Fyzikální vlastnosti půdy 1. Barva Důležitý diagnostický znak příčiny různého zabarvení: obsah organické hmoty obsah vody přítomnost a oxidační stupeň železa a manganu Munsellova barevná škála
2. Textura - půdní druhy Skeletovitost Zrnitost - ve frakci nad 2 mm - ve frakci < 2 mm (jemnozem) Velikostní rozdělení podle: 1. ISSS International Society of Soil Science >2 mm štěrk (gravel) 2,0-0,2 hrubý písek (coarse s.) 0,2-0,02 jemný písek (fine sand) 0,02-0,002 prach (silt) < 0,002 jíl (clay) 2-4 mm hrubý písek 4-30 mm štěrk > 30 mm kamení > 300 mm balvany 2. USDA United State Department of Agriculture (3. v závorce Novákova stupnice použivaná v minulosti v ČR) >2 mm štěrk 2-0,05 písek 0,05-0,002 (0,001) prach < 0,002 (0, 001) jíl
Texturní trojúhelník
Novákova klasifikace půdního druhu procento jílnatých částic označení půdního druhu 0-10 písčitá p 10-20 hlinitopísčitá hp 20-30 písčitohlinitá ph 30-45 hlinitá hp 45-60 jílovitohlinitá jh 60-75 jílovitá jv
Složení texturních částic vlastnosti texturních částic Velikost povrchu adsorpce vody botnání plasticita pevnost vazby vody Koloidní jíl prach písek
Měrná hmotnost půdy p (particle( density): hmotnost 1 m 3 (cm 3 ) pevné neporézní zeminy (= pevná fáze půdy) v tunách (gramech). Průměrná měrná hmotnost minerálních půd = 2,6-2, 7 g cm -3 organických půd < 1,5 g cm -3 (0,9-1,3) Objemová hmotnost (bulk( density): hmotnost 1 m 3 (cm 3 ) půdy v jejím přirozeném uložení. objemová hmotnost minerálních půd = 0,8-1, 8 g cm -3 organických půd = 0,2-0,3 g cm -1 Pórovitost rovitost = měrná hmotnost - objemová hmotnost, množství volného prostoru,který není vyplněný pevnými částicemi
Rozdělení pórů: makropóry > 0.08 mm, gravitační voda, provzdušňování půdy snadné prorůstání kořenů, životní prostor pro živočichy mezopóry 0,08-0,03 mm, voda držena kapilárními silami, houby, kořenové vlášení mikropóry 0,03-0,005 mm, často uvnitř agregátů, pomalý pohyb vzduchu hlavně bakterie, ale i houby, udržují vodu využitelnou pro rostliny ultramikropóry 0,005-0,0001mm, uvnitř jílových částic (shluků), voda není využitelná pro rostliny, bakterie kryptopóry < 0,0001mm, neosídlené, příliš malé i pro makromolekuly
3. Struktura půdy Uskupení půdních částic do hrudekagregátů agregát = minerální částice + jíl + organická hmota mikroorganismy; obsahuje póry mikroagregát < 250 μm makroagregát >250 μm stabilita agregátu - mechanické propojení kořínky a hyfami - cementace bakteriálními produkty -komlexace org.hmoty s kationty a oxidy Fe
Zkouška stability agregátů Vliv utužení na růst kořenů Utužené podorničí
4. Půdní voda Vlastnosti vody ovlivňiující její chování vodík 1. Polarita molekuly vody adheze - Jádro kyslíku O + vodík O 2. Koheze a adheze O koheze O O O O Povrch půdní částice 3. Povrchové napětí voda rozhraní voda-vzduch
kapilarita h= 0,15 (cm 2 ) /r(cm) (hydrofilní povrchy) Vodní potenciál 3 hlavní síly ovlivňující pevnost vazby vody v půdě: 1. Adheze (vazba vody na pevné povrchy - matriční potenciál, Ψ m ) 2. Vazba vody s ionty a dalšími kapalinami (osmotický potenciál, Ψ S ) 3. Gravitační síly (gravitační potenciál Ψg ) Ψ= Ψ m + Ψ S + Ψg + (Ψ P ) Ψ P = potenciál tlakový
Voda v pórech -1 MPa = -1000 kpa Na suchu vyschlá půda Gravitační voda ygroskopická voda Bod vadnutí Polní vodní kapacita Saturace -1500 kpa -33 kpa Vodní potenciál 0-3100 kpa -100 MPa -1000 MPa Zvyšující se obsah vody
Gravitační voda Voda dostupná pro rostliny Nedostupná voda % jílových částic Vyjadřovat obsah vody v hmotnostních (objemových) procentech je nedostatečné 40 30 20 10-33 kpa -1500 kpa Vlhkost půdy, v hmot. % 10 20 30 40 50
Měření vodního potenciálu 1. V terénu tenziometricky 2. V laboratoři tlakový membránový přístroj
Vztah mezi množstvím vody v půdě a vodním potenciálem
2. smáčivost
Proudění vody v půdě 1.Tok v půdě saturované vodou Darcyho zákon K sat = Q/A * L/(Ψ 1 - Ψ 2 ) K sat hydraulická vodivost půdy, cm/s Q/t množství vytékající vody za časovou jednotku, cm 3 /s Ψ 1 - Ψ 2 gradient vodního potenciálu, cm L výška sloupce, cm ybnou silou Ψ g
ydraulická vodivost - ovlivněna pórovitostí Preferenční tok = tok makropóry
2. Tok vody v půdě nenasycené vodou hybnou silou Ψ m vodní potenciál Infiltrační kapacita půdy - závislost na struktuře a textuře
ydrické režimy půd: kombinací záklákladních toků vody v půdě Závisí na: umístění půdy v reliéfu klimatických podmínkách (roční srážkový úhrn (S) průměrná hodnota výparu resp. evapotranspirace (E); S/E = koefcient ovlhčení hydrologickými vlastnostmi půdy hloubkou podzemních vod vegetací člověkem Základní typy hydrického režimu: půdy v oblasti permafrostu promyvný (perkolační) režim S/E > 1 periodicky promyvný S/E 1 nepromyvný (imperkolační) S/E < 1 výparný (respirační) S/E < 1 nivní bažinný závlahový (Němeček J., Smolíková L. a Kutílek M. Pedologie a paleopedologie, Academia Praha 1990)
Vliv vlhkosti na organismy Rostliny voda do kořenů - kapilární pohyb do kořenů a růst kořenů směrem k vlhkým místům, pohyb vodní páry (xerofytní r.) růst kořenového systému, velká plocha distribuce kořenů kontakt kořenů s půdní čáticí
Půdní živočichové se chrání před vysušením migrací do spodních vrstev půdního profilu a mnoho z nich je před vysycháním chráněno schránkou. Mikroorganismy Vzrůstající tolerance k nízké vlhkosti minimální vodní potenciál ψ (MPa) rostliny - 1,5 bakterie - 10 kvasinky - 20 houby - 60 aktinomycety - 70