Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin
Dynamika reakce půdy v části CHKO Žďárské vrchy Bakalářská práce
Vedoucí práce: doc. Ing. Eduard Pokorný, Ph.D. Brno 2009
Vypracovala: Hana Valková
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Dynamika reakce půdy v části CHKO Žďárské vrchy vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana AF MZLU v Brně.
V Brně dne………………….. podpis………………………..
PODĚKOVÁNÍ Touto cestou bych chtěla poděkovat vedoucímu mé bakalářské práce doc. Ing. Eduardu Pokornému, Ph.D. za vstřícný přístup, odborné vedení a cenné rady při zpracování bakalářské práce. Dále bych ráda poděkovala Ing. Martinu Brtnickému za ochotu, obětavost, trpělivost, čas strávený při konzultacích, odběru půdních vzorků a spolupráci při jejich následném vyhodnocení.
ABSTRAKT Bakalářská práce se zabývá změnou aktuální (pH/H2O) a výměnné (pH/KCl) půdní reakce na 9 různých lokalitách v katastru obce Lhotka, která leží v CHKO Žďárské vrchy. Vzorky pro stanovení pH byly odebírány v roce 2007 od dubna do října jako porušené z povrchového minerálního horizontu. V práci jsou shrnuty základní informace o půdní reakci, jejím stanovení a metody vyhodnocení naměřených hodnot. V průběhu sledování bylo zjištěno, že aktuální i výměnná půdní reakce mají velmi podobné změny během roku. Největší změny pH byly patrné na lokalitách 6 a 7, nejméně se měnilo pH na lokalitách 1, 3 a 4. Také se prokázalo, že nejnižších hodnot dosahovalo pH při jarních odběrech a nejvyšších při podzimním odběru. Podle analýzy jednofaktorové variance je vliv termínu odběru vzorků na změnu pH/H2O i pH/KCl statisticky neprůkazný. Ale vliv lokality na změnu pH/H2O i pH/KCl je podle analýzy jednofaktorové variance statisticky průkazný. Zjištěné hodnoty pH řadí zdejší půdy do půd kyselých až extrémně kyselých. KLÍČOVÁ SLOVA půdní reakce, pH, acidifikace, vzorky, měření ABSTRACT This bachelor thesis deals with the actual (pH/H2O) and the potential (pH/KCl) soil reaction fluctuation in 9 different localities of Lhotka territory. These localities are situated in protected landscape area Žďárské vrchy. Samples for pH determination were sampled from April to October in 2007 as disrupted from surface mineral horizon. Basic information about soil reaction, its determination and evaluation methods were summarized in this work. During monitoring was found that the actual and the potential soil reaction have very similar changes during the year. Maximal changes of pH were in 6 and 7 localities. Minimal changes were in the localities number 1, 3 and 4. It was demonstrated that the lowest values of pH was reached in spring period and highest values was reached in autumn period. Influence on the date of taking is according to one factor analysis of variance statistically inconclusive. But influence on the locality of taking is according to one factor analysis of variance statistically conclusive. The soil in given localities were acid up to extremely acid. KEY WORDS soil reaction, pH, acidification, samples, measurement
OBSAH 1.
ÚVOD....................................................................................................................... 8
2.
CÍL PRÁCE .............................................................................................................. 9
3.
LITERÁRNÍ PŘEHLED ........................................................................................ 10 3.1
Půdní reakce.................................................................................................... 10
3.1.1
Obecná charakteristika půdní reakce ...................................................... 10
3.1.2
Definice pH............................................................................................. 10
3.1.3
Význam půdní reakce ............................................................................. 11
3.1.4
Formy půdní reakce ................................................................................ 13
3.1.4.1
Aktivní (aktuální) reakce .................................................................... 13
3.1.4.2
Výměnná reakce ................................................................................. 13
3.1.4.3
Hydrolytická reakce............................................................................ 14
3.1.5
4.
Acidifikace a alkalizace půd ................................................................... 15
3.1.5.1
Acidifikace.......................................................................................... 15
3.1.5.2
Alkalizace ........................................................................................... 17
3.1.6
Příčiny a zdroje kyselosti a zásaditosti půd ............................................ 17
3.1.7
Změny půdní reakce................................................................................ 20
3.1.8
Pufrovitost půd........................................................................................ 20
3.1.9
Stav pH v České republice...................................................................... 21
3.1.10
Úprava půdní reakce ............................................................................... 24
3.1.10.1
Úprava kyselých půd ...................................................................... 24
3.1.10.2
Úprava zásaditých půd.................................................................... 25
MATERIÁL A METODY ZPRACOVÁNÍ ........................................................... 26 4.1
Charakteristika území ..................................................................................... 26
4.1.1
Lokalizace a obecná charakteristika ....................................................... 26
4.1.2
Agroekologická charakteristika .............................................................. 26
4.1.3
Klimatická charakteristika ...................................................................... 27
4.1.4
Hydrologická charakteristika.................................................................. 28
4.1.5
Geologická charakteristika ..................................................................... 29
4.1.6
Pedologická charakteristika .................................................................... 30
4.1.7
Flóra a fauna v oblasti............................................................................. 32
4.2
Metody stanovení............................................................................................ 33
4.2.1
Odběr půdních vzorků ............................................................................ 33
4.2.2
Příprava vzorků v laboratoři ................................................................... 33
4.2.3
Stanovení aktivní půdní reakce............................................................... 33
4.2.4
Stanovení výměnné půdní reakce ........................................................... 34
4.3
Statistické metody........................................................................................... 34
4.3.1
Aritmetický průměr................................................................................. 34
4.3.2
Rozptyl (variance)................................................................................... 35
4.3.3
Směrodatná odchylka.............................................................................. 35
4.3.4
Analýza variance jednofaktorová ........................................................... 35
5.
VÝSLEDKY PRÁCE A DISKUSE ....................................................................... 36
6.
ZÁVĚR ................................................................................................................... 47
7.
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY .................................................................... 49
8.
PŘÍLOHY ............................................................................................................... 54
1. ÚVOD Člověk je odnepaměti závislý na půdě, ale na druhé straně i kvalita půdy je závislá na činnosti člověka. Půda hraje důležitou roli nejen z produkčního pohledu, ale představuje významnou složku životního prostředí. Má vliv na kvalitu i kvantitu produkovaných potravin a je součástí různých ekosystémů světa. O důležitosti půdy bylo lidstvo přesvědčeno již od samého počátku své existence, není tedy překvapující pozornost, která je půdě věnována v posledních letech. Obrovský tlak na naše půdy a životní prostředí zaznamenáváme v důsledku intenzivního rozvoje průmyslu a zemědělství zejména v posledních desetiletích. Ruský půdoznalec Vasilij Dokučajev už v 19. století popsal, že půda je vlastně výsledkem působení klimatu, geologického substrátu, vodního režimu, organismů, reliéfu, času a také přirozeně kulturních vlivů, přičemž každý z těchto faktorů je velmi důležitý a za určitých podmínek může každý převládnout. V dnešní době se čím dál tím významnějším faktorem stávají právě samotní lidé. Jakmile je půda člověkem nějakým způsobem narušena, získává rázem množství jiných vlastností. Někdy mohou být tyto vlastnosti pro půdu příznivé, častěji však lidské počínání vede k degradaci půdy. Půda je hlavním příjemcem a místem, kde se hromadí i škodlivé chemické látky z přirozené i antropogenní činnosti. Půda rozhoduje o osudu všech a to i jedovatých látek, které se do ní dostávají zásluhou člověka. Půda může některé škodlivé látky rozložit (látky organického původu), ale také se v ní hromadí jiné látky (anorganické), které působí škodlivě na výši výnosu, nebo jako rezidua, která se přes rostliny dostávají do potravních řetězců. Zneškodňování kyselých látek, zejména produktů síry, chloru a kationtových kyselin vede k vyluhování bazických kationtů z půdy. A tak dochází k tomu, že vedle přirozeného procesu okyselení půd souvisejících s dynamikou všech procesů v půdách se přidávají ještě antropogenní vlivy. Toto negativní působení musí být soustavně eliminováno v zájmu zachování půdní úrodnosti. V minulosti byla Česká republika vystavena největším depozicím síry a dusíku v Evropě, což vedlo k vysokému stupni acidifikace půdy a vody a to zejména v horských oblastech. Okyselování (acidifikace) je snížení hodnot půdní reakce. Naproti tomu kyselost půdy jako půdní vlastnost není znakem znehodnocené půdy, pokud se jedná o původní, přirozeně kyselou půdu. Jestliže však původně slabě kyselá půda se změní na silně kyselou, můžeme konstatovat znehodnocení půdy okyselením. 8
2. CÍL PRÁCE Cílem mé bakalářské práce bylo zpracovat literární rešerši o půdní reakci. Dále sledovat změny aktivní a výměnné půdní reakce na 9 různých lokalitách v oblasti CHKO Žďárské vrchy v období od dubna do října roku 2007. Výsledky vyhodnotit statisticky a graficky jako časové řady. Dále charakterizovat zájmové území agroekologicky, klimatologicky, hydrologicky, pedologicky a geologicky. A práci doplnit o odběrové mapy, půdní mapy a fotodokumentaci.
9
3. LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Půdní reakce 3.1.1 Obecná charakteristika půdní reakce Významným ekologickým ukazatelem charakteru půdního stanoviště je půdní reakce. Představuje zvláště důležitý činitel pro růst a vývoj rostlin. Vzhledem k tomu, že se její hodnoty v půdě velmi rychle mění, má relativně nestálý, dynamický charakter. Rozpětí jejích výkyvů není moc vysoké (max. 1 pH), a proto představuje významný ukazatel genetických vlastností půdy (Dykyjová a kol., 1989). Půdní reakce je jednou ze základních charakteristik půdních vlastností, závisí na ní řada půdních vlastností a průběh pedogenetických procesů. Půdní reakce ovlivňuje rozpustnost různých sloučenin, vazebnou sílu, výměnu iontů, ale ovlivňuje také aktivitu mikroorganismů a půdní strukturu. Reakce se vyjadřuje pomocí vodíkového exponentu (pH) nebo v mmol.100g-1 (cmol.kg-1 apod.) (Jandák a kol., 2003). 3.1.2 Definice pH Každá půda vykazuje určitou půdní reakci, která je poměrem iontů vodíkových (H+) a hydroxylových (OH-) v půdním roztoku (Pokorný, Filip, Láznička, 2001). Dle Šimka se koncentrace (lépe aktivita) iontů H+ a OH- v půdním roztoku kvantifikuje stanovením půdní reakce. Pro zjednodušení údajů o kyselosti zavedl Sörensen v roce 1909 tzv. vodíkový exponent pH, který definoval jako záporný dekadický logaritmus koncentrace vodíkových iontů pH = -log 10 H+. Termín pH pochází z francouzského „pouvoir hydrofone“, tj. síla vodíku (Šimek, 2003). Při koncentraci H+ iontů 10-7 je označení pH 7 (neutrální reakce), pH 0 až 7 (kyselá reakce) a pH 7 až 14 (alkalická reakce) (Jandák, Prax, Pokorný, 2001). Mluvíme-li o půdách zásaditých, neutrálních nebo kyselých, máme na mysli stav jejich reakce. Reakce půdy je vlastností proměnlivou, mění se podle změny chemických vlastností půdy. Je ovlivňována množstvím látek, které na koncentraci vodíkových iontů působí. Jsou to především minerální a organické látky z nichž je půda složena, ale významně se podílejí i látky do půdy přidávané člověkem (Pokorný, Šarapatka, 2003).
