Půda a strom ve městě

Klement Rejšek Ústav geologie a pedologie Lesnická a dřevařská fakulta Mendelova univerzita v Brně

Půda a strom ve městě ČESKÁ ZAHRADNICKÁ AKADEMIE, MĚLNÍK

Pátek 19. října 2012 Mělník

"Naše touhy jsou často poslové schopností, které v nás dřímou.„ Johann Wolfgang von Goethe (1749 - 1832)

Definiční obor platnosti přístupu k vnímání vlivu stanoviště na strom ve městě A. již vlastní existencí živého rostlinného organismu si rostlina svůj kořenový prostor aktivně mění - čímž kauzalita vztahu příčina-důsledek dostává celou škálu variantních řešení

B. recentní (současný) vývoj půd je výsledkem mnoha - často i protichůdných - procesů.

Výslednicí těchto procesů je vznik půdy, která je charakteristická zejména následujícími dvěma parametry:  vytvoření obrovské kapacity pro příjem a uchování látek  tlumení fyzikálních a chemických vlivů. Ve srovnání s atmosférou či hydrosférou v půdě vzniká výrazně stabilnější prostředí bez sezónních a denních teplotních extrémů, s nízkými vstupy záření a s pomalými, difuzními procesy výměn látek.

Definiční obor platnosti přístupu k vnímání vlivu stanoviště na strom ve městě

C. nároky jednotlivých rostlinných taxonů na půdu jako takovou jsou zcela různé: jednotlivé druhy dřevin se výrazně odlišují tím, co konkrétně očekávají od půdního prostředí - a to z hledisek

 pufrování vnějších gradientů atmosféry/městského prostředí  půdy jako mimořádného sorpčního prostředí pro živiny a vodu  souběžně s tím jsou fyzikálně chemické a chemické vlastností půd zásadně ovlivňovány vlastnostmi fyzikálními - a naopak. Tím vzniká i ve městech přirozeně fungující polyfunkční a polyfázový systém na rozhraní litosféry, biosféry a atmosféry, v němž příslušné půdní horizonty vykazují * konkrétní hodnoty chemických stejně tak jako * fyzikálně-chemických vlastností vždy ve zcela konkrétním a specifickém fyzikálním prostředí: * v prostředí proměnlivé aerace * proměnlivého obsahu půdní vody různých forem * proměnlivé formy půdní struktury.

Z toho vyplývá:

výše zmiňované faktory se na městském stanovišti individuáln kombinují s výraznou sezónní dynamikou -

- a to vše v podmínkách geneticky predisponovaných, odlišnýc

růstových nároků rostlin, procházejících svými fenologickým fázemi s různými vlastními specifickými požadavky na půdu

Příklad: Na současném stupni poznání tak rozhodně nelze redukovat vliv zimn

údržby vozovek aplikací posypových solí jen toxicitu chloru vůči rostlinám a n

zvýšení hodnoty pH půdního roztoku – ke změnám v půdě dochází jak na vlastn

úrovni chemické a fyzikálně–chemické, tak také na úrovni čistě fyzikální a n

úrovně biologické a biochemické. V důsledku toho se ale významnost alkalit

urbánních půd na život dřevin a keřů ještě zvyšuje: vysoká hodnota pH ta

ovlivňuje jak kvantitu půdních živin, tak jejich vzájemné poměry, tak rozvo mykorhizních symbiontů rostlin.

Vliv antropogenního stanoviště na strom jak o něm získat údaje Urbánní půdy jsou charakteristické přítomností - většinou dominantní - alochtonního (cizorodého) minerálního materiálu, na některých městských stanovištích překrytého kompostovanými organickými látkami různě bohatými překryvy. Tyto půdy vznikají zásadním ovlivněním činností člověka, přičemž naše snaha získat údaje o vlivu antropogenního stanoviště na strom musí nutně počítat:  s různými klimatickými údaji (nejen s různou průměrnou roční teplotou a různým ročním úhrnem srážek v různých částech města, ale s měnícím se rozložením srážek v průběhu roku a zvětšujícími se amplitudami teplot)  s různými půdotvornými substráty  s různými hloubkami půdy  s různými podílem cizorodého, antropogenního materiálu  s různým obsahem humusu  s různými vlhkostními poměry  s různými morfologickými parametry (typ reliéfu, sklon reliéfu a expozici reliéfu),  s různými dřevinnými skladbami současných výsadeb  s různými stupni antropogenního ovlivnění stanoviště zemními pracemi a motorismem.

Práce v terénu Konkrétní půdní vlastnosti se pak promítají do daného půdního tělesa, kde je lze nejlépe studovat a hodnotit na jeho otevřeném řezu přímo v terénu. Na daném stanovišti města určeného pro výsadbu dřevin, jsou základní etapy zjišťování půdních vlastností následující: - přípravné práce - vlastní terénní práce - terénní šetření a odběr půdních vzorků. Klíčem k navržení sítě sond je cíl šetření: buď se síť sond

navrhne tak, aby zachycovala typické půdní profily - a nebo tak, aby byly odkryty specificky požadované profily dané části městského intravilánu.

