KPG Zrnitost půdy Katedra pedologie a geologie Význam  vliv na zvětrávání a půdotvorný proces  jemnozrnné substráty zvětrávají snáze a rychleji než hrubozrnné  poměr hrubých nekapilárních a jemných pórů ovlivňuje dynamiku půdní vody (pohyb, zadržování)  občasné přesycení srážkovou vodou nad nepropustnými vrstvami vede k procesu oglejení  proudění vody půdním profilem může vést k proplavování koloidních částic do hlubšího horizontu, kde se hromadí a půdní profil se takzvaně texturně diferencuje na lehčí eluviální (ochuzený) a těžší obohacený illuviální horizont

KPG Zrnitost půdy Katedra pedologie a geologie Význam  vliv na biologickou činnost půdy  půdy těžší (s jemnozrnnou strukturou) → nedostatek O 2 → méně biologicky činné → převládají anaerobní transformace organických látek a při trvalém převlhčení dochází k rašelinění  půdy písčité (s hrubozrnnou strukturou) → nadbytek O 2 v půdním vzduchu → biologicky velmi činné; převládá mineralizace látek  vliv na sorpci v půdě  půdy hlinité a zvláště jílovité (obsahují jílnaté částice s velkým specifickým povrchem) mají větší sorpční schopnost než půdy písčité

Význam  vliv na tepelný režim půd  půdy písčité – jsou záhřevné  půdy těžší – jílovité – chladné → zpoždění jarních prací  vliv na technologické vlastnosti  adheze a koheze (přilnavost a soudržnost) → zpracovatelnost půdy  stanoviště rostlin  půdy písčité / půdy těžší → stepi / vlhkomilná společenstva KPG Zrnitost půdy Katedra pedologie a geologie

KPG Zrnitostní rozbor Katedra pedologie a geologie  Výsledkem zrnitostního rozboru jsou údaje o procentickém zastoupení různých velikostních skupin - frakcí  Cílem rozboru je stanovení půdního druhu, k jehož určení slouží zrnitostní kategorie  Předpokladem rozboru je zjednodušení na kulový tvar jednotlivých zrn

KPG Zrnitostní rozbor Katedra pedologie a geologie Název frakceØ [µm]kategorie Clay< 2I kategorie Fine silt2-20 Coarse silt20-63 Very fine snad Fine sand Medium sand Coarse sand Very coarse sand Jemnozem I II kategorie III kategorie Skelet Hrubý písek2 – 4 Štěrk4 – 30 Kamení>30

KPG Zrnitostní rozbor Katedra pedologie a geologie Půdní druh  Podle Nováka využívá k zařazení pouze obsah I.zrnitostní kategorie Půdní druhzkratkaobsah I.kategorie Písčitáp< 10% Hlinito písčitáhp10 – 20 % Písčitohlinitáph20 – 30 % Hlinitáh30 – 45 % Jílovitohlinitájh45 – 60 % Jílovitájv60 – 75 % Jílj> 75 % Lehké půdy Středně těžké půdy Těžké půdy

KPG Zrnitostní rozbor Katedra pedologie a geologie Půdní druh  Podle Nováka  Podle Kopeckého s využitím Spirhanzlova klasifikátoru využívá k zařazení obsah I. a II. zrnitostní kategorie a ve zvláštních případech i III. a IV. kategorie

KPG Zrnitostní rozbor Katedra pedologie a geologie Příklad: l. – 30% II. – 25% III. – 35% IV. – 10%

KPG Zrnitostní rozbor Katedra pedologie a geologie Půdní druh  Podle Nováka  Podle Kopeckého s využitím Spirhanzlova klasifikátoru  Podle trojúhelníkového diagramu

Zrnitostní rozbor Sand + Silt + Clay = 100% 20 % Sand 30 % Silt 50 % Clay

KPG Zrnitostní rozbor Katedra pedologie a geologie Metody dělení frakcí  Síta Za sucha – do průměru zrn 0,25 mm Za mokra – do průměru zrn 0,05 mm  Voda Unášecí schopnost vody Sedimentace

KPG Zrnitostní rozbor Katedra pedologie a geologie Voda  Unášecí schopnost vody vyplavovací (elutriační) metody Schöneho vzorec:d = 0,0314. v 7/11 dprůměr zrna vunášecí rychlost Kopeckého plavící přístroj

KPG Zrnitostní rozbor Katedra pedologie a geologie IV. II. III. I.

KPG Zrnitostní rozbor Katedra pedologie a geologie Voda  Sedimentace Stokesův vzorec: v = h / t tčas hhloubka vrychlost sedimentace gtíhové zrychlení rpoloměr zrn ηdynamická viskozita kapaliny ρspecifická hmotnost (zeminy / kapaliny)

KPG Zrnitostní rozbor Katedra pedologie a geologie Voda  Sedimentace Stokesův vzorec: dekantační metoda známe h, t vypočteme podle toho, jak velké částice (r) chceme zachytit vysoká spotřeba vody žádná frakce se neztratí

KPG Zrnitostní rozbor Katedra pedologie a geologie Voda  Sedimentace Stokesův vzorec:  dekantační metoda  pipetovací metoda ve známých h a t odpipetujeme suspenzi, odpaříme vodu a zvážíme suchou frakci standardní metodika EU

KPG Zrnitostní rozbor Katedra pedologie a geologie Voda  Sedimentace Stokesův vzorec:  dekantační metoda  pipetovací metoda  hustoměrná metoda (areometrická, Casagrande) - v časech t měříme hustotu suspenze s postupným usazováním zrn hustota klesá - naměřené hodnoty jsou základem pro konstrukci zrnitostní křivky a stanovení obsahu jednotlivých frakcí

KPG Hustoměrná metoda Katedra pedologie a geologie Preparace vzorku Slouží k rozrušení půdních agregátů na elementární částice Lze provádět mechanicky, chemicky, či kombinací obou metod  Postup preparace: navážka:80 – 100 g LP 40 – 60 gSTP 20 – 40 gTP ve varné porcelánové misce smícháme navážku zeminy s destilovanou vodou a dispergačním činidlem (Na 3 (PO 4 ) 6 ) v poměru 1g : 1ml : 1ml směs povaříme a kvantitativně převedeme do odměrného válce

