PŮDNÍ STRUKTURA
Základy pedologie a ochrana půdy 4. přednáška
Stav uspořádání:
elementární slitý – půdní škraloup agregátový
Tvorba struktury:
Faktory tvorby struktury
prostorové uspořádání půdních částic
desagregace agregace cementace
Vliv iontů na strukturu
zrnitost (textura) koagulace koloidů přítomnost vícemocných kationtů hydroxidy a seskvioxidy Al a Fe humusové látky interakce mezi jílnatými částicemi a molekulami organické hmoty půdní organismy zpracování půdy fyzikální síly (objemové změny, mráz, vlhkost)
ζ
+
+++ ++ 0
c
Vztahy mezi půdními částicemi
Typy struktury podle velikosti < 0,25 mm
Mikrostruktura
Makrostruktura
0,25 - 50 mm
Megastruktura
> 50 mm
Hierarchie půdních agregátů
Typy struktury podle tvaru STRUKTURNÍ ELEMENTY rovnoměrně vyvinuté zaoblené
Makroagregáty
..
kořeny hyfy
Mikroagregáty
. . .
vlásečnicové kořeny hyfy polysacharidy
Submikroagregáty
.
minerální částice
obalené rostlinnými a mikrob. zbytky
.
Primární částice prachu, jílu a humusu jíl a organominerální
.
komplex
vertikálně protažené
horizontálně protažené
hranolovitá
ostrohranné
svrchní část svrchní část bez zaoblení zaoblená
kulovitá zrnitá
polyedrická
rostlinné zbytky
prismatická
potažené jílem
sloupkovitá
Elementární stav
Typy struktury podle tvaru
1 - kulovitá
2 - polyedrická
3a - hranolovitá
4 - deskovitá
3b - sloupkovitá Nevyvinutá struktura, spraš
Drobtovitá struktura - drnový horizont, ideální stav
Drobtovitá struktura - svrchní části ornice, meziplodiny
deskovitá
Hrudkovitá struktura - typická pro podorničí
Smíšená struktura - 50% drobtů a 50% hrudek
Deskovitá struktura - zpracováním půdy nedotčené luvizemě
Význam půdní struktury Pro půdu:
zadržování vody, vsak (infiltrace) propustnost pro vodu a vzduch biologická činnost rovnováha mezi rozkladnými a syntetickými procesy (mineralizace a humifikace)
Pro vegetaci:
Stanovení stability strukturních agregátů (Le Bissonnais, 1996)
PÓROVITOST PŮDY udává podíl pórů z celkového objemu půdy a jejich velikost je dána zejména:
Test I → prudké zatopení agregátů vodou → roztržení vlivem uvnitř stlačeného vzduchu
Test II
→ pomalé ovlhčování a vysoušení → destrukce vlivem objemových změn
vzájemný poměr fází půdy pohyb vody a roztoků půdou provzdušnění půdy, pohyb plynů průběh reakcí a procesů v půdě
destrukce působením mechanických sil
Měrná (specifická) hmotnost půdy = zdánlivá hustota půdních částic hmotnost objemové jednotky vysušené pevné fáze půdy v nejtěsnějším uložení (bez pórů) určuje ji především zastoupení křemene, živců, slíd a jílových minerálů nejčastější hodnoty:
zrnitostí (texturou) půdy, půdní strukturou ulehlostí a zhutněním půdy, kypřením
ovlivňuje:
Test III →
příznivý vodní režim uvolňování živin rozvoj a růst kořenů
2,6 - 2,7 → průměr cca 2,65 rašeliny ~ 1,5 Mg.m-3 Mg.m-3
Mg.m-3
označení – ρz (angl. – particle density)
Objemová hmotnost půdy hmotnost objemové jednotky vysušené půdy v neporušeném stavu nejčastější hodnoty:
běžné minerální půdy - 1,2 - 1,6 Mg.m-3 rašeliny – až 0,11 Mg.m-3 ulehlé minerální půdy – 1,8 Mg.m-3
označení – ρd (angl. – bulk density)
Celková pórovitost půdy P
ρz – ρd _______ * l00 [%] ρz
vyjadřuje se:
=
jako bezrozměrné číslo (0,25-0,7) v procentech objemu půdy (25-70 %)
nejčastější hodnoty:
Dělení půdních pórů Pórovitost:
meziagregrátová – hrubší póry vnitroagregátová – jemnější póry
ideální stav:
celková pórovitost - 40-50 % meziagregátová p. – 1/3 vnitroagregátová p. – 2/3
40-50 %
Porovnání relativního počtu makro a mikropórů
Dělení pórů z energetického hlediska Pórovitost: nekapilární – gravitační síly semikapilární – gravitační i kapilární síly kapilární – kapilární síly (vzlínání)
Stanovení pórovitosti, objemové hmotnosti Neporušené půdní vzorky:
Kopeckého fyzikální válečky známý
objem (~100 cm3)
možno stanovit:
Síly působící na vodu v půdních pórech Síla vzlínání
Tíha
F = 2πσ r cos α
G = π r 2 ht ρ w g
r = poloměr válcovité kapiláry (m)
objemovou
α = úhel smáčení
nasáklivost,
ρw = měrná hmotnost vody (103 kg m-3)
vlhkost pórovitost objemovou hmotnost kategorie pórů popř. hydraulickou vodivost aj.
F=G
g = tíhové zrychlení (9,81 m s-2)
σ = povrchové napětí vody (N m-1) ht = výška vzlínání do rovnovážného stavu (m)
Ekvivalentní poloměr pórů = poloměr náhradních kapilár, které se při odtažení vody z jednotkového objemu půdy uplatní stejně jako skutečné - přirozené pórové trubice
Zhutnění (utužení) půdy Druhy:
r=
2σ cosα [m] ρ w g ht
r=
přirozené (asi 20 % našich půd) technogenní (těžká mechanizace)
2 σ cos α [m ] p
r = poloměr válcovité kapiláry (m)
σ = povrchové napětí vody (N m-1)
α = úhel smáčení
ht = tlaková výška (m)
ρw = měrná hmotnost vody (103 kg m-3)
p = použitý tlak (Pa)
g = tíhové zrychlení (9,81 m s-2)
Zhutnění (utužení) půdy
Frekvence přejezdů během roku (Kroulík, 2007)
Penetrometrické měření v terénu
Hodnocení:
podle pórovitosti podle objemové hmotnosti penetrometrické měření
Zhutnění (utužení) půdy Důsledky:
snížení pórovitosti, zvýšení objemové hmotnosti omezení mikrobiální činnosti omezení vývoje kořenů snížení propustnosti pro vodu i vzduch zhoršení obdělavatelnosti
Zhutnění (utužení) půdy Možnosti prevence a nápravy:
zpracování a půdy ve vhodném vlhkostním stavu omezení pojezdů těžkých mechanismů
počet, doba, zatížení tzv. kolejové řádky flotační pneumatiky
dostatečné organické hnojení a vápnění zlepšování podmínek pro biologické procesy v půdě vhodné ovlivňování vodního režimu vyvážené osevní postupy
