Odborné články

Humus - půda - rostlina (2) Humus a půda

2.1. Humus a půda

2.1.1. Půda

Půda je nedílným dynamicky přírodním útvarem, který se neustále vyvíjí a udržuje pod vlivem okolního prostředí, proto část půdy vyjmutá z celku přestává být půdou a zkoumaná bez souvislosti svého vzniku se stává pouhou zeminou. Půda sama je základním, omezeným a neobnovitelným zdrojem výroby potravin, krmných a ostatních užitkových rostlin, a tím je nedílnou součástí přírodního bohatství každé země.

Půda jako přírodní útvar se vyvinula z povrchových zvětralin zemské kůry a organických látek (zbytky rostlin, edafonu – mikro a makroorganismů v půdě) působením povětrnostních podmínek (teplo, voda, sluneční záření, pohyb vzduchu) a dalších půdotvorných činitelů (reliéf terénu, podnebí, rostlinné a živočišné organismy, čas, činnost člověka aj.). Vlivem uvedených procesů během velmi dlouhé doby vznikala půda původně jen přirozeně, později (již přes 10 000 let) zkulturňováním člověkem. Každá půda je složitým otevřeným systémem, který je tak úzce svázán s okolním prostředím, že je snadno zničitelným avšak těžce obnovitelným přírodním zdrojem. Každý centimetr ornice se vyvíjí řádově desítky až stovky let, ale tato vrstva může být vlivem eroze (větrné, vodní) zničena během několika minut.

2.1.1.1. Půdní úrodnost

Základní vlastností půdy, pokud slouží za přirozené stanoviště rostlinám a poskytuje jim podmínky k růstu a rozvoji, je půdní úrodnost. Úrodnost lze charakterizovat jako složitý soubor specifických znaků ve vztahu k pěstovaným rostlinám a k jejich výživě. Znamená to vhodné prostředí a dostatek živin a vody nutný k optimálnímu růstu a vývinu rostlin. Jednotlivé specifické znaky v rámci úrodnosti se ovlivňují, mění se vlivem povětrnostních podmínek (teplota, obsah půdní vody a vzduchu, půdní kyselost aj.), nebo se mění velmi málo (zrnitost, fyzikální vlastnosti aj.). Některé půdní vlastnosti může ovlivnit také člověk – zapravení organických a minerálních hnojiv, zpracování půdy apod., čímž do značné míry působí na půdní úrodnost. Úrodnost půdy je v podstatě dvojí: potenciální a efektivní.

2.1.1.2. Potenciální (přirozená) úrodnost

Je dána přirozenými podmínkami za nichž se půda vytvořila a dále vyvíjela. Je typická pro půdy nedotčené (panenské) lidskou činností. Hlavními vlastnostmi na nichž závisí jsou zrnitost, celková zásoba minerálních živin a humusu.

2.1.1.3. Efektivní (skutečná) úrodnost

Je jednak složena z úrodnosti přirozené a dále z úrodnosti vytvářené činností člověka, bývá tedy zpravidla vyšší než přirozená. Není však vyloučena možnost snížení přirozené úrodnosti nevhodnými, nepromyšlenými zásahy např. přesušením po nevhodně provedeném odvodnění, přemokřením po nevhodných závlahách, zasolením po přehnojení apod.

2.2. Složení půdy

Půda je heterogenní otevřený vícefázový polydisperzní systém v němž je zastoupena fáze tuhá, kapalná a plynná.

Půda

  1. Fáze tuhá
    1. minerální podíl
      1. jílové minerály
      2. oxidy a hydroxidy
      3. primární minerály
    2. organický podíl
      1. organické látky nehumifikované
      2. organické látky přechodné
      3. organické látky humifikované
  2. Fáze kapalná
  3. Fáze plynná

2.2.1. Plynná fáze půdy

Plynnou fázi půdy tvoří půdní vzduch. Půdní vzduch spolu s půdním roztokem jsou stálou součástí půdy, ve které vyplňují všechny volné póry. V půdním vzduchu je více CO2 a méně O2, stejně je tomu tak u čpavku, kde je obsah zvýšen v důsledku mineralizace organických látek. Dostatek vzduchu v půdě je zárukou zvýšené biologické činnosti a tím uvolňování živin mineralizací organických látek.

2.2.2. Kapalná fáze půdy

V kapalné fázi půdy je především zahrnuta voda (kapilární a gravitační) a v ní rozpuštěné různé látky. Půdní roztok spolu s rozpuštěnými minerálními a organickými sloučeninami, nasyceny oxidem uhličitým a kyslíkem, se účastní reakcí půdotvorného procesu. Z hlediska výživy rostlin zajišťuje půdní roztok transport látek do živých buněk kořenového systému rostlin včetně jejich vertikálního transportu půdním profilem. Vertikální transport bývá příčinou ztrát živin vyplavením do spodních vrstev, dochází tím ke snížení jejich využití z dodaných hnojiv (nejen průmyslových, ale také organických) a dále ke kontaminaci (znečištění) podpovrchových vod.

Koncentrace půdního roztoku se mění vlivem působení řady fyzikálních, chemických a biologických procesů v souvislosti s vlhkostí, teplotou, provzdušením půdy, složením pevné fáze půdy aj. Půdní roztok v závislosti s těmito podmínkami obsahuje řadu rozpuštěných minerálních i organických látek v různém množství a poměru. Z minerálií obsahuje především kationty K+, Na+, NH4+, Ca2+, Mg2+ a H+. Především v kyselých půdách se objevují rozpuštěné sloučeniny Al3+ a Fe3+. Obsah dalších mikrobiogenních prvků (Mn2+, Zn2+, Cu2+ aj.) je ve velmi nízkých koncentracích. V půdním roztoku jsou obsaženy také anionty HCO3-, NO3-, Cl-, SO42-, H2PO4-, v malých množstvích sloučeniny bóru, molybdenu aj. Na obsahu jednotlivých kationů a anionů se podílí zvětrávání minerálů, mineralizace organických látek, výměnou ze sorpčního komplexu a z imisí. Co se týče organických látek, obsahuje půdní roztok především organické kyseliny, aminokyseliny, cukry a také určitý podíl rozpustných látek humusových, zejména fulvokyselin a rozpustných humátů. Vedle biochemických a mikrobiálních procesů v půdě jsou významným zdrojem organických látek v půdním roztoku také kořenové výměšky rostlin.