KPG Hustoměrná metoda Katedra pedologie a geologie Vlastní měření  Směs převedenou do odměrného válce doplníme vodou (vodovodní) po rysku 1000 ml  Suspenzi rozmícháme pomocí míchadla (1 min)  Opatrně vložíme hustoměr a v jednotlivých časových intervalech zapisujeme hodnoty R  V průběhu sedimentace zaznamenáváme teplotu suspenze

KPG Hustoměrná metoda Katedra pedologie a geologie Vlastní měření časteplotaRR0R0 hRhR dΣ%Σ% 30´´ T1 1,0 29 1´26 2´23 5´19 10´T214 20´T313 30´T412 40´T511 50´T611 60´T711 Mezi měřeními nechat hustoměr v suspenzi Po každém měření hustoměr vyjmout ze suspenze

KPG Hustoměrná metoda Katedra pedologie a geologie Vlastní měření časteplotaRR0R0 hRhR d (mm)Σ%Σ% 30´´ T1 29 1´26 2´23 5´19 10´T214 20´T313 30´T412 40´T511 50´T611 60´T711

°C 20 Oprava ,5 + 0,36

KPG Hustoměrná metoda Katedra pedologie a geologie Vlastní měření časteplotaRR0R0 hRhR d (mm)Σ%Σ% 30´´ T1 29 1´26 2´23 5´19 10´T214 20´T313 30´T412 40´T511 50´T611 60´T711 R + oprava

KPG Hustoměrná metoda Katedra pedologie a geologie Vlastní měření časteplotaRR0R0 hRhR d (mm)Σ%Σ% 30´´ T1 29 1´26 2´23 5´19 10´T214 20´T313 30´T412 40´T511 50´T611 60´T711

KPG Hustoměrná metoda Katedra pedologie a geologie Vlastní měření časteplotaRR0R0 hRhR d (mm)Σ%Σ% 30´´ T1 29 1´26 2´23 5´19 10´T214 20´T313 30´T412 40´T511 50´T611 60´T711

Hustoměrná metoda A v d ρZρZ T čas

KPG Hustoměrná metoda Katedra pedologie a geologie Vlastní měření časteplotaRR0R0 hRhR d (mm)Σ%Σ% 30´´ T1 29 1´26 2´23 5´19 10´T214 20´T313 30´T412 40´T511 50´T611 60´T711 Σ% = 100/g * (ρ Z.R 0 / ρ Z -1) g......navážka v gramech

Particle size diameters [mm] Percentage of particle size Grevel SandSiltClay Clay % 11 Silt % 26 Sand % 63 PARTICLE SIZE CURVE 2 mm0.063 mm0.002 mm

Soil Texture by Feel Analyses

KPG Zrnitost půdy Katedra pedologie a geologie Přehled základních jílových minerálů a jejich vlastností (Spark, 1995)

KPG Rozbor neporušeného půdního vzorku Katedra pedologie a geologie Odběr neporušeného půdního vzorku  Půda je třífázový systém obsahující pevnou, kapalnou a plynnou fázi.  Odběr neporušeného půdního vzorku se provádí za účelem hodnocení zastoupení jednotlivých fází. Je třeba odebrat půdu v rostlém nezměněném stavu.  Odběr se provádí pomocí Kopeckého válečků o objemu 100 cm 3, které je třeba před vlastním odběrem zvážit (Gv)

KPG Rozbor neporušeného půdního vzorku Katedra pedologie a geologie  Zapsat číslo válečku #  Přesně vypočítat objem válečku  Stanovit hmotnost válečku Gv, hmotnost sklíčka Gs, papíru Gp  Pomůcky a schéma odběru (hlava, palice, nože, rýče) Práce v laboratoři před odběrem

KPG Rozbor neporušeného půdního vzorku Katedra pedologie a geologie Práce v laboratoři  Odebraný váleček se v laboratoři opatrně odvíčkuje  Na stranu s břitem se přiloží filtrační papír a hodinové sklo, které musí být předem zváženo (Gs)  Váleček s filtračním papírem a hodinovým sklem se zváží (Ga) Ga

KPG Rozbor neporušeného půdního vzorku Katedra pedologie a geologie Práce v laboratoři  Odebraný váleček se v laboratoři opatrně odvíčkuje  Na stranu s břitem se přiloží filtrační papír a hodinové sklo, které musí být předem zváženo (Gs)  Váleček s filtračním papírem a hodinovým sklem se zváží (Ga)  Váleček se umístí na sytící podložku, břitem a papírem dolů a zakryje se hodinovým sklem. Sytí se vodou po dobu 2-3 dnů (dokud se hodinové sklo nezamlží).

KPG Rozbor neporušeného půdního vzorku Katedra pedologie a geologie Práce v laboratoři  Odebraný váleček se v laboratoři opatrně odvíčkuje  Na stranu s břitem se přiloží filtrační papír a hodinové sklo, které musí být předem zváženo (Gs)  Váleček s filtračním papírem a hodinovým sklem se zváží (Ga)  Váleček se umístí na sytící podložku, břitem a papírem dolů a zakryje se hodinovým sklem. Sytí se vodou po dobu 2-3 dnů (dokud se hodinové sklo nezamlží).  Po nasycení se váleček opět stejným způsobem jako u Ga zváží a hodnota se zaznamená jako Gb.

KPG Rozbor neporušeného půdního vzorku Katedra pedologie a geologie Práce v laboratoři  Váleček se umístí na čtyřnásobný filtrační papír a 30 min. necháme odsávat vodu. Poté váleček zvážíme (Gc)  Pokračujeme stejným způsobem vždy s novým suchým čtyřnásobným filtračním papírem v časových intervalech 2h (Gd) a 24h (Ge)

KPG Rozbor neporušeného půdního vzorku Katedra pedologie a geologie Práce v laboratoři  Váleček se umístí na čtyřnásobný filtrační papír a 30 min. necháme odsávat vodu. Poté váleček zvážíme (Gc)  Pokračujeme stejným způsobem vždy s novým suchým čtyřnásobným filtračním papírem v časových intervalech 2h (Gd) a 24h (Ge)  Váleček položený na hodinovém skle umístíme do sušárny (105°C) a necháme zcela vysušit. Zvážíme váleček po vysušení (Gf)