Co vědět o práci v laboratoři Aktivní uchopení oboru péče o dřeviny ve své realizační části nutně znamená vycházet z exaktních podkladů: mít k dispozici výsledky přesných analýz - a ty umět vyhodnotit.

Půdní vzorky jednotlivých horizontů je nutno řádně odebrat řádně skladovat rádně zpracovat a to vše * před vlastní analýzou * při vlastní analýze.

Co vědět o práci v laboratoři V současné době je analytická technika pedologických laboratoří tak dokonalá, že nejvýznamnějším zdrojem chyb je v prvé řadě nekvalitní práce arboristy v terénu při odběru vzorků. Po této chybě se variabilita výsledků zvýší ještě při nestandardním skladování, přičemž chyba vlastní fyzikální, chemické či biochemické analýzy je při dnešní

úrovni laboratorní techniky již v pravém slova smyslu zanedbatelná.

Co základního by měl arborista stran práce v pedologické laboratoři vědět:  žádat výsledky laboratorních analýz odděleně pro každý diagnostický horizont  žádat uvedení metodik zjišťování daných hodnot (zvláště pak v případě stanovení obsahů přístupných forem makro- a ev. mikro-bioelementů)  žádat předem přesný popis transportu a skladování půdních vzorků

Vliv antropogenního stanoviště na strom - jak tyto údaje vnímat

údaje o půdě vnímat z hlediska pěti základních

fyzikálních a pěti základních chemických/fyzikálněchemických prioritních úhlů pohledů.

Vliv antropogenního stanoviště na strom - jak tyto údaje vnímat A. z pohledu půdní fyziky  hloubka půdy - stav a funkční hodnota stromu bude

zásadním způsobem reflektovat architekturu a fyziologickou účinnost jeho kořenového systému; a pro něj musí být na daném stanovišti města dostatek prostoru  skeletnatost půdy - je to právě rozdílnost růstových

podmínek v situaci, kdy převládají jílnaté částice, prach a písek vs. v situaci s převládajícím podílem hrubého štěrku a kamenů

Vliv antropogenního stanoviště na strom jak tyto údaje vnímat A. z pohledu půdní fyziky  poměr voda: vzduch - při zásadní vazbě na jednak půdní strukturu a jednak výšku hladiny podzemní vody, resp. aktuální dosažení stavu nasyceného proudění půdními póry při havarijním stavu vodovodních či kanalizačních řadů  stupeň ohrožení vodní a větrnou erozí - jak ve vazbě na mulčování povrchu městských půd, tak ve vazbě na jeho zrnitostní složení

Vliv antropogenního stanoviště na strom jak tyto údaje vnímat B. z pohledu půdní chemie/fyzikální chemie hromadění opadu na půdním povrchu - stupeň akumulace dosud nehumifikovaného rostlinného opadu na půdním povrchu vede do celého komplexu příznivých dopadů jak na biologickou aktivitu půdy, tak na snížení vysychání půdního povrchu, tak stran nežádoucích rostlin (tzv. plevelné rostliny) vododržnost půdy - schopnost půdního tělesa daného městského stanoviště dlouhodobě sorbovat vodu (výměnně i fyzikálně) a umožňovat její příjem rostlinami v podmínkách letních či jarních přísušků: zde se jedná o problematiku vysýchavých půd měst

Vliv antropogenního stanoviště na strom jak tyto údaje vnímat B. z pohledu půdní chemie/fyzikální chemie minerální síla půdotvorného substrátu - se zdůrazněním extrémní prostorové heterogenity urbánních půd se zcela zásadním významem cizorodého (alochtonního) půdotvorného substrátu obsah organické hmoty v půdě - v té části půdních těles městského prostředí, kde se vyskytují minerální částice, jsou přirozeně vytvářeny podmínky na vznik organominerálních komplexů živiny v půdě - schopnost půdního tělesa daného městského stanoviště zajistit kontinuální výživu rostlin makro- a mikrobiogenními prvky: klíčově důležité zde nejsou ani tak aktuální stavy koncentrací přijatelných forem živin, vázané na imisní pozadí městského prostředí, jako spíše obsah koloidních částic, živiny výměnně poutajících, zajišťujících kontinuálnost výživy i v podmínkách aktuálního přerušení vstupu živin do půdy

Půdní fyzika Půda je polydisperzní systém  jehož nosná osa je tvořena pevnými půdními částicemi různé velikosti, tvaru a vlastností  vykazuje časově a prostorově specifický vodní, vzdušný a termický půdní režim, barvu, konzistenci, pórovitost, zrnitost a strukturu. Zrnitost půdy je podmíněna procentickým obsahem zrnitostních frakcí jemnozemi (částice a vzduchu vyschlého vzorku s průměrem do 2 mm) a skeletu (nad 2 mm).