2.2.3. Tuhá fáze půdy

Tuhá fáze půdy se skládá z minerálního a organického podílu.

2.2.3.1. Minerální podíl

Z hlediska zpracovatelnosti a také z hlediska výživy rostlin je značně významný minerální podíl půdy, který činí 95 – 98% z tuhé fáze půdy. Minerální podíl tvoří jílové minerály (až 75%), oxidy a hydroxidy (10 – 15%) a primární minerály (7 – 10%).

2.2.3.1.1. Jílové minerály

K jílovým minerálům patří skupiny montmorillonitu (např. bentonit), kaolinitu (např. kaolin) a illitu (hydroslídy).
Skupina montmorillonitu tvoří převážně kvalitní půdy se značnou sorpcí (poutáním) živin a vody. Při tom umožňují jejich postupné uvolňování pro rostliny. Převažuje v půdách černozemního typu.

Kaolinická skupina na rozdíl od montmorillonitu tvoří obtížněji obdělávatelné a slabě vzdušné půdy. Má velmi slabou sorpční schopnost poutat živiny a vodu. U nás je nejvíce zastoupena v podzolových půdách.

Illity tvoří přechodný typ mezi předešlými skupinami. Jsou nekonstantního složení a stojí tak uprostřed mezi kvalitními, žádoucími montmorillonity a nežádoucími kaolinity.

2.2.3.1.2. Oxidy a hydroxidy

Ty vznikají zvětráváním primárních minerálů (křemen, živce, slídy, amfiboly, augity aj.) nebo mineralizací (rozkladem) organických zbytků v půdě. Jedná se zejména o různé vodnaté (hydratované) kysličníky a hydroxidy železa, hliníku, křemíku nebo některé jejich sloučeniny. Také mají určitou schopnost poutat živiny do forem přijatelných pro rostliny. Mohou postupně ztrácet vodu a krystalizovat. Uplatňují se hlavně ve fyzikálně chemických vlastnostech půdy.

2.2.3.1.3. Primární minerály

Primární minerály (křemen, živce, pyroxeny, slídy a další) se v půdě nacházejí ve formě větších částic (prach, písek, štěrk). Pro pomalé zvětrávání mají okamžitý vliv na výživu rostlin velmi zanedbatelný. Z primárních minerálů se během zvětrávání uvolňují pro výživu rostlin významné minerální živiny (fosfor, draslík, vápník, hořčík, železo, síra, měď, zinek aj.).

2.2.3.1.4. Význam minerálního podílu půdy

Z uvedeného rozdělení minerálního podílu tuhé fáze půdy je zřejmé, že nejaktivnější vliv na půdu mají jílové minerály. Vyznačují se vysokou sorpční schopností pro živiny a vodu. Při jejich nízkém obsahu v půdách jsou půdy lehké. Se stoupajícím podílem jílových částic se půda stává střední až těžkou, při současně se zvyšující schopností poutat živiny a vodu. Při vysokém podílu jílových částic (nad 60% se jedná o půdy velmi těžké, sice s velkým obsahem živin, ale s nepříznivým vodním a vzdušným režimem. Takové půdy pak potřebují vylepšovat, tj. meliorovat – dodávat organickou hmotu, vápnit, odvodňovat, kypřit, provzdušňovat.

2.2.3.2. Organický podíl

Organický podíl tuhé fáze půdy (2 – 5%) podmiňuje celou řadu pochodů příznivě ovlivňujících výživu a růst rostlin. Představuje velmi složitý komplex nejrůznějších organických sloučenin, které se dostávají do půdy posklizňovými zbytky rostlin, organickými hnojivy (hnůj, kejda, močůvka, zelené hnojení, kompost) nebo v půdě vznikají (humus trvalý, edafon – živé organismy).

Veškeré organické látky v půdě dělíme na látky nehumifikované, humifikované a přechodné.

2.2.3.2.1. Nehumifikované organické látky

Nehumifikované organické látky tvoří 10 – 15% z celkového organického podílu půdy a představují je nerozložené nebo částečně rozložené zbytky rostlin, organických hnojiv, živočichů včetně mikroorganismů a makroedafonu (žížaly a ostatní půdní živočichové). Nerozložené zbytky rostlin, živočichů a organických hnojiv jsou postupně přeměňovány v půdě za účasti půdních mikroorganismů. Tento proces se nazývá mineralizace a jeho konečnými produkty jsou voda, oxid uhličitý, čpavek, ionty K+, Ca2+, Mg2+, SO42-, H2PO4-, aj. a mikroelementy (bór, mangan, měď, zinek, molybden aj.).

Vzhledem k tomu, že konečné produkty slouží k výživě rostlin, tvoří organické látky tzv. živný humus. Během procesu mineralizace se uvolňuje značné množství energie nezbytné pro vývoj a rozvoj půdních mikroorganismů, tedy biologické činnosti půdy. Mineralizace organické hmoty probíhá poměrně rychle, její rychlost je však rozdílná a závisí na kvalitě a množství výchozího materiálu v půdě, přístupu vzduchu, teplotě půdy a půdní vlhkosti, půdní kyselosti a obsahu dusíkatých látek. K plnému rozkladu organické hmoty dochází za max. přístupu vzduchu.

