 2. Podnebí je tedy teplé, dostatečně bohaté na srážky: Kroměříž 599 mm

24

ŽDÁNICKO-LITENČICKÝ BIOREGION Dle Quitta leží nižší okraje území v teplé oblasti T 2, vyšší polohy v mírně teplé oblasti MT 11. Podnebí je teplé a mírně suché až mírně vlhké. Srážky obecně rostou od západu, kde se ještě projevuje slabý srážkový stín České vysočiny, k východu a od okrajů bioregionu k jeho centrálním vyšším částem, kde se projevuje vliv návětrné polohy Chřibů: Vyškov 8,40 C, 542 mm: Koryčany 633 mm. Na plochých hřbetech vrchovin srážky rostou přes 650 mm a teploty klesají po 80 C. Místy i zde členitý terén umožňuje vznik větších lokálních rozdílů – teplejších svahů i inverzních chladnějších údolí. Vyrovnávací vliv na průběh teplot i vlhkosti mají poměrně velké lesní plochy, zejména ve Ždánickém lese (Culek 1996).

4.3 Půdy PROSTĚJOVSKÝ BIOREGION Zcela dominují černozemě na spraších, výše k okraji Drahanské vrchoviny, jsou vyvinuty typické černice, podél Valové až černicové černozemě a organozemě typu slatin.

KOJETÍNSKÝ BIOREGION V bioregionu dominují glejové fluvizemě. Pouze na břehových valech podél Bečvy, krátkém úseku podél Moravy u Kojetína a na nízké terase u Chropyně se vyskytují typické fluvizemě na písčitějším materiálu. Půdy se vyvinuly na bezkarbonátových sedimentech. Mezi Troubkami, Chropyní a Moštěnicí se vyskytují ostrovy typických černic, u Chropyně dokonce na karbonátových nivních sedimenteh. Jižně od Kroměříže a Hulíny se při okraji nivy vyvinuly Pernicové černozemě, glejové až pelické černice. Na nízkých terasách severozápadně od Přerova jsou šedozemě a hnědozemě na spraši. Malé plochy tvoří organozemě – úživné půdy slatinné, nepatrné plochy zabírají chudé stenické kambizemě na vyvýšeninách hrúdů.

ŽDÁNICKO-LITENČICKÝ BIOREGION Území charakterizuje poměrně pestrý soubor zpravidla vápnitých půd. Při jižním a především západním okraji převládají černozemě na spraších, ve sníženinách se

25

lokálně objevují typické černice. Ve vyšších částech a na východě se na spraších vyvinuly typické hnědozemě, na výchozech vápnitých slínů jsou neobyčejně hojně zastoupeny typické pararendziny. V lesních celcích Ždánického lesa a Litenčických vrchů se na slínech, spraších, sprašových hlínách a vápnitém flyši vyvinuly neobyčejně rozsáhlé plochy kambizemních pararendzin, což v ČR nemá obdoby. Pouze místy jsou ostrovy typických kambizemí (na slínitých jílech), v oblasti Trojáku a Lhotky u Zdounek luvizemě na sprašových hlínách. Půdy na slínitých jílech, slínech a jílovitém flyši jsou na plošinách v různé míře oglejené (Culek 1996).

Obr. č. 8 Typové začlenění podle půdních typů (http://geoportal.cenia.cz/mapsphere/MapWin.aspx?M_Site=cenia&M_Lang=cs)

4.4 Biota PROSTĚJOVSKÝ BIOREGION Potenciální vegetaci bioregionu představují dubohabřiny svazu Carpinion, které jsou na svazích vystřídány méně náročnými typy teplomilných doubrav. V nivách kolem vodních toků lze předpokládat Pruno-Fraxinetum, ojediněle na místech s usazeninami humolitů pak bažinné olšiny. Primární bezlesí zřejmě chybělo. Flóra je spíše jednotvárná, rozmanitější pouze na západním okraji ve zbytcích přirozené vegetace. Projevují se v ní vlivy teplomilné panonské flóry.

26

Převažuje kulturní step s běžnou faunou, s východními vlivy. Na malých zbytcích xerotermních lokalit vyznívá pozoruhodná fauna panonské podprovincie.

KOJETÍNSKÝ BIOREGION Potenciální vegetace je tvořena lužními lesy podvazu Ulmenion, které na vyvýšených místech přecházejí do dubohabřin. Primární bezlesí představovala pouze vodní vegetace. Flóra je spíše uniformní, s výskytem některých mezních prvků. Zasahují sem ještě některé druhy, splavené z vyšších poloh, např. kerblík lesklý. Fauna regionu je rozhodujícím způsobem pozměněna rozvinutým zemědělstvím, jehož vliv na krajinu silně oslabuje pronikání karpatského elementu. Ve fragmentech lužních lesů kolem regulovaného toku Moravy přežívají charakteristická společenstva měkkýšů. Ve zbytcích lučních a mokřadních prostředí přežívají korýši záplavových tůní, přírodním prvkem významným zejména pro ptáky jsou obnovené rybníky. Morava patří do pásma parmového až cenového, Bečva do parmového pásma.

ŽDÁNICKO-LITENČICKÝ BIOREGION Potenciální vegetaci tvoří v nižších polohách dubohabřiny Carici pilosaeCarpinetum, které jsou pouze na nejextrémnějších stanovištích nahrazeny teplomilnými doubravami ze svazu Quercion petraeae, výjimečně i šípákovými doubravami ze svazu Quercion pubescentipetraeae. V nejvyšších polohách jsou bučiny. V údolích kolem potoků lze předpokládat luhy asociace Pruno-Fraxinetum. V plochých depresích jsou ojediněle i bažinné olšiny. Primární bezlesí pravděpodobně chybělo. Flóra je dosti pestrá, odrážející polohu bioregionu na rozhraní Panonie a Karpat, s řadou mezních prvků, z nich některé zde dosahují absolutního okraje areálu. V nelesní flóře jsou přítomni četní zástupci teplomilné květeny různých geoelementů a migroelementů. Převažují druhy s tendencí kontinentální, např. kozinec dánský, méně i submediteránní, reprezentované zde vzácným dubem pýřitým. V lesní vegetaci je řada druhů alpínských podhůří, např. dymnivka plná. Souvislost s Karpaty reprezentuje např. hvězdnatec čemeřicový. Hercynské prvky jsou výjimečné, pouze velmi vzácně zde roste jaterník trojlaločný. V bioregionu se prolíná fauna teplomilných stanovišť stepních lad a kulturní krajiny blízká sousedícím bioregionům panonské podprovincie s faunou hájů

27

karpatského podhůří. Tekoucí vody patří do pásma parmového až cejnového, s kapilárami pstruhovými (Culek 1996).

4.5 Plošná struktura využití území bioregionu PROSTĚJOVSKÝ BIOREGION - plocha bioregionu 685 km2 Orná půda 81 %, travní porosty 1 %, lesy 1 %, vodní plochy 0,7 %. V současnosti zcela dominuje orná půda, zachovány jsou fragmenty vlhkých luk a travnatých lad: lesy až na drobné akátiny, jehličnaté a topolové lesíky chybějí. KOJETÍNSKÝ BIOREGION – plocha bioregionu 326 km2 Orná půda 60 %, travní porosty 3 %, lesy 17 %, vodní plochy 3 %. V současnosti převažují pole, zachovány jsou komplexy lužních lesů, zbytky luk a rybníky s bohatou faunou. ŽDÁNICKO-LITENČICKÝ BIOREGION- plocha bioregionu 928 km2 Orná půda 67 %, travní porosty 3 %, lesy 20 %, vodní plochy 0,8 %. V současnosti jsou zastoupeny velké komplexy dubohabrových a bukových lesů, v bezlesí převažuje orná půda, časté jsou sady (Culek 1996).

4.6. Současný stav krajiny a ochrana přírody PROSTĚJOVSKÝ BIOREGION Osídlení v nižších částech je prehistorické a souvislé až do současnosti, díky tomu došlo k totální proměně regionu. Recentně se lesy v bioregionu vyskytují jen ve fragmentech a vesměs jsou tvořeny porosty s druhotnou skladbou (borové a smrkové kultury, akátiny). Naprostá většina bezlesí je tvořena agrokulturami. Přirozená společenstva jsou zde velmi vzácná. Přesto bylo vyhlášeno několik důležitých chráněných území. Jsou to významná ornitologická lokalita NPP Hrdibořické rybníky a NPP Na skále, NPP státní lom u Čelechovic, NPP Růžičkův lom a PP Tučapská skalka, kde jsou motivy ochrany jednak paleontologické, jednak botanické. V bioregionu nejsou evidovány žádné charakteristické ekotypy a ekodémy lesních dřevin, ani genové základny.

28

KOJETÍNSKÝ BIOREGION Osídlení okrajů říční nivy je prehistorické, jádro území zřejmě nebylo nikdy odlesněno. V lesích převažuje přirozená druhová skladba, místy byly lesy přeměněny na lignikultury (zejména topolu). Při okrajích bioregionu byly vybudovány rybníky, na soutoku Moravy a Bečvy jsou dnes rozsáhlé zatopené pískovny. Na odlesněných plochách byly dříve převážně louky, v současnosti jsou většinou přeměněny na pole, nebo je jejich druhová skladba postižena intenzifikací zemědělské výroby. Bioregion dosud nemá propracovanou síť chráněných území. O jeho významu však svědčí tři důležitá území: NPP Chropyňský rybník s hodnotnou vodní vegetací a hnízdištěm ptactva, ukázka lužního lesa v NPR Zástudánčí a NPR Žebračka. Dalším chráněným územím je PP Stonáč, rovněž fragment lužní bioty.

ŽDÁNICKO-LITENČICKÝ BIOREGION Osídlení v nižších částech bioregionu je velmi staré, od 7. tisíciletí před n.l., avšak nejvyšší partie nebyly nikdy odlesněné. V lesích z větší části zůstala zachována přirozená druhová skladba. Lesy mají často formu pařezin, zčásti však došlo k přeměně na lignikultury stanovištně nepůvodních dřevin. V nižších polohách jsou rozsáhlé polní kultury, přirozená náhradní vegetace je vesměs zachována jen na prudších svazích. V bioregionu byla dosud vyhlášena řada maloplošných chráněných území. Nejvýznamnější jsou NPR Strabišov, chránící lesní porosty s významnou flórou, NPR Oulehla a NPP Křéby, které chrání především nelesní společenstva. Mezi dalšími chráněnými územími jsou PR Hašky, PR Ve Žlebcách, PR Vitčický les, PP Přehon, PP Drážov, PP Roviny, PP Roznitál, PP Pahorek, PP Kamenec, PR Mušenice a PP Obora. Ve většině případů chrání stepní a lesostepní biotu (Culek 1996).

4.7. Metody stanovení biologické aktivity půdy Pro stanovení biologické aktivity půdy byl použit respirometrický test: Respirometrický test je založený na měření intenzity tvorby oxidu uhličitého v půdním vzorku a je měřítkem rychlosti rozkladu „dostupných“ organických látek v půdě. V modifikacích testu je stanovována rychlost rozkladu organických látek dusíkatých i bezdusíkatých. Množství vyprodukovaného CO2 (mg.100g-1 zeminy za

29

hodinu) měříme v inkubovaném vzorku zeminy bez přídavku jakéhokoli substrátu (B – bazální), nebo s přídavkem živin, které mohou mikroorganismy snadno využít (potenciální). Jako zdroj uhlíku a dusíku zároveň slouží kombinace glukózy (G) a síranu amonného (N). Základní respirometrickou analýzou se tak získávají čtyři primární údaje z každého vzorku označované výše uvedenými symboly: B, G, N, NG. Z těchto hodnot vypočítané kvocienty pak slouží ke klasifikaci půdních poměrů (Pokorný, Šarapatka, Hejátková 2007).

Parametry biologických testů: Fyziologická využitelnost půdního dusíku (N/B) – je dána poměrem (N/B). Čím je vypočtená hodnota vyšší, tím větší je nedostatek fyziologicky využitelného dusíku. Pokud je v půdě dostatek využitelného dusíku, přidaný dusík již respiraci nezvyšuje a hodnota poměru N/B se blíží jedné.

Lehce využitelné organické látky (G/B) – vyšší hodnoty ukazují na menší množství lehce rozložitelných organických látek.

Vzájemný poměr fyziologicky využitelného uhlíku a dusíku v půdě (G/N) – při vyrovnaném poměru se tato hodnota rovná přibližně hodnotě 5. Nižší hodnoty znamenají nedostatek dusíku a nadbytek organických látek, naopak při vyšším poměru je nadbytek dusíku a nedostatek organických látek.

Stabilita organických látek v půdě (NG/B) – čím je hodnota vyšší, tím větší je stabilita organických látek. Tato hodnota udává, do jaké míry je využívána potenciální schopnost mikroflóry mineralizovat organické látky v porovnání se skutečnou mineralizací.

Faktor komplexního působení f – faktor f je dán poměrem kvocientů (NG/G) : (N/B). Odchylka od 1 udává do jaké míry ostatní, zejména fyzikální faktory, umožňují plnější využití C a N při komplexním působení než při oddělené aplikaci (Pokorný, Šarapatka, Hejátková 2007).

30

4.8. Shluková analýza Shluková analýza je vícerozměrná statistická metoda, která se používá ke klasifikaci objektů. Slouží k třídění jednotek do skupin (shluků) tak, aby si jednotky náležící do jedné skupiny byly podobnější než objekty ze skupin různých (Wikipedia, 10. 11. 2009).

Základním cílem shlukové analýzy je zařadit objekty do skupin (shluků), a to především tak, aby dva objekty stejného shluku si byly více podobné, než dva objekty z různých shluků. Přitom objekty mohou být různého charakteru. Aby bylo dosaženo uvedeného cíle, je potřeba vyřešit celou řadu dílčích úkolů. Shluk je skupina objektů, které uvnitř nějaké větší skupiny nemají ani nahodilý ani rovnoměrný výskyt a jejich vzájemná vzdálenost resp. nepodobnost je menší než vzdálenost resp. nepodobnost s objekty, které patří do jiných shluků. Těžiště shluku je hypotetický prvek, jehož souřadnice ve znakovém prostoru jsou průměrnými hodnotami souřadnic jednotlivých objektů. Prvním problémem je stanovení podobnosti dvou objektů. Aby mohla být podobnost změřena, musí být každý objekt charakterizován pomocí svých vlastností. Shlukování založené na měření podobnosti se nazývá konvenční. Podobnost dvou objektů je funkcí jejich vlastností. Kromě konvenčního shlukování se používá též shlukování konceptuální. Vytvářené shluky jsou založeny na konceptuální soudržnosti, která je funkcí jednak vlastností objektů, jednak popisného jazyka a okolí. Popisný jazyk je způsob, jakým jsou popsány třídy (skupiny) objektů, a okolí je množina sousedících vzorů. Cílem disjunktního shlukování je vytvořit skupiny (shluky) objektů tak, aby objekt v určitém shluku byl co nejvíce podobný objektům ve stejném shluku a co nejméně podobný objektům v jiných shlucích. Jedním z hledisek rozlišení metod může být způsob přiřazení objektů do shluků. To znamená, zda má být objekt zařazen pouze do jednoho shluku (vytvoření disjunktních shluků), nebo zda lze zařadit objekt do více shluků (vytvoření překrývajících se shluků). Rozlišujeme tedy shlukování disjunktní a překrývající se (Řezanková, Húsek, Snášel, 2007).

31

Prvky shlukování Z hlediska analýzy dat je vstupem pro shlukování datová matice, výstupem je identifikace shluků, které mohou být různých typů. Při shlukové analýze se zkoumá podobnost objektů, k čemuž slouží míry podobnosti. K dalším prvkům shlukování lze zařadit kritéria shlukování, stanovení počtu shluků a interpretaci výsledků. Vstupní datová matice – základem vícerozměrné statistické analýzy jsou mrozměrná pozorování objektů, přičemž počet těchto objektů je obvykle označován písmenem n. Objekty mohou být například rostliny, územní celky. Ve statistických programových systémech se vedle termínu pozorování častěji používá pojem případ. Prvky vektoru pozorování jsou hodnoty statistických znaků neboli proměnných. Těmi jsou například vlastnosti rostlin, ukazatele o hospodaření podniků či územních celků (Řezanková, Húsek, Snášel, 2007).

Interpretace výsledků Výsledek shlukování objektů je vždy ovlivněn výběrem proměnných, příp. jejich vahami, které jim jsou při analýze přiřazeny. Dále je výsledek závislý na tom, zda datový soubor obsahuje objekty odlehlé (tj. velmi odlišné od ostatních). Při použití základních shlukovacích algoritmů tvoří takové objekty samostatné shluky. Pokud jsou hojně zastoupeny, pak zvyšováním počtu shluků získáváme další a další jednoobjektové shluky, zatímco neodlehlé objekty tvoří stále jediný shluk (Řezanková, Húsek, Snášel, 2007).

Hierarchická shluková analýza Při tomto typu shlukování rozlišujeme přístup: monotetický, kdy se shluky na určité úrovni vytvářejí vždy pouze podle jedné z proměnných polytetický, při němž se berou v úvahu vždy všechny proměnné současně.

Jiným kritériem pro členění je to, zda jde o analýzu podobnosti (aglomerativní přístup), či nepodobnosti (divizní přístup). Aglomerativní algoritmus vychází ze stavu, v němž je každý objekt samostatným shlukem. Postupně se po dvojicích spojují shluky od nejvíce k nejméně podobným, až je výsledkem jeden shluk.

32

Divizní algoritmus je založen na předpokladu, že na začátku všechny objekty tvoří jeden shluk. Ten je postupně rozdělován až to stavu, v němž je každý objekt samostatným shlukem.

Monotetické shlukování Monotetickou analýzou se označuje speciální typ divizního shlukování, aplikovaného na binární data. Na začátku se vychází z jediného shluku, který se má rozdělit do dvou. To lze učinit podle hodnot libovolné proměnné (jedna skupina bude obsahovat jedničky v této proměnné, druhá nuly). Vyjdeme-li z počtu proměnných m, pak existuje m potenciálních rozdělení všech objektů do dvou skupin. Pro další dělení je k dispozici m – 1 možností atd. Kritérium pro dělení je založeno na měření závislosti dvou proměnných

Monotetické shlukování má mimo jiné tu výhodu, že po provedení analýzy lze snadno zařadit nový objekt, který nebyl obsažen v původně analyzovaných datech. Každý shluk je definován nulami či jedničkami určitých proměnných, čímž jsou vytvořena alokační pravidla pro zařazení nových objektů.

Polytetické shlukování Při aglomerativním hierarchickém shlukování se vychází z toho, že na počátku je každý objekt samostatným shlukem. Postupuje se po krocích, přičemž se v každém kroku spojí dva nejpodobnější shluky. První shluk je vytvořen ze dvou objektů na základě matice (ne)podobností. V dalších krocích je (ne)podobnost shluků stanovována pomocí různých aglomerativních algoritmů . V programových systémech jsou nabízeny: •

metoda průměrné vazby pro mezishlukové vzdálenosti – vzdálenost mezi dvěma shluky je počítána jako aritmetický průměr všech možných vzdáleností objektů, z nichž jeden patří do prvního shluku a druhý do druhého shluku.

•

Metoda průměrné vazby pro vnitrodruhové vzdálenosti – objekty dvou uvažovaných shluků se spojí do jednoho shluku a teprve pak se počítá aritmetický průměr vzdáleností.

•

Metoda nejbližšího souseda – vzdálenost shluků je dána minimální vzdáleností objektů.

33

•

Metoda nejvzdálenějšího souseda – určující je maximální vzdálenost objektů.

•

Centroidní metoda – vzdálenost mezi shluky je počítána jako euklidovská vzdálenost mezi jejich centroidy, což jsou vektory aritmetických průměrů počítané na základě všech objektů obsažených ve shluku.

•

Mediánová metoda – postup je obdobný jako v předchozím případě s tou výjimkou, že jsou brány v úvahu velikosti shluků tj. počty jejich prvků.

•

Wardova metoda – spojují se shluky, u nichž je přírůstek celkového vnitroskupinového součtu čtverců odchylek jednotlivých hodnot od shlukového průměru minimální (Řezanková, Húsek, Snášel, 2007).

Postup shlukování výstižně znázorňuje speciální graf, který se jmenuje dendrogram. Jde o stromový diagram, který znázorňuje postupné shlukování jednak jednotlivých objektů, jednak shluků vytvořených v předchozích krocích. Programové systémy ho vytvářejí buď v horizontální (objekty jsou uvedeny na ose Y) nebo vertikální (objekty jsou uvedeny na ose X) podobě. V prvním případě je na ose Y zakresleno n-listů (jednotlivých objektů). Z těchto listů vycházejí větve. Nejprve se větve dvou objektů, mezi nimiž je nejmenší vzdálenost (resp. nepodobnost), spojí do jedné větve. Hladinou spojení, jejíž hodnota je zaznamenána na ose X, je právě tato vzdálenost. Další postup spojování větví odpovídá postupnému spojování shluků při aglomerativním shlukováním (Řezanková, Húsek, Snášel, 2007).

Základní procedura výpočtu Začíná výpočtem vzdáleností (resp. podobností) jednotlivých objektů pomocí různých koeficientů, které tvoří sekundární matici. Výstupem bývá dendrogram, který kulminuje v bodě, v němž se všechny jednotlivé objekty spojují do jednoho shluku. V každém kroku metoda spojuje objekty nebo skupiny objektů, které jsou si nejbližší resp. nejpodobnější (Marhold, Suda, 2002).

34

Metoda nejbližšího souseda Vzdálenost skupin (na počátku analýzy reprezentované jednotlivými objekty) je zde definována jako vzdálenost mezi jejich nejbližšími objekty. Tato metoda se může používat s koeficienty podobnosti nebo s hodnotami vzdáleností. Častou nevýhodou metody nejbližšího souseda je tzv. řetězový efekt, tj. spojování shluků, jejichž dva objekty jsou sice nejbližší, avšak podle pozice většiny ostatních objektů se ve skutečnosti nejedná o nejbližší shluky (Marhold, Suda, 2002).

35

5. VÝSLEDKY PRÁCE 5.1. Půdní druhy Na základě obsahu jílnatých částic (částice < 0,01mm) byly jednotlivé vzorky roztříděny dle klasifikační stupnice podle Nováka (1949). Do kategorie těžkých půd byly zařazeny vzorky odebrané z těchto pozemků Roštěnice 1–3, Rousínov 1–3, Švábenice 1-3, Tištín 1–3, Olšany 1–3, Určice 1, Kostelec 1–3, Špice, Tetecko, Geret, Niva, Vejvaň, Mrtevíz, U kříží, K lesu, Roviny velké, Blaní obilnina, Blaní vojtěška, u všech vzorků se jednalo o půdy jílovitohlinité. Do kategorie středně těžkých půd byly zařazeny vzorky Určice 2–3, Zahnašovice 1–3, Podlesí, Uhřicko, Letiště, Lískovec, Čtvrtě 1–2, Morkovice 1–3, Dlouhý kus, Stovka, Blata,u všech vzorků se jednalo o půdy hlinité.

Tab. č. 1 Analýza dat jílnatých částic nad 45% (těžké půdy) Stř. hodnota

48,34

Chyba stř. hodnoty

0,363

Medián

48,31

Modus

47,2

Směr. odchylka

2,085

Rozptyl výběru

4,345

Špičatost

-0,481

Šikmost

0,559

Rozdíl max-min

7,22

Minimum

45,53

Maximum

52,75

Součet

1595,09

Počet

33

Tab. č. 2 Histogram četností jílnatých částic nad 45% Třídy

Četnost

45,53

4

46,5614

2

47,5929

8

48,6243

6

49,6557

4

50,6871

5

51,7186

2

52,75

2

36

Graf č. 1 Rozdělení četnosti jílnatých částic nad 45%

jílnaté částice nad 45%

četnost výskytu

10 8 6 4 2 0 45

46

47

48

49

50

51

52

třídy

Tab. č. 3 Analýza dat jílnatých částic 20-45% (středně těžké půdy) Stř. hodnota

42,398

Chyba stř. hodnoty

0,527

Medián

43,31

Modus

43,87

Směr. odchylka

2,173

Rozptyl výběru

4,722

Špičatost

-0,812

Šikmost

-0,920

Rozdíl max-min

6,1

Minimum

38,32

Maximum

44,42

Součet

720,77

Počet

17

Tab. č. 4 Histogram četnosti jílnatých částic 20 – 45% Třídy

Četnost

38,32

1

39,1914

2

40,0629

1

40,9343

0

41,8057

2

42,6774

0

43,5486

3

44,42

8

37

53

54

Graf č. 2 Rozdělení četnosti jílnatých částic 20 – 45% jílnaté částice 20-45%

četnost výskytu

10 8 6 4 2 0 38

39

40

41

42 třídy

5.2. Půdní typy Tab. č. 5 Analýza dat půdních typů Stř. hodnota

46,3172

Chyba stř. hodnoty

0,49905822

Medián

46,65

Modus

47,2

Směr. odchylka

3,5288745

Rozptyl výběru

12,4529553

Špičatost

-0,16569322

Šikmost

-0,37679565

Rozdíl max-min

14,43

Minimum

38,32

Maximum

52,75

Součet

2315,86

Počet

50

Tab. č. 6 Histogram četnosti půdních typů Třídy

Četnost

38,32

1

40,3814

3

42,4428

2

44,5042

11

46,5656

6

48,627

14

50,6884

9

52,75

4

38

43

44

45

Graf č. 3 Rozdělení četnosti jíl.č. ve vzorcích

četnost výskytu

Rozdělení četnosti jíl.č. ve vzorcích 16 14 12 10 8 6 4 2 0 38

40

42

44

46

48

50

52

54

třídy

5.3. Bazální respirace Bazální respirace je respirační stanovení vzorku půdy bez přídavku minerálních a organických látek. Bazální respirace do hodnoty 5 je považována za nízkou, hodnoty 5 – 10 za střední a hodnoty > 10 za vysokou (Pokorný, Šarapatka, Hejátková 2007).

Tab. č. 7 Analýza dat bazální respirace půdní druh a typ Stř. hodnota Chyba stř. hodnoty Medián Modus Směr. odchylka Rozptyl výběru Špičatost Šikmost Rozdíl max-min Minimum Maximum Součet Počet

JH 0,681 0,029 0,69 0,75 0,168 0,028 -0,519 0,022 0,65 0,37 1,02 22,476 33

H 0,736 0,056 0,65 0,59 0,230 0,053 1,734 1,224 0,92 0,43 1,35 12,514 17

černozemě hnědozemě luvizemě 0,655 0,776 0,710 0,029 0,061 0,069 0,68 0,74 0,614 0,75 0,65 0,59 0,152 0,236 0,194 0,023 0,056 0,038 -0,724 1,083 -1,172 -0,255 0,872 0,785 0,53 0,93 0,51 0,37 0,42 0,51 0,9 1,35 1,02 17,68 11,634 5,676 27 15 8

U těžkých půd (jílovitohlinitá zemina) zájmových bioregionů je hodnota bazální respirace považována za nízkou. V půdě je tedy možno předpokládat zvýšené množství lehce rozložitelných organických látek.

39

U středně těžkých půd (hlinitá zemina) zájmových bioregionů je hodnota bazální respirace vyšší než u půd těžkých, ale stále je považována za nízkou. I tady je předpoklad zvýšeného obsahu lehce rozložitelných organických látek. Střední hodnota bazální respirace u černozemí je 0,655 a je tedy považována za nízkou. Tato hodnota je nejnižší hodnotou ze sledovaných půdních typů. Hodnota bazální respirace u hnědozemí je nejvyšší z hodnot u sledovaných půdních typů. Tato hodnota je ovšem také považována za nízkou. Hodnota bazální respirace u luvizemí je stejně jako u předchozích půdních typů nízká.

5.4 Nedostatek fyziologicky využitelného dusíku Nedostatek fyziologicky využitelného dusíku je dán poměrem N/B. Čím je vypočtená hodnota vyšší, tím větší je nedostatek fyziologicky využitelného dusíku. Pokud je v půdě dostatek využitelného dusíku, přidaný dusík již respiraci nezvyšuje a hodnota poměru N/B se blíží jedné. Nedostatek fyziologicky využitelného dusíku udává, kolik nitrátového dusíku mají k dispozici pěstované rostliny a kolik odčerpávají půdní mikroorganismy. Hodnoty fyziologické využitelnosti půdního dusíku nad 1 jsou považovány za nízké (Pokorný, Šarapatka, Hejátková 2007).

Tab. č. 8 Analýza dat nedostatku fyziologicky využitelného dusíku půdní druh a typ Stř. hodnota Chyba stř. hodnoty Medián Modus Směr. odchylka Rozptyl výběru Špičatost Šikmost Rozdíl max-min Minimum Maximum Součet Počet

JH 1,325 0,045 1,263

H 1,246 0,054 1,204

0,259 0,067 3,061 1,607 1,192 1 2,192 43,715 33

0,223 0,050 -0,534 0,669 0,753 0,925 1,678 21,181 17

černozemě hnědozemě luvizemě 1,334 1,196 1,367 0,050 0,059 0,075 1,244 1,108 1,370 0,258 0,067 3,822 1,766 1,179 1,013 2,192 36,018 27

40

0,228 0,052 2,807 1,593 0,885 0,925 1,81 17,943 15

0,213 0,045 -0,633 0,149 0,633 1,045 1,678 10,935 8

Fyziologická využitelnost půdního dusíku se u těžkých půd pohybuje nad hranicí jedné, proto se jedná o půdy s nízkou využitelností dusíku. U středně těžkých půd je hodnota fyziologické využitelnosti půdního dusíku rovněž nízká, i když je vyšší než u těžkých půd. Fyziologická využitelnost půdního dusíku dosahuje u černozemí nízkých hodnot. Hodnota fyziologické využitelnosti půdního dusíku je u hnědozemí ze sledované skupiny půdních typů nejvyšší. Hodnota využitelnosti je však nad hranicí jedné a je tedy považována taktéž za nízkou. U luvizemí je hodnota fyziologické využitelnosti půdního dusíku nejvýše nad hranicí jedné, a je tedy nejnižší ze sledované skupiny půdních typů.

5.5 Fyziologický poměr C:N Při vyrovnaném poměru se tato hodnota rovná přibližně hodnotě 5. Nižší hodnoty znamenají nedostatek dusíku a nadbytek organických látek, naopak při vyšším poměru je nadbytek dusíku a nedostatek organických látek (Pokorný, Šarapatka, Hejátková 2007).

Tab. č. 9 Analýza dat fyziologického poměru C:N půdní druh a typ JH Stř. hodnota 4,041 Chyba stř. hodnoty 0,231 Medián 3,818 Modus Směr. odchylka 1,327 Rozptyl výběru 1,761 Špičatost 0,983 Šikmost 0,252 Rozdíl max-min 6,505 Minimum 0,874 Maximum 7,379 Součet 133,349 Počet 33

H 4,007 0,281 4,144 1,160 1,345 -1,043 0,135 3,772 2,365 6,137 68,116 17

černozemě hnědozemě luvizemě 4,062 3,975 4,022 0,260 0,243 0,570 3,954 4,144 3,618 1,349 1,819 0,245 -0,180 5,785 0,874 6,659 109,669 27

0,939 0,883 -1,148 -0,075 2,682 2,597 5,279 59,622 15

1,611 2,596 2,263 1,386 5,014 2,365 7,379 32,174 8

Nižší hodnoty fyziologického poměru C:N ukazují na to, že v těžkých půdách je nedostatek dusíku a nadbytek organických látek. U půd středně těžkých je také pozorovatelný nedostatek dusíku a nadbytek organických látek.

41

U černozemí je fyziologický poměr C:N nejvyšší, ale přesto nedosahuje hodnoty 5. V černozemích je tedy také nedostatek dusíku a nadbytek organických látek. Hnědozemě dosahují nejnižších hodnot fyziologického poměru C:N ze sledované skupiny půdních typů. V půdách je rovněž nedostatek dusíku a nadbytek organických látek. U luvizemí stejně jako u ostatních výše uvedených půdních typů je nedostatek dusíku a nadbytek organických látek.

5.6. Stabilita organických látek Stabilita organických látek v půdě je vyjádřena kvocientem (NG\B). Čím je tato hodnota vyšší, tím větší je stabilita organických látek. Tato hodnota udává, do jaké míry je využívána potenciální schopnost mikroflóry mineralizovat organické látky v porovnání se skutečnou mineralizací (Pokorný, Šarapatka, Hejátková 2007).

Tab. č. 10 Analýza dat stability organických látek půdní druh a typ JH Stř. hodnota 13,019 Chyba stř. hodnoty 0,625 Medián 12,593 Modus Směr. odchylka 3,593 Rozptyl výběru 12,910 Špičatost 4,031 Šikmost 1,540 Rozdíl max-min 18,238 Minimum 7,718 Maximum 25,956 Součet 429,614 Počet 33

H 14,052 1,639 13,215 6,758 45,672 -1,210 0,495 20,771 5,18 25,951 238,892 17

černozemě hnědozemě luvizemě 13,904 13,382 11,547 0,873 1,600 0,938 13,296 13,215 11,979 4,534 20,558 0,538 0,942 17,956 8 25,956 375,405 27

6,198 38,416 0,125 0,925 20,771 5,18 25,951 200,725 15

2,652 7,034 0,355 0,230 8,478 7,718 16,196 92,376 8

Hodnota stability organických látek u těžkých půd odpovídá hodnotám u půd intenzivně zemědělsky ovlivněných. V půdách je tedy nízká stabilita organických látek. U středně těžkých půd je stabilita organických látek vyšší než u půd těžkých, stále je však považována za nízkou. Hodnota stability organických látek černozemí je nejvyšší z hodnot u sledovaných půdních typů. U půd je však snížená stabilita organických látek.

42

Hnědozemě jsou jednou ze skupin intenzivně zemědělsky obdělávaných půd a hodnoty stability organických látek tedy odpovídají hodnotám těchto půd. Hodnota stability organických látek u luvizemí je nejnižší z hodnot dosahovaných u výše uvedených půdních typů. Jedná se tedy také o nízkou stabilitu organických látek.

5.7 Faktor komplexního působení Faktor je dán poměrem kvocientů (NG/G) : (N:B). Odchylka od 1 udává do jaké míry ostatní, zejména fyzikální faktory, umožňují plnější využití C a N při komplexním působení než při oddělené aplikaci (Pokorný, Šarapatka, Hejátková 2007). Tab. č. 11 Analýza dat faktoru komplexního působení půdní druh a typ Stř. hodnota Chyba stř. hodnoty Medián Modus Směr. odchylka Rozptyl výběru Špičatost Šikmost Rozdíl max-min Minimum Maximum Součet Počet

JH 2,138 0,206 1,972

H 2,293 0,207 2,177

1,181 1,394 19,036 3,887 7,175 0,776 7,951 70,545 33

0,854 0,728 2,840 1,432 3,493 1,211 4,704 38,982 17

černozemě hnědozemě luvizemě 2,214 2,399 1,719 0,241 0,231 0,190 2,068 2,292 1,779 1,253 1,571 18,003 3,896 6,935 1,016 7,951 59,786 27

0,896 0,803 1,742 1,235 3,251 1,453 4,704 35,986 15

0,536 0,288 0,526 -0,458 1,75 0,776 2,526 13,755 8

Faktor komplexního působení u těžkých půd dosahuje nízkých hodnot, „potenciální úrodnost“ je tedy snížená. Hodnota faktoru komplexního působení u středně těžkých půd dosahuje vyšších hodnot než u půd těžkých, „potenciální úrodnost“ je taktéž snížená. Faktor komplexního působení u černozemí dosahuje nižších hodnot stejně jako u následujících půdních typů. Hodnota faktoru komplexního působení u hnědozemí dosahuje nejvyšších hodnot ze sledované skupiny půdních typů. Potenciální úrodnost je i u hnědozemí považována za sníženou.

43

U luvizemí je dosahováno nejnižších hodnot faktoru komplexního působení ze sledované skupiny půdních typů. Potenciální úrodnost je snížená.

5.8 Vyhodnocení půdních druhů Tab. č. 12 Bazální respirace u půdních druhů kategorie velmi nízká nízká střední vysoká velmi vysoká

Nad 45% j.č. < 0,261 0,429 - 0,597 0,597 - 0,765 0,765 - 0,933 > 1,101

20-45% j.č. < 0,161 0,391 - 0,621 0,621 - 0,851 0,851 - 1,081 > 1,311

Tab. č. 13 Nedostatek fyziologicky využitelného dusíku u půdních druhů kategorie velmi nízká nízká střední vysoká velmi vysoká

Nad 45% j.č. > 1,973 1,714 - 1,455 1,455 - 1,195 1,195 - 0,677 < 0,936

20-45% j.č. > 1,804 1,581 - 1,358 1,358 - 1,134 1,134 - 0,688 < 0,911

Tab. č. 14 Fyziologický poměr C/N u půdních druhů kategorie velmi nízká nízká střední vysoká velmi vysoká

Nad 45% j.č. < 0,723 2,05 - 3,377 3,377 - 4,705 4,705 - 6,032 > 7,359

20-45% j.č. < 1,107 2,267 - 3,427 3,427 - 4,587 4,587 - 5,747 > 6,907

Tab. č. 15 Stabilita organických látek u půdních druhů kategorie velmi nízká nízká střední vysoká velmi vysoká

Nad 45% j.č. < 4,036 7,629 - 11,222 11,222 - 14,816 14,816 - 18,409 > 22,002

20-45% j.č. <0 3,915 - 10,673 10,673 - 17,431 17,431 - 24,189 > 30,947

44

Tab. č. 16 Faktor komplexního působení u půdních druhů kategorie velmi nízká nízká střední vysoká velmi vysoká

Nad 45% j.č. <0 0,366 - 1,547 1,547 - 2,729 2,729 - 3,91 > 5,091

20-45% j.č. < 0,158 0,12 - 1,866 1,866 - 2,72 2,72 - 3,574 > 4,428

5.9 Vyhodnocení půdních typů Tab. č. 17 Bazální respirace u půdních typů kategorie velmi nízká nízká střední vysoká velmi vysoká

černozemě < 0,275 0,427 - 0,579 0,579 - 0,731 0,731 - 0,883 >1,035

hnědozemě < 0,186 0,422 - 0,658 0,658 - 0,894 0,894 - 1,13 > 1,366

luvizemě < 0,225 0,419 - 0,613 0,613 - 0,807 0,807 - 1,001 > 1,195

Tab. č. 18 Nedostatek fyziologicky využitelného dusíku u půdních typů kategorie velmi nízká nízká střední vysoká velmi vysoká

černozemě > 1,984 1,724 - 1,464 1,464 - 1,204 1,204 - 0,944 < 0,684

hnědozemě > 1,766 1,538 - 1,31 1,31 - 1,082 1,082 - 0,854 < 0,626

luvizemě > 1,902 1,688 - 1,474 1,474 - 1,26 1,26 - 1,046 < 0,832

Tab. č. 19 Fyziologický poměr C/N u půdních typů kategorie velmi nízká nízká střední vysoká velmi vysoká

černozemě < 0,685 2,035 - 3,385 3,385 - 4,735 4,735 - 6,085 > 7,435

hnědozemě <1,627 2,566 - 3,505 3,505 - 4,445 4,445 - 5,384 > 6,323

luvizemě <0 1,605 - 3,216 3,216 - 4,828 4,828 - 6,439 > 8,05

Tab. č. 20 Stabilita organických látek u půdních typů kategorie černozemě hnědozemě luvizemě velmi nízká < 2,565 <0 < 4,917 nízká 7,099 - 11,633 4,085 - 10,283 7,569 - 10,221 střední 11,633 - 16,167 10,283 - 16,481 10,221 - 12,873 vysoká 16,167 - 20,701 16,481 - 22,679 12,873 - 15,525 velmi vysoká > 25,235 > 28,877 > 18,177

45

Tab. č. 21 Faktor komplexního působení u půdních typů kategorie velmi nízká nízká střední vysoká velmi vysoká

černozemě <0 0,339 - 1,589 1,589 - 2,839 2,839 - 4,089 > 5,339

hnědozemě < 0,16 1,056 - 1,952 1,952 - 2,848 2,848 - 3,744 > 4,64

luvizemě < 0,379 0,915 - 1,451 1,451 - 1,987 1,987 - 2,523 > 3,059

Graf č. 4 Stromový diagram

Vzorky půd byly rozděleny do 11 skupin: Do skupiny A byly zařazeny tyto vzorky: Čtvrtě 2, Lískovec, Letiště, Zahnašovice 3, Určice 2, Olšany 2 Skupina B obsahuje tyto vzorky: Morkovice 2, Stovka, Morkovice 3, Čtvrtě 1, Blata, Podlesí, Morkovice 1, Zahnašovice 2, Dlouhý kus, Uhřicko, Zahnašovice 1, Určice 3, Roštění 3, Určice 1, Olšany 1, Kostelec 3, Rousínov 3, Roštěnice 2, Roviny velké, Blaní obilnina, K Lesu, U Kříží, Olšany 3, Špice, Tišín 1, Kostelec 2, Tišín 2, Roštění 2, Švábenice 2, Blaní vojtěška, Švábenice 3, Švábenice 1, Tišín 3, Rousínov 1,

46

Mrtevíz, Kostelec 1, Tetecko, Geret, Roštění 1, Roštěnice 3, Rousínov 2, Vejvaň, Niva, Roštěnice 1 Skupina C: Morkovice 2, Stovka, Morkovice 3, Čtvrtě 1, Blata, Podlesí, Morkovice 1, Zahnašovice 2 Skupina D: Dlouhý kus, Uhřicko, Zahnašovice 1, Určice 3, Roštění 3, Určice 1, Olšany 1, Kostelec 3, Rousínov 3, Roštěnice 2, Roviny velké, Blaní obilnina, K Lesu, U Kříží, Olšany 3, Špice, Tišín 1, Kostelec 2, Tišín 2, Roštění 2, Švábenice 2, Blaní vojtěška, Švábenice 3, Švábenice 1, Tišín 3, Rousínov 1, Mrtevíz, Kostelec 1, Tetecko, Geret, Roštění 1, Roštěnice 3, Rousínov 2, Vejvaň, Niva, Roštěnice 1 Skupina E: Dlouhý kus, Uhřicko, Zahnašovice 1, Určice 3, Roštění 3, Určice 1, Olšany 1, Kostelec 3, Rousínov 3 Skupina F: Roštěnice 2, Roviny velké, Blaní obilnina, K Lesu, U Kříží, Olšany 3, Špice, Tišín 1, Kostelec 2, Tišín 2, Roštění 2, Švábenice 2, Blaní vojtěška, Švábenice 3, Švábenice 1, Tišín 3, Rousínov 1, Mrtevíz, Kostelec 1, Tetecko, Geret, Roštění 1, Roštěnice 3, Rousínov 2, Vejvaň, Niva, Roštěnice 1

Skupina 1: Čtvrtě 2, Lískovec, Letiště, Zahnašovice 3, Určice 2, Olšany 2 Skupina 2: Morkovice 2, Stovka, Morkovice 3, Čtvrtě 1, Blata, Podlesí, Morkovice 1, Zahnašovice 2 Skupina 3: Dlouhý kus, Uhřicko, Zahnašovice 1, Určice 3, Roštění 3, Určice 1, Olšany 1, Kostelec 3, Rousínov 3 Skupina 4: Roštěnice 2, Roviny velké, Blaní obilnina, K Lesu, U Kříží, Olšany 3, Špice, Tišín 1, Kostelec 2, Tišín 2, Roštění 2, Švábenice 2, Blaní vojtěška, Švábenice 3, Švábenice 1, Tišín 3, Rousínov 1 Skupina 5: Mrtevíz, Kostelec 1, Tetecko, Geret, Roštění 1, Roštěnice 3, Rousínov 2, Vejvaň, Niva, Roštěnice 1

47

Tab. č. 22 Analýza dat pro jílnaté částice skupina A B C D E F 1 2 3 4 5

průměr 44,145 46,613 41,301 47,794 45,349 48,609 44,145 41,301 45,349 47,854 49,892

hladina spolehlivosti 2,352 1,090 2,129 0,870 1,722 0,849 2,352 2,129 1,722 1,016 1,330

Graf č. 5 Hodnoty jílnatých částic pro vypočtené shluky Hodnoty jílnatých částic pro vypočtené shluky 53 51 49

(jíl.č.)

47 45 43 41 39 37 1

2

3

4

5

čslo shluku

Shlukovou analýzou byl obsah jílnatých částic rozdělen do pěti shluků, kde se od sebe statisticky průkazně liší shluk 2 a shluky 4, 5. Ve shluku 2 je průměrný obsah jílnatých částic 41% zatím co ve shluku 5 je průměrný obsah jílnatých částic 50%. Půdy ve shlucích 1 a 2 jsou tedy řazeny do kategorie půd středně těžkých. Shluky 3, 4 a 5 obsahují půdy těžké.

48

Tab. č. 23 Analýza dat pro bazální respiraci skupina A B C D E F 1 2 3 4 5

průměr 0,737 0,695 0,758 0,681 0,578 0,715 0,737 0,758 0,578 0,762 0,635

hladina spolehlivosti 0,241 0,057 0,218 0,057 0,127 0,063 0,241 0,218 0,127 0,085 0,080

Graf č. 6 Hodnoty bazální respirace pro vypočtené shluky Hodnoty bazální respirace pro vypočtené shluky 1,10 1,00 0,90

(B)

0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 1

2

3

4

5

číslo shluku

Bazální respirace byla shlukovou analýzou rozdělena taktéž do pěti shluků. Nejnižší průměrná hodnota (0,578) se vyskytuje ve shluku 3. Nejvyšší průměrná hodnota (0,758) se nachází ve shluku 2. Mezi jednotlivými shluky však není statisticky průkazný rozdíl. Celkově lze bazální respiraci zařadit podle tab. č. 12 (shluky 1 a 2 středně těžké půdy, shluky 3, 4 a 5 těžké půdy) do kategorie střední bazální respirace.

49

Tab. č. 24 Analýza dat pro nedostatek fyziologicky využitelného dusíku skupina A B C D E F 1 2 3 4 5

průměr 1,330 1,294 1,249 1,303 1,405 1,270 1,330 1,249 1,405 1,265 1,278

hladina spolehlivosti 0,220 0,077 0,232 0,085 0,300 0,072 0,220 0,232 0,300 0,081 0,164

Graf č. 7 Hodnoty nedostatku fyziologicky využitelného dusíku pro vypočtené shluky Hodnoty nedostatku fyziologicky využitelného dusíku pro vypočtené shluky 1,80 1,70 1,60

(N/B)

1,50 1,40 1,30 1,20 1,10 1,00 0,90 1

2

3

4

5

číslo shluku

Hodnoty nedostatku fyziologicky využitelného dusíku byly taktéž rozděleny shlukovou analýzou do pěti shluků. Nejvyššího nedostatku je dosahováno ve třetím shluku, kde je průměrná hodnota 1, 405. Nejmenší nedostatek je zaznamenán ve shluku 2, kde je průměrná hodnota 1, 249. Mezi jednotlivými shluky není statisticky průkazný rozdíl. Celkově lze nedostatek fyziologicky využitelného dusíku zařadit podle tab. č. 13 do střední kategorie.

50

Tab. č. 25 Analýza dat pro vzájemný poměr fyziologicky využitelného uhlíku a dusíku skupina A B C D E F 1 2 3 4 5

průměr 4,841 3,919 3,044 4,113 4,519 3,978 4,841 3,044 4,519 3,896 4,117

hladina spolehlivosti 0,946 0,386 0,556 0,438 1,081 0,497 0,946 0,556 1,081 0,768 0,533

Graf č. 8 Hodnoty vzájemného poměru fyziologicky využitelného uhlíku a dusíku pro vypočtené shluky Hodnoty vzájemného poměru fyziologicky využitelného uhlíku a dusíku v půdě pro vypočtené shluky 7,000 6,000

(G/N)

5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 1

2

3

4

5

číslo shluku

Shluková analýza rozdělila vzájemný poměr fyziologicky využitelného uhlíku a dusíku do pěti skupin. Statisticky průkazný rozdíl je mezi shluky 1 a 2, rozdíl ostatních shluků je statisticky neprůkazný. Nejvyšších hodnot vzájemného poměru fyziologicky využitelného uhlíku a dusíku je dosahováno ve shluku 1, kde je průměrná hodnota 4,841. Nejnižší hodnota vzájemného poměru fyziologicky využitelného uhlíku a dusíku je u shluku 2, kde je průměrná hodnota 3,044.

Žádná z průměrných hodnot však

nedosahuje hodnoty 5 v půdách je tedy nedostatek dusíku a nadbytek uhlíku.

51

Tab. č. 26 Analýza dat pro stability organických látek skupina A B C D E F 1 2 3 4 5

průměr 23,535 11,984 8,078 12,852 16,011 11,799 23,535 8,078 16,011 10,578 13,874

hladina spolehlivosti 2,344 0,957 1,249 0,925 1,389 0,835 2,344 1,249 1,389 0,740 0,899

Graf č. 9 Hodnoty stability organických látek pro vypočtené shluky Hodnoty stability organických látek v půdě pro vypočtené shluky 29,000

(NG/B)

24,000 19,000 14,000 9,000 4,000 1

2

3

4

5

číslo shluku

Stabilita organických látek byla taktéž rozdělena shlukovou analýzou do pěti shluků. Nejvyšších hodnot stability organických látek je dosahováno u shluku 1, kde je průměrná hodnota 23,535. Nejnižší hodnoty stability organických látek jsou obsaženy ve shluku 2, kde je průměrná hodnota 8,078. Mezi shluky 2,4 a shluky 3,5 není statisticky průkazný rozdíl. Podle tab. č. 15

lze stabilitu organických látek u

jednotlivých shluků zařadit do těchto kategorií: shluk 1 – vysoká stabilita organických látek, shluk 2 – nízká stabilita organických látek, shluk 3 – vysoká stabilita organických látek, shluk 4 – nízká stabilita organických látek, shluk 5 – střední stabilita organických látek.

52

Tab. č. 27 Analýza dat pro faktor komplexního působení skupina A B C D E F 1 2 3 4 5

průměr 2,953 2,087 1,819 2,146 2,087 2,166 2,953 1,819 2,087 2,139 2,211

hladina spolehlivosti 1,029 0,320 0,351 0,387 0,454 0,509 1,029 0,351 0,454 0,813 0,414

Graf č. 10 Hodnoty faktoru komplexního působení pro vypočtené shluky Hodnoty faktoru komplexního působení pro vypočtené shluky 4,500

f (NG/G)/(N/B)

4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 1

2

3

4

5

číslo shluku

Shluková analýza rozdělila faktor komplexního působení do pěti shluků. Mezi jednotlivými shluky není statisticky průkazný rozdíl. Nejvyšších hodnot faktoru komplexního působení je dosahováno u shluku 1, kde je průměrná hodnota 2,953. Nejnižší hodnoty faktoru komplexního působení jsou obsaženy ve shluku 2, kde je průměrná hodnota 1,819.

53

Výsledky byly zpracovány analýzou jedné proměnné a jsou uvedeny v následujících tabulkách. Tab. č. 28 Jílnaté částice skupina shluků Stř. hodnota Chyba stř. hodnoty Medián Modus Směr. odchylka Rozptyl výběru Špičatost Šikmost Rozdíl max-min Minimum Maximum Součet Počet Hladina spolehlivosti (95,0%)

1 44,145 0,915 43,59 43,31 2,241 5,024 3,199 1,480 6,66 41,65 48,31 264,87 6 2,352

2 41,301 0,900 41,37 43,87 2,547 6,486 -2,631 -0,039 5,55 38,32 43,87 330,41 8 2,129

3 45,349 0,747 45,53 44,42 2,240 5,019 0,787 -0,421 7,78 41,09 48,87 408,14 9 1,722

4 47,854 0,479 47,2 47,2 1,976 3,904 -0,342 0,748 6,11 45,53 51,64 813,52 17 1,016

5 49,892 0,588 49,7 50,53 1,859 3,454 -0,733 0,428 5,54 47,21 52,75 498,92 10 1,330

1 0,737 0,094 0,77

2 0,758 0,092 0,65 0,59 0,261 0,068 4,458 2,081 0,76 0,59 1,35 6,06 8 0,218

3 0,578 0,055 0,6 0,61 0,166 0,027 2,024 0,997 0,56 0,37 0,93 5,2 9 0,127

4 0,762 0,040 0,77

5 0,635 0,036 0,665 0,54 0,112 0,013 -0,487 -0,704 0,33 0,42 0,75 6,35 10 0,080

Tab. č. 29 Bazální respirace skupina shluků Stř. hodnota Chyba stř. hodnoty Medián Modus Směr. odchylka Rozptyl výběru Špičatost Šikmost Rozdíl max-min Minimum Maximum Součet Počet Hladina spolehlivosti (95,0%)

0,229 0,053 -1,510 -0,178 0,6 0,43 1,03 4,424 6 0,241

54

0,165 0,027 -0,352 -0,445 0,6 0,42 1,02 12,956 17 0,085

Tab. č. 30 Nedostatek fyziologicky využitelného dusíku skupina shluků Stř. hodnota Chyba stř. hodnoty Medián Modus Směr. odchylka Rozptyl výběru Špičatost Šikmost Rozdíl max-min Minimum Maximum Součet Počet Hladina spolehlivosti (95,0%)

1 1,330 0,086 1,226

2 1,249 0,098 1,097

3 1,405 0,130 1,230

4 1,265 0,038 1,244

5 1,278 0,073 1,243

0,210 0,044 -0,227 1,181 0,513 1,163 1,676 7,978 6 0,220

0,278 0,077 -1,267 0,862 0,665 1,013 1,678 9,993 8 0,232

0,391 0,153 0,964 1,159 1,267 0,925 2,192 12,647 9 0,300

0,157 0,025 -0,456 0,319 0,551 1,045 1,596 21,501 17 0,081

0,230 0,053 2,760 1,471 0,81 1 1,81 12,777 10 0,164

Tab. č. 31 Vzájemný poměr fyziologicky využitelného uhlíku a dusíku v půdě skupina shluků Stř. hodnota Chyba stř. hodnoty Medián Modus Směr. odchylka Rozptyl výběru Špičatost Šikmost Rozdíl max-min Minimum Maximum Součet Počet Hladina spolehlivosti (95,0%)

1 4,841 0,368 4,759

2 3,044 0,235 2,766

3 4,519 0,469 4,380

4 3,896 0,362 3,656

5 4,117 0,235 4,283

0,902 0,813 -1,530 0,341 2,331 3,806 6,137 29,044 6 0,946

0,665 0,442 -0,154 0,937 1,901 2,365 4,266 24,355 8 0,556

1,407 1,979 1,630 -0,745 5,001 1,658 6,659 40,67 9 1,081

1,493 2,230 1,337 0,538 6,505 0,874 7,379 66,226 17 0,768

0,745 0,555 -0,412 -0,356 2,405 2,868 5,273 41,17 10 0,533

55

Tab. č. 32 Stabilita organických látek skupina shluků Stř. hodnota Chyba stř. hodnoty Medián Modus Směr. odchylka Rozptyl výběru Špičatost Šikmost Rozdíl max-min Minimum Maximum Součet Počet Hladina spolehlivosti (95,0%)

1 23,535 0,912 23,404

2 8,078 0,528 8,185

3 16,011 0,602 16,196

4 10,578 0,349 10,729

5 13,874 0,398 13,992

2,234 4,991 -2,665 0,086 4,776 21,18 25,956 141,209 6 2,344

1,495 1,807 1,440 1,257 2,234 3,264 2,073 1,581 2,373 -0,655 -0,517 1,744 -0,557 0,140 -0,257 0,321 5,328 5,352 4,987 4,76 5,18 13,215 7,718 11,684 10,508 18,567 12,705 16,444 64,626 144,098 179,834 138,739 8 9 17 10 1,249 1,389 0,740 0,899

Tab. č. 33 Faktor komplexního působení skupina shluků Stř. hodnota Chyba stř. hodnoty Medián Modus Směr. odchylka Rozptyl výběru Špičatost Šikmost Rozdíl max-min Minimum Maximum Součet Počet Hladina spolehlivosti (95,0%)

1 2,953 0,400 2,746

2 1,819 0,149 1,692

3 2,087 0,197 1,972

4 2,139 0,383 1,866

5 2,211 0,183 2,138

0,981 0,962 1,648 1,310 2,623 2,081 4,704 17,72 6 1,029

0,420 0,176 -1,390 0,172 1,145 1,211 2,356 14,551 8 0,351

0,591 0,349 -1,255 0,475 1,557 1,387 2,944 18,781 9 0,454

1,580 2,498 13,096 3,424 7,175 0,776 7,951 36,37 17 0,813

0,578 0,334 0,053 0,608 1,862 1,453 3,315 22,105 10 0,414

56

6. DISKUSE Hodnocení vlastností v jednotlivých skupinách Půdní druh hodnocený obsahem jílnatých částic (< 0,01 mm): Z přiloženého grafu č. 1 je patrné, že rozdíly mezi skupinami 2 a 4, 5 jsou průkazné. Skupiny 1 a 2 patří do kategorie půd hlinitých, skupiny 3, 4 a 5 do kategorie půd jílovitohlinitých. Vliv půdního druhu na půdní procesy je považována za zásadní (Němeček 1990) a shluková analýza tato tvrzení prokázala. Přiřazení půdních typů do jednotlivých skupin (příloha č. 4) shlukovou analýzou půdním typům dobře odpovídá. Ve druhé skupině zrnitostně se jedná o nejlehčí půdy, je z osmi půd pět hnědozemí, dvě luvizemě a pouze jedna černozem. V páté skupině (zrnitostně nejtěžší půdy (50 % j.č.) je z deseti případů 5 černozemí a 5 hnědozemí.

Bazální respirace je závislá především na vláhových podmínkách, dále na zrnitostním složení a dostatku energetických zdrojů. Rozdíly mezi skupinami jsou pro vysokou variabilitu výsledů neprůkazné. Výsledky však dobře korespondují s uvedenými faktory. Nejvyšších průměrných hodnot bazální respirace je dosahováno ve druhé skupině (nejlehčí půdy), přesto, že faktor komplexního působení je ze všech skupin nejnižší. Ve skupině 4, kde je rovněž vysoká respirace je to umožněno především dostatkem lehce rozložitelných organických látek (viz. dále). Ve skupině třetí je nejnižší bazální respirace způsobena nedostatkem fyziologicky využitelného dusíku a vysokou stabilitou organických látek. Fyziologický poměr C:N (z proměnných respiračních testů G:N). Za optimální lze považovat poměr 5. Nižší hodnoty diagnostikují nedostatek dusíku, naopak vyšší hodnoty nedostatek uhlíku. Největší nedostatek dusíku je ve skupině 2 (průměr 3,04), nejvyšší hodnota je ve skupině první, ale i zde hodnota 4,8 ukazuje na mírný nedostatek dusíku. Výsledek analýzy prokázal všeobecný nedostatek dusíku v zemědělských půdách zkoumané oblasti. Fyziologická stabilita organických látek (NG:B) - rozdíly mezi skupinami jsou statisticky průkazné. Ve skupině první je hodnota nejvyšší. Přihlédneme-li k faktoru komplexního působení který je v této skupině nevyšší jedná se o zjištění zásadní neboť vysokou biologickou aktivitou (vyvolanou antropogenní činností) dochází ke „spotřebování“ využitelných uhlíkatých látek a dochází k relativnímu zvýšení stability 57

organických látek. Potenciálně úrodná půda je poškozována. Navrhuji zařadit tento ukazatel (stabilita organických látek) ze jeden z ukazatelů úrovně antropogenní degradace půdy.

Faktor komplexního působení- ukazatel potenciální úrodnosti půdy, je nejvyšší ve skupině první (2,95) a nejnižší ve skupině druhé (1,82). Vytvořené shluky velmi dobře korespondují se zastoupením půdních typů v nich. Ve skupině 1 jsou z 50 % zastoupeny černozemě a z 50 % hnědozemě. Ve skupině 2 jsou to hnědozemě a luvizemě.

Hodnocení jednotlivých skupin metodou probitových radiogramů Metoda probitových radiogramů je založena na standardizaci hodnot, v našem případě směrodatnou odchylkou (Marhold, K. – Suda, 2002). Hodnoty různých veličin je pak možno srovnávat mezi sebou (využívá se například ve šlechtění). Grafické vyjádření je jednoznačné a velmi dobře vypovídající. Probitový radiogram shluku č. 1

F

jílovité 7 6 5 4 3

NG/B

B

N/B G/N

Probitový radiogram shluku č. 1 prokázal mírný nedostatek fyziologicky využitelného dusíku a vysokou stabilitu organických látek. Jedná se o potenciálně úrodné půdy.

58

Probitový radiogram shluku č. 2

F

jílovité 7 6 5 4 3

NG/B

B

N/B G/N

Probitový radiogram shluku č. 2 ukazuje na vysokou bazální respiraci, výrazný nedostatek fyziologicky využitelného dusíku, nízkou stabilitu organických látek a nevyvážený fyziologický poměr C:N (nedostatek uhlíku). Celkově se jedná o půdy s nízkou kvalitou. Probitový radiogram shluku č. 3

F

jílovité 7 6 5 4 3

B

NG/B

N/B G/N

Probitový radiogram shluku č. 3 ukazuje na nízkou bazální respiraci způsobenou výrazným nedostatkem fyziologicky využitelného dusíku.

59

Probitový radiogram shluku č. 4

F

jílovité 7 6 5 4 3

B

NG/B

N/B G/N

Probitový radiogram shluku č. 4 ukazuje zvýšenou bazální respiraci umožněnou dostatkem fyziologicky využitelného dusíku a sníženou stabilitou organických, snadno mineralizovatelných organických látek. Jedná se o půdy s nižší kvalitou.

Probitový radiogram shluku č. 5

F

jílovité 7 6 5 4 3

NG/B

B

N/B G/N

Probitový radiogram shluku č. 5 jsou zde zastoupeny nejtěžší půdy a půdní druh ovlivňuje vše ostatní, bazální respirace je snížena, tím je dostatek fyziologicky využitelného dusíku, stabilita organických látek je nízká a celková kvalita půdy je snížená.

60

7. ZÁVĚR Pro zpracování druhové (půdy střední a těžké) a typové (černozemě, hnědozemě a luvizemě) charakteristiky biologických vlastností půdy bylo v letech 2000 až 2005 odebráno padesát vzorků orných (0–30 cm) půd z oblasti střední Moravy. Biologické vlastnosti půd byly stanoveny respirometrickým testem a zpracovány statistickou analýzou jedné proměnné. Dále byly vzorky podrobeny shlukové analýze, která je roztřídila do skupin na základě jejich podobnosti. Pro tyto skupiny lze vyvodit následující závěry: Bazální respirace - nejvyšších průměrných hodnot bazální respirace je dosahováno na nejlehčích půdách. Vysoká respirace je umožněna především dostatkem lehce rozložitelných organických látek. Černozemní půda vykazuje nejnižší bazální respiraci, která je způsobena nedostatkem fyziologicky využitelného dusíku a vysokou stabilitou organických látek. Nedostatek fyziologicky využitelného dusíku- nejvyššího nedostatku je dosahováno na půdě tvořené převážně černozemí. Nedostatek fyziologického dusíku nedovoluje zvýšení bazální respirace, která je v této skupině velmi nízká. Fyziologický poměr C:N – výsledek analýzy prokázal všeobecný nedostatek dusíku v zemědělských půdách zkoumané oblasti. Stabilita organických látek- nejvyšších hodnot je dosahováno na středně těžkých

půdách.

Vysokou

biologickou

aktivitou

dochází

ke

„spotřebování“

využitelných uhlíkatých látek a dochází k relativnímu zvýšení stability organických látek. Potenciálně úrodná půda je poškozována. Navrhuji zařadit stabilitu organických látek za jeden z ukazatelů úrovně antropogenní degradace půdy. Faktor komplexního působení - udává hodnotu „potenciální úrodnosti půdy“. Z výsledků je patrné vysoké snížení tohoto faktoru. Je tedy zřejmé, že zaznamenáváme výrazný pokles všeobecné biologické aktivity půd.

Vlivem činnosti člověka došlo k tomu, že nelze hodnotit půdy dle jejich typologie. Ornice mají vlastnosti natolik podobné, že neodpovídají dané typologii. Pro hodnocení je rozhodující především půdní druh.

Navrhuji aby se podobné hodnocení provedlo dle vlastností chemických a fyzikálních.

61

8. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY Biology.duke [online]. 2010 [cit. 2010-01-12]. Belowground respiration. Dostupné na Internetu: .

CULEK, M. a kol. Biogeografické členění České republiky. Praha: Agentura ochrany přírody a krajiny ČR, 2005. 589 s. ISBN 80-86064-82-4.

In Wikipedia : the free encyclopedia [online]. St. Petersburg (Florida) : Wikipedia Foundation, Shlukov%C3%A1 anal%C3%BDza , [cit. 2009-11-10]. Dostupné na Internetu: .

In Wikipedia : the free encyclopedia [online]. St. Petersburg (Florida) : Wikipedia Foundation,

Soil

respiration

,

[cit.

2009-09-12].

Dostupné

na

Internetu:

.

In Wikipedia : the free encyclopedia [online]. St. Petersburg (Florida) : Wikipedia Foundation,

Soil

respiration

,

[cit.

2010-03-23].

Dostupné

na

internetu:

. KAŠPAR, J. Vláda výrazně zvýšila ochranu půdy před rostoucím zastavováním. MŽP [online].2008

[cit.

2010-03-5].

Dostupné

na

internetu

.

KOUBOVÁ, Dana . Vliv klimatických změn na půdu. Agronavigátor [online]. 2008, 3, [cit.20O9-11-29].

Dostupné

na

internetu:

.

LUO, Yigi, et al. Acclimatization of soil respiration to warming in a tall grass prairie. Nature

[online].

2001,

413,

[cit.

2009-10-16].

Dostupné

na

Internetu:

.

62

Marhold, K. – Suda, J. Statistické zpracování mnohorozměrných dat v taxonomii. 1. vyd. Karolinum Praha, 2002. 157 s. ISBN 80-246-0438-8

MIKO, L. -- ŠANTRŮČKOVÁ, H. -- GRYNDLER, M. -- REJŠEK, K. Život v půdě 2. Vesmir. 2006. č. 5, s. 284--290. ISSN 1214-4029.

Pokorný, E. – Šarapatka, B. – Hejátková, K. Hodnocení kvality půdy v ekologicky hospodařícím podniku.1. vyd. ZERA : Zemědělská a ekologická regionální agentura, o.s, 2007. 27s. ISBN 80-903548-5-8

ŘEZANKOVÁ, H. -- HÚSEK, D. -- SNÁŠEL, V. Shluková analýza dat. 1. vyd. Praha: Professional Publishing, 2007. 196 s. ISBN 978-80-86946-26-9.

SVOBODA, J. Půda nad zlato. Ekozahrady [online]. 2003 [cit. 2009-10-14]. Dostupné na Internetu: < http://www.ekozahrady.com/puda.htm>.

ŠIMON, J. -- LHOTSKÝ, J. Zpracování a zúrodňování půd. 1. vyd. Praha: SPN, 1989. 317 s. ISBN 80-209-0048-9.

University of Illinois Extension [online]. 2009 [cit. 2009-10-16]. About Soil Respiration Testing.

Dostupné

na

Internetu:


quality2/slide/11>.

63

SEZNAM TABULEK Tab. č. 1 Analýza dat jílnatých částic nad 45% (těžké půdy) ......................................... 36 Tab. č. 2 Histogram četností jílnatých částic nad 45% .................................................. 36 Tab. č. 3 Analýza dat jílnatých částic 20-45% (středně těžké půdy) .............................. 37 Tab. č. 4 Histogram četnosti jílnatých částic 20 – 45% ................................................. 37 Tab. č. 5 Analýza dat půdních typů................................................................................. 38 Tab. č. 6 Histogram četnosti půdních typů ..................................................................... 38 Tab. č. 7 Analýza dat bazální respirace.......................................................................... 39 Tab. č. 8 Analýza dat nedostatku fyziologicky využitelného dusíku................................ 40 Tab. č. 9 Analýza dat fyziologického poměru C:N ......................................................... 41 Tab. č. 10 Analýza dat stability organických látek ......................................................... 42 Tab. č. 11 Analýza dat faktoru komplexního působení ................................................... 43 Tab. č. 12 Bazální respirace u půdních druhů................................................................ 44 Tab. č. 13 Nedostatek fyziologicky využitelného dusíku u půdních druhů...................... 44 Tab. č. 14 Fyziologický poměr C/N u půdních druhů..................................................... 44 Tab. č. 15 Stabilita organických látek u půdních druhů................................................. 44 Tab. č. 16 Faktor komplexního působení u půdních druhů ............................................ 45 Tab. č. 17 Bazální respirace u půdních typů .................................................................. 45 Tab. č. 18 Nedostatek fyziologicky využitelného dusíku u půdních typů ........................ 45 Tab. č. 19 Fyziologický poměr C/N u půdních typů........................................................ 45 Tab. č. 20 Stabilita organických látek u půdních typů.................................................... 45 Tab. č. 21 Faktor komplexního působení u půdních typů ............................................... 46 Tab. č. 22 Analýza dat pro jílnaté částice....................................................................... 48 Tab. č. 23 Analýza dat pro bazální respiraci.................................................................. 49 Tab. č. 24 Analýza dat pro nedostatek fyziologicky využitelného dusíku ....................... 50 Tab. č. 25 Analýza dat pro stability organických látek .................................................. 52 Tab. č. 26 Analýza dat pro faktor komplexního působení .............................................. 53 Tab. č. 27 Jílnaté částice ................................................................................................ 54 Tab. č. 28 Bazální respirace ........................................................................................... 54 Tab. č. 29 Nedostatek fyziologicky využitelného dusíku ................................................. 55 Tab. č. 30 Vzájemný poměr fyziologicky využitelného uhlíku a dusíku v půdě............... 55 Tab. č. 31 Stabilita organických látek ............................................................................ 56 Tab. č. 32 Faktor komplexního působení........................................................................ 56

64

SEZNAM GRAFŮ Graf č. 1 Rozdělení četnosti jílnatých částic nad 45% .................................................. 37 Graf č. 2 Rozdělení četnosti jílnatých částic 20 – 45% .................................................. 38 Graf č. 3 Rozdělení četnosti jíl.č. ve vzorcích ................................................................. 39 Graf č. 4 Stromový diagram............................................................................................ 46 Graf č. 5 Hodnoty jílnatých částic pro vypočtené shluky ............................................... 48 Graf č. 6 Hodnoty bazální respirace pro vypočtené shluky............................................ 49 Graf č. 7 Hodnoty nedostatku fyziologicky využitelného dusíku pro vypočtené shluky .. 50 Graf č. 8 Hodnoty vzájemného poměru fyziologicky využitelného uhlíku a dusíku pro vypočtené shluky ............................................................................................................. 51 Graf č. 9 Hodnoty stability organických látek pro vypočtené shluky ............................. 52 Graf č. 10 Hodnoty faktoru komplexního působení pro vypočtené shluky ..................... 53

65

SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. č. 1 Materiály potřebné pro měření půdního dýchání (University of Illinois Extension, 2009) ............................................................................................................. 13 Obr. č. 2 Použití prstence a dřevorytu (University of Illinois Extension, 2009)........... 14 Obr. č. 3 Prstenec s víkem (University of Illinois Extension, 2009) ............................. 14 Obr. č. 4 „Draeger přístroj" (University of Illinois Extension, 2009).......................... 15 Obr. č. 5 Použití "Draeger přístroje" (University of Illinois Extension, 2009) ............ 15 Obr. č. 6 Uzavřená dynamická komora (http://www.ppsystems.com/soil_canopy_accessories.htm) .......................................... 18 Obr. č. 7 Typové začlenění krajiny podle reliéfu (http://geoportal.cenia.cz/mapsphere/MapWin.aspx?M_Site=cenia&M_Lang=cs........ 24 Obr. č. 8 Typové začlenění podle půdních typů (http://geoportal.cenia.cz/mapsphere/MapWin.aspx?M_Site=cenia&M_Lang=cs) ...... 26

66