10
3.1.3 Význam půdní reakce Podle Šimka je reakce půdy, respektive půdního roztoku, jednou z nejdůležitějších chemických charakteristik půdy. Je tomu tak mj. proto, že mnoho chemických a biologických procesů v půdě závisí na množství vodíkových kationtů H+ (ve skutečnosti jsou ionty vodíku ve vodním prostředí hydratované a vodík tedy existuje ve formě iontů H3O+; pro zjednodušení se tato skutečnost opomíjí a používá se formální zápis H+) a hydroxylových aniontů OH-. Množství těchto iontů také ovlivňuje rozpustnost (a tím i přístupnost pro rostliny i mikroorganismy) mnoha živin, např. železa, manganu, zinku, hořčíku aj. (Šimek, 2003). Reakce půdy silně ovlivňuje proces vzniku a vývoje půd. Při zvětrávání minerálů hornin, tvořících půdní substrát, hrají významnou roli adsorpce a difuze H+ dovnitř krystalových mřížek a vyvolávají hydrolytický rozklad minerálů. Reakce tedy určuje intenzitu zvětrávání minerálního podílu. Reakce půdy také ovlivňuje složení půdní mikroflóry, mikrofauny i rostlinného pokryvu (Jandák, Prax, Pokorný, 2001).
Obr. 1 Závislost výměnného pH půdy a významných pedologických charakteristik (Schroeder, 1984) 11
Žádné plodiny nemají úzce vyhraněné nároky na pH, přesto můžeme kulturní plodiny rozdělit podle citlivosti a odolnosti vůči kyselosti půd na: a) rostliny nejcitlivější (pH 6,5 – 8) – vojtěška, ječmen, cukrovka, čekanka, hořčice, řepka, hrách, vikev, čočka, b) rostliny snášející slabou půdní kyselost (pH 5,5 – 6,5) – pšenice, krmná řepa, jetel luční, bob, kukuřice, c) rostliny mírně acidofilní (pH 5 – 6) – oves, brambory, žito, pohanka, d) rostliny acidofilní (pH 4 – 5) – vlčí bob. Kyselé půdy s reakcí pod pH 4 kulturní rostliny nesnášejí (Pokorný, Filip, Láznička, 2001). Půdní reakce má také výrazný vliv na úrodnost půdy. V silně kyselých půdách se nedaří některým užitečným bakteriím velmi důležitým pro optimální průběh biochemických reakcí v půdě (Rhizobia, Azotobacter chroococum, nitrifikační bakterie aj.). Dochází ke vzniku příznivých podmínek pro činnost plísní, hub apod., které jsou pro úrodnost půdy méně vhodné (Prax, Jandák, Pokorný, 1994). Půdní reakce dále ovlivňuje jak příjem tak i mobilitu (přístupnost nebo přijatelnost) živin (Richter, 1996). Vliv pH na příjem živin uvádí obr. 2.
Obr. 2 Vliv pH na příjem živin (Ivanič et al., 1984) Hodnota pH je jedním z kritérií pro zpracování diferencovaných hodnot limitních obsahů rizikových prvků v půdě (Sáňka, Materna, 2004).
12
3.1.4 Formy půdní reakce Vzhledem k tomu, že půda je třífázový systém, rozeznáváme u ní dvě základní formy reakce: 1. aktivní (aktuální) reakce (pH/H2O) 2. potenciální reakce - potenciální reakce se dělí na reakci: a. výměnnou (pH/KCl) b. hydrolytickou (mmol H+/0,1 kg půdy) 3.1.4.1 Aktivní (aktuální) reakce Aktivní kyselost je způsobena volnými H+ ionty, které jsou v půdním roztoku. Zdrojem vodíkových iontů jsou disociované minerální a organické kyseliny, kyselé soli a acidoidy. Aktivní kyselost zjišťujeme potenciometrickým měřením koncentrace H+ v půdním roztoku, půdní pastě nebo vodním extraktu (Jandák, Prax, Pokorný, 2001). Podle Kutílka je reakce půdního roztoku způsobovaná především přítomností rozpustných kyselin a kyselých nebo zásaditých solí. Nazývá se aktivní reakce a stanoví se u nás pomocí vodního filtrátu v suspenzi při poměru zeminy k vodě 1:2,5. Hodnota pH půdy kolísá obvykle v rozmezí od 4,0 do 8,5 v závislosti na půdním typu a ekologických poměrech (Kutílek, 1978). Tab. 1 Kritéria pro hodnocení výsledků aktuální reakce (pH/H2O) (Upraveno dle: Pokorný, Šarapatka, 2003) hodnota pH
půdní reakce
< 4,9
silně kyselá
5,0 – 5,9
kyselá
6,0 – 6,9
slabě kyselá
7,0
neutrální
7,1 – 8,0
slabě alkalická
8,1 – 9,4
alkalická
> 9,5
silně alkalická
3.1.4.2 Výměnná reakce Výměnná kyselost je způsobena adsorbovanými ionty H+ a Al3+ (Fe3+), které přecházejí do roztoku nebo extraktu výměnou za bazické kationty neutrálních solí z roztoku. 13
Výměnnou kyselost zjišťujeme měřením koncentrace H+ iontů ve výluhu půdy 1 M roztokem KCl. Výměnná reakce se zpravidla vyznačuje nižšími hodnotami pH než aktivní reakce, určovaná ve vodním výluhu, pH/H2O je značně proměnlivé během roku vlivem povětrnosti, obdělávání, hnojení atd. Protože pH/KCl neprodělává během roku tak velké změny, je daleko důležitějším a tím i používanějším ukazatelem, zejména pro stanovení charakteristik sorpčního komplexu a stavu jeho nasycenosti. Aktivní reakce má bezprostřední význam fyziologický. Rozdíl pH/KCl a pH/H2O bývá průměrně pH 0,5. Může však dosahovat hodnot od pH 0,2 do 1,0 i více (Jandák, Prax, Pokorný, 2001). Pro potřeby agrochemie (výpočet dávek vápenatých hnojiv pro vápnění) a pro kategorizaci půd podle pH se používá pH výměnné (Sáňka, Materna, 2004). Výměnná půdní reakce je jedním z nejdůležitějších faktorů ovlivňujících půdní úrodnost. Má vliv především na poutání a rozpustnost živin, na udržování a zlepšování příznivé půdní struktury, a tím na lepší koloběh vody a vzduchu v půdě, na mikrobiální aktivitu půdy, tvorbu humusu a pohyblivost těžkých kovů (rizikových prvků) v půdě (URL 2). Tab. 2 Kritéria pro hodnocení výměnné půdní reakce (pH/KCl) (URL 7) hodnota pH
půdní reakce
< 4,5
extrémně kyselá
4,6 – 5,0
silně kyselá
5,1 – 5,5
kyselá
5,6 – 6,5
slabě kyselá
6,6 – 7,2
neutrální
7,3 – 7,7
alkalická
> 7,7
silně alkalická
3.1.4.3 Hydrolytická reakce Hydrolytická kyselost půdy představuje její celkovou kyselost nebo potenciální kyselost (Dykyjová a kol, 1989). Je nejmírnější formou půdní kyselosti, která se může v půdním roztoku projevit teprve při nevhodných chemických zákrocích (hnojením, chemickou meliorací atd.). Při určování hydrolytické kyselosti působíme na půdu 1 M roztokem hydrolyticky zásadité soli (CH3COONa, /CH3COO/2Ca) (Jandák, Prax, Pokorný, 2001). 14
3.1.5 Acidifikace a alkalizace půd Acidifikace a alkalizace půdy je definovaná jako pokles kyselinové, resp. zásadové neutralizační kapacity půdy. Postupná acidifikace půd vede k poklesu obsahu uhličitanů, snadno větratelných primárních silikátů a výměnných bazických kationtů. Na druhé straně acidifikace může způsobit akumulaci kationtových kyselin (Al3+, Fe3+) a nebo síranů. Alkalizace se naproti tomu projevuje zvýšením obsahu bazických kationtů (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) a jejich solí v půdě. Acidifikace a alkalizace se projevují změnami půdní reakce. Acidifikace a alkalizace půdy mohou být důsledkem působení přirozených půdních procesů, jako např. procesů podzolizace, ilimerizace, salinizace, solodizace a slancování, ale též antropogenně podmíněných procesů, které souvisejí s kyselými dešti (atmosférickou suchou a mokrou kyselou depozicí), hnojením, vápněním, sádrováním, závlahami a jinými antropickými zásahy do půdy. Pro hygienu půdy jsou méně významné přírodní dlouhodobé procesy acidifikace a alkalizace, které probíhají po staletí a tisíciletí a kterým se biocenózy druhovou skladbou postupně přizpůsobily. Pozornost je věnována zejména antropogenní zrychlené acidifikaci a alkalizaci půd, které působí na mikroorganismy a rostliny šokově (Šarapatka, Dlapa, Bedrna, 2002). 3.1.5.1 Acidifikace Proces acidifikace je změnou chemismu půdy, která je způsobena zvýšeným přísunem aniontů, převážně SO4- a NO3-. Tyto anionty jsou doprovázeny kationty H+ a NH4, kdy NH4 je dále oxidován na NO3-. Takto dochází k vyplavování bazických kationtů z půdy a jejich nahrazování na adsorpčních místech ionty H+, dochází tedy ke snižování pH půdy (URL 3). Rychlost acidifikace půd a následná mobilizace hliníku závisí na dvou faktorech. Prvním je intenzita kyselých vstupů a druhým počáteční pufrovací kapacita půdy. Půdy s nízkou pufrovací kapacitou a s vysokými kyselými vstupy se okyselí jako první, naopak až nakonec může dojít k acidifikaci půd s vysokou pufrovací kapacitou a nízkými kyselými vstupy. Z historie negativních projevů acidifikace v Evropě zjistíme, že nejprve došlo k okyselení půd ve Skandinávii a negativní vlivy (např. hynutí ryb) tam byly pozorovány už na počátku minulého století. Kyselé vstupy do půd střední Evropy jsou intenzivnější a působí déle než ve Skandinávii, ale k acidifikaci dochází přibližně o
15
50 let později. Tento rozdíl je způsoben mnohem větší počáteční pufrovací kapacitou středoevropských půd (Šarapatka, Dlapa, Bedrna, 2002). Dle Šarapatky a kol. můžeme proces acidifikace popsat pěti vývojovými fázemi: 1. Hliník je v půdách imobilní při pH vyšším než 4,2. 2. Kyselá depozice začne okyselovat lesní půdu. Hodnoty pH se zpočátku nemění, protože půda obsahuje zásobu bazických kationtů, které pufrují kyselé vstupy. 3. Po překročení pufrovací kapacity půdy začne pH rapidně klesat. 4. Jakmile pH klesne pod 4,2, mobilita hliníku prudce narůstá a v půdě začíná proces jeho vyluhování. 5. V poslední fázi se už dají jednoznačně dokázat nebezpečné vlivy na ekosystémy (poškození porostů, hynutí ryb v řekách a jezerech a jiné). Důsledky kyselosti půdy na její hygienu jsou následující: -
aktivizace patogenních a jiných hub v půdě s následným rozvojem chorob rostlin,
-
snížení nitrifikační schopnosti půd,
-
snížení počtu a aktivity hlízkových bakterií,
-
zpomalení uvolňování minerálního N z organické hmoty a humusu v půdě,
-
snížení příjmu P a B rostlinami,
-
toxicita hliníku a poškozování kořenů rostlin,
-
petrifikace P v půdě do sloučenin: Fe3(PO4)2 · 8 H2O (vivianit), AlPO4 · 2 H2O (variscit) a FePO4 · 2 H2O (strengit), z nichž není P rostlinám přístupný,
-
defixace K a jeho uvolňování do půdního roztoku, snadnější vyluhování z půdy,
-
zhoršení kvality humusu (převaha fulvokyselin, méně huminových kyselin),
-
zvýšená mobilita těžkých kovů (Cd, Co, Hg, Pb, Cu) a jejich zvýšená akumulace v rostlinách,
-
destrukce půdy a snížení její odolnosti vůči erozi rozpadem struktury vlivem změny pH,
-
snížení klíčivosti semen vápnomilných rostlin, jejich horší růst a vývoj,
-
snížení výnosů většiny kulturních rostlin, které vyžadují v písčité a hlinité půdě pH > 5,5 a v jílovité pH > 6,0 (Šarapatka, Dlapa, Bedrna, 2002).
V silně kyselých půdách se nedaří některým užitečným bakteriím, velmi důležitým pro optimální průběh biochemických reakcí v půdě. Dochází ke vzniku příznivých podmínek pro činnost plísní, hub apod., které jsou pro úrodnost půdy méně vhodné. Mineralizační procesy jsou v kyselých podmínkách většinou zpomaleny a syntetické 16
procesy vedou k tvorbě méně kvalitních humusových látek (fulvokyselin). Vysoká kyselost půdy nepříznivě ovlivňuje efektivnost využití některých hnojiv. V tomto prostředí je také aktivována řada těžkých kovů, jejichž přebytek rostlinám škodí, a zvyšuje se tak riziko začlenění těchto prvků do potravního řetězce (URL 2). Sumner a Noble uvádí následující typy kyselých půd: 1. přirozeně se vyskytující kyselé půdy a. vzhledem k intenzivnímu zvětrávání b. kyselé sulfátové půdy (ASS) c. z materiálů chudých na bazické kationty 2. antropogenně odvozené kyselé půdy a. z kyselých srážek b. z intenzivně obdělávaných zemědělských plodin c. z pastvin (Sumner, Noble, 2003). 3.1.5.2 Alkalizace Alkalizace podobně jako acidifikace může způsobit narušení až úplnou destrukci přirozených ekosystémů nebo snížení výnosů a kvality zemědělských plodin v případě zemědělských půd (Šarapatka, Dlapa, Bedrna, 2002). Alkalitu půdy vyjadřujeme aktivním pH (> 7,1) nebo obsahem výměnného Na+ v půdním sorpčním komplexu. Silně alkalické půdy obsahují víc než 20% Na ze všech výměnných kationtů půdy. Slabě alkalické půdy se vyznačují převahou vápníku a hořčíku v půdním sorpčním komplexu. Rostliny dobře reagují na vysoký obsah výměnného vápníku a hořčíku, jsou však citlivé na převahu výměnného sodíku, který rozleptává pletiva buněk, peptizuje půdní humus a rozrušuje půdní strukturu (Dykyjová a kol., 1989). 3.1.6 Příčiny a zdroje kyselosti a zásaditosti půd Kyselost půdy je vyvolávána přímo zvýšenou koncentrací vodíkových iontů (protonů) a nepřímo uvolňovanými ionty hliníku, které mohou za určitých podmínek působit až toxicky. Příčiny kyselosti jsou jednak primární (genetické) u půd vzniklých z kyselých hornin, jednak druhotné způsobené kyselými hnojivy, kyselými imisemi i zvýšeným vyplavováním vápníku z půdního prostředí (Lhotský a kol., 1994).
17
Kyselá reakce půdy je způsobována řadou faktorů, u našich půd jde především o vlivy způsobované vyluhováním bází, odčerpáváním živin rostlinami, hnojením a zvětrávacími a biochemickými procesy. Vliv může mít i znečištění ovzduší a tím změněné složení srážkové vody a deponování různých odpadů v půdě (Kutílek, 1978). Jandák a kol. považují za hlavní příčiny a zdroje půdní kyselosti: a) oxid uhličitý, produkovaný v biologicky činných půdách, který se rozpustí v půdním roztoku podle svého obsahu (parciálního tlaku) v půdním vzduchu a reaguje s vodou za vzniku kyseliny uhličité po jejíž disociaci se uvolňují H+ ionty. Při obsahu 0,3% CO2 v půdním vzduchu je pH jeho rovnovážného půdního roztoku 5,22 a při obsahu 1% CO2 je pH roztoku 4,95 (při 18°C), b) silnou kyselost mohou způsobovat humusové a jiné organické kyseliny hromadící se v povrchu půdy. Vrstva nadložního surového humusu z opadu jehličnatých stromů obsahuje mnoho značně disociovaných organických kyselin, které se rozpouští v dešťové vodě, zasakují s ní do půdy a svou silnou kyselostí působí hydrolytickou destrukci alumosilikátů, c) aplikací některých průmyslových hnojiv dochází k okyselování v důsledku preference odběru některých iontů rostlinami. Např. ze síranu nebo chloridu draselného a vápenatého jsou rostlinami více adsorbovány kationty K+ a Ca2+ a zbývající ionty poskytují silné minerální kyseliny, které okyselují půdu disociací H+ iontů, d) silně kyselé srážky, kdy pH srážkové vody se u nás pohybuje kolem pH 4,6 i méně, což je způsobeno přítomností H2SO4 a HNO3 (Jandák, Prax, Pokorný, 2001). Šarapatka a kol. uvádí, že kromě kyselých dešťů a promyvného typu vodního režimu půd v humidním klimatu se u zemědělských půd prosazují též další acidifikační faktory: -
vysoké dávky fyziologicky kyselých průmyslových (zejména) dusíkatých hnojiv,
-
omezené použití hnoje a kompostu,
-
vysoké dávky kejdy (zejména prasat),
-
vysoké zastoupení obilovin v osevním postupu,
-
nízké zastoupení víceletých pícnin na orné půdě,
-
kompakce půdy těžkými mechanismy se zvyšováním koncentrace CO2 v půdním vzduchu,
-
zrychlená vodní eroze půdy s odkrýváním kyselé spodiny, 18
-
nedostatečné vápnění přirozeně kyselých zemědělských půd (Šarapatka, Dlapa, Bedrna, 2002).
Dle Pokorného a kol. může být půdní kyselost způsobena následujícími faktory: -
klimatickými faktory (nadbytek srážek),
-
hydrologickými faktory (zamokřenost půdy),
-
agronomickými faktory, kde se uplatňuje zejména: -
nedostatek zásaditých složek v půdách vytvořených na kyselých půdotvorných substrátech,
-
vyplavování zásaditých složek z půdy nadměrnými srážkami, popř. přetěžováním půdy vodou při závlaze,
-
silné zamokření, při němž se tvoří za nedostatku vzduchu a nadbytku vody kyselý humus,
-
ochuzení půd o vápník používáním hnojiv, která jej vytěsňují ze sorpčního komplexu nebo jsou fyziologicky kyselá,
-
nadměrné odčerpávání zásaditých složek pěstovanými plodinami, popř. též vylučováním kyselinotvorných látek rostlinami (Pokorný, Filip, Láznička, 2001).
Kyselé půdy jsou běžné např. v oblastech s vyššími srážkami, kdy se bazické kationty (Ca2+, Mg2+, K+ a Na+) ve zvýšené míře vymývají z povrchových vrstev půdy a jsou ve výměnných místech půdních koloidů nahrazovány ionty H+ a dále ionty Al3+. Kyselé půdy se rovněž vyskytují v oblastech postižených kyselými depozicemi (Šimek, 2004). Z našich půdních typů patří mezi kyselé půdy některé luvizemě, fluvizemě, kambizemě dystrické, pseudogleje a podzoly (Pokorný, Filip, Láznička, 2001). Alkalizace půdy může být záměrně vyvolána aplikací vápence na zemědělském i lesním půdním fondu za účelem eliminace negativních vlivů acidifikace. V takovém případě hovoříme o pozitivní alkalizaci. Jiným případem je negativní alkalizace, která je způsobená nežádoucími úlety ze závodů na těžbu a zpracování magnezitových a vápencových surovin. K alkalizaci půdy magnezitovými úlety dochází v okolí závodů na zpracování magnezitové rudy (mastek, magnezit) při výrobě žáruvzdorných šamotových cihel. Jedny z největších magnezitek ve světě jsou v Rakousku a na Slovensku (Šarapatka, Dlapa, Bedrna, 2002).
19
K alkalitě půd vede dle Richtera: -
vysoký obsah sodíkových (Na+) iontů v sorpčním komplexu i v půdním roztoku,
-
používání hnojiv s vysokým obsahem sodíku,
-
vysoký obsah uhličitanu vápenatého v půdě, který vede k vápenatým chlorózám (Richter, 1996).
Alkalické půdy jsou časté v aridních a semiaridních oblastech. Jak příliš kyselé, tak příliš zásadité půdy jsou nepříznivé pro většinu rostlin (Šimek, 2004). 3.1.7 Změny půdní reakce Roční změny pH mohou být vztaženy ke změnám v ročním množství srážek. Acidita lehkých půd roste (převážně díky vyplavování dostupných bází po jejich mineralizaci), avšak acidita středních a těžkých půd klesá (díky omezení biologické aktivity, produkce organických kyselin a nitrifikace) v letech s nízkými srážkami. Roční změny aktivního pH: -
až 1,2 stupně v oboru 3,9 - 5,0 u lehkých půd,
-
5,4 - 6,2 u středních, hlinitých půd,
-
5,2 - 6,2 u těžkých půd.
Rozdíly v průměrném ročním pH byly až 0,5 stupně v oboru 5,3 - 5,8 ve svrchní vrstvě půdy. Měsíční změny pH jsou částečně připsatelné měsíčním změnám množství srážek, ale průkazněji souvisejí s vlastní roční dynamikou kyselých a bazických látek v půdě. Ta je ovlivněna aktivitou mikroorganismů a v těžkých půdách kapilárním zdvihem vody s vysokým obsahem bází v suchých obdobích (URL 5). Řada faktorů na půdní reakci nepůsobí po celý rok, intenzita jejich působení kolísá během vegetační sezóny. Hodnoty pH, stanovené v průběhu roku, nejsou proto stejné, kolísají v dosti značných mezích, hodnota výměnné reakce má však menší sezónní výchylky než hodnota aktivní reakce (Kutílek, 1978). 3.1.8 Pufrovitost půd Pufrovitost je schopnost půdy odolávat změnám pH půdního roztoku. Je též nazývána jako ústojnost či acidobazická tlumivost. Tlumivost půdy je její schopnost udržovat svou reakci (pH) při přidávání roztoků kyselin nebo zásad, jedná se tedy o schopnost půdy tlumit výkyvy pH směrem do kyselé 20
i zásadité oblasti. Tato schopnost závisí na obsahu koloidní frakce a její kvalitě, na stupni nasycení sorpčního půdního komplexu, na obsahu karbonátů, organické hmotě a její kvalitě apod. (Jandák a kol., 2003). Půdy s vysokou pufrovitostí představují optimálnější stanoviště pro rostliny, jelikož mají stabilnější chemické vlastnosti. Pufrovitost měříme metodou Arrhenia tj. přidáváním postupně stále většího množství kyseliny a louhu do půdy za stálého měření pH. Titrační křivka se porovnává s pufrovitostí čistého písku (mořského) a vyjadřuje se v mm2 (Dykyjová a kol., 1989). 3.1.9 Stav pH v České republice Pro získání všestrannějších znalostí o půdě a poznání faktorů půdní úrodnosti se na území České republiky provádí v šestiletém cyklu Agrochemické zkoušení zemědělských půd. Mezi základní chemické rozbory patří stanovení výměnné půdní reakce (pH/KCl), stanovení obsahu uhličitanů, výpočet potřeby vápnění z hodnoty pH a půdního druhu a stanovení přístupných živin. Základní půdní vlastnosti jsou hodnoceny samostatně pro ornou půdu, trvalé travní porosty, vinice, intenzivní sady a chmelnice. Výsledky zkoušení jsou pro zemědělce podkladem pro zpracování racionálního systému hnojení. Ministerstvu zemědělství a dalším orgánům státní správy umožňuje Agrochemické zkoušení půd sledovat vývoj půdní úrodnosti v rámci celé republiky. Umožňuje posoudit vliv intenzity hnojení na půdní vlastnosti, prognózovat potřebu hnojení a v obecném pojetí ovlivňovat agrární politiku v oblasti výživy rostlin a hnojení (Klement, Sušil, 2005). V rámci agrochemické kontroly půdní úrodnosti (Agrochemického zkoušení půdy) je půdní reakce sledována systematicky na celé výměře zemědělské půdy. Sledování je organizačně a analyticky zajišťováno v rámci celé ČR Ústředním kontrolním a zkušebním ústavem zemědělským (Vaněk, Penk a kol., 1991). Naše zemědělské půdy vykazují půdní reakci pH 3 až 9, přičemž z celkové rozlohy orné půdy připadá na půdy s neutrální reakcí 34,5%, na půdy se zásaditou reakcí 13,6%, se slabě kyselou reakcí 36,6% a s kyselou reakcí 15,3%. Více než polovina orných půd má nepříznivou půdní reakci, závažný je zejména rozsah kyselých půd, který v posledním desetiletí díky nedostatečné aplikaci vápenatých hmot vzrůstá a zlepšení obyčejně již nelze dosáhnout běžnými agrotechnickými opatřeními, ale pouze meliorační rekultivací (Pokorný, Filip, Láznička, 2001). 21
Obr. 3 Stav půdní reakce v ČR (Agrochemické zkoušení půd) Na základě srovnání výsledků Agrochemického zkoušení zemědělských půd z let 19931998 a 1999-2004 naznačuje vývoj půdní reakce stále výraznější trend okyselování půd u všech sledovaných druhů pozemků. V České republice pokleslo u orné půdy průměrné pH o 0,1 stupně. Konkrétně to znamená, že více než 7% ploch původně s alkalickým a neutrálním pH přešlo do kategorií slabě kyselých a kyselých půd. U půd trvalých travních porostů činí průměrný pokles 0,2 stupně pH a přesun téměř 13 % výměry do kategorií slabě kyselé a kyselé půdní reakce. Stejný trend je možné pozorovat i v krajích. Na orné půdě vykázaly pokles půdní reakce o 0,2 stupně pH kraje Královéhradecký, Pardubický a Vysočina. V těchto krajích byly zaznamenány i největší procentické přesuny ploch směrem do kyselejších kategorií. Ve všech případech se jedná o přesun více než 13 % výměry s původně alkalickým a neutrálním pH do kategorií slabě kyselých a kyselých půd. Výjimkou je pouze kraj Ústecký, kde došlo ke zlepšení půdní reakce o 0,2 stupně pH patrně vlivem odsíření tepelných elektráren. U půd trvalých travních porostů je v krajích opět vcelku jednoznačná tendence okyselování půd, a to mnohem výraznější, než u půd orných. Kraj Moravskoslezský 22
vykázal pokles půdní reakce o 0,7 stupně pH, následují kraje Olomoucký (0,5), Jihočeský a Pardubický (0,3). Naopak zlepšení půdní reakce bylo zaznamenáno v kraji Karlovarském (0,5) a Ústeckém (0,1). Při hodnocení menších územně správních celků jsou patrné výrazné negativní změny půdní reakce na orné půdě u značné části chudších půd v bramborářské výrobní oblasti. Průměrný pokles půdní reakce o 0,3 stupně pH a více vykazují okresy Sokolov, Třebíč, Žďár n/S., Svitavy, Blansko a Karviná. Na trvalých travních porostech byl zjištěn pokles půdní reakce o 0,5 stupně pH a více v okresech Nymburk, Praha–východ, Litoměřice, Most, Břeclav, Prostějov, Opava a Frýdek-Místek. U speciálních druhů pozemků není tendence k okyselování půd tak jednoznačná (Klement, Sušil, 2005).
Obr. 4 Vývoj půdní reakce v kraji Vysočina (Agrochemické zkoušení půd) Při porovnání výsledků Agrochemického zkoušení půd v kraji Vysočina z let 19931998 a 1999-2004 (Obr. 4) je viditelné, že procentický podíl půd s alkalickou a neutrální půdní reakcí na orné půdě se podstatně snížil. U alkalické reakce o 1,9% a u neutrální reakce o 11,9%. Kdežto podíl půd slabě kyselých, kyselých a silně kyselých se zvýšil. O 4,6% u slabě kyselé reakce, 7,5% u kyselé reakce a 2% u silně kyselé reakce.
23
3.1.10 Úprava půdní reakce 3.1.10.1 Úprava kyselých půd Kyselost půdy se běžně odstraňuje vápněním, které sníží množství adsorbovaných vodíkových iontů, zvýší pH a sorpčně nasytí půdu vápníkem. Potřebu vápnění definujeme jako množství vápenaté hmoty, kterou musíme do půdy dodat, aby se její reakce upravila na optimální hodnotu. Aktuální reakce není vhodným kriteriem potřeby vápnění, protože se nebere v úvahu potenciální výměnná kyselost ani ústojná schopnost půdy. Ke stanovení potřeby vápnění je využívána metoda titračního stanovení výměnné půdní reakce k požadované hodnotě pH. Používaná korektiva: mletý vápenec, dolomitický vápenec, saturační kaly, hašené vápno atd. (Jandák, Prax, Pokorný, 2001). Dle Richtera je nutno úpravu půdní reakce na optimální hodnotu pH provádět vápněním. Rozlišujeme vápnění udržovací a meliorační (Richter, 1996). Melioračním vápněním rozumíme jednorázové použití vyšší dávky vápenatých hnojiv, které nám může rychle zvýšit pH půdy na optimální stav. Udržovací vápnění zajistí udržení současného stavu reakce půdy doplněním ročních ztrát vápníku (Čermák a kol., 2005). Dávka pro udržovací vápnění se určí podle ročních ztrát vápníku a hořčíku vymýváním z půdy, odběrem vápníku plodinami, kyselostí způsobenou hnojivy a vlivem kyselého spadu. Dávka udržovacího vápnění se stanoví podle druhu půdy tak, že určená dávka se vynásobí počtem let. Pro stanovení dávky melioračního vápnění vycházíme z hodnoty výměnné půdní kyselosti (pH/KCl) a zrnitostního složení půdy (Richter, 1996). Vápnění se provádí zásadně podle výsledků agrochemických rozborů půdy, se záměrem dosažení požadovaného rozmezí půdní reakce. U středně těžkých půd je to zpravidla u orné půdy pH 6,0 – 6,5, na drnovém fondu pH 5,0 – 5,5. Nevápní se půdy, které vykazují vyšší než optimální pH, a půdy s obsahem CaCO3, vyšším než 0,3% (Vaněk, Penk a kol., 1991). Podle Lhotského a kol. vápnění na jedné straně upravuje živinný režim a posiluje půdní strukturu, na druhé straně může podpořit vyplavování ostatních kationtů (Lhotský a kol., 1994).
24
3.1.10.2 Úprava zásaditých půd Postupy okyselování zásaditých (karbonátových) půd (s pH nad 7,2) nejsou u nás zatím dostatečně experimentálně ověřeny (Lhotský a kol., 1994). Úprava reakce alkalických půd je mnohem obtížnější a nákladnější než u kyselých půd. Množství hmot ke snížení alkality závisí na stupni nasycení půdy výměnným sodíkem. Používaná korektiva: mletý sádrovec, síra, kyselina sírová atd. (Jandák, Prax, Pokorný, 2001).
25
4. MATERIÁL A METODY ZPRACOVÁNÍ 4.1 Charakteristika území 4.1.1 Lokalizace a obecná charakteristika Vzorky byly odebírány v katastru obce Lhotka. Obec se nachází v okrese Žďár nad Sázavou, v kraji Vysočina. Území leží v CHKO Žďárské vrchy, které se nachází ve východní části Českomoravské vrchoviny. Chráněná krajinná oblast Žďárské vrchy byla vyhlášena Ministerstvem kultury ČSR dne 25.5.1970, na území okresů Žďár nad Sázavou, Havlíčkův Brod, Chrudim a Svitavy. Rozloha činí 70 940 ha, z toho 46% zaujímají lesy, 44% tvoří zemědělský půdní fond, 1,9% vodní plochy, 0,9% zastavěné plochy a 5,5% ostatní plochy. CHKO se rozkládá v nadmořských výškách od 490 do 836,3 m (nejvyšší vrchol Devět skal). Z hlediska biogeografického členění spadá území do oblasti Žďárského bioregionu (1.65). Bioregion se nachází na pomezí jižní Moravy a východních Čech, zabírá převážnou část geomorfologického podcelku Žďárské vrchy a okraje Železných hor a Křižanovské vrchoviny (Culek, 1995). 4.1.2 Agroekologická charakteristika V současné době tvoří dvě třetiny zemědělského půdního fondu v chráněném území orná půda a v trvalých travních porostech převládají kulturní až polokulturní louky na odvodněných plochách. Vzhledem k přírodním podmínkám spadá území do bramborářské výrobní
až
oblasti
ekonomická
horské a
jeho
efektivnost
zemědělství je velmi nízká. Rostlinná výroba je z více než poloviny
zaměřena
pěstování
obilnin,
na dále
okopanin, olejnin a pícnin, základ živočišné výroby tvoří chov skotu (Čech, Šumpich, Zabloudil a kol., 2002).
Obr. 5 Mapa zemědělských výrobních oblastí ČR (Chloupek a kol., 2005) 26
4.1.3 Klimatická charakteristika Klimaticky patří Žďárské vrchy k chladnějším a vlhčím územím s výrazným působením větru. Průměrná roční teplota vzduchu se pohybuje kolem 6,8 °C v nejnižších a 5 °C v nejvyšších polohách. Vegetační období trvá cca 200 dnů. Průměrný roční úhrn srážek se obvykle pohybuje v intervalu 650-875 mm, přičemž v polohách nad 800 m n. m. dosahuje až 1100 mm. Ve vyšších polohách stoupá podíl horizontálních srážek a v inverzních situacích se v zimním období tvoří námraza poškozující lesní porosty. Sněhová pokrývka leží v CHKO v průměru od začátku listopadu do začátku dubna. Dosahuje obvykle do 35 cm, ve vrcholových partiích Žďárských vrchů může výjimečně přesáhnout i 100 cm (Čech, Šumpich, Zabloudil a kol., 2002). Dle Quitta leží celé území v chladné oblasti CH 7, pouze výběžek západně od Žďáru náleží mírně teplé oblasti MT 3 (Culek, 1995). Klimatická oblast CH 7 má velmi krátké až krátké léto, mírně chladné a vlhké. Přechodné období je dlouhé, mírně chladné jaro a mírný podzim. Zima je dlouhá, mírná, mírně vlhká s dlouho trvající sněhovou pokrývkou.
Obr.6 Výřez z mapy klimatických regionů ČR (Quitt, 1971) Podle kódu BPEJ (8) patří území do mírně chladného, vlhkého regionu (MCH). Se sumou teplot nad 10 °C 2000-2200, s průměrnou roční teplotou 5-6 °C, s průměrným ročním úhrnem srážek 700-800 mm, s pravděpodobností suchých vegetačních období 0–5 a vláhovou jistotou >10 (URL 6).
27
4.1.4 Hydrologická charakteristika Chráněná krajinná oblast Žďárské vrchy je z hydrologického i vodohospodářského hlediska velmi významná, neboť na jejím území pramení některé významné vodní toky (Sázava, Doubrava, Svratka, Oslava a Chrudimka). Tyto řeky jsou zdrojem vody pro obyvatelstvo, průmysl i zemědělství. Nachází se zde i některé důležité zdroje podzemní vody, které jsou však ve srovnání se zdroji povrchové vody podstatně menší (URL 4). Příznivé podmínky z hlediska hydrologické bilance území, dané vyššími úhrny atmosférických srážek a vysokými hodnotami součinitele odtoku, byly důvodem pro vyhlášení Žďárských vrchů za chráněnou oblast přirozené akumulace vody (vládním nařízením č. 40/1978). Chráněnou krajinnou oblastí prochází hlavní evropská rozvodnice, dělící oblast na severozápadní část (asi 54%), odvodňovanou řekami Chrudimkou, Sázavou a Doubravou do Severního moře a jihovýchodní část (asi 46%), z níž jsou odváděny vody Svratkou a Oslavou do Černého moře. Vedle těchto toků zde pramení řada drobnějších potoků, které vytvářejí poměrně hustou říční síť chráněného území. Na vodních tocích oblasti, zejména v povodí Sázavy, Oslavy a Doubravy, byly od středověku budovány četné rybníky. V současné době je funkčních 187 rybníků různé velikosti, z nichž největší je Velké Dářko o rozloze 205 ha. Dále zde byly postaveny přehradní nádrže Hamry, Strž, Staviště a Pilská (Čech, Šumpich, Zabloudil a kol., 2002). Z hlediska regionů mělkých podzemních vod (Kříž, 1971) se celé území kraje nachází v regionu se sezónním doplňováním zásob. Podle členění území do regionů povrchových vod (Vlček, 1971) je oblast Žďárských vrchů dosti vodná (10-15 l/s·km2) (URL 1).
28
pararuly, svory, leptynity, migmatity a diority poličského krystalinika území s výskytem podzemní vody vyžadující složitější úpravu (voda II. kategorie) předpokládaný směr proudění podzemní vody v krystaliniku nebo v kolektoru B jímací zářez pramen zachycený jímkou
Obr. 7 Výřez z hydrogeologické mapy ČR (Čurda, 1997) 4.1.5 Geologická charakteristika CHKO Žďárské vrchy se nachází na styku několika geologických jednotek severovýchodního okraje centrální části Českého masivu, konsolidovaných koncem paleozoika variským vrásněním. Jihozápad oblasti náleží ke stráženému moldanubiku, budovanému
sillimaniticko-biotitickými
migmatitizovanými
a
granitizovanými
pararulami. Nejrozsáhlejší, centrální a severovýchodní část CHKO zaujímá svratecké krystalinikum. Je budováno převážně migmatity a dvojslídnými ortorulami, jež se střídají s různě mocnými, konformně uloženými plochami svorů a svorových rul. Středem krystalinika probíhají pruhy výrazně hrubozrnných, tzv. „okatých“ dvojslídných ortorul, vystupující ve skalních výchozech. Úzké pruhy v rulových horninách tvoří amfibolity a karny, často s ložisky železných rud dobývaných od středověku (Čech, Šumpich, Zabloudil a kol., 2002). Převážnou část bioregionu budují migmatitické ruly až migmatity s pruhy ortorul a pásy amfibolitů, na severu vystupují i fylity a amfibolický granodiorit. Zvláštní postavení zaujímá ranský masív tvořený hlubinnými ultrabaziky – gabry, granodiority atd. Významné jsou drobné výchozy hadců u Medlova. Zvláštností je úzký výběžek křídy zasahující od severozápadu z Dlouhé meze až po Velké Dářko, tvořené cenomanskými pískovci a spodnoturonskými opukami. Z pokryvů mají význam především svahoviny, balvanové soliflukční proudy a rašeliny. 29
Reliéf je v centrální části tvořen klenbovitě vyklenutým povrchem s charakteristickými protaženými plochými hřbety. Tento povrch je rozčleněn říční sítí s širokými rozvětvenými údolími (tzv. reliéf žďárského typu). Typické jsou tektonicky a strukturně podmíněné malé kotliny (např. Milovská kotlina). Na hřbetech ve vrcholových polohách jsou často vyvinuty výrazné izolované skály (tors), jako např. Čtyři Palice nebo Devět skal, a pod nimi soliflukční balvanové proudy. Zcela odlišný ráz plochého úvalu má pás křídových sedimentů u Velkého Dářka (Culek, 1995).
deluvio-fluviální sedimenty amfibolity, místy granitizované leukokratní biotitické migmatity nebulitického typu ± muskovit Obr. 8 Výřez z geologické mapy ČR (Stávková, 1996) 4.1.6 Pedologická charakteristika Přes polovinu rozlohy CHKO pokrývají kambizemě. Vzhledem k půdotvornému substrátu jsou zpravidla kyselé, s přibývající nadmořskou výškou se zvyšuje obsah kyselého humusu a klesá hodnota stupně sorpční nasycenosti půd. Ve vrcholových polohách s chladným humidním klimatem jsou vytvořeny podzoly, zastoupené asi na 10% rozlohy oblasti. V této skupině půd převažuje podzol kambizemní nad podzolem typickým. Ostrůvkovitě je zastoupena skupina ochrických půd. Jedná se o mladé půdy vytvořené na úpatních haldách skal, balvanových proudech a suťových svahových pokryvech, zejména ve vrcholové části Žďárských vrchů. Patří k nim litozem a regozem, která má již vytvořen humusový horizont. Nejčastěji se vyskytují regozemě psefitické, místy i balvanité. 30
Na svrchnokřídových opukách (v prostoru Radostín-Hluboká) a serpentinitech (v prostoru Sklené-Tři Studně) se v malé míře vyskytují mělké pararendziny s neutrální až mírně alkalickou půdní reakcí. Nepatrně jsou zastoupeny kultizemě, např. kultizem haldová, v místech těžby železné rudy kolem Ranských jezírek, aj. Významně, asi na 30% rozlohy oblasti, je zastoupena skupina půd hydromorfních. Sníženiny se stálou vysokou hladinou podzemní vody pokrývají gleje, přecházející ve vyšších okrajích v periodicky podmáčené pseudogleje a semigleje. Místy vykazují povrchové zrašelinění, které je řadí k organozemním glejům a pseudoglejům (Culek, 1995). Podle půdní mapy ČR jsou na lokalitách odběru následující půdní typy: kambizem mesobazická, kambizem oglejená mesobazická, kambizem dystická, pseudoglej modální, pseudoglej dystický a glej povrchový.
kambizem mesobazická kambizem oglejená mesobazická kambizem dystická pseudoglej modální pseudoglej dystrický glej modální; glej povrchový
Obr. 9 Výřez z půdní mapy ČR (AOPK, 2005)
31
4.1.7 Flóra a fauna v oblasti Oblast Žďárských vrchů lze obecně charakterizovat jako floristicky chudou, s charakteristickým zastoupením horských a podhorských elementů. Zvlášť cenná jsou společenstva rašelinišť a vlhkých rašelinných luk s významným výskytem řady chráněných a ohrožených druhů rostlin. Ve flóře Žďárských vrchů se nacházejí především druhy vyšších poloh. Nejčastěji se vyskytují kostřava luční (Festuca altissima), štírovník bažinný (Lotus uluginossus) a všivec mokřadní (Pediculais sylvatica) (Čech, Šumpich, Zabloudil a kol., 2002). Druhová skladba lesů Žďárských vrchů byla silně antropicky pozměněna ve prospěch smrku a jen fragmentárně se zachovaly přírodní porosty jedlobučin, z nichž nejznámější je národní přírodní rezervace Žákova hora. Na zachování přírodě blízké skladby lesa je vázán výskyt a existence charakteristických druhů rostlin i živočichů, ve smrkových monokulturách mizejících, přírodě blízký les plní lépe své ekologické funkce a je i odolnější vůči působení nepříznivých vlivů, včetně imisí. Louky jsou kulturním, zemědělským obhospodařováním území vytvořeným prvkem oblasti. Přesto jsou v mnoha ohledech významnou a charakteristickou krajinotvornou složkou, hrající důležitou roli v biologické oblasti. Nejvýznamnější z nich jsou relativně nejméně pozměněná společenstva rašelinných a mokřadních luk, s bohatstvím genofondu chráněných a na bytí ohrožených rostlinných i živočišných druhů. Živočišstvo Žďárských vrchů se podstatně neliší od ostatních krajů. Vyskytují se zde převážně liška, kuna, srnec, zajíc, koroptev, bažant, v některých oblastech i jelen a divočák. Elementy horské lesní fauny se významněji uplatňují ve vyšší a klimaticky drsnější centrální části oblasti. Ve srovnání s okolním územím je pro chráněnou krajinnou oblast charakteristické zastoupení tyrfofilních a tyrfobiontních druhů na rašeliništích. Převažuje podhorská lesní fauna hercynského původu, relativně nejlépe zachovaná ve zbytcích původních bučin (Čech, Šumpich, Zabloudil a kol., 2002).
32
4.2 Metody stanovení 4.2.1 Odběr půdních vzorků Vzorky byly odebírány v roce 2007 v období od dubna do října v přibližně měsíčních intervalech. Termíny odběru vzorků: 6. 4. 2007, 26. 4. 2007, 21. 5. 2007, 11. 6. 2007, 27. 6. 2007, 19. 7. 2007, 14. 8. 2007, 30. 8. 2007, 2. 10. 2007 Sledování jsem prováděla na 9 různých lokalitách. Tab. 3 Lokality odběrů 1. lokalita
les (paseka)
2. lokalita
louka
3. lokalita
les
4. lokalita
les
5. lokalita
pole
6. lokalita
louka
7. lokalita
les (paseka)
8. lokalita
pole
9. lokalita
louka
Vzorky byly odebírány z povrchového minerálního horizontu, vrtákem jako porušené půdní vzorky do igelitových sáčků. Každý sáček byl pak řádně označen číslem lokality a datem odběru. 4.2.2 Příprava vzorků v laboratoři Odebrané vzorky se nechaly v otevřených igelitových sáčcích při laboratorní teplotě vyschnout aby nedošlo k jejich znehodnocení a jejich další úprava byla snadnější. Po vyschnutí byla zemina podrcena a proseta přes síto s průměrem ok 2 mm, tak, abychom získali jemnozem. 4.2.3 Stanovení aktivní půdní reakce Princip metody: hodnota aktivní reakce se stanoví změřením pH vodní suspenze zeminy pomocí kombinované elektrody (Jandák a kol., 2003). Postup: do kádinky se naváží 10 g zeminy (jemnozemě), přidá se pomocí pipety 25 ml vychladlé destilované vody, která byla zbavena CO2 povařením, vzniklá suspenze se
33
následně
zamíchá
skleněnou
tyčinkou
a nechá se 24 hodin stát. Po 24 hodinách se pomocí stolního pH metru a kombinované elektrody změří hodnota pH a zaznačí se jako pH/H2O. Před měřením musí být pH metr nastaven podle návodu k použití a zkalibrován (Zbíral, 2002). Obr. 10 pH metr s kombinovanou elektrodou 4.2.4 Stanovení výměnné půdní reakce Princip metody: ionty vodíku, poutané půdními koloidy, se vytěsní draselnými ionty a elektrometricky se změří výměnná reakce půdy (Jandák a kol., 2003). Postup: do kádinky se naváží 10 g zeminy (jemnozemě), přidá se pomocí pipety 25 ml 1M roztoku KCl, vzniklá suspenze se následně zamíchá skleněnou tyčinkou a nechá se 24 hodin stát. Po 24 hodinách se pomocí stolního pH metru a kombinované elektrody změří hodnota pH a zaznačí se jako pH/KCl. Měření jsem prováděla pro každý vzorek ve 3 opakováních, aby se minimalizovala chyba měření.
4.3 Statistické metody 4.3.1 Aritmetický průměr Je spolu s rozptylem nejvýznamnější statistickou charakteristikou. Je nejčastěji používaným průměrem, počítá se z hodnot zkoumaného znaku všech jednotek hodnoceného souboru a charakterizuje úroveň znaku. Aritmetický průměr je stálost součtu hodnot při jejich nahrazení aritmetickým průměrem. n
x=
åx i =1
n
34
i
4.3.2 Rozptyl (variance) Je definován jako průměrná čtvercová odchylka počítaná od aritmetického průměru. Je to nejdůležitější míra variance, která vhodně a přesně postihuje odlišnost všech jednotlivých hodnot zkoumaného kvalitativního znaku.
å (x n
s x2 =
i
-x
)
2
i =1
xi ……proměnná hodnota
n
x ……aritmetický průměr n ……rozsah souboru 4.3.3 Směrodatná odchylka Je druhou odmocninou rozptylu a jako taková vychází v původních měrných jednotkách znaku. s x = s x2 4.3.4 Analýza variance jednofaktorová Používá se, pokud zkoumáme působnost pouze jednoho faktoru. Jde o testování průkaznosti rozdílu mezi průměry vypočtenými z výběrů, které jsou na sobě nezávislé. Cílem je určit odchylky průměrných hodnot a zjistit, zda jsou tyto odchylky průkazné nebo jsou-li náhodné. Stanovíme nulovou hypotézu H0, která určuje jestli je rozdíl mezi průměry průkazný či nikoliv. Tuto H0 ověříme testovým kriteriem, což je normovaná veličina Snedecorova rozdělení F, který vychází ze vztahu: 2 2 F = s max s min
Vyhodnocení testu vychází z porovnání vypočítané a tabulkové hodnoty testového kriteria. Hodnotí se dle vztahu: Fvyp < Ftab → H0 se nezamítá (není průkazný rozdíl) Fvyp > Ftab → H0 se zamítá (Stávková, Dufek, 2003).
35
5. VÝSLEDKY PRÁCE A DISKUSE Výsledky měření půdní reakce jsem graficky zpracovala jako časové řady pro jednotlivé lokality. Jako statistickou metodu jsem zvolila jednofaktorovou analýzu variance, kdy jsem sledovala vliv lokality a vliv termínu odběru na změnu pH/H2O a pH/KCl. Z grafů je patrné, jak se během 6 měsíčního sledování měnila aktivní a výměnná půdní reakce na různých lokalitách.
1. lokalita - les (paseka) 4,00
Hodnota pH
3,80 3,60
pH KCl pH H2O
3,40 3,20 3,00
Datum odběru
2. 10 .2 00 7
6. 4. 20 07 26 .4 .2 00 7 21 .5 .2 00 7 11 .6 .2 00 7 27 .6 .2 00 7 19 .7 .2 00 7 14 .8 .2 00 7 30 .8 .2 00 7
2,80
Graf 1 Změny pH/H2O a pH/KCl na 1. lokalitě Na první lokalitě se hodnoty pH/H2O pohybují v rozmezí 3,4 – 3,8. Nejnižší pH/H2O bylo naměřeno při 4. odběru (11. 6. 2007) a nejvyšší při 8. odběru (30. 8. 2007). pH/KCl je v rozmezí 2,9 – 3,2. Nejnižší pH/KCl bylo při 7. odběru (14. 8. 2007) a nejvyšší při 6. odběru (19. 7. 2007).
36
2. lokalita - louka 5,60 5,40
Hodnota pH
5,20 5,00 4,80
pH KCl pH H2O
4,60 4,40 4,20 4,00
Datum odběru
00 7 2. 10 .2
6. 4. 20 07 26 .4 .2 00 7 21 .5 .2 00 7 11 .6 .2 00 7 27 .6 .2 00 7 19 .7 .2 00 7 14 .8 .2 00 7 30 .8 .2 00 7
3,80
Graf 2 Změny pH/H2O a pH/KCl na 2. lokalitě Na druhé lokalitě se pH/H2O pohybuje v rozmezí 4,9 – 5,4. Nejnižší pH/H2O bylo při 1. odběru (6. 4. 2007) a nejvyšší při 6. odběru (19. 7. 2007). pH/KCl je v rozmezí 4,0 – 4,4, nejnižší bylo při 1. odběru (6. 4. 2007) a nejvyšší při 6. odběru (19. 7. 2007).
3. lokalita - les
4,00 3,90
Hodnota pH
3,80 3,70 3,60
pH KCl pH H2O
3,50 3,40 3,30 3,20 00 7 2. 10 .2
8. 2
00 7
00 7 30 .
8. 2 14 .
6. 4. 20 07 26 .4 .2 00 7 21 .5 .2 00 7 11 .6 .2 00 7 27 .6 .2 00 7 19 .7 .2 00 7
3,10
Datum odběru
Graf 3 Změny pH/H2O a pH/KCl na 3. lokalitě 3. lokalita se vyznačuje hodnotami pH/KCl v rozmezí 3,2 – 3,4, nejnižší hodnota byla při 4. odběru (11. 6. 2007) a nejvyšší při 7. odběru (14. 8. 2007). pH/H2O je v rozmezí 3,5 – 3,9, nejnižší hodnota byla při 1. odběru (6. 4. 2007) a nejvyšší při 5. odběru (27. 6. 2007).
37
4. lokalita - les 3,90 3,80 3,70
Hodnota pH
3,60 3,50 3,40
pH KCl pH H2O
3,30 3,20 3,10 3,00 8. 20 07
2. 10 .2 00 7
Datum odběru
30 .
8. 20 07 14 .
7. 20 07
19 .
00 7 6. 20 07 27 .
6. 2 11 .
5. 20 07 21 .
6. 4. 20 07 26 .4 .2 00 7
2,90
Graf 4 Změny pH/H2O a pH/KCl na 4. lokalitě Na 4. lokalitě se pH/H2O pohybuje v rozmezí 3,5 – 3,8, nejnižší bylo při 9. odběru (2. 10. 2007) a nejvyšší při 5. odběru (27. 6. 2007). pH/KCl je mezi 3,0 – 3,2, nejnižší bylo naměřeno při 9. odběru (2. 10. 2007) a nejvyšší při 7. odběru (14. 8. 2007).
5. lokalita - pole 5,70
Hodnota pH
5,20
4,70
pH KCl pH H2O 4,20
2. 10 .2 00 7
14 .8 .2 00 7 30 .8 .2 00 7
19 .7 .2 00 7
21 .5 .2 00 7 11 .6 .2 00 7 27 .6 .2 00 7
6. 4. 20 07 26 .4 .2 00 7
3,70
Datum odběru
Graf 5 Změny pH/H2O a pH/KCl na 5. lokalitě 5. lokalita vykazuje hodnoty pH/H2O 5,0 – 5,5, nejnižší při 3. odběru (21. 5. 2007), nejvyšší při 9. odběru (2. 10. 2007). pH/KCl je mezi 3,9 – 4,3, nejnižší při 3. odběru (21. 5. 2007), nejvyšší při 9. odběru (2. 10. 2007).
38
6. lokalita - louka 6,40
Hodnota pH
5,90 5,40 4,90
pH KCl pH H2O
4,40 3,90 3,40
2. 10 .2 00 7
00 7 30 .8 .2 00 7
.8 .2 14
19 .7 .2 00 7
21 .5 .2 00 7 11 .6 .2 00 7 27 .6 .2 00 7
6. 4. 20 07 26 .4 .2 00 7
2,90
Datum odběru
Graf 6 Změny pH/H2O a pH/KCl na 6. lokalitě 6. lokalita vykazuje hodnoty pH/H2O 3,9 – 6,1, nejnižší při 1. odběru (6. 4. 2007), nejvyšší při 6. odběru (19. 7. 2007). pH/KCl je mezi 3,2 – 4,3, nejnižší bylo naměřeno při 1. odběru (6. 4. 2007) a nejvyšší při 3. odběru (21. 5. 2007).
7. lokalita - les (paseka) 6,00
5,50
Hodnota pH
5,00
4,50
pH KCl pH H2O
4,00
3,50
3,00
2,50
07 07 20 20 4. 4. . . 6 26
07 07 07 20 20 20 6. 6. 5. . . . 27 11 21
07 20 7. . 19
07 07 20 20 8. 8. . . 14 30
7 00 .2 0 1 2.
Datum odběru
Graf 7 Změny pH/H2O a pH/KCl na 7. lokalitě Na 7. lokalitě mají hodnoty pH/H2O i pH/KCl klesající tendenci. Hodnoty pH/H2O se pohybují v rozmezí 3,5 – 5,4, nejnižší při 8. odběru (30. 8. 2007), nejvyšší při 1. odběru (6. 4. 2007). Hodnoty pH/KCl jsou mezi 2,9 – 4,4, nejnižší při 8. odběru (30. 8. 2007), nejvyšší při 1. odběru (6. 4. 2007). 39
8. lokalita - pole 6,50
Hodnota pH
6,00
5,50
pH KCl pH H2O
5,00
4,50
2. 10 .2 00 7
14 .8 .2 00 7 30 .8 .2 00 7
11 .6 .2 00 7 27 .6 .2 00 7 19 .7 .2 00 7
6. 4. 20 07 26 .4 .2 00 7 21 .5 .2 00 7
4,00
Datum odběru
Graf 8 Změny pH/H2O a pH/KCl na 8. lokalitě Na 8. lokalitě se hodnoty pH/H2O pohybují v rozmezí 5,4 – 6,2, nejnižší při 4. odběru (11. 6. 2007), nejvyšší při 2. odběru (26. 4. 2007). pH/KCl je mezi 4,3 – 4,9, nejnižší při 4. odběru (11. 6. 2007), nejvyšší při 2. odběru (26. 4. 2007).
9. lokalita - louka 6,50
6,00
Hodnota pH
5,50
5,00
pH KCl pH H2O
4,50
4,00
Datum odběru
2. 10 .2 00 7
14 .8 .2 00 7 30 .8 .2 00 7
11 .6 .2 00 7 27 .6 .2 00 7 19 .7 .2 00 7
6. 4. 20 07 26 .4 .2 00 7 21 .5 .2 00 7
3,50
Graf 9 Změny pH/H2O a pH/KCl na 9. lokalitě Na lokalitě č.9 se hodnoty pH/H2O pohybují v rozmezí 5,1 – 6,0, nejnižší při 5. odběru (27. 6. 2007), nejvyšší při 8. odběru (30. 8. 2007). pH/KCl je mezi 4,0 – 5,0, nejnižší při 5. odběru (27. 6. 2007), nejvyšší při 8. odběru (30. 8. 2007).
40
Souhrnný graf pH/H2O 6,50 6,00 1. lokalita 2. lokalita
5,50
Hodnota pH
3. lokalita 4. lokalita
5,00
5. lokalita 6. lokalita
4,50
7. lokalita 8. lokalita
4,00
9. lokalita
3,50
0. 20 07
8. 20 07
2. 1
Datum odběru
30 .
8. 20 07 14 .
5. 20 07 11 .6 .2 00 7 27 .6 .2 00 7 19 .7 .2 00 7
21 .
4. 20 07 26 .
6. 4. 20 07
3,00
Graf 10 Souhrnný graf pH/H2O Z porovnání vývoje změn pH/H2O na jednotlivých lokalitách v grafu 10 vyplývá, že největší změny se projevily na lokalitách 6 a 7. Nejméně se pH/H2O měnilo na 1., 3. a 4. lokalitě. Z grafu je také patrné, že na většině lokalit jsou hodnoty pH/H2O nejnižší při jarních odběrech a nejvyšší při podzimním odběru.
Souhrnný graf pH/KCl 5,00
1. lokalita
4,50
2. lokalita
4. lokalita 5. lokalita 6. lokalita
3,50
7. lokalita 8. lokalita 9. lokalita
3,00
Graf 11 Souhrnný graf pH/KCl
41
7 0. 20 0 2. 1
.8 .2 00 7
.8 .2 00 7 30
Datum odběru
14
7. 20 07 19 .
6. 20 07 27 .
.6 .2 00 7 11
7 5. 20 0 21 .
4. 20 07 26 .
4. 20 07
2,50
6.
Hodnota pH
3. lokalita
4,00
Graf 11 znázorňuje vývoj změn pH/KCl na jednotlivých lokalitách. Je zde vidět, že minimální změny byly na lokalitách 1, 3 a 4. A stejně jako u pH/H2O byly zjištěny největší změny na lokalitách 6 a 7. Také u pH/KCl jsou hodnoty při jarních odběrech nejnižší a nejvyšší jsou při podzimním odběru. Výjimkou je však 7. lokalita, kde je to naopak. Na základě analýzy jednofaktorové variance je vliv termínu odběru vzorků na změnu pH/H2O statisticky neprůkazný (Tab. 4). Tab. 4 Jednofaktorová analýza variance termínu odběru vzorků Výběr 1 2 3 4 5 6 7 8 9
SS Zdroj variability Mezi výběry 0,844934 Všechny výběry 70,81525 Celkem
71,66019
Počet 9 9 9 9 9 9 9 9 9
Rozdíl 8 72
Součet 41,06 41,96 41,84 40,74 41,32 43,94 41,44 42,57 42,54
Průměr 4,56 4,66 4,65 4,53 4,59 4,88 4,60 4,73 4,73
Rozptyl 0,836 0,952 0,959 0,956 0,756 1,221 0,892 1,122 1,159
Hodnota P MS F F krit 0,105617 0,107384 0,998856 2,069832 0,983545
80
Vliv lokality na změnu pH/H2O je podle analýzy jednofaktorové variance statisticky průkazný (Tab. 5). Tab. 5 Jednofaktorová analýza variance lokality Výběr 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Počet 9 9 9 9 9 9 9 9 9
Součet 32,30 46,19 32,77 33,05 47,71 45,24 35,49 52,99 51,67
42
Průměr 3,59 5,13 3,64 3,67 5,30 5,03 3,94 5,89 5,74
Rozptyl 0,016 0,037 0,015 0,007 0,045 0,319 0,355 0,078 0,078
Zdroj variability Mezi výběry Všechny výběry
SS 64,05986001
Rozdíl 8
7,600327704
72
Celkem
71,66018771
80
Hodnota MS F P F krit 8,007483 75,85709 5,48E-32 2,069832 0,10556
Podle výsledků analýzy jednofaktorové variance je vliv termínu odběru vzorků na změnu pH/KCl statisticky neprůkazný (Tab. 6). Tab. 6 Jednofaktorová analýza variance termínu odběru vzorků Výběr 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Počet 9 9 9 9 9 9 9 9 9
Součet 34,29 34,23 35,07 33,72 33,37 34,66 34,31 34,88 34,51
Zdroj variability Mezi výběry Všechny výběry
32,59743
72 0,452742
Celkem
32,85231
80
SS 0,254875
Rozdíl
MS 8 0,031859
Průměr 3,81 3,80 3,90 3,75 3,71 3,85 3,81 3,88 3,83
F 0,07037
Rozptyl 0,383 0,489 0,519 0,415 0,357 0,396 0,420 0,568 0,526 Hodnota P F krit 0,99976 2,069832
Vliv lokality na změnu pH/KCl je dle analýzy jednofaktorové variance statisticky průkazný (Tab. 7). Tab. 7 Jednofaktorová analýza variance lokality Výběr 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Počet 9 9 9 9 9 9 9 9 9
Součet 27,75 38,18 30,10 28,34 37,82 34,29 29,13 42,01 41,40
43
Průměr 3,08 4,24 3,34 3,15 4,20 3,81 3,24 4,67 4,60
Rozptyl 0,011 0,021 0,006 0,007 0,019 0,077 0,215 0,048 0,090
Zdroj variability Mezi výběry Všechny výběry Celkem
SS 28,89959831
Rozdíl 8
MS 3,61245
3,952709123
72
0,054899
32,85230743
80
Hodnota F P F krit 65,80206 4,9E-30 2,069832
Průměrné hodnoty pH pro jednotlivé lokality
6,00
Hodnota pH
5,00 4,00 3,00 pH KCl pH H2O
2,00 1,00 0,00 les (paseka)
louka
les
les
pole
louka
les (paseka)
pole
louka
Lokalita
Graf 12 Průměrné hodnoty pH pro jednotlivé lokality Graf 12 znázorňuje průměrné hodnoty pH/H2O a pH/KCl na jednotlivých lokalitách a rozdíl mezi nimi. 1. lokalita – les (paseka) Průměrné pH/H2O je zde 3,6. pH lesních půd je však obecně kyselejší než pH půd zemědělských a proto je nelze řadit do skupin půd podle půdní reakce tak jako půdy zemědělské. Průměrné pH/KCl je 3,1. Rozdíl mezi průměrnými hodnotami pH/H2O a pH/KCl je 0,5. 2. lokalita - louka Průměrné pH/H2O je 5,1, což řadí půdu na této lokalitě mezi půdy kyselé. Průměrné pH/KCl je 4,2. Čili podle výměnné půdní reakce patří půda mezi půdy extrémně kyselé. Rozdíl mezi průměrnými hodnotami pH/H2O a pH/KCl je 0,9. 44
3. lokalita - les Průměrné pH/H2O je 3,6 a průměrné pH/KCl je 3,3. Rozdíl mezi průměrnými hodnotami pH/H2O a pH/KCl je 0,3. 4. lokalita - les Průměrné pH/H2O je 3,7 a průměrné pH/KCl je 3,1. Rozdíl mezi průměrnými hodnotami pH/H2O a pH/KCl je 0,5. 5. lokalita - pole Průměrné pH/H2O je 5,3, půda tedy patří mezi půdy kyselé. Průměrné pH/KCl je 4,2, půda je extrémně kyselá. Rozdíl mezi průměrnými hodnotami pH/H2O a pH/KCl je 1,1. 6. lokalita - louka Průměrné pH/H2O je 5,0, půda na této lokalitě je kyselá. Průměrné pH/KCl je 3,8, půda je tedy silně kyselá. Rozdíl mezi průměrnými hodnotami pH/H2O a pH/KCl je 1,2. 7. lokalita – les (paseka) Průměrné pH/H2O je 3,9 a průměrné pH/KCl je 3,2. Rozdíl mezi průměrnými hodnotami pH/H2O a pH/KCl je 0,7. 8. lokalita – pole Průměrné pH/H2O je 5,9, půda tedy patří mezi půdy kyselé. Průměrné pH/KCl je 4,7, půda je silně kyselá. Rozdíl mezi průměrnými hodnotami pH/H2O a pH/KCl je 1,2. 9. lokalita – louka Průměrné pH/H2O je 5,7, což řadí půdu mezi půdy kyselé. Průměrné pH/KCl je 4,6. Takže podle výměnné půdní reakce patří půda mezi půdy silně kyselé. Rozdíl mezi průměrnými hodnotami pH/H2O a pH/KCl je 1,1. Nejvyšší průměrné hodnoty pH/H2O (5,9) i pH/KCl (4,7) byly naměřeny na lokalitě 8 (pole). Naopak nejnižší průměrné hodnoty pH/H2O (3,6) i pH/KCl (3,1) byly zjištěny na lokalitě 1 (les – paseka). Největší rozdíl mezi hodnotou pH/H2O a pH/KCl je patrný na lokalitě 8 (pole).
45
Tab. 8 Výsledky AZP v kraji Vysočina – orná půda (Upraveno dle Němec a kol.) Region
Cyklus zkoušení
Přezkoušená výměra [ha]
Výměnné pH
1990-1992
313 473
6,1
1993-1998
278 887
6,0
1999-2002
196 744
5,7
Kraj Vysočina
Tabulka 8 ilustruje výsledky agrochemických zkoušení zemědělských půd na orné půdě v kraji Vysočina. Mnou sledované lokality č. 5 a 8 patří do orné půdy. Při porovnání výsledků z těchto lokalit a výsledků AZP pro celý kraj, jsem dospěla k závěru, že tyto lokality mají podstatně nižší hodnoty pH/KCl než jsou průměrné hodnoty pro celý kraj. Na lokalitě č. 5 je to o 1,5 nižší pH a na lokalitě č. 8 o 1,0. Průměrné výměnné pH pro kraj Vysočina řadí půdy do půd slabě kyselých. Lokality č. 5 a 8 však patří do půd silně až extrémně kyselých. Tab. 9 Výsledky AZP v kraji Vysočina – TTP (Upraveno dle Němec a kol.) Region Kraj Vysočina
Cyklus zkoušení
Přezkoušená výměra [ha]
Výměnné pH
1990-1992
44 613
5,9
1993-1998
35 931
5,8
1999-2002
32 925
5,6
Tabulka 9 zobrazuje výsledky agrochemických zkoušení zemědělských půd na TTP v kraji Vysočina. Do TTP patří lokality č. 2, 6 a 9. Výsledky AZP řadí půdy TTP pro celý kraj Vysočina mezi půdy slabě kyselé. Výměnné pH na mnou sledovaných lokalitách vykazuje opět nižší hodnoty. Lokalita 2 o 1,4, lokalita 6 o 2,0 a lokalita 9 o 1,0. Tyto louky tedy patří mezi půdy kyselé až extrémně kyselé.
46
6. ZÁVĚR Ve své bakalářské práci jsem se zabývala změnou aktuální a výměnné půdní reakce na 9 různých lokalitách v katastru obce Lhotka, která leží v CHKO Žďárské vrchy. Vzorky byly odebírány v roce 2007 od dubna do října jako porušené z povrchového minerálního horizontu. První část práce tvoří literární rešerše o půdní reakci, kde jsem definovala co je to půdní reakce, popsala její formy, význam, změny, způsoby úpravy a stav v ČR. Dále jsem zde vysvětlila pojmy jako jsou acidifikace, alkalizace a pufrovitost, které s pH úzce souvisí. Ve druhé části jsem charakterizovala zájmové území. Další část je věnována metodám odběru vzorků, metodám stanovení půdní reakce a způsobu vyhodnocení. Poslední část obsahuje grafy a statistické vyhodnocení naměřených hodnot pH a diskuzi. Z výsledků měření, grafického a statistického zpracování vyplynuly tyto závěry: Při porovnání změn aktuální půdní reakce (pH/H2O) v průběhu roku na všech lokalitách jsem zjistila, že největší změny byly na lokalitách 6 (louka) a 7 (les – paseka). Naopak nejméně se aktuální reakce měnila na lokalitách 1 (les - paseka), 3 (les) a 4 (les). Nejnižší hodnoty pH/H2O na většině lokalit byly zjištěny při jarních odběrech a nejvyšší při podzimním odběru. Stejně tak i výměnná půdní reakce (pH/KCl) vykazuje největší změny na lokalitách 6 (louka) a 7 (les – paseka). Nejmenší změny výměnné reakce byly na lokalitách 1 (les paseka), 3 (les) a 4 (les). Také u pH/KCl jsou hodnoty při jarních odběrech nejnižší a při podzimním odběru nejvyšší. Výjimkou je však 7. lokalita, kde je to naopak. Nejvyšší průměrné hodnoty pH/H2O (5,9) i pH/KCl (4,7) byly naměřeny na lokalitě 8 (pole). Naopak nejnižší průměrné hodnoty pH/H2O (3,6) i pH/KCl (3,1) byly zjištěny na lokalitě 1 (les – paseka). Na základě analýzy jednofaktorové variance je vliv termínu odběru vzorků na změnu pH/H2O i pH/KCl statisticky neprůkazný. Ale vliv lokality na změnu pH/H2O i pH/KCl je podle analýzy jednofaktorové variance statisticky průkazný. Při
srovnání
výsledků
naměřených
na
zkoumaných
lokalitách
a
výsledků
agrochemického zkoušení zemědělských půd na orné půdě a trvalých travních porostech v kraji Vysočina je evidentní, že půdy ve sledovaných lokalitách jsou kyselejší.
47
Zjištěné hodnoty pH řadí zdejší půdy do půd kyselých až extrémně kyselých. Proto jsou zde pěstovány plodiny (např. brambory a některé obilniny), které vyšší kyselost půdy snáší.
48
7. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY CULEK, M. Biogeografické členění České republiky, Praha: vydavatelství ENIGMA, 1995. 347s. ISBN 80-85368-80-3 ČECH, L., ŠUMPICH, J., ZABLOUDIL, V. a kol. Chráněná území ČR, Jihlavsko, Svazek VII, Praha: Agentura ochrany a přírody krajiny ČR, 2002. 526 s. ISBN 8086064-54-9 DYKYJOVÁ, D. a kol. Metody studia ekosystémů, 1. vydání, Praha: Academia, 1989. 692 s. CHLOUPEK, O., PROCHÁZKOVÁ, B., HRUDOVÁ, E. Pěstování a kvalita rostlin, Brno: Skriptum MZLU v Brně, 2005. 181 s. ISBN 80-7157-897-5 JANDÁK, J. a kol. Cvičení z půdoznalství, 1. vydání, Brno: Skriptum MZLU v Brně, 2003. 92 s. ISBN 80-7157-733-2 JANDÁK, J., PRAX, A., POKORNÝ, E. Půdoznalství, 1. vydání, Brno: Skriptum MZLU v Brně, 2001. 142 s. ISBN 80-7157-559-3 KUTÍLEK, M. Vodohospodářská pedologie, 2. vydání, Praha: Státní nakladatelství technické literatury/ALFA, 1978. 296 s. ISBN 04-721-78 LHOTSKÝ, J. a kol. Kultivace a rekultivace půd, 1. vydání, Praha: Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, 1994. 198 s. POKORNÝ, E., FILIP, J., LÁZNIČKA, V. Rekultivace, 1. vydání, Brno: Skriptum MZLU v Brně, 2001. 128 s. ISBN 80-7157-489-9 POKORNÝ, E., ŠARAPATKA, B. Půdoznalství pro ekozemědělce, Praha: Ústav zemědělských a potravinářských informací, 2003. 40 s. Příručka ekologického zemědělce. ISBN 80-7084-295-4 RICHTER, R. Půdní úrodnost, Praha: Institut výchovy a vzdělávání Mze ČR, 1996. 34 s. ISBN 80-7105-110-1 STÁVKOVÁ, J., DUFEK, J. Biometrika, dotisk, Brno: Skriptum MZLU v Brně, 2003. 194 s. ISBN 80-7157-486-4 SUMNER, M. E., NOBLE, A. D. Soil Acidification: The World Story In RENGEL, Z. Handbook of Soil Acidity, New York: Marcel Dekker, 2003. 496 s. ISBN 0-8247-08903 ŠARAPATKA, B., DLAPA, P., BEDRNA, Z. Kvalita a degradace půdy, 1. vydání, Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2002. 246 s. ISBN 80-244-0584-9
49
ŠIMEK, M. Základy nauky o půdě – 1. Neživé složky půdy, 1. vydání, České Budějovice: Biologická fakulta JU, České Budějovice, 2003. 131 s. ISBN 80-7040-6291 VANĚK, V., PENK, J. a kol. Vápnění zemědělských půd, 1. vydání, Praha: Ministerstvo zemědělství ČR, 1991, 107 s. ISBN 80-7084-047-1 ZBÍRAL, J. Analýza půd: jednotné pracovní postupy, 2. vydání, Brno: Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský, 2002, 197 s. ISBN 80-86548-15-5 Časopisy: SÁŇKA, M., MATERNA, J. Indikátory kvality zemědělských a lesních půd, edice PLANETA 2004, Ročník XII, číslo 11/2004. s. 24-27. ISSN 1213-3393 STEJSKAL, J. Půda je nenahraditelná, EKOLIST 2008, Ročník XIII, číslo 3/2008. s. 8-9. ISSN 1211-5436. Internetové zdroje: ČERMÁK, P. a kol. Pracovní postupy pro agrochemické zkoušení zemědělských půd v České republice v období 2005 až 2010 [online]. 2005. [cit. 12. 4. 2009]. Dostupné na:
KLEMENT, V., SUŠIL, A. Výsledky agrochemického zkoušení zemědělských půd za období
1999
–
2004
[online].
2005.
[cit.
12.
4.
2009].
Dostupné
na:
KLEMENT, V., SUŠIL, A. Porovnání vývoje agrochemických vlastností půd za období 1993 – 1998 a 1999 – 2004 [online]. 2005. [cit. 12. 4. 2009]. Dostupné na: NĚMEC, J. a kol. Situační a výhledová zpráva PŮDA [online]. Ministerstvo zemědělství ČR, Praha, 2003. [cit. 23. 4. 2009]. Dostupné na: PRAX, A., JANDÁK, J., POKORNÝ, E. Půdoznalství [online]. 1994 [cit. 15. 3. 2009]. Dostupné na: . ŠIMEK, M. Půda 4: Degradace půdy [online]. Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích,
Biologická
fakulta,
2004
[cit.
12.
50
4.
2009].
Dostupné
na:
URL 1 Plán rozvoje vodovodů a kanalizací kraje Vysočina [online]. [cit. 18.3. 2009]. Dostupné na: URL 2 Statistická ročenka životního prostředí České republiky 2006 [online]. Ministerstvo životního prostředí, Český statistický úřad, CENIA. [cit. 12. 4. 2009]. Dostupné na: URL 3 Negativní vlivy působící na půdu [online]. 2002. [cit. 5. 3. 2009]. Dostupné na: URL 4 Plán péče o chráněnou krajinnou oblast Žďárské vrchy [online]. Ústav geoniky AV ČR, Brno, 1994 [cit. 5. 4. 2009]. Dostupné na: URL 5 Hospodaření v imisních oblastech - obnova antropogenně poškozených oblastí [online]. [cit. 7. 3. 2009]. Dostupné na: URL 6 Příloha č. 1 k Vyhlášce Mze č. 327/1998 Sb. [online]. [cit. 23. 4. 2009]. Dostupné na: URL 7 Příloha č. 5 k Vyhlášce Mze č. 275/1998 Sb. [online]. [cit. 23. 4. 2009]. Dostupné na: URL 8 Mapy.cz [online]. [cit. 22. 4: 2009] Dostupné na: <www.mapy.cz> Další zdroje: AGENTURA OCHRANY PŘÍRODY A KRAJINY, Půdní mapa ČR, List 24-11, M 1 : 50 000. 2005 ČURDA, J., Hydrogeologická mapa ČR, List 24-11, M 1 : 50 000. Český geologický ústav Praha, 1997 STÁVKOVÁ, I., Geologická mapa ČR, List 24-11, M 1 : 50 000. Český geologický ústav Praha, 1996
51
SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1 Závislost výměnného pH půdy a významných pedologických charakteristik Obr. 2 Vliv pH na příjem živin Obr. 3 Stav půdní reakce v ČR Obr. 4 Vývoj půdní reakce v kraji Vysočina Obr. 5 Mapa zemědělských výrobních oblastí ČR Obr. 6 Výřez mapy klimatických regionů ČR Obr. 7 Výřez z hydrogeologické mapy ČR Obr. 8 Výřez z geologické mapy ČR Obr. 9 Výřez z půdní mapy ČR Obr. 10 pH metr s kombinovanou elektrodou SEZNAM TABULEK Tab. 1 Kritéria pro hodnocení výsledků aktuální reakce (pH/H2O) Tab. 2 Kritéria pro hodnocení výměnné půdní reakce (pH/KCl) Tab. 3 Lokality odběrů Tab. 4 Jednofaktorová analýza variance termínu odběru vzorků Tab. 5 Jednofaktorová analýza variance lokality Tab. 6 Jednofaktorová analýza variance termínu odběru vzorků Tab. 7 Jednofaktorová analýza variance lokality Tab. 8 Výsledky AZP v kraji Vysočina – orná půda Tab. 9 Výsledky AZP v kraji Vysočina – TTP
52
SEZNAM GRAFŮ Graf 1 Změny pH/H2O a pH/KCl na 1. lokalitě Graf 2 Změny pH/H2O a pH/KCl na 2. lokalitě Graf 3 Změny pH/H2O a pH/KCl na 3. lokalitě Graf 4 Změny pH/H2O a pH/KCl na 4. lokalitě Graf 5 Změny pH/H2O a pH/KCl na 5. lokalitě Graf 6 Změny pH/H2O a pH/KCl na 6. lokalitě Graf 7 Změny pH/H2O a pH/KCl na 7. lokalitě Graf 8 Změny pH/H2O a pH/KCl na 8. lokalitě Graf 9 Změny pH/H2O a pH/KCl na 9. lokalitě Graf 10 Souhrnný graf pH/H2O Graf 11 Souhrnný graf pH/KCl Graf 12 Průměrné hodnoty pH pro jednotlivé lokality
53
8. PŘÍLOHY
54
SEZNAM PŘÍLOH Příloha 1 Poloha zájmového území M 1 : 330 000 Příloha 2 Mapa odběru půdních vzorků M 1 : 10 000 Příloha 3 Výsledky měření pH/H2O Příloha 4 Výsledky měření pH/KCl Příloha 5 Fotodokumentace Obr. 1 Lokalita č. 1 – les (paseka) Obr. 2 Lokalita č. 2 – louka Obr. 3 Lokalita č. 3 – les Obr. 4 Lokalita č. 4 – les Obr. 5 Lokalita č. 5 – pole Obr. 6 Lokalita č. 6 – louka Obr. 7 Lokalita č. 7 – les (paseka) Obr. 8 Lokalita č. 8 – pole Obr. 9 Lokalita č. 9 – louka Obr. 10 Odběr půdních vzorků
55