2.2.3.2.2. Humifikované organické látky

Organické látky humifikované vznikají za omezeného přístupu vzduchu během procesu nazvaném humifikace v souběhu s částečnou mineralizací organické hmoty v půdě a za spolupůsobení enzymů vylučovaných řadou mikroorganismů. Během humifikace tak dochází k tvorbě nových, velmi složitých organických nebo organominerálních látek – jedná se o látky humusové, tzv. trvalý humus. Nově vytvořené humusové látky v půdě jsou vysokomolekulární organickominerální dusíkaté sloučeniny s řadou specifických a pro výživu rostlin i půdní úrodnost významných vlastností. Z celkového obsahu organických látek v půdě připadá na humifikované látky 85 – 90%. Vzniklé humifikované látky mohou reagovat i s jílovými minerály a vytvářet tak organominerální komplexy – základ pro tvorbu drobtovité struktury půdy a zároveň vznik a udržení sorpčního komplexu půdy.


Humusové látky podle složení rozdělujeme:

  1. huminové kyseliny
  2. fulvokyseliny
  3. huminy

Huminové kyseliny

Jsou nejkvalitnější složkou humusových látek. S vápníkem a hořčíkem tvoří ve vodě nerozpustné humáty vápenaté nebo hořečnaté, které ovlivňují příznivě technologické vlastnosti půd všech druhů (např. zvyšují soudržnost lehkých půd a zlepšují drobivost a zpracovatelnost těžkých půd). Váží na sebe také řadu těžkých kovů (Cd,Pb,Zn,Hg, aj.) do těžce rozpustných sloučenin a tak omezují jejich pohyb v půdě a příjem rostlinou. Patří k sloučeninám s poměrně velkou molekulou, i když není dosud známý přesný obraz o jejím složení. O základním složení huminových kyselin je známo, že obsahují ve své molekule uhlík, dusík a kyslík, popřípadě další prvky jako je fosfor aj. Uhlíku obsahují 52 – 62%, vodíku 2,5 – 5%, dusíku 3 – 5%, kyslíku 30 – 39%. Stáří uhlíku v huminových kyselinách se udává 750 let. Prvkové složení huminových kyselin však nic neříká o uspořádání jejich molekuly. Je známo, že huminové kyseliny jsou velké částice (asi 6 – 8 nanometrů) kulovitého tvaru a jejich roztoky mají koloidní povahu. V molekule huminových kyselin se nalézají zbytky různých látek, ze kterých vznikaly, jako jsou aminokyseliny, fenoly a podobné látky. Velmi významné jsou chinoidní skupiny, které zprostředkují přenos kyslíku. Ve vodě jsou huminové kyseliny nerozpustné, ale některé jejich soli, jako je humát sodný a draselný, se vyznačují velkou rozpustností. Významnou schopností humnových látek je vytváření tzv. organominerálních komplexů, které vznikají, jestliže molekuly humnových kyselin se spojí různými vazbami s jílovými minerály v půdě. Přitom se spojují částice jílových minerálů s nerozpustnými humáty vápníku a jinými ionty a tím se vytváří obrovské molekuly s velikým povrchem a značnou schopností poutat různé ionty – sorpční komplex. Existují hnědé a šedé huminové kyseliny. Z nich šedé kyseliny jsou celkově příznivější. Mají silnou sorpční schopnost s ionty Ca, vytvářejí humus neutrální a nasycený. Hnědé huminové kyseliny jsou nepříznivější. Tvoří silně hydrofilní koloidy, nesnadno koagulující. Vytváří tak kyselý, nenasycený humus.

Fulvokyseliny

Obsahují o něco méně uhlíku (pod 50%) a dusíku (méně než 3%) oproti huminovým kyselinám a mají zřejmě menší molekulu než huminové kyseliny. Jsou rozpustné ve vodě, v louzích a kyselinách, tedy jsou v půdě značně pohyblivé. Jejich vápenaté, hořečnaté soli a také soli Cd, Pb, Zn, jsou rozpustné ve vodě. S hydroxidem železitým a hlinitým vytvářejí fulvokyseliny rozpustné komplexní sloučeniny. Tato jejich vlastnost je důležitá pro pohyb minerálních látek v půdě, významně působí v podzolizačních procesech. Zvýšený obsah fulvokyselin v půdě (typické pro kyselejší půdy) zpřístupňuje uvedené prvky do forem přijatelných pro rostliny.

V některých literárních pramenech se uvádí přibližně toto chemické složení:
Fulvokyseliny tvoří kyselina krenová a apokrenová, které jsou ze skupiny oxikarbonových kyselin. Jejich elementární složení je C: 45 – 48%, H: 5 – 6%, O: 43 – 48,5%, a další prvky podle původu jejich vzniku. Mají koloidní charakter a v půdě jsou volně pohyblivé stejně jako jejich soli. S hliníkem a železem tvoří komplexní sloučeniny, rozpustné a silně pohyblivé při kyselé reakci prostředí. Jejich kationtová výměnná kapacita je asi 3 000 mmol na 1 kg. Převaha fulvokyselin v rozhodující míře ovlivňuje aciditu půdního roztoku a podmiňuje průběh podzolizačního půdního procesu.

Huminy

Jsou to v podstatě huminové kyseliny pevně vázané na minerální podíl půdy, především na jílové minerály typu montmorillonitu, což vysvětluje jejich velkou odolnost vůči kyselinám, zásadám a mikroorganismům. Jsou to tedy chemicky různorodé látky, bohaté na minerální složky. Postupně se přetvářejí v půdě do četných útvarů velmi odolným vůči různým činitelům – humusové uhlí.

2.2.4. Význam humusových látek v půdě

Význam humusových látek je mnohostranný a spočívá v kladném ovlivňování všech půdních vlastností působících rozhodujícím způsobem na obsah živin v půdě i na půdní úrodnost.

Jejich přítomnost:

  • vede k vysokému poutání živin v půdě (6 – 7x vyšší než u jílových minerálů)
  • je důležitým faktorem drobtovité struktury půdy, jejímž důsledkem je příznivý vodní, vzdušný a tepelný režim půdy
  • kladně ovlivňuje ustojčivou schopnost půd
  • příznivě působí na biologické, biochemické a fyzikální vlastnosti půd
  • vyvazuje škodlivé sloučeniny a váže částečně některé těžké kovy v půdě
  • zabraňuje vysrážení fosforečných sloučenin z půdního roztoku
  • dále rozpustné humusové látky vykazují přímý stimulační vliv na rostliny

2.3. Humus a sorpční komplex

Humus je soubor organických látek v půdě původem z odumřelých zbytků rostlin, živočichů a mikrobů smíchaných s minerálním podílem půdy v různém stupni přeměn. Charakteristickým znakem humusu je jeho heterogenita a labilita, způsobující značnou aktivitu v dynamice půdních pochodů. Z toho vyplývá i výrazný vliv na úrodnost půdy. Obsah humusu v půdě je hodnotou relativně stálou, pokud zabezpečujeme trvalý přísun organických látek do půdy. Tak uhlík v huminových kyselinách je starý 750 let, fulvokyselinách 420 let a huminech dokonce 2400 let.

Organické látky obsažené hlavně ve zbytcích porostů a organických hnojiv, tedy zdroj půdního humusu, zlepšují půdní úrodnost přímo i nepřímo. Bez vyrovnané bilance organických látek se snižuje obsah živného i trvalého humusu a zároveň se zhoršuje celá řada půdních vlastností. Proto se doporučuje zajistit pravidelný přísun organických látek v množství 1,5 – 2t na rok a 1 hektar. Pravidelné dodávání organické hmoty do půdy je proto v našich podmínkách základem každé soustavy hnojení a každého hnojařského plánu. Pokud se nebude snižovat v půdě obsah organických látek, je předpoklad, že se nesníží ani obsah humusu.

Humus podle lesnických odborníků v užším smyslu jsou jen látky, které se již staly konečným produktem rozkladných a syntetických procesů organické půdní hmoty, tmavě zbarvené látky amorfní povahy. Frakcionací z nich je možno oddělit některé skupiny látek (humusové kyseliny, fulvokyseliny), z části biologicky velmi aktivních nebo významných pro půdotvorné procesy. V lesnickém pojetí je humus vrstvou neživých částí především z rostlinných organismů a produktů jejich přeměn. Výchozím materiálem tvorby humusu je hrabanka, tvořená především opadem lesních dřevin i podrostu, dále odumřelými živočišnými organismy. Tento výchozí materiál je rozmělňován činností mikroedafonu i obratlovců a na tom, které rody a druhy se podílejí na tomto procesu, závisí jeho intenzita i charakter výsledné humusové vrstvy. V konečné části procesu probíhá rozklad především za účasti mikroedafonu současně se syntézou nových látek. Celý tento proces rozkladu a syntézy probíhá buď ve stejném prostoru, nebo v oddělených vrstvách. V prvním případě vzniká na povrchu směs hrabanky, drti i měli, promísená s povrchovou vrstvou minerální půdy. V druhém případě vznikají ostře oddělené horizonty, hrabanka, pod ní vrstva drti a na rozhraní s minerální půdou vrstva měli. Tyto rozdíly v charakteru rozkladu jsou výsledkem rozdílného složení výchozího materiálu i rozdílů ve vnějších podmínkách. Jsou základem pro rozlišení jednotlivých humusových forem. Tyto humusové formy ostře charakterizují intenzitu koloběhu látek v lesních porostech, je možno podle nich posoudit podmínky pro výživu dřevin, podmínky pro přirozenou obnovu a posoudit i další podmínky života porostu.