KPG Rozbor neporušeného půdního vzorku Katedra pedologie a geologie Naměřené hodnoty - souhrn  Vobjem válečku (100 cm 3 )  Gvhmotnost válečku (prázdného)  Gshmotnost hodinového skla  Gahmotnost plného válečku + sklo + papír při odběru  Gbhmotnost plného válečku + sklo + papír po nasycení vodou  Gchmotnost plného válečku + sklo + papír po 30min odsávání  Gdhmotnost plného válečku + sklo + papír po 2h odsávání  Gehmotnost plného válečku + sklo + papír po 24h odsávání  Gfhmotnost plného válečku + sklo + papír po vysušení  Gh = Gf – Gv – Gsčistá hmotnost vysušeného vzorku Hrubé hmotnosti - Gx

KPG Půdní tělo Katedra pedologie a geologie vzduch voda minerální složka VpV

KPG Výpočty Katedra pedologie a geologie Charakteristiky půdy  POMOCNÉ CHARAKTERISTIKY  CHARAKTERISTIKY PÓROVITOSTI  VODNÍ (VLHKOSTNÍ) CHARAKTERISTIKY  VZDUŠNÉ CHARAKTERISTIKY

KPG Výpočty Katedra pedologie a geologie POMOCNÉ CHARAKTERISTIKY  Specifická (měrná) hmotnost; zdánlivá hustota půdních částic ρ z [kg.m -3 nebo g.cm -3 ] hmotnost objemové jednotky vysušené pevné fáze půdy pohybuje se v rozmezí 2,2 - 2,9 g.cm -3  Objemová hmotnost ρ d [kg.m -3 nebo g.cm -3 ] hmotnost objemové jednotky vysušené půdy v neporušeném stavu pohybuje se v rozmezí 1,2 – 1,8 g.cm -3 ( čím vyšší je hodnota ρ d, tím méně je pórů a půda je utuženější)

KPG Výpočty Katedra pedologie a geologie CHARAKTERISTIKY PÓROVITOSTI Popisují typy pórů a jejich podíl ve vzorku  Celková pórovitost P [0-1; 0-100%] V P... objem pórů ?? → objem zeminy ?? běžně se pohybuje okolo 50%; lze podle ní hodnotit ulehlost půdy ρdρd ρzρz

KPG Hodnocení Katedra pedologie a geologie Ulehlost podle hodnot pórovitosti P (obj%) ORNICELPSTP, TP kyprá> 65% mírně ulehlá % % ulehlá % % velmi ulehlá< 40%< 45% SPODINALPSTP, TP kyprá> 50%> 57% mírně ulehlá % % ulehlá % % velmi ulehlá< 35%

KPG Hodnocení Ulehlosti podle objemové hmotnosti ORNICEg cm -3 Čerstvě nakypřená< 0,95 Kyprá0,95 - 1,15 Slabě ulehlá1,15 - 1,25 Silně ulehlá> 1,25 Spodinag cm -3 Velmi kyprá< 1,35 Ulehlá1,35 – 1,5 Silně ulehlá> 1,5 Podorniční vrstvag cm -3 Velmi kyprá< 1,2 Slabě ulehlá1,2 - 1,35 ulehlá1,35 – 1,45 silně ulehlá> 1,45

KPG Výpočty Katedra pedologie a geologie CHARAKTERISTIKY PÓROVITOSTI  Optimální zastoupení kapilárních pórů (KP) – 2/3 celkové pórovitosti  Nadbytek KP - znesnadňuje infiltraci vody, vede k provlhčení do malé hloubky a vzrůstu povrchového odtoku → eroze  Nedostatek KP - malá zásoba vody pro vegetaci  Nekapilární póry - pronikání vody do hloubky; zásoba vody v půdě je nízká díky rychlému průtoku vody do nepřístupných hloubek  Kapilární pórovitost P K  Semikapilární pórovitost P S  Nekapilární pórovitost P N

KPG Výpočty Katedra pedologie a geologie VODNÍ CHARAKTERISTIKY Popisují různými způsoby obsah vody ve vzorku v různých „časech“ Pro vodu lze situaci zjednodušit tvrzením, že jednotkový objem odpovídá jednotkové hmotnosti → například Ga-Gf=G H2O (hmotnost vody) → G H2O (g) ≈ Vv (cm 3 )  Objemová %Θ (vhodné vyjádření pro návrhy závlah, pokud máme n.p.v.) Θ = V V /V = (Gx-Gf)/V * 100% podíl objemu vody ku celkovému objemu vzorku  Hmotnostní %W (nemáme-li n.p.v., jsme schopni hodnotit pouze hmotnosti) W = m V /Gh = (Gx-Gf)/Gh * 100% podíl hmotnosti vody ku hmotnosti suchého vzorku  Relativní %W REL (zahrnuje i informace o vzduchu v pórech) W REL = Θ/P * 100% jaký podíl pórů je vyplněn vodou Θ =W. ρ d

KPG Výpočty Katedra pedologie a geologie VODNÍ CHARAKTERISTIKY  Momentální vlhkostΘ MOM W MOM W REL MOM Gx=Ga  NasáklivostΘ NS W NS W REL NS Gx=Gb maximální množství vody, které je vzorek schopen pojmout všechny póry by tedy měly být vyplněny vodou → Θ NS = P ve skutečnosti bývá nasáklivost o něco menší než pórovitost může ale nastat i opačný případ P < Θ NS vzorek obsahuje bobtnavé jílové minerály, póry se zvlhčením zvětší a pojmou více vody !!! Pokud toto nastane dosazuje se do všech vzorců za P hodnota nasáklivosti Θ NS !!!

KPG Výpočty Katedra pedologie a geologie VODNÍ CHARAKTERISTIKY  Momentální vlhkostΘ MOM W MOM W REL MOM Gx=Ga  NasáklivostΘ NS W NS W REL NS Gx=Gb maximální množství vody, které je vzorek schopen pojmout  Třicetiminutová vlhkostΘ 30 W 30 W REL 30 Gx=Gc po 30min je odsáta voda z největších (nekapilárních) pórů  Maximální kapilární kapacitaΘ MKK W MKK W REL MKK Gx=Gd schopnost půdy zadržet vodu pro potřeby vegetace (ne zcela ustálený stav)  Retenční vodní kapacita (přibližná)Θ RVK24 W RVK24 W REL RVK24 Gx=Ge voda pouze v kapilárních pórech, stav je ustálen

KPG Výpočty Katedra pedologie a geologie CHARAKTERISTIKY PÓROVITOSTI  Celková pórovitost P [0-1; 0-100%] Další pórovitosti lze je vyjadřovat pouze v objemových a relativních %  Kapilární pórovitost P K pouze kapilární póry jsou vyplněny vodou při vlhkosti RVK24 P K = Θ RVK24 a P REL K = W REL RVK24  Semikapilární pórovitost P S ostatní póry, které nejsou ani kapilární, ani nekapilární P S = Θ 30 - Θ RVK24 a P REL S = W REL 30 - W REL RVK24  Nekapilární pórovitost P N z nekapilárních pórů je voda odsáta během prvních 30 min. P N = P – Θ 30 a P REL N = W REL 30

KPG Výpočty Katedra pedologie a geologie VZDUŠNÉ CHARAKTERISTIKY Lze je vyjadřovat pouze v objemových a relativních % Jsou doplňkem vodních charakteristik Objemová %:vzdušná charakteristika = P – příslušná vodní charakteristika Relativní %: vzdušná charakteristika = 100 – příslušná vodní charakteristika  ProvzdušenostVz Vz REL momentální obsah vzduchu v půdě  Maximální kapilární kapacita vzdušnáMKKVz MKKVz REL  Retenční kapacita vzdušnáRVzK24 RVzK24 REL

KPG Grafické znázornění Katedra pedologie a geologie 0 30min 2h 24h čas odběr Θ % VZDUCH VODA P PNPN PKPK PSPS Θ NS Θ 30 Θ MMK Θ RVK24 Θ MOM MKKVzRVzK24Vz

KPG Specifická hmotnost Katedra pedologie a geologie měrná hmotnost hmotnost objemové jednotky pevné složky půdy ρ z [kg.m -3 nebo g.cm -3 ] 2,2-2,9 pro stanovení ρ z se používá pyknometr vzdušný vodní

KPG Specifická hmotnost Katedra pedologie a geologie Pracovní postup 1.Nalijeme destilovanou vodu po okraj pyknometru a otevřený (bez zátky dáme na 15 min. temperovat (20 O C) Zjistíme kolik se do pyknometru vejde vody → objem pyknometru 2.Připravíme půdní suspenzi Navážíme přesně (přibližně) 10g půdy (do varných misek) Přilijeme destilovanou vodu a vaříme 5 min. 3.Vyjmeme pyknometr, uzavřeme ho zátkou, vysušíme a zvážíme Pv 4.Vodu vylijeme, do pyknometru kvantitativně přelijeme půdní suspenzi, doplníme pyknometr po okraj destilovanou vodou a dáme na 15 min. temperovat (bez zátky) → pyknometr zazátkujeme a zvážíme Ps

KPG Specifická hmotnost Katedra pedologie a geologie PvNz Ps mv 1.Pv + Nz = Ps + mv → mv = Pv + Nz – Ps 2.mv / v = δv = 1g.cm -3 3.V = mv/ δv → V = Pv + Nz – Ps / δv 4.δz = Nz / V → δz = Nz / (Pv + Nz – Ps). δv [g.cm -3 ]

KPG Náležitosti protokolu Katedra pedologie a geologie Vstupní hodnoty (g): %obj%rel%hm  z - specifická hmotnost2.53Pórovitost  d - objemová hmotnost1.556 Bobtnavý vzorek Ga (mom)300.00Vlhkostní charakteristikyHodnocení ulehlosti půdy Gb (nasyc)305.00Wmom podle objemové hmotnosti: Gc (30min)303.00Ns silně ulehlá Gd (2hod)302.00W podle pórovitosti: Ge (24hod)280.00MKK velmi ulehlá Gf (suchý)265.00RVK G´f (čistá hm.)155.59Vzdušné charakteristiky V - objem válečku (cm 3 )100.00Pv xx Gv (hmotnost válečku)96.75MKKvz xx Gs (hmotnost skla)12.66RVzK xx Gp (hmotnost filtr.papíru) Charakteristiky pórovitosti Pk xx Půdní druh (l/s/t):sPs xx Vzorky z ornice/podorničí:ornicePn xx Celkem

Organická hmota v půdě Rozdělení půdní organické hmoty (podle stupně přeměny) Humusotvorný materiál Meziprodukty rozkladu a syntézy (nespecifické látky) Humus vlastní (specifické látky vzniklé procesem humifikace) Humus veškerý

Organická hmota v půdě -MINERALIZACE Rozklad organické hmoty v aerobním prostředí na základní sloučeniny (H 2 O, CO 2, NH 3 ), přičemž dochází k uvolňování energie. -HUMIFIKACE Proces probíhající v podmínkách střídání aerobního a anaerobního prostředí při němž dochází jak k rozkladu, tak k syntéze a jehož produktem jsou specifické humusové látky. -- ULMIFIKACE Rašelinění, půdotvorný proces, při němž se organické zbytky mění v rašelinu, probíhá v anaerobním prostředí - KARBONIZACE Uhelnatění, produkce a hromadění energeticky bohatých sloučenin Procesy přeměn

Funkce org. látek v půdě Zásobárna rostlinných živin Zlepšují sorpční vlastnosti půd Ovlivňují agregační schopnosti půd (strukturní stav, vodní režim) Zlepšují fyzikálně-mechanické vlastnosti (soudržnost) Zintenzivnění zvětráváni min. látek Energetický zdroj půdním mikroorganismům Stimulační účinky na rozvoj a růst rostlin

Organická hmota v půdě Hodnotíme KVANTITU KVALITU Cox, % humusu Q 4/6, HK:FK

Množství humusu v půdě Obsah org. hmoty ……Cox Humus je tvořen z 58% C Zemědělské půdy 1,5 – 7% (2 – 3%) V celém půdním profilu 50 – 800 t/ha ( t/ha) humusu

Množství humusu v půdě Půdní typHumus v ornici (%)HK:FK Černozem1,8 - 3,52,0 - 3,0 Hnědozem1,5 - 2,51,0 - 1,5 Kambizem2,0 - 6,00,8 - 1,2 Luvizem1,1 - 2,60,5 - 1,0 Rendzina2,0 - 5,02,0 Černice2,5 - 6,51,5 - 2,5 Fluvizem1,5 - 4,00,5 - 1,5 Regozem0,4 - 1,32,0 Podzol5,0 - 10,00,3

Metody 1.Na suché cestě a) Ztráta žíháním přímá gravimetrická metoda, teploty do 530°C b) Elementární analýza Nepřímá metoda, stanovení C ale i H, N, S a O, teplota až 1800°C 2. Na mokré cestě

Metody 2.Na mokré cestě nepřímé metody,oxidace org.C oxid. činidlem v prostředí kys. sírové, nejběžněji K 2 Cr 2 O 7, 1.Modifikovaná Tjurinova metoda Spotřeba chromsírové směsi-přímá titrace Mohrovou solí (potenciometrické zjištění bodu ekvivalence)

Postup 1.Příprava jemnozemě II (rozdrtit a přesít půdu přes síto 0,25 mm). 2.Navážit 0,3 g do ml kádinky Zapsat navážku 3.Přidat 10 ml chromsírové směsi 4.OPATRNĚ zamíchat 5.Přiklopit hodinovým sklem 6.Vložit do sušárny (45´,125°C) 7.Opláchnout destilovanou vodou 8.Titrovat do mrtvého bodu

Tjurinova metoda Rovnice 2 K 2 Cr 2 O H 2 SO 4 → K 2 SO Cr 2 (SO 4 ) H 2 O + 3 O 2 3 O C → 3 CO 2 K 2 Cr 2 O H 2 SO Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 → K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) Fe 2 (SO 4 ) (NH 4 ) 2 SO H 2 O Chromsírová směs Mohrova sůl

Množství humusu v půdě Chromsírová směs Cox Mohrova sůl Cox Mohrova sůl

Výpočty Faktor Mohrovy soli Cox Obsah humusu 1,724 – Welteho koeficient

Hodnocení Cox (%)Humus (%)Označení obsahu < 0,6< 1,0velmi nízký 0,6 - 1,11,0 - 2,0nízký 1,1 - 1,72,0 - 3,0střední 1,7 - 2,93,0 - 5,0vysoký > 2,9> 5,0velmi vysoký

KPG Kvalita humusu Katedra pedologie a geologie Definice humusu  Synonymum k půdní organické hmotě  Odumřelá organická hmota v různém stupni rozkladu a resyntézy, jejíž část je vázána na minerální podíl  Organická hmota, která prošla procesem humifikace

KPG Kvalita humusu Katedra pedologie a geologie Rozdělení půdní organické hmoty (podle stupně přeměny)  Humusotvorný materiál  Meziprodukty rozkladu a syntézy (nespecifické látky)  Humus vlastní (specifické látky vzniklé procesem humifikace) Humus veškerý

KPG Kvalita humusu Katedra pedologie a geologie Dělení podle Tjurina (podle chemických vlastností látek)  Látky huminové (humusové) „specifické“  Rozpustné v alkáliích (huminové kyseliny, fulvokyseliny, hymatomelanové kyseliny)  Nerozpustné v alkáliích (humin, humusové uhlí)  Látky nehuminové (nehumusové) „nespecifické“  Jednoduché (rozpustné ve vodě); cukry, aminokyseliny.....  Složitější (rozpustné v kyselinách); polysacharidy, polypeptidy  Látky lipofilní Rozpustné v organických rozpouštědlech; vosky, bitumeny

KPG Kvalita humusu Katedra pedologie a geologie Látky huminové (humusové) „specifické“  Společné rysy  Vždy se jedná o směs látek  Mají aromatické jádro, v jehož okolí jsou alifatické řetězce  Jádro má hydrofobní charakter a jeho okolí hydrofilní  Vysoká „molekulová hmotnost“– (otázka makromolekul je poněkud problematická)  Huminové látky  Huminové kyseliny (+ hymatomelanové kyseliny)  Fulvokyseliny  Humin

KPG Kvalita humusu Katedra pedologie a geologie Látky huminové (humusové) „specifické“  Huminové kyseliny (HK)  Velké aromatické jádro, méně kyselý charakter  Hydrofobní charakter → tvorba půdních agregátů  Příznivé vlastnosti pro půdu  Fulvokyseliny (FK)  Velký alifatický obal, kyselejší  Hydrofilní charakter, mobilní → vyplavování látek  Méně příznivé pro půdu  Humin (HU)  Je obdobou HK, ale je pevně poután na minerální podíl půdy

KPG Kvalita humusu Katedra pedologie a geologie Látky huminové (humusové) „specifické“ Vlastní chemické složení těchto látek je velice podobné, přechod jedné skupiny do druhé je ve skutečnosti pozvolný. Humin Huminové kyseliny Fulvokyseliny Klesá intenzita barvy Klesá „polymerace“ a stupeň humifikace Klesá relativní obsah uhlíku Vzrůstá kyselý charakter Stoupá obsah kyslíku

KPG Kvalita humusu Katedra pedologie a geologie Hodnocení kvality humusu  Stupeň „polymerace“; HK:FK, spektrometrické stanovení Q 4/6  Stupeň humifikace; rozpustnost v acetylbromidu, C:N  Charakter vazeb s minerálním podílem  Sorpční vlastnosti  Koloidní vlastnosti  Chemické složení

KPG Extrakce huminových látek Katedra pedologie a geologie zemina zemina bez bitumenů bitumeny ® HU + minerální podílHK + FK +HY ® HUminerální podíl ®HK + HYFK ® HKHY ® Organické rozpouštědlo (benzen) Alkalický roztok (NaOH, Na 4 P 2 O 7 ); pH 12; nedestruuje minerální podíl, nemění organické látky, nekontaminuje organickou hmotu minerálním podílem HFHCl koncentrovaná; pH 1 ethanol Doba trvání extrakce je zhruba 10 dní C HK :C FK odpovídá HK:FK

KPG Kvalita humusu Katedra pedologie a geologie Spektrofotometrická metoda stanovení kvality humusu v oblasti UV-VIS  Princip: více polymerované látky (tj. kvalitnější složky humusu, především HK) absorbují dlouhovlnné záření více než látky méně polymerované (FK) I0I0 I L  Transmise (optická propustnost) T=I / I 0 (0-1;0-100%)  Absorpce B=1-T (0-1;0-100%)  Absorbance (extinkce - E, optická hustota – D) A=log1/T=logI 0 /I Lambert – Beerův zákon T=10 - ε cL c...koncentrace, L...tloušťka vrstvy, ε...absorpční koeficient látky

KPG Kvalita humusu Katedra pedologie a geologie Spektrofotometrická metoda stanovení kvality humusu v oblasti UV-VIS  Princip: více polymerované látky (tj. kvalitnější složky humusu, především HK) absorbují dlouhovlnné záření více než látky méně polymerované (FK) I0I0 I L  Transmise (optická propustnost) T=I / I 0 (0-1;0-100%)  Absorpce B=1-T (0-1;0-100%)  Absorbance (extinkce - E, optická hustota – D) A=log1/T=logI 0 /I Lambert – Beerův zákon T=10 - ε cL c...koncentrace, L...tloušťka vrstvy, ε...absorpční koeficient látky =εcL !!! A<1 !!!

KPG Kvalita humusu Katedra pedologie a geologie Spektrofotometrická metoda stanovení kvality humusu v oblasti UV-VIS  Příprava extraktu: 1g zeminy + 20ml 0,05M Na 4 P 2 O 7 (upravený na pH 12)  Postup: suspenzi třepeme 1h; odstředíme při 11000rpm po dobu 2 min.; čirý extrakt přefiltrujeme, přelijeme do zkumavky a podle potřeby doředíme Na 4 P 2 O 7 ; spektrofotometrem naměříme absorbance zředěného extraktu v měřící kyvetě

KPG Kvalita humusu Katedra pedologie a geologie Vyhodnocení výsledků  Křivka absorbancí: A X =f(λ) Kvalitnější Méně kvalitní

KPG Kvalita humusu Katedra pedologie a geologie Vyhodnocení výsledků  Křivka absorbancí: A X =f(λ)  Barevný kvocient Q 4/6 : Q 4/6 =A 400 /A 600 čím nižší je hodnota kvocientu, tím kvalitnější je humus hraniční hodnota odpovídá zhruba čtyřem (3,6)  HK:FK podle Pospíšila: HK:FK=17,2(Q 4/6 -2,19 ) čím vyšší je hodnota tohoto poměru, tím vyšší je kvalita humusu hraniční hodnota odpovídá jedné 1=17,2(3,6 -2,19 )

KPG Půdní reakce Katedra pedologie a geologie Půdní reakce patří k nejvýznamnějším charakteristikám půdy !!! Vyjádření  v hodnotách aktivity (koncentrace) hydroxoniových (H 3 O + ) iontů – c H3O+ [mmol / 100g zeminy ]  v jednotkách pH = -log(c H3O+ )

KPG Půdní reakce Katedra pedologie a geologie Postup měření pH KCl a Va  40g zeminy + 100ml 0,2M KCl  45min protřepávat na třepačce  Změřit hodnotu pH KCl pHmetrem a zařadit do kategorie  Suspenzi přefiltrovat (50ml filtrátu !!!přesně!!!)  Filtrát titrovat na 3 kapky fenolftaleinu (fft) 0,02M NaOH do slabě růžového zabarvení  Zapsat spotřebu NaOH a  Vypočítat Va a zařadit do kategorie Silně kyselá< 4,5 Kyselá4,5 – 5,5 Slabě kyselá5,5 – 6,5 Neutrální6,5 – 7,2 Alkalická>7,2

KPG Půdní reakce Katedra pedologie a geologie Postup měření pH H2O  10g zeminy + 20ml převařené dest. vody  5min míchat skleněnou tyčinkou v kádince  Změřit hodnotu pH H2O pHmetrem a zařadit do kategorie Silně kyselá< 4,9 Kyselá4,9 – 5,9 Slabě kyselá5,9 – 6,9 Neutrální6,9 – 7,1 Slabě alkalická7,1 – 8,0 Alkalická8,0 – 9,4 Silně alkalická>9,4

KPG Půdní reakce Katedra pedologie a geologie

KPG Půdní reakce Katedra pedologie a geologie Specifika měření reakce půdy  Měření se provádí v suspenzi, nikoli v roztoku H3O+H3O+ Půdní částice ROZTOK SUSPENZE

KPG Půdní reakce Katedra pedologie a geologie Typy půdní reakce  Aktuální forma → aktivní reakce aktivita (koncentrace) H 3 O + v suspenzi půdy a vody H3O+H3O+ Půdní částice Voda pH H2O

KPG Půdní reakce Katedra pedologie a geologie Typy půdní reakce  Potenciální forma → výměnná reakce schopnost půdy měnit pH roztoků neutrálních solí H3O+H3O+ Půdní částice KCl K+K+ pH KCl Va

KPG Půdní reakce Katedra pedologie a geologie Typy půdní reakce  Aktuální forma → aktivní reakce pH H2O  Potenciální forma → výměnná reakce pH KCl, Va → hydrolytická reakce Ha schopnost půdy měnit reakci roztoků hydrolyticky štěpitelných solí

KPG Půdní reakce Katedra pedologie a geologie Měření půdní reakce  Kolorimetricky (barevné indikátory, titrace)  Potenciometricky (měrná skleněná a srovnávací kalomelová elektroda)

KPG Půdní reakce Katedra pedologie a geologie Ovlivnění měření půdní reakce  Stupeň disociace (kolik skupin schopných disociace je na povrchu pevných částic)  Typ acidity → volný H 3 O + → hydrolýza Al 3+ Al 3+ + H 2 O → AlOH 2+ + H + AlOH 2+ + H 2 O → Al(OH) H + Al(OH) H 2 O → Al(OH) H +

KPG Půdní reakce Katedra pedologie a geologie Ovlivnění měření půdní reakce  Stupeň disociace (kolik skupin schopných disociace je na povrchu pevných částic)  Typ acidity → volný H 3 O + → hydrolýza Al 3+  Poměr zemina : voda (čím širší poměr, tím větší zkreslení; čím více vody tím vyšší pH)  Obsah solí (soli vytěsňují H + ze sorpčního komplexu)  Obsah CO 2 (kyselina uhličitá snižuje pH)

KPG Půdní reakce Katedra pedologie a geologie Postup měření pH H2O  10g zeminy + 20ml převařené dest. vody  5min míchat skleněnou tyčinkou v kádince  Změřit hodnotu pH H2O pHmetrem a zařadit do kategorie Silně kyselá< 4,9 Kyselá4,9 – 5,9 Slabě kyselá5,9 – 6,9 Neutrální6,9 – 7,1 Slabě alkalická7,1 – 8,0 Alkalická8,0 – 9,4 Silně alkalická>9,4

KPG Půdní reakce Katedra pedologie a geologie Postup měření pH KCl a Va  40g zeminy + 100ml 0,2M KCl  45min protřepávat na třepačce  Změřit hodnotu pH KCl pHmetrem a zařadit do kategorie  Suspenzi přefiltrovat (odpipetovat 50ml filtrátu !!!přesně!!!)  Filtrát titrovat na 3 kapky fenolftaleinu (fft) 0,02M NaOH do slabě růžového zabarvení  Zapsat spotřebu NaOH a  Vypočítat Va a zařadit do kategorie Silně kyselá< 4,5 Kyselá4,5 – 5,5 Slabě kyselá5,5 – 6,5 Neutrální6,5 – 7,2 Alkalická>7,2

KPG Půdní reakce Katedra pedologie a geologie Výpočet Va Va = a.f.M.5.1,75 [mmol / 100g zeminy ] aspotřeba NaOH ffaktor NaOH Mmolarita NaOH 5přepočet na 100g (5x20g použitých pro analýzu) 1,75konstanta na neúplné vytěsnění

KPG Půdní reakce Katedra pedologie a geologie Výpočet Va Velmi Silná > 1,4 Silná1,14 – 0,57 Střední0,57 – 0,40 Mírná0,40 – 0,23 Slabá < 0,23 Va = a.f.M.5.1,75 [mmol / 100g zeminy ]

KPG Půdní reakce Katedra pedologie a geologie Výpočet potřeby vápnění PV PV = Va.E.ρ d.P.h [t] Vavýměnná acidita [mmol / 1000g] Eekvivalent korektiva (CaCO 3 – 50; CaO 28) ρ d objemová hmotnost [1500 kg / m 3 ] Pplocha [m 2 ] hhloubka ornice [m] převod na tuny

Sorpční vlastnosti půdy Schopnost poutat různé látky z disperzního prostředí Polydisperzní soustava je směs částeček různého tvaru a velikosti s příměsí organických látek Disperzní podíl + disperzní prostředí Hrubé disperze Koloidní disperze Molekulární disperze < 1  m (< m) 1  m – 1nm (10 -6 – m) > 1nm > m

Půdní koloidy Minerální –j–jílové minerály –p–primární sililkáty –n–nerozpustné Al, Fe fosfáty –p–polymerní kys. křemičitá (H 2 SiO 3 ) –h–hydratované oxidy (Al, Fe, Mn) seskvioxidy Organické –h–humusové látky –b–bílkoviny, lignin Kombinované – organominerální komplex

Elektronegativní – ACIDOIDY –n–negativně nabité –p–při disociaci uvolňují H + X-H………H + –a–adsorbují kationty Elektropozitivní – BAZOIDY –k–kladně nabité –p–při disociaci uvolňují OH - X-OH………OH - –a–adsorbují anionty –(–(hydráty seskvioxidů) Amfoterní – AMFOLYTOIDY –(–(polymerní hydratované seskvioxidy) –v–v důsledku změny pH různě disociují, při zvyšování kyselosti se chovají spíše jako bazoidy,v alkalickém prostředí jako acidoidy.

Elektronegativní – ACIDOIDY Lyotropní řada Ag + >K + >NH 4 + >Na + >H + >Li + Ba 2 + >Ca 2 + >Cd 2 + >Cu 2 + >Zn 2 + >Mg 2 + Fe 3 + >Al 3 + Elektropozitivní – BAZOIDY SO 4 2- > PO 4 3- >CH 3 COO - > Cl - > Br - > NO 3 - > ClO 3 - > I -

Původ náboje Konstituční (permanentní) –i–isomorfní substituce na jílových minerálech –o–oktaedr : Al 3+ → Fe 2+, tetraedr: Si 4+ → Al 3+ Variabilní –n–na pH závislý náboj –v–vzniká při disociaci karboxylových skupin –z–záporný náboj roste se stoupajícím pH

Sorpční komplex Sorpční komplex = organominerální komplex KVK (množství kationtů, která je půda schopna poutat při pH 7, nebo jiném vhodném pH) –e–efektivní (kolik je při daném pH vazebných míst) –p–potenciální (nejvyšší hodnota KVK jakou můžeme dosáhnout při zvýšení pH, většinou 7 a více)

K+K+ Na + Mg 2+ Ca 2 + H+H+ H+H+ H+H+ Kyselé kationty Bazické kationty

Metody stanovení KVK Rozmanitá škála metod (skripta str.81) Metoda indexového iontu (celý sorpční komplex nasytíme 1 kationtem, vytěsníme ho a stanovíme jeho množství) –S–Sycení iontem –V–Vymytí přebytku iontu –V–Vytěsnění index. iontu Mehlichova metoda Bowerova metoda

Mehlich Indexový iont Ba Na sloupci zeminy, v koloně, –S–Sycení BaCl 2 (6 hod.) –P–Promývání H 2 O(2 hod.) –V–Vytěsnění Ba pomocí MgCl 2 → stanovení KVK (4 hod.)

Bower Indexový iont Na

Postup Navážka 2g jemnozemě I. 1. krok - sycení (3x) 2. krok - vymytí (3x) 3. krok – vytěsnění index. iontu (3x) 4. filtrát doplnit po rysku 1M CH 3 COONH 4, zapsat číslo baňky, proměření na AAS Přidat 10ml 1M CH 3 COONH 4 3 min. třepat 3 min. odstřeďovat Přidat 10ml 1M CH 3 COONa (pipetou) 3 min. třepat 3 min. odstřeďovat supernatant slít do výlevky 1. Přidat 10ml 95% C 2 H 5 OH 3 min. třepat 3 min. odstřeďovat supernatant slít do výlevky 2. supernatant NEVYLÉVAT filtrovat do 50ml odměrných baněk 3.

Výpočet Změřená koncentrace Na C Na ……(mmol/ml) V………objem baňky (ml) n………navážka (2g) mmol(+)/100g

Hodnocení KVKmmol(+)/100g Sorpční komplex V (%) Velmi vysoká  30 Plně nasycený 100 – 90 Vysoká30 – 25Nasycený90 – 75 Vyšší střední24 – 18 Slabě nasycený 75 – 50 Nižší střední17 – 13Nenasycený50 – 30 nízká12 – 8 Extrémně nenasycený  30 Velmi nízká  8

KVK Půdní druhSorpční kapacita Písčitá2 – 10 Hlinitá20 – 30 Jílovitá40 – 50 Organická půdaaž 150

Hydrolytická acidita Schopnost půdy měnit reakci roztoků hydrolyticky štěpitelných solí CH 3 COONa STEJNÝ VZOREK Typy půdní reakce Aktuální forma → aktivní reakce pH H2O Potenciální forma→ výměnná reakce pH KCl, Va → hydrolytická reakce Ha

Postup 40g zeminy + 100ml 1M CH 3 COONa 45min protřepávat na třepačce Suspenzi přefiltrovat Odměřit 50ml filtrátu !!!přesně!!! Filtrát titrovat na 3 kapky fenolftaleinu (fft) 0,1M NaOH do slabě růžového zabarvení Zapsat spotřebu NaOH a Vypočítat Ha

Výpočet Ha = a.f.M.5.1,75 [mmol / 100g zeminy ] aspotřeba NaOH ffaktor NaOH Mmolarita NaOH 5přepočet na 100g (5x20g použitých pro analýzu) 1,75konstanta na neúplné vytěsnění

Hodnocení Ha (mmol(+)/100gHodnocení > 1,37Velmi silná 1,37 – 0,92Silná 0,92 – 0,63Střední 0,63 – 0,29Mírná 0,29 – 0,17Slabá < 0,17Velmi slabá

Sorpční komplex K+K+ Na + Mg 2+ Ca 2 + H+H+ H+H+ H+H+ Kyselé kationty Ha Bazické Kationty S KVK = Ha + S

Bazické kationty S – suma bazických kationtů S = KVK – Ha (mmol/100g) V – stupeň sorpčního nasycení V = S / KVK * 100 (%)

Sorpční komplex Stav a vlastnosti sorpčního komplexu ovlivňují Přímo: –Sorpční kapacitu –Reakci půdy a charakter a dynamiku –Pufrovitost půdy Nepřímo: –Strukturní stav půdy –Obdělavatelnost –Vodní a vzdušný režim –Biologickou aktivitu

PŮDNÍ UHLIČITANY Důležitá část minerální složky půdy jejich přítomnost silně ovlivňuje půdní vlastnosti –pufr –struktura půdy (koagulace, peptizace) –vliv na pH půdy –zaručuje nasycenost sorpčního komplexu –Ca humáty jsou příznivou složkou půdního humusu Zdroje –PRIMÁRNÍ – zastoupeny ve spodní části půdního profilu a směrem k povrchu ubývají –SEKUNDÁRNÍ – obsaženy v orničním horizontu a ubývají směrem do hloubky, do spodní vrstvy může být přemístěn ve formě Ca(HCO 3 ) 2 a následnou krystalizací NOVOTVARY- vznikají přemístěním a kumulací CaCO 3 PSEUDOMYCELIA, ŽILKY, CICVÁRY

STANOVENÍ UHLIČATANŮ Využívá se vznikajícího CO 2 1.Měří se změna tlaku vyvolaná produkcí CO 2 - BAROMETRICKY 2.Měří se objem vytvořeného – VOLUMETRICKÉ stanovení – jankův vápnoměr ORIENTAČNÍ STANOVENÍ

POSTUP STANOVENÍ 1.Orientační stanovení obsahu karbonátů na hodinovém skle 2.Do vyvýjecí nádoby navážíme zeminu 3.Zvednutím zásobní láhve doplníme kapalinu v trubicích na 0 - trojcestný kohout (je svisle) spojuje eudiometrické trubice s atmosférou 4.Doplnit v zásobníku hladinu HCl po rysku 5.Trojcestný kohout otočit o 180 o. Uzavřít vyvíjecí nádobku 6.Trojcestný kohout otčit o 90 o – propojení vyvájecí nádoby a eudiometrické trubice 7.Vylévat HCl na zeminu a opatrně míchat 8.Povolením tlačky srovnat obě hladiny v trubici na stejnou úroveň 9.Odečtení % karbonátů (případné násobení a dělení výsledků) 10.Hodnocení viz.skripta str. 62

Rozpustné soli v půdách

Salinita Vyšší množství rozpustných solí v půdě Ovlivňuje: –Fyzikálně-chemické vlastnosti půdy, –chemické, –biologické, –úrodnost

Salinita Zdroje rozpustných solí –primární minerály –ze spodních výpar > srážky –závlahové vody –pobřežní půdy –vysoké dávky průmyslových hnojiv

Salinita Anionty – SO 4 2-, Cl -, CO 3 2-,NO 3 -, PO 4 3- Kationty – Ca 2+, Mg 2+, K +, Na + ; Al 3+, Fe 3+

Metody stanovení Měření el. odporu Měření el. Vodivosti Stanovení jednotlivých iontů

Postup Kvantitativní stanovení salinity měřením elektrické vodivosti v etanolovém výluhu 10 g zeminy do PE lahve přidáme 50 ml 50 % etanolu necháme 45 min třepat zfiltrujeme a měříme na konduktometru vodivost

Hodnocení do 30 µS.cm -l : většina zemědělských půd, s normální (nižší) intenzitou hnojení a vápnění, s minimálním zatížením půd solemi µS.cm -l : půdy minerálně bohaté se středně vysokou intenzitou hnojení a vápnění, bez negativních účinků obsahu solí µS.cm -l : půdy s vysokým stupněm vyhnojení (vyvápnění) na minerálně bohatých substrátech (ale i silně kyselé půdy) se zvýšeným zatížením půd solemi (na hlinitých, jílovitých půdách bez negativních účinků) nad 120 µS.cm -l :vysoké zatížení půd solemi s možnými negativními účinky na růst a vývoj rostlin (zejména v sušších podmínkách).

Postup Kvalitativní stanovení přítomnosti vybraných aniontů 10 g zeminy + 50 ml převařené destilované vody třepeme 3 min a zfiltrujeme do kádinky CO 3 2- : 2-3 ml filtrátu + kapku fenolftaleinu, zahřejeme nad kahanem k varu. –Růžové zbarvení → přítomnost uhličitanů HCO 3 - : do stejného extraktu po vymizení růžového zbarvení přidáme 1 kapku !! metyloranže –Žluté zbarvení → přítomnost hydrogenuhličitanů

Postup Cl - : 2-3 ml filtrátu + několik kapek koncetrované HNO 3 + několik kapek 5% AgNO 3 –Bílá sraženina (zákal) → přítomnost chloridů SO 4 2- : 2-3 ml filtrátu + 3 kapky 10% HCl + několik kapek 10% BaCl 2 –Bílá sraženina (zákal) → sírany (nerozpustný BaSO 4 )