Půdní fyzika Půdní struktura vyjadřuje prostorové uspořádání jednotlivých, nepravidelně tvarovaných půdních

částic

anorganického

i

organického původu

(primární strukturní prvky), jejich stabilitu v agregovaném stavu (sekundární strukturní prvky)

a

široké rozpětí velikosti půdních pórů,

které jsou tohoto výsledkem. Z hlediska struktury městských půd hraje mimořádně významnou stanovištní roli různost aktivních povrchů půdních frakcí a to proto, že právě na nich primárně závisí schopnost půdy poutat jednak molekuly vody a jednak iony minerálních látek. Z tohoto hlediska je produkčně nejdůležitější frakce

koloidní,

tj.

frakce

s

průměrem

částic

organického

anorganického původu menších než 0,0001 mm (< 1.10-7m, < 0,1 μm).

či

Půdní fyzika

Lehké půdy městských stanovišť:  vzduch jako dobrý izolátor  nadprůměrně vzdušné, záhřevné, suché až mírně vlhké  s nízkou biologickou aktivitou a nízkými sorpčními schopnostmi  po dosažení stavu nasyceného proudění, kdy je hydraulická vodivost (v důsledku rychlého naplnění vodou vzájemně propojených makropórů) nejvyšší, nedochází ke vzniku ustáleného stavu proudění (v důsledku absence sorbentů vody), což vede k nízké vododržnosti těchto půd → vysýchavost lehkých půd, v období letních přísušků hraničící se sezónní vyprahlostí.

Půdní fyzika

Těžké půdy městských stanovišť:  voda jako dobrý vodič  tuhé, kompaktní, za sucha tvrdé, za vlhka plastické a vazké  s nedostatkem kyslíku, po většinu roku čerstvě vlhké až vlhké, chladné  s vysokou sorpční schopností a s nízkou biologickou aktivitou ústící do nedokonalé humifikace  nízká propustnost půdního povrchu pro vodu, což vede k náchylnosti k zamokření stanoviště  v případě, kdy není vazkost těžkých půd eliminována vyšším obsahem karbonátů → hromadění i náhodně akumulované organické hmoty na půdním povrchu bez jejího zjevného rozkladu.

Půdní chemie Půda ve městech vzniká ve styku dvou protisměrných koloběhů prvků: koloběhu geologického a biologického - a to s tím, že biologické jevy v půdních tělesech urbánních půd hrají méně důležitou roli než mimo město.

Specifikem urbánních půd přitom zůstává mimořádný význam atmogenní depozice člověkem emitovaných sloučenin: není města ČR, kde by celoplošné vstupy polutantů - tzv. imisní pozadí - šlo vyloučit.

Půdní chemie

Obecně platí, že z chemického hlediska půdu charakterizuje:  složení pevné anorganické půdní fáze  složení pevné organické fáze  složení kapalné půdní fáze (půdního roztoku)  složení plynné půdní fáze

 rovnice chemické rovnováhy mezi těmito fázemi (transfer protonů a elekronů v půdě).

Půdní chemie Z hlediska oboru péče o dřeviny v městském prostředí jsou zde klíčově důležité látky humusové a jednotlivé biogenní prvky. Humus jakožto produkt nejprve dekompozice složitých uhlíkatých sloučenin a poté následných polykondenzací a bakteriálních neosyntéz obsah humusu je na jednotlivých městských stanovištích značně proměnlivý, stejně tak jak je proměnlivá i jeho kvalita. Z hlediska výživy městských dřevin by měl arborista počítat s příjmem osmi základních makrobiogenních (dusíku, vápníku, hořčíku, draslíku, fosforu, síry a uhlíku s kyslíkem) a sedmi mikrobiogenních prvků (železa, boru, molybdenu, manganu, zinku, mědi a chloru).

Půdní fyzikální chemie základní fyzikálně-chemické půdní vlastnosti možno považovat  sorpční výměnný komplex (půdní koloidy, výměna a adsorpce kationů, výměna a adsorpce anionů)  půdní reakce  půdní pufrovitost (povrchové interakce mezi pevnou půdní

frakcí a půdním roztokem)  soubor oxidačních a redukčních reakcí v půdě, tzv. půdní redox potenciál.

Půdní fyzikální chemie a) amfoterní charakter půdních částic

b) s růstem pH (tj. s poklesem půdní acidity) dochází k růstu počtu záporných nábojů půdních částic, což vede k vysoké vazbě kationů půd s vysokou hodnotou půdní reakce → když hodnota půdní reakce aktivní přesáhne hranici pH 7, ztrácí povrchy půdních oxidů a hrany jílových minerálů zbytkové pozitivní náboje a půda ztrácí schopnost vázat aniony (anionová výměnná kapacita tak roste naopak se stoupáním půdní acidity).

Výměnná sorpce

Půdní fyzikální chemie

organominerální koloidní komplex vs. voda a biogenní prvky

Schopnost adsorpce klesá v řadě: Al3+ > Ca2+ > Mg2+ > NH4+ > K+ > Na+, resp. SiO44- > PO43- >> SO42- > NO3- > Cl-

Strom a výměnná absorpce kořeny dřevin: produkované iony H+ a HCO3 podněcují výměnu půdou sorbovaných ionů  jejich vylučování závisí jak na teplotě prostředí a na dostupnosti kyslíku, tak na dostupnosti produktů fotosyntetických asimilací CO2 (čímž je podstatně ovlivňována rychlost respirace).

Půdní fyzikální chemie

Půdní reakce  půdní reakce aktivní (pH/H2O),  půdní reakce potenciální hydrolytická (Ha; mmol H+.100 g-1 půdy),  půdní reakce potenciální výměnná (pH/KCl, ev. pH/CaCl2). aktuální odběr přijímaných forem živin fenomén vysoké proměnlivosti hodnot půdní reakce s hloubkou opad různých rostlinných taxonů vykazuje zcela různou hodnotu půdní reakce

Půdní biochemie poměr mezi mineralizační (rozkladnou) a syntetickou činností půdních společenstev. Vědecké poznání půdy je dnes bytostně spojeno s rolí života v ní - a to platí i o tzv. silně znečištěném městském prostředí. Nauka o půdě dnes přináší důkazy o tom, že každý faktor, mající vliv na složení a metabolickou aktivitu půdního života, se jejím prostřednictvím zákonitě projeví v různé míře důležitosti pro růst a vývoj dřevin a keřů městského prostředí. Po zadání určitého laboratorního stanovení z odebraných vzorků městských půd a následného obdržení výsledků je nutné si uvědomit, že z hlediska půdní biochemie nelze žádnou analýzu přeceňovat: žádná jednotlivá informace o aktivitě jedné ze složky biologické aktivity půdy necharakterizuje urbánní půdu jako celek - k tomu je zapotřebí získat celou řadu dílčích informací a ty poté celkově vyhodnotit.

Půdní biochemie V případě udávání výsledků biochemických stanovení 1. eliminovat procento hmotnostní vlhkosti (nutnost přepočítat získaný výsledek na paralelně stanovenou sušinu půdního vzorku)

2. eliminovat procento skeletnatosti

(skutečná, místní vlhkost a skeletnatost dané hodnoty dané půdní vlastnosti samozřejmě fakticky spoluvytváří - cílem jejich eliminace je pouze vytvoření stejné srovnávací základny a nikoliv vyloučení vlivu daných parametrů stanoviště na skutečnou hodnotu analyzované vlastnosti)

Půdní biochemie 3. zahrnutí všech dílčích hodnot do vypočtení aritmetického průměru dané vlastnosti daného směsného vzorku: koncept existence ohnisek biochemické aktivity půdy, tzv. hot spots. Daný horizont vykazuje danou reakční aktivitu právě díky těmto centrům aktivity, které mohou zodpovídat za drtivě vysoký podíl biochemické aktivity celého horizontu. V městských půdách je tento koncept velmi důležitý a to díky zásadními rozdílu mezi významem nejbližšího prostoru rostlinného kořene (rhizosféry) a zbylého objemu půdy, tak často složeného z takřka intertních navážek a stavebního rumu: rhizosféra tvoří pět objemových procent pedonu vs. v rhizosféře žije přibližně polovina veškeré půdní bioty.

Koncept hot spots je v současné době diskutovanou problematikou a vývoj v budoucích letech ukáže, zda-li tento přístup nepovede dokonce až k chápání půdy jako ekosystému sama o sobě či k chápání půdy jako prostředí s vlastním metabolismem, tj. s parametrem tradičně vztahovaným pouze k živým organismům.

Vliv antropogenního stanoviště na strom - specifické znaky urbánních půd

Abychom se skutečně mohli soustředit na to, co městské půdy odlišuje od půd jiných, je vhodné začít via negativa: znalost konceptu společného umožňuje odvození

odlišného.

Co má urbánní půda společného s půdou mimo město Půdní fond České republiky je rozčleněn do pěti kategorií:  lesní půda  zemědělská půda (se šesti subkategoriemi: orná půda, chmelnice, vinice, zahrady, ovocné sady, trvalé travní porosty /louky a pastviny/)  vodní plochy  zastavěné plochy  ostatní plochy. Jakákoliv půda podléhá nepřetržitým změnám  nárůst hmoty půdního tělesa  ztráta hmoty půdního tělesa  translokace (transport, přemísťování) látek v půdním tělese  transformace (přeměna) látek v půdním tělese.

Co má urbánní půda odlišného od jiné půdy planetu obývá 7 050 milionů obyvatel → specifické znaky a vlastnosti půd městského prostředí.

Urbánní půdy  extrémně vysoká prostorová heterogenita  často protichůdným hydrickým režimem i na velmi krátkou vzdálenost (uniky vody z vodovodních/kanalizačních řadů vs. zhutněním povrchu snížený vstup srážkové povrchové vody do půdních těles)  specifický režim půdních plynů  s různě významným negativním ovlivněním zasolením zimní údržbou vozovek  deficience biogenních prvků  kontaminující organické a anorganické látky, rizikové prvky a rizikové látky.

Co má urbánní půda odlišného od jiné půdy Souběžně s tím však platí, že základní funkce půd zastavěných území jsou identické s půdami přirozeně vzniklými, stejně tak jako základní principy jejich vývoje, které jsou podmíněny stejnými pedogenetickými

faktory jako je tomu u půd lesních či zemědělských - a to v podmínkách zcela dominantního působení faktoru ČLOVĚK, který vede k transformaci (častokrát extrémně razantní) koloběhu hmoty půdních těles zastavěných území do té míry, že je jen velmi obtížné analyticky prokázat souvztažnost příčina - důsledek.

Prostorová heterogenita Bez přehánění je možno říci, že dnešní velká města jsou vybudována na několik metrů mocných vrstvách antropogenních materiálů. Půdy ve městech jsou tedy půdami s kombinací autochtonních (domácích) a alochtonních (cizorodých) půdotvorných substrátů.

Z alochtonních je zvláště nutné vyzdvihnout přítomnost těchto:  úlomky cihel, keramiky a dekoračních kamenů  sklovitý/pěnovitý asfalt a sklo  beton, malta, omítky různých frakcí. Přítomnost omítek je klíčově důležitá k pochopení obecně velmi vysoké hodnoty půdní reakce: ta se většinou přičítá na vrub zimní údržby vozovek posypovými solemi, ale ve skutečnosti zde zásadní roli hrají prašné spady z větrem omílaných omítek na bázi upravených uhličitanových materiálů.  barevné a nebarevné kovy,  pryž, guma, části pneumatik  říční štěrk používaný jako stavební materiál středověkých intravilánů.

Prostorová heterogenita Tento cizorodý materiál pak ovlivňuje základní parametry prostředí uspokojování fyziologických potřeb dřevin ve městě - konkrétně ovlivňuje  dostupnost vody z hlediska místa jejího výskytu  dostupnost vody z hlediska okamžiku jejího příjmu  přítomnost kyslíku v kořenovém prostoru  půdní reakci rhizosféry  obsah kontaminujících (znečišťujících, potenciálně toxických) látek v rhizosféře.

Voda Fyziologická dostupnost vody urbánních půd rozhoduje jak o vodním režimu dřevin, tak i o jejich příjmu minerálních půdních živin. Specifika městského prostředí:  lokálně nedostatečně vodou saturované půdní těleso: utužení/kompaktace půdního povrchu (vibracemi, tak provozem motorismu a pohybem chodců) a následná minimalizace infiltrace a naopak maximalizace povrchového odtoku po srážkové epizodě  lokálně povrchově zamokřená půdní tělesa a) lokálně povrchově zamokřené půdní těleso po akumulaci povrchové vody v blízkosti kapacitně nedostatečných vstupů do kanalizační sítě b) nepredikovatelné úniky z vodovodních a kanalizačních řadů, které častokrát pro přežití vzrostlých jedinců městské zeleně hrají klíčovou roli.

Voda Vlivem obecně nízké hladiny podzemní vody měst jsou to srážky, které hrají klíčovou důležitost - z hlediska půdy jako takové jeto její polní vodní kapacita, z hlediska městského stanoviště pak    

evaporace z povrchu transpirace z asimilačního aparátu perkolace (průsak) až na úroveň hladiny podzemní vody vzlínání kapilární vody nad úrovní hladiny podzemní vody

a to vše při místně zcela proměnlivé půdní zrnitosti a půdní struktuře jednotlivých horizontů. Zhutňování půd:  vibrační sondování (mechanické či elektrodynamické)  presiometrické zkoušky  penetrační zkoušky - statické CPT metody (určování penetračního odporu, který zemina daného půdního horizontu klade vůči staticky zanořovanému hrotu) - dynamické DPT metody (určování odporu vůči dynamickému vnikání tyče různé konstrukce při různé výšce dopadu).

Voda Co se týče expozice (polohy vůči světovým stranám) stanoviště města, její vliv se i při zcela specifickém chování atmosférického proudění daného sítí ulic a městských čtvrtí na vlastnostech půdy projevuje  rozdílností intenzity slunečního záření,

 rozdílností teplot vzduchu,  rozdílností intenzity výparu,  návětrné vs. závětrné svahy městských částí: srážky a jejich sezónního rozložení.

Zimní údržba vozovek a) na identická množství identických látek zcela různě reagují různé druhy rostlin.

b) heterotrofní symbiont: v asociacích s fakultativně či obligatorně různě vitálními společenstvy symbiotických mykorrhizních hub je reakce dřevin a keřů zcela odlišná. Složitost a nejednoznačnost dané problematiky:  některé z nich mají charakter chemických rozmrazovacích materiálů, jiné zdrsňujících inertních materiálů  obsahují chloridové (nejen NaCl, ale také CaCl2 a MgCl2), sodné, hořečnaté (nejen chlorid hořečnatý, ale i CMA – octan vápenatohořečnatý), draselné, vápenaté, síranové či uhličitanové, ev. hydrogenuhličitanové, iony.

Zimní údržba vozovek Klíčově důležité - chemické rozmrazovací látky → chlorid sodný NaCl. Jednoznačně kontrastně negativní vnímání není zcela objektivní: vstupy chlóru a

sodíku do rhizosféry jsou vstupy prvků, na které je rostlina standardně zvyklá (např. chlor je nutným mikrobiogenním prvkem pro enzymatické reakce při fotosyntetické asimilaci oxidu uhličitého). Jejich přítomnost se tak diametrálně odlišuje od přítomnosti nepř. rtuti či arzenu, které jsou skutečně rostlinou vnímány jako toxické látky. Posypové sole negativně působí až při vysokých koncentracích, kdy může docházet ke kombinaci těchto tří jevů  do interakcí s ionty především vápníku (ale nejen jeho) a působí antagonisticky  osmotické poměry v rhizosféře rostlin → klesá podíl fyziologicky přístupné vody  peptizace půdního prostředí

Zimní údržba vozovek

Pro praktického arboristu zde platí jednoduché pravidlo - na strom jako takový působí negativně především chlór, na půdu jako takovou pak sodík.

To znamená, že stran obsahu chlóru a jeho hodnocení v oboru péče o dřeviny rostoucí ve městech budou hrát klíčovou roli listové analýzy.

A. obsah chlóru v sušině asimilačního aparátu a) extravilán -horní přípustnou hranici neprojevující se poškozením: 2 % b) intravilánu - již 1 %, tj. dvojnásobné zpřísnění hranice V zájmu objektivity hodnocení: vzorkování asimilačního aparátu často více měsíců po úplném skončení období údržby vozovek → nejvíce poškozená část asimilačního aparátu již opadala a není tudíž předmětem laboratorního vyhodnocení; naměřené laboratorní hodnoty podhodnoceným ukazatelem vstupu chloru do živých pletiv (neboť v korunách zůstávají jen ty méně poškozené části listoví).

B. stran sodíku - půdní analýzy půdní vodivost (konduktivita)

 u písčitých, zrnitostně velmi lehkých horizontů je zasolené půda indikována vodivostí již nad 10 μS.cm-1  u zrnitostně středních horizontů je možno hovořit o přítomnosti zvýšené koncentrace iontů posypových solí nad 60 μS.cm-1  skutečné poškození fyziologických funkcí rostlin nastává až při hodnotách nad 120 μS.cm-1 (v případě zrnitostně těžkých půd, kdy je hodnocení v důsledku extrémně vysoké výměnné sorpce nejkomplikovanější, se zasolenost půd projeví až řádově se stovkách μS.cm-1).

B. stran sodíku - půdní analýzy

V zájmu objektivity hodnocení: vzorkování po jarních deštích + vliv závlah → vyplavování vertikálně do zdrojových poloh podzemních vod či městské kanalizace, jednak horizontálně jak povrchovým, tak podpovrchovým bočním odtokem do výškově níže lokalizovaných části měst; v těchto podmínkách zjištěné laboratorní výsledky jsou tak do jisté míry podhodnocených ukazatelem vstupu alochtonních látek posypových solí do půdního prostředí.

B. stran sodíku - půdní analýzy Podíl sodíku na kationové výměnné kapacitě (dále KVK): za zvýšenou hranici jeho výskytu je obecně považována hodnota 8 %.

Ve městech se většinou jedná o půdy s vysokou hodnotou půdní reakce.

→ podíl vodíku na KVK: půdy kyselé vykazují podíl vodíku (spolu

s hliníkem) nad 70 % KVK. Naopak se zde zdá, že právě extrémně nízký obsah výměnného vodíku je dokladem potenciální přítomnosti rozpustných solí, neboť u půdy s pH/H2O 6,5 je jeho podíl přibližně 10-15 %.

B. stran sodíku - půdní analýzy Jak má arborista vzorkovat: a) projevení zimní údržby vozovek coby stresového faktoru: okamžitě s nástupem fenologického jara provést vzorkování půdy a asimilačního aparátu s cílem ověřit přítomnost negativně působících látek zimní údržby vozovek na stromové a keřové jedince městských stanovišť b) vzorkovat svrchní humusové horizonty a tyto nechat analyzovat stran:  půdní vodivosti  obsahů základních makrobiogenních minerálních prvků (živin)  podílu vodíku a sodíku na obsazenosti výměnných míst půdního sorpčního komplexu

Souběžně se má arborista zajímat o:  obsah organické hmoty  drenážní funkcí půdních těles a jejich zrnitostní složení v různých hloubkách

Chloridy jako velmi mobilní složka půdních těles razantně vstupují z pevné fáze do fáze kapalné a stávají se součástí nejmobilnější a nejdynamičtější složky půdního prostředí, půdního roztoku: je tedy jasné, že jejich prokazování po dlouhé době je adekvátně zpochybnitelné. Pozitivní vliv umělých závlah na snížení obsahu solí jak v půdě, tak ve vlastních rostlinných pletivech.

Půdní plyny V souvislosti s kompaktací povrchu je zde velmi nebezpečné potenciálně anoxické prostředí vyplývající z výrazně zhoršené komunikace mezi půdními a atmosférickými plyny. Dojde-li tedy ke zhutnění půdního povrchu ve městě, dojde následně ke snížení procenta pórovitosti svrchních půdních horizontů → je-li dané místo výsadby stromu či keře navíc ještě vystaveno překrytí části povrchu nepropustným materiálem (dlažbou, asfaltem či betonem), musí nepochybně dojít k snížení výměny plynů mezi půdou a atmosférou.

Půdní plyny Základní skutečnosti:  v půdě nalézáme ve srovnání s atmosférou méně kyslíku a více oxidu uhličitého

 půdní plyny jsou v půdě jak plynné podobě, tak rozpuštěné v půdním roztoku  rozpustnost plynů ve vodním prostředí je zcela různá - pro oxid uhličitý platí, že je vysoká, pro kyslík je nízká → kořenovou respirací narůstající podíl oxidu uhličitého pod zhutněním snížených procesů výměn s atmosférou zůstává stejný i při kolísavém poměru voda: vzduch v půdě, zatímco se snižujícím se zastoupením kyslíku v půdním plynu se tento v absolutních číslech snižuje v půdě jako celku.

Alkalizace půdy vazba též na zimní údržbu vozovek posypovými solemi - jako důležitější se zde však jeví jednak vyvívání omítek a jednak zvětrávání stavební sutě (stavebního rumu), vždy bohaté na vápenaté sloučeniny. Vysoká hodnota půdní reakce je z hlediska metabolismu dřevin, fylogeneticky vázaných na prostor střední Evropy, "nebezpečnější" než nízká hodnota půdní reakce: a) holocenní vývoj střední Evropy je charakteristický mírnou acidifikací (kontrastující samozřejmě s člověkem generovanou výraznou imisní zátěží 70. a 80. let), v žádném případě ne alkalizací

Alkalizace půdy b)

díky převládajícímu zápornému náboji na povrchu půdních koloidů jsou to kladně nabité přijatelné formy minerálních živin, kterých je vždy v půdě rostlině nižší nabídka než záporně nabitých živin - a právě díky proměnlivému náboji koloidního humusu při alkalizaci obecně malý kladný náboj půdních částic ještě více a více klesá. To vede až ke stavu, že při neutralitě blízkém stavu je v celém sorpčním komplexu stran výměnné vazby záporně nabitých živin pro rostlinu disponibilních jen velmi omezené množství vazebních míst na povrchu oxidů železa, hliníku a manganu koloidních rozměrů a na hranách jílových minerálů typu 2:1 se semiexpandovatelnou krystalickou mřížkou

Čili:  snížení vitality mykorhizních symbiontů dřevin, zvláště dřevin jehličnatých  fosfor a mykorrhizní fosfomonoesterázy, fosfohydrolytické enzymy s kyselým nebo zásaditým pH optimem

Alkalizace půdy

Závěr 1: tak jak negativně působí všeobecně známá a výrazně kriticky hodnocená acidifikace životního prostředí, tak negativně působí i alkalizace prostředí.

Alkalizace půdy

Závěr 2: podstata alkalizace půdy vychází jak z cizorodých vápenatých materiálů používaných historicky v městském stavitelství, tak z podstaty vlivu zasolení na půdu.

Nedostatek minerálních živin  inertní cizorodé materiály  pravidelné odstraňování opadu dřevin a keřů ústí do přerušení přirozeného koloběhu živin prostřednictvím snižování obsahu organických půdních látek  koncentrace přijatelných forem minerálních půdních živin akcentována nedostatkem vody urbánních půd, vyplývajících z nižší infiltrace srážkové vody zhutněným povrchem.

Nedostatek půdních živin je v městském prostředí objektivně hodnotitelný nikoliv podle zásob živin, ale podle jejich množství na výměnných místech: měření hodnot jednotlivých klíčově důležitých kationů v jednotném výluhu dle Mehlicha III.

Nedostatek minerálních živin Kdy je tedy městská půda hodnotitelná stran tří základních minerálních živin (N a P ne takto jednoznačné) jako půda s jejich vysokým obsahem: vápník je při hodnotách nad 800 mg/kg hořčík nad 80 mg/kg draslík nad 140 mg/kg

Nedostatek minerálních živin Souběžně význam redox potenciálu půdy: překrytí půdního povrchu nepropustným materiálem - jeden ze trojice materiálů dlažba-asfalt-beton + zhutňování + nárůstu koncentrace oxidu uhličitého v půdě v důsledku kořenové respirace → zpřístupnění živin z půdní zásoby + vitalita mykorhizních hub. Hodnocení viditelných projevů nedostatku (vizuálních symptomů deficience) minerálních živin je v městském prostředí extrémně problematické: běžně jsou totiž projevy nedostatku přijatelných živin - jakými jsou především hnědnutí, defoliace a nekrózy - zcela překryty symptomy zcela odlišných stresorů městského prostředí.

Kontaminace městských půd  s klíčovou důležitostí platných legislativních úprav, směřujících k preventivním opatřením, která mají zabránit kontaminaci půd

 s klíčovou důležitostí dekontaminace in situ a ex situ: biologického čištění půdy pomocí mikroorganismů a rostlin při pomoci genového inženýrství.

Kontaminace městských půd Zdroje kontaminujících látek jsou v urbánní půdě nesčetné; mezi ty zásadní patří  průmyslové emise  emise automobilových motorů  emise topných systémů  dusičnany a fosforečnany intenzivního zemědělství  úniky olejů a pohonných hmot (ropné látky) jako důsledek motorismu  biocidy jako důsledek povýsadbové péče (zvl. herbicidy a insekticidy)  úniky tekutin a plynů z potrubních systémů  zimní údržba komunikací

 psí výkaly

Rizikové prvky (As, Be, Cd, Co, Cr. Cu, F, Hg, Mo, Ni, Pb a Zn) Persistentní organické polutanty (POPs) coby tzv. rizikové látky: polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH), polychlorovane bifenyly (PCB) a persistentní organochlorové pesticidy (OCP).  na rozdíl od chronického působení posypových solí: úniky v důsledku netěsnosti potrubních přípojek působí akutní poškození často končícímu rychlým úhynem dřevin  jedna kontaminující látka se na jeden taxon projeví i při stejné koncentraci rozdílně: půdní zrnitost - vliv obsahu jílnatých částic zásadně buď akceleruje či naopak snižuje její negativní působení (obecná pravidla v tomto případě neexistují)  významně příznivým vlivem na potenciální toxicitu mnohých kontaminantů jsou závlahy. U nich se jako vhodnější jeví mlžení, tj. dlouhodobá aplikace malého množství vody (ve srovnání s krátkodobým vstupem vysokého množství vody).

Kontaminace městských půd Co by měl arborista pro vzorkování vědět: a) nutnost odběru skutečně vysokého počtu dílčích vzorků kontaminující látka může mít lokálně velmi omezený výskyt a její nezachycení při nedbalém vzorkování je velmi pravděpodobné. b) významným zdrojem kontaminace je alochtonní půdotvorný substrát: během tisíciletí využívání prostoru měst docházelo k výrazné akumulaci kontaminujících látek - a to nejen v povrchové vrstvě dnešních půd.

Vliv stromu na antropogenní stanoviště Tak jak působí antropogenní stanoviště na strom, tak působí i strom na své stanoviště. Tento proces je autoregulativní a jeho směr - který může, ale nemusí být ireverzibilní - je určován  mezoklimatem stanoviště  reliéfem stanoviště  půdotvorným substrátem. Strom ve městě tak na urbánní půdu působí ve třech různých směrech  kvantitou a kvalitou svého opadu  ochranou půdy před vodní erozí a deflací  vlivem na vlhkostní a teplotní poměry stanoviště včetně transpirace a korunové intercepce.

Milé kolegyně, milí kolegové, zbyl-li nám nyní čas, dovolte mi vás seznámit s tím, co se v oblasti interakce mezi stromem a půdou ve městě ŘEŠÍ VE SVĚTĚ NA PODZIM ROKU 2012

vycházíme ze dvou článků v Nature, London

Děkuji Vám za pozornost