V nejpříznivějších podmínkách především z lehce rozložitelného opadu některých listnatých dřevin vzniká humusová forma označovaná mul. V ní neexistují jasně oddělené vrstvy, tvoří nejasné rozhraní mezi minerální půdou, protože rozklad probíhá velmi intenzivní činností druhově pestré i početné půdní fauny. Vzniká jen na minerálně bohatých půdách při slabě kyselé až neutrální reakci. Rychlý rozklad opadu se promítá do celkově intenzivního koloběhu látek. Podmínkou je dobrý vodní režim půd. Poměr C : N ve vrstvě měli je mezi 10 - 17 : 1. Jsou - li podmínky pro rozklad organických zbytků nepříznivé pro výchozí materiál odolávající rozkladu (zejména jehličnatých dřevin) pro nepříznivou, silně kyselou půdní reakci, slabé zásobení půdy vápníkem, fosforem, popř. pro nedostatek dusíku a nepříznivé vlhkostní podmínky (nedostatek vlhkosti alespoň ve vegetační době, nebo naopak nadbytku vlhkosti), vzniká surový humus. Je pro něj příznačné ostré rozlišení hrabanky od vrstvy drtě a měli, která je jasně oddělena od povrchu minerální půdy. Na počátečním rozpadu hrabanky se podílejí významné houby, jejichž hyfy se po odumření stávají součástí hrabanky. Na tvorbě humusu se mohou významně podílet i odumřelé jemné kořínky dřevin. To platí zejména o smrkových porostech. Surový humus ukazuje jednoznačně na zpomalený koloběh látek, je většinou spojen i s nedostatkem dusíku ve výživě porostu. Poměr C : N ve vrstvě měli je větší než 27. Surový humus může být i přechodnou formou, hromadí se za jinak příznivých podmínek v hustě zapojených porostech středních věkových tříd s velkým opadem, kde dochází během vegetační doby při intenzivní spotřebě vody porostem k přechodnému vysušení povrchových půdních vrstev. S postupujícím snížením zápoje se rozklad organické hmoty urychluje. Surový humus ovlivňuje některými svými složkami (organické kyseliny) minerální podloží, sloučeniny železa, hliníku, manganu se dostávají do pohybu, stejně jako některé hlavní rostlinné živiny. Neaktivní vrstvy surového humusu neposkytují vhodné podmínky pro přirozenou obnovu, pro klíčení semen a počáteční růst semenáčků. Mezi těmito dvěma krajními formami existuje velmi mnoho přechodů s mírně zpomaleným rozkladem (ten může být jen dočasný). To se pak může projevit poměrně ostrým oddělením měli od minerální půdy, ale neostrým přechodem mezi hrabankou a drtí, drtí a měli. Jde-li o formu, která je typická pro úrodná stanoviště jehličnatých porostů a pro bukové i dubové porosty v příznivějších podmínkách. Koloběh látek je dostatečně intenzivní, aby byla udržena výživa dřevin na dobré úrovni, podmínky pro přirozenou obnovu jsou dobré. Poměr C : N ve vrstvě měli je mezi 18 – 29 : 1. Množství humusu v lesních porostech má velmi široké rozpětí. V našich podmínkách se pohybuje mezi 40 až 100 tunami na 1 ha. Je to tedy obrovská zásoba organické hmoty, upoutaného uhlíku i zdroj živin: 400 – 1 500 kg dusíku, 50 – 130 kg fosforu, 30 – 80 kg draslíku, 150 – 400 kg vápníku, 50 – 120 kg hořčíku, (vše v kysličnících) a 100 – 200 kg síry. Část tohoto množství lze aktivovat, jestliže se omezí vliv faktorů, které brání rozkladu organické hmoty, např. silnější probírkou v porostech, kde nedostatek vlhkosti omezuje dekompozici, vápněním silně kyselých vrstev humusu apod. Humus je velmi citlivým indikátorem stanovištních podmínek, intenzity koloběhu látek i pěstebních zásahů do porostů.

2.3.1. Formy humusu

Humus se výrazně podílí na půdotvorných pochodech i na úrodnosti půdy.

Humus se rozlišuje:

I. podle původu

  1. polní
  2. luční
  3. lesní (podle typů kultur se dále dělí – z jehličnatých, listnatých a smíšených porostů)
  4. vřesovištní
  5. z mokřadů a rašelinišť

II. podle složení a promísení s minerálním podílem

  1. dle horizontálního uložení:
    • humus primární (autochtonní), uložený na místě vzniku
    • humus sekundární (allochtonní), přemístěný (zpravidla přeplavený)
  2. dle vertikálního uložení:
    podle rozmístění v půdním horizontu a stupně smíšení s minerálním podílem
    • humus samostatný, tzv. pokryvný, nadzemní nebo nadložní, oddělený od minerálního podílu půdy
    • humus smíšený (zemní), více nebo méně promísen s minerálním podílem buď jen na povrchu nebo také v různé hloubce pod povrchem půdy. U kulturních půd (především zahradních) se označuje jako prsť (mydat). U lesních půd se zemní humus člení ve vrstvy – vrstvu fermentační (F) s převládajícím fyzikálním rozpadem a vrstvu humifikační (H), ve které vzniká amorfní měl.

III. podle velikosti částic a struktury

  1. původní ústrojné zbytky v nezměněném stavu (opad listů, jehličí, strniště apod.)
  2. surový (hrubý) humus, částečně fyzikálně rozpadlý, s patrnou strukturou humusotvorného materiálu (lesní surový humus, rašelina). Zpravidla bývá samostatný. Minimálně promísený s minerální složkou. Vzniká na kyselých půdách s nedostatkem vápníku, dusíku a fosforu. Na procesu rozkladu se podílejí převážně houby.
  3. měl , jemný, beztvarý (amorfní) humus, fyzikálně dokonale rozpadlý, biologicky z valné části rozložený, s prakticky neznatelnou strukturou původního materiálu (prsť v kulturních půdách, v humifikační vrstvě lesních půd).
  4. koloidně až molekulově disperzní humus, vytváří soli a pravé roztoky, vysoce disperzní (koloidní humus).

IV. podle reakce a sorpční nasycenosti

Rozeznáváme celkem 3 formy:

  1. kyselý humus nasycený
  2. neutrální, nasycený (vápenatý)
  3. alkalický, nasycený (sodný)

a) kyselý humus
Je nenasycenou formou humusu. Tvoří destruktivní složku půdy, způsobuje ilimerizační a podzolizační pochody a dále zhoršuje většinu půdních vlastností. Skládá se z nenasycených humusových kyselin, popřípadě humátu železa a hliníku, je to koloidní komplex s převahou vodíkových iontů, pH ‹ 5,7. Snadno vytváří peptidy, je velmi pohyblivý ve stavu solu. Chrání také minerální koloidy před koagulací a napomáhá vyplavování bází. Obsahuje větší množství hnědých humusových kyselin, které jsou vázány jen volně se silikátovým minerálním podílem v labilní humusové komplexy. Převládají fulvokyseliny. Typický pro kyselé půdy.

b) neutrální humus
Je nasycenou formou humusu. Obsahuje převážně soli humusových látek, především humáty Ca a Mg, reakce přibližně neutrální (pH 5,7 – 8,3), tím vytváří koloidní komplex ionty vápníku a hořčíku. Má koagulační účinek. Je vázán v půdě formou gelů, není pohyblivý a tvoří podstatu stálého a trvalého humusu. Jsou v něm obsaženy ve větším množství šedé huminové kyseliny, které tvoří s minerálním (silikátovým) podílem stabilní humusojílovité komplexy. Výskyt převážně v černozemích.

c) alkalický humus
Nasycená forma humusu s převahou alkalických solí humusových látek, především humátů sodíku popř. draslíku. Reakce výrazně alkalická, pH › 8,3. Při vysokém stupni disperzity tvoří alkalické soli a roztoky, je rozpustný ve vodě a snadno pohyblivý. Tato forma se vyznačuje přímým stimulačním vlivem na metabolické procesy v rostlinách. Často tradované názory o tom, že je tato forma humusu v našich půdách velmi vzácná a že se vyskytuje převážně v půdách zasolených, potřebuje určitou korekci. Bylo totiž zjištěno, že rozpustné humáty jsou pravidelnou součástí půdního roztoku, i když se vyskytují v relativně malém množství. Podrobnější informace o této problematice jsou uvedeny v kapitole 3.1.2.

V. podle stupně rozkladu a poměru organických látek (detritus) k minerálním složkám půdy

Celkem se rozlišují čtyři základní formy terestrického humusu v rostlých půdách:

1) Surový (nadložní) humus
Organické zbytky (detritu) jsou makroskopicky dobře rozlišitelné a jen minimálně promíšeny s minerální půdou. Tvoří se na kyselých půdách s nedostatkem vápníku, dusíku a fosforu. Má kyselou reakci. Mezi dekompozitery (rozkládači organických látek) převládají houby.

2) Tangelová forma humusu
Má dobře makroskopicky rozeznatelné zbytky. Na rozdíl od předešlého obsahují trus živočichů (např. žížal). Tvoří se na vápencích a dolomitech. Má alkalickou reakci. Na rozkladu organických látek a tvorbě tangelové formy humusu se podílí především půdní bakterie.

3) Moder
Většinou postrádá makroskopicky znatelné organické zbytky, protože již prošly trávicím ústrojím živočichů. Jsou již mechanicky promíšeny s minerální půdou. Edafon (půdní flora a fauna) zahrnuje velký počet druhů živočichů, jejichž trus je v humusu obsažen ve značném množství. Koprogenní elementy zejména členovců mívají převahu nad zbytky rostlin. Tvoří se především v listnatých lesích. Má reakci neutrální až mírně kyselou.

4) Mul
Humus s pokročilou humifikací, kde organické zbytky jsou přeměněny v huminové látky, které lze oddělit od minerálního podílu půdy jen chemicky. Bývá vytvořen v černozemním půdním typu. Má neutrální až mírně alkalickou reakci.V případě nepříznivých podmínek pro činnost půdních dekompozitorů rozklad detritu probíhá velmi pomalu a odumřelá organická hmota se může na povrchu půdy hromadit. Např. vlivem nízké půdní vlhkosti nebo nízkým pH půdy, které jsou častou příčinou snížené činnosti rozkládačů, můžeme vidět v listnatých lesích, nejčastěji v bučinách, hromadění polorozloženého spadaného listí na zemi. Za přebytku vody a nedostatku kyslíku dochází k rozkladu nazývanému rašelinní. Převládají redukční pochody. Činnost mikroorganismů je minimální. Struktura organických zbytků je zachována, má vysoký obsah uhlíku. V kyselém prostředí za působení rašeliníku se tvoří rašelina, v neutrálním až alkalickém z různých druhů ostřic zase slatina. Rašelina a slatina se souhrnně nazývají humolit.

Pro doplnění lesnická vědecká veřejnost rozděluje humus následovně:

Humus mykogenní – nahromadění odpadu na půdním povrchu, též surový humus. Vyskytuje se na chudých kyselých půdách. Rozklad organické hmoty probíhá pomalu a neúplně. Z rozkladačů převládají saprofytní půdní houby, vysoká kyselost není příznivá pro bakterie ani pro zástupce půdní fauny. V půdním humusu je vysoký obsah organických látek bohatých na fenol (fulvokyseliny), které působí agresivně proti jílovým koloidům. Mění je a vytvářejí z nich organicko – minerální koloidy, které jsou v půdním profilu pohyblivé a mohou být vyplavovány do hlubších vrstev (viz mor).

Humus nadložní – nadložní terestrický organogenní horizont. Formy nadložního humusu vymezují formu půdního typu (od typu mul, k modr, až mor), viz horizont nadložní.

Humus pravý – pravé humusové látky uložené v půdě, na rozdíl od humusu nadložního smíšené s minerálními částicemi půdy (mydat, prsť) a vzdorující rozkladu. Humus pravý podmiňuje tmavé nebo šedé zabarvení půdy a má velký význam pro sorpci plynů, vody a živin.

Humus tangelový – humusová forma subalpinských rendzinových půd na karbonátových horninách (vápencích a dolomitech). Z opadu kosodřeviny a odumřelých bylin a keřů se vytváří často přes 10 cm mocný nadložní humus, který připomíná mor. Není však extremně kyselý a obsahuje značné množství exkrementů živočichů. Přechod mezi nadložním humusem a minerální půdou je pozvolný, horizont A je dobře prohumózněný.

Humus je uložen v povrchových a nadložních horizontech:

Horizont nadložní je souborem horizontů rašelinových (T) a nadložního humusu (O). Soubor T – rašelinový vzniká rašeliněním organických zbytků rostlin bez jejich výrazného přirozeného promíšení s minerální částí půdy v podmínkách dlouhodobého zamokření. Převládají kumulativní organické vrstvy obsahující více než 50% organické hmoty. Soubor organogenních horizontů O má mocnost větší než 1cm, obsahuje podle objemu více než 30% organické hmoty a je tvořen jednou, dvěma či třemi vrstvami (opadanka, drť, měl), které se od sebe odlišují povrchový různým stupněm rozkladu organických zbytků.

Humusový horizont je tmavě zbarvený povrchový minerální horizont s akumulací humifikovaných organických látek do obsahu 20 – 30%. Humusové látky jsou minerální hmotou pevně fyzikálně a chemicky vázány a tvoří prsť, t.j. mydát (A – horizont). Pro jednotlivé půdní typy jsou charakteristické druhy humusových horizontů (ochrický, umbrický, andický, molický, histický, humusoeluviální, antropický, orniční, drnový).

Pro srovnání dále uvádíme definice jednotlivých výše uvedených pojmů :

Měl (melina) je nejspodnější vrstva nadložního humusu označovaná jako H nebo H O2. Jde o organickou hmotu, u které již nelze stanovit její původ podle rostlinného druhu nebo orgánu rostliny, má zpravidla tmavohnědé zabarvení. Obsah popela se u této vrstvy předpokládá do 30%. Když je mocnost této vrstvy velká (přechod k rašelinění ), může se ještě dělit na další subvrstvy.

Mul – organogenní zemina, která vzniká za velmi příznivých podmínek pro rozklad a transformaci organických zbytků. Tvoří se převážně pod listnatými a smíšenými porosty v mírném až teplém klimatu, za vyrovnaných podmínek vodního režimu, na půdách dostatečně hlubokých, dobře provzdušněných a zásobených živinami. Bohatá přízemní vegetace poskytuje snadno rozložitelné organické zbytky, které jsou zdrojem potravy pro dešťovky. Důsledkem intenzivní činnosti zooedafonu, bakterií a aktinomycet je rychlý rozklad a transformace organické hmoty (viz měl).

Moder je přechodovou formou nadložního humusu mezi mulem a morem. Vzniká za méně příznivých podmínek pro rozklad a transformaci organických látek, než je tomu u mulu. Klima bývá vlhčí a chladnější, podmínky vodního režimu nebývají tak vyrovnané. Půdy jsou hůře zásobeny živinami, popřípadě mají menší obsah jílu, jsou hůře provzdušněné, organický opad je kyselejší. Transformace organických látek probíhá v kyselém prostředí za výrazné účasti půdní fauny.

Mor je organogenní zemina, která vzniká za nepříznivých podmínek pro rozklad a transformaci organické hmoty (též humus surový). Častá je v horách s chladným a vlhkým klimatem, pod jehličnatými porosty s kyselým opadem jehličí nebo pod přízemní vegetací s kyselým opadem (borůvka, brusinka, vřes). Tvorba moru je zesilována chudým půdním podložím s nedostatkem bází a jílu a probíhá v silně kyselém prostředí. Na rozkladu organické hmoty se v rozhodující míře podílejí plísně a houby. Ze zooedafonu se ve větší míře vyskytují jen roztoči a chvostoskoci. Nenastává intenzivnější mísení rostlinných zbytků s minerální půdou. Procesy mineralizace a humifikace organických zbytků jsou značně omezené. Nadložní humus se hromadí ve zplstnatělé vrstvě propletené myceliem plísní, hyfami hub a kořínky rostlin.

K dalším velmi důležitým informacím můžeme uvést:

Biosyntéza humusu – druhá (po fotosyntéze) nejdůležitější fáze přeměny organické hmoty v půdě, během které se vytváří tmavě zbarvené organické látky vysokomolekulárního charakteru, tzv. humus vlastní (trvalý, rezervní). Zahrnuje huminové kyseliny, fulvokyseliny a huminy. Jsou to amorfní látky koloidního charakteru s vysokou sorpční schopností, odolné proti dalšímu rozkladu a mineralizaci, značného ekologického významu. Vznik humusových látek je odvozen od látkového a energetického metabolismu půdní mikroflory. Základ syntézy humusových látek tvoří nepřetržitý přísun energie související s anaerobním a aerobním katabolismem (dýcháním) mikroflóry. Určité množství uvolněné energie se spotřebovává na mikrobiální resyntézu, a proto na vlastní syntézu humusových látek je využito maximálně 40% vázané energie v organických zbytcích. Kromě mikroorganismů ovlivňuje syntézu humusových látek i hydrotermický a vzdušný režim půd, chemické složení a množství organických zbytků v půdě. Podrobněji viz humus.

Humifikace – tvorba organických složitých struktur koloidní povahy s nízkou rozpustností ve vodě, která probíhá v průběhu mineralizace organických zbytků ve svrchních vrstvách půdy. Produkty mieralizace, jako např, aromatické sloučeniny polyfenolové povahy, jsou spojovány (polymerizovány) v biologicky aktivním prostředí s neutrální až mírně alkalickou reakcí, polymerizace probíhá rychle a je doprovázena tvorbou šedých huminových kyselin (mulová forma humusu). V dobře propustných kyselých půdách jsou polyfenoly jen omezeně polymerizovány na fulvokyseliny a méně na hnědé huminové kyseliny. Polyfenoly mají tendenci se v těchto půdách spíše hromadit a pak spolupůsobí např. na proces podzolizace.

Mineralizace je přeměna organických látek např. v půdě na nejjednodušší minerální sloučeniny, zejména vodu, oxid uhličitý, dusičný, siřičitý, čpavek apod., za současného uvolnění minerálních látek vázaných na organické sloučeniny (vápník, draslík, sodík aj.). Při tomto pochodu se uvolňuje energie. Mineralizace je podmíněna dobrým provzdušněním (dostatek kyslíku) a vhodnými podmínkami pro činnost půdních mikroorganismů (teplota, vlhkost, živiny apod.). Humus se však při mineralizaci netvoří.

K ujasnění vlastního půdotvorného procesu a jeho vlastního průběhu je třeba se zmínit dále i o několika dalších pojmech např.:

Koloidy půdní – nejmenší půdní částice, které významně ovlivňují mnohé půdní procesy i vlastnosti. Podle původu je můžeme rozdělit na koloidy organické a minerální. Pod pojmem koloidy nerozumíme nějaké specifické chemické sloučeniny, ale částice určitého průměru, které se vyznačují na jednotku objemu velkým povrchem. Koloidy půdní se mohou vyskytovat ve dvou různých stavech: sol a gel. Ve stavu sol jsou rovnoměrně rozptýleny v disperzním prostředí, ve stavu gel jsou koloidy půdní koagulovány v určité shluky. Stav může být reverzibilní (zvratný do stavu sol), nebo ireverzibilní. Dále rozeznáváme koloidy hydrofilní a hydrofobní. Rovněž tato vlastnost má vliv na stav koloidů v půdním roztoku. Koloidy půdní se významně podílejí na procesech výměnné sorpce iontů, která probíhá mezi půdním roztokem a povrchem koloidů půdních, v tzv. dvouvrstvě, která má vrstvu vnitřní (adsorpční) a vnější (difúzní). Negativní náboj na povrchu koloidů (acidoidů), který podmiňuje hodnotu kationtové výměnné kapacity, je označován podle původu jako tzv. stálý náboj (vzniká izomorfní výměnou iontů v tetraedrech nebo oktaedrech jílových minerálů) nebo proměnlivý náboj závislý na stavu pH prostředí.

Kapacita kationtová výměnná, zpravidla v zemědělské praxi označovaná KVK, je schopnost půdy vázat na svém aktivním povrchu kationty ve výměnné formě. Označuje se též jako T hodnota nebo max. sorpční kapacita. Hodnota KVK je závislá na množství koloidního podílu a na vlastnostech jednotlivých druhů koloidů. Výměnná kationtová kapacita některých půdních koloidů a zemin: kaolinit 30 – 150, montmorillonit 500 – 1 500, illit 100 – 700, huminové kyseliny 1 000 – 5 000, písek chudý na humus 20 – 50, silně humózní písek 50 – 100, humózní hlína 200 – 250, jíl 250 – 800, surový humus 800 – 1 500 mmol na 1 kg. U lesních půd v závislosti na minerálním složení a na obsahu organické hmoty se hodnota KVK pohybuje zpravidla od nejnižších hodnot 30 – 50 mmol na 1 kg až po hodnoty kolem 500 mmol na 1 kg. Za optimální hodnotu KVK z hlediska funkce pro lesní stanoviště lze považovat hodnoty 150 – 200 mmol na 1 kg. Nízkou hodnotu KVK můžeme upravit na požadovanou úroveň přidáním melioračního materiálu s vysokou hodnotou KVK. Výpočet potřebného materiálu můžeme srovnat podle vzorce

M = S x (d – a) /m

M = množství melioračního materiálu (kg na 1 ha)
S = hmotnost prokořeněné vrstvy půdy (kg na 1 ha)
d = požadovaná hodnota KVK (mmol na 1 kg)
a = KVK meliorované půdy (mmol na 1 kg)
m = KVK melioračního materiálu (mmol na 1 kg).

Podobně je možno postupovat i v případě rekultivační praxe. Zde je velmi důležité posoudit vhodnost použití melioračního materiálu i podle jiných hledisek zejména na obsah humusotvorných látek. Blíže vysvětleno v kapitole věnované rekultivaci a revitalizaci č. 2.4. uvedené dále. Ke KVK lze poznamenat, že se jedná o součást tzv. sorpce.

Sorpce je schopnost např. jílových minerálů přijímat a poutat značné množství vody i kationtů do krystalové mřížky. Přitom se vrstvy vzájemně oddalují a v zeminách i půdách dochází ke značným objemovým změnám. Velikost sorpce závisí na druhu jílových minerálů. Měřítkem sorpce je tzv. sorpční kapacita, udávající v miliekvivalentech množství sorbovaných kationtů 100 g půdy. Nejnižší sorpční kapacita je u jílových minerálů ze skupiny kaolinitu (do 15 mval / 100g), největší u skupiny montmorillonitu a vermikulitu (až 150 mval / 100g).

Dekompozice znamená rozklad organické hmoty (nadzemní a podzemní rostlinné zbytky, odumřelá těla živočichů a mikroorganismů včetně jejich metabolitů aj.) ve stabilizovaném ekosystému s řetězem živočišných a mikrobiálních dekompozitorů. Část organické hmoty se rozloží až na minerální látky, které se v půdě akumulují nebo slouží k výživě rostlin a mikroorganismů, část je humifikována (biosyntéza humusu). Přeměny organické hmoty mají zčásti chemický základ, ale rozhodující úlohu v procesech sehrávají mikroorganismy. Půdní živočichové se podílejí na rozkladu organické hmoty zejména v prvé fázi rozkladu. Rozklad organické hmoty probíhá v závislosti na struktuře a chemickém složení. Nejrychleji mikroorganismy využívají hydrolyzovatelné (vodorozpustné) složky, většinou monomery, které se v půdě rozloží již za několik dnů. Za nimi následuje rozklad polysacharidů, proteinů a nejpomaleji jsou rozkládány lignin a třísloviny, zatímco jednodušší látky jsou spíše objektem bakteriálního rozkladu, složitější polymery typu celulóz, hemi celulóz, ligninu, aj. jsou rozkládány převážně houbami. Kinetiku biochemických procesů při rozkladu organické hmoty ovlivňují i abiotické podmínky stanoