VZDUCH V PŮDĚ = plynná fáze půdy
Základy pedologie a ochrana půdy
Význam (a faktory jeho složení):
dýchání organismů výměna plynů mezi půdou a atmosférou průběh reakcí v půdě
Formy:
6. přednáška
Složení půdního vzduchu
velmi proměnlivé ve srovnání s atmosférickým vzduchem: méně O2 (10-20 % obj., ale i pouhé stopy) více CO2 (0,1-5 %, ale i 10, extrémně až 50 %) podobný obsah Ar a dalších inertních plynů (0,9 %) obsah N2 v závislosti na obsahu O2 a CO2 vodní pára
za anoxických podmínek:
vysoká koncentrace CO2 a CH4 nízký obsah N2 (až 30-40 %) přítomny další plyny: H2S, N2O, C2H4, H2
volně pohyblivý vázaný na pevnou či kapalnou fázi fyzikální vazby na povrchu pevné fáze rozpuštěné plyny v kapalné fázi uzavřené bublinky v kapilárních pórech
Složení půdního vzduchu Kyslík (O2):
z atmosféry – obsah závisí na aeraci půdy obsah obvykle klesá směrem do hloubky význam má i rozpuštěný O2
Obr.: obsah kyslíku ve vlhkém agregátu
Složení půdního vzduchu
Složení půdního vzduchu
Oxid uhličitý (CO2):
Oxid dusný (N2O):
z dýchání organismů nejvyšší v málo provzdušněné půdě, při vyšší vlhkosti a teplotě zvyšuje se závlahou a organickým hnojením v rámci profilu je maximum:
při nízké hladině podzemní vody zhruba v ½ profilu při vysoké hladině podzemní vody u této hladiny
snadno rozpustný ovlivňuje pH půdy
z mikrobiální přeměny dusíkatých látek (především denitrifikace) konc. až 0,01-0,65 %
Ethylen:
z rostlin, mikroorganismů aj., zvláště v kyselých lesních půdách rostlinný hormon
Metan a další nasycené uhlovodíky:
v anoxických poměrech při nadbytku organické hmoty (zejména zaplavované půdy a sedimenty) koncentrace až desítky %
Obsah vzduchu v půdě
Pohyb vzduchu v půdě
Vzdušné charakteristiky půdy:
výměna mezi půdou a atmosférou
Proudění (10 %):
doplněk vodních charakteristik
tlakový gradient
Provzdušenost:
momentální obsah vzduchu Vz = P – θmom
změny teploty a atmosférického tlaku srážková voda, vítr, obdělávání půdy příjem vody kořeny, kolísání hladiny podzemní vody
propustnost pórů
Difuse (90 %):
PŮDNÍ ROZTOK
Anorganické složky půdního roztoku
= vodná kapalná fáze půdy
v plynné i kapalné fázi difusní gradient - změna parciálních tlaků součástí p. vzduchu, zejména CO2 , O2
Kategorie
otevřený systém velmi proměnlivé složení
Kationty
Složení:
rozpuštěné soli Ca2+, Mg2+, K+, Na+, NH4+ HCO3-, Cl-, SO42-, NO3DOM rozpustné komplexy, cheláty koloidní částice rozpuštěné plyny (O2, CO2)
Anionty
Neutrální Si(OH)40
Přírodní
Antropogenní
Hlavní složky (10-5-10-3 mol/l) Karboxylové kyseliny, aminokyseliny, jednoduché cukry
Ostatní (<10-6 mol/l) Cr3+, Ni2+, Cd2+, Pb2+ CrO42-, HMoO4-
B(OH)30
Střední koncentrace běžné v půdách.
Organické složky půdního roztoku Zdroj
Hlavní složky Vedlejší složky (10-4-10-2 mol/l) (10-6-10-4 mol/l) Ca2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+, K+, Na+ Zn2+, Cu2+, NH4+, Al3+ HCO3-, Cl-, H2PO4-, SO42-, NO3F-, HS-
Vedlejší složky (<10-5 mol/l) Uhlovodíky, fenoly, proteiny, alkoholy, sulfhydryly Herbicidy, fungicidy, insekticidy, PCB, PAH, ropné uhlovodíky, rozpouštědla, surfaktanty
Střední koncentrace běžné v půdách.
Metody odběru půdního roztoku
odběr lysimetrické vody
gravitační lysimetry (drenážní voda) podtlakové lysimetry
vytěsnění
málo reaktivní organické kapaliny o vysoké specifické hmotnosti (trichlorotrifluoroetan) centrifugace
odsátí ze vzorku nasyceného vodou
(extrakce vodou)
nasycená půdní pasta
Vzorkování půdního roztoku
Vzorkování půdního roztoku
Podtlakové lysimetry (rhizony)
Instalace lysimetrů
Faktory složení půdního roztoku
vlhkost půdy zdroje
přirozené antropogenní
pH půdy rozpouštění / precipitace sorpce / desorpce vymývání / vzlínání podzemní a povrchový odtok / přítok příjem a vylučování rostlinami biologická aktivita výpar / kondenzace
PŮDNÍ REAKCE
Význam půdního roztoku
pohyb látek průběh chemických reakcí přístupnost látek pro organismy
= koncentrace (aktivita) kyselých iontů (H+)
Formy půdní reakce:
živiny vzduch
prostředí pro organismy půdotvorné procesy
aktuální aktivní půdní reakce (pH) potenciální výměnná reakce (pH, mmol/100 g) hydrolytická reakce (mmol/100 g)
Aktivní půdní reakce
Výměnná půdní reakce
= koncentrace (aktivita) kyselých iontů H+ (H3O+) ve vodném výluhu nebo suspenzi půdy
= schopnost půdy měnit reakci roztoků neutrálních solí
PŮDNÍ ROZTOK K O L O I D
K+ Mg2+ H+ H+ Ca2+ Ca2+
H+ H+ + H2O
PŮDNÍ ROZTOK
EXTRAKT K O L O I D
K+ Mg2+ H+ H+ Ca2+ Ca2+
K O L O I D
H+ H+ + H2O
stanovuje se pouze v jednotkách pH - pHH2O
Hydrolytická půdní reakce
K O L O I D
octan sodný nebo vápenatý PŮDNÍ ROZTOK K+ Mg2+ H+ H+ H+ + n CH3COONa H+ Ca2+ Ca2+
EXTRAKT K O L O I D
Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+
K+ Mg2+ H+ H+ Ca2+ Ca2+
EXTRAKT K O L O I D
H+ H+ + n K+Cl-
K+ K+ K+ K+ K+ K+
+ kationty + Cl+ n H+Cl-
stanovuje se potenciometricky v jednotkách pH - pHKCl titračně – výměnná acidita - Va (mmol/100g)
Hodnocení půdní reakce
= schopnost půdy měnit reakci roztoků hydrolyticky štěpitelných solí
0,2M KCl, 1M KCl, 0,02M CaCl2
+ octany + n CH3COOH
stanovuje se pouze titračně – hydrolytická acidita - Ha (mmol/100g)
Reakce
pHH2O
silně kyselá
< 4,9
pHKCl < 4,5
kyselá slabě kyselá neutrální slabě alkalická
4,9 - 5,9 6,0 - 6,9 7,0 7,1 - 8,0
4,5 - 5,5 5,6 - 6,5 6,6 - 7,2 -
alkalická silně alkalická
8,1 - 9,4 > 9,4
> 7,2 -
Hodnocení půdní reakce lesních půd Reakce
Acidita
Va (mmol/100g)
Ha (mmol/100g)
2-3
velmi silná
> 1,14
> 1,37
3-4 4-5 5-6
silná
1,14 - 0,57
1,37 - 0,92
střední
0,56 - 0,40
0,91 - 0,63
mírná
0,39 - 0,23
0,62 - 0,29
slabá
< 0,23
0,28 - 0,17
velmi slabá
-
< 0,17
pHH2O
pHKCl
Velmi silně kyselá
2,5 - 3,5
Silně kyselá Středně kyselá
3,5 - 4,5 4,5 - 5,5 5,5 - 6,5
Mírně kyselá
Příčiny kyselé půdní reakce
mateční hornina vyluhování půd sloučeniny síry a dusíku (atmosférická depozice) využití půdy, druh porostu tvorba CO2 organické látky
fulvokyseliny huminové kyseliny jednodušší organické kyseliny, aminokyseliny …
fyzikální vlastnosti půdy - struktura chemické vlastnosti půdy:
rozpustnost, mobilita a přijatelnost živin a rizikových prvků sorpce – KVK a nasycenost sorpčního komplexu mobilita chelátů
biologické vlastnosti půdy
růst a vývoj rostlin
Alkalita půd
přítomnost solí – zejména karbonátů
CaCO3, MgCO3 Na2CO3 Na2CO3 . 10 H2O (soda, natrit) Na2CO3 . H2O (thermonatrit) NaHCO3
nasycenost sodíkem
u nás málo
hnojení – fyziologicky kyselá hnojiva jílové minerály
Význam půdní reakce
Hodnocení půdní reakce
složení a aktivita mikroorganismů přímé působení – citlivost nepřímé působení – rozpustnost živin a rizikových prvků
půdotvorné procesy
zvětrávání minerálů transport a ukládání látek
Význam půdní reakce
Ústojná (pufrační) schopnost půd = schopnost půdy bránit se změnám půdní reakce
Ústojné systémy v půdě
humusové látky
jílové minerály, gely kyseliny kremičité, gely seskvioxidů
výměna iontů reakce funkčních skupin (-COOH, -OH) výměna iontů reakce okrajových –OH skupin
karbonáty a H2CO3 fosforečnany ionty Al
Úprava půdní reakce Úprava kyselé reakce:
vápnění
sycení půdy Ca2+ (Mg2+) vápenec, dolomit, pálené vápno
pro podorničí možno použít sádrovec vhodné hnojení, druh porostu
Úprava alkalické reakce:
sádrovec síra, kyselina sírová sírany Al, Fe polysulfid Ca
Ústojná (pufrační) schopnost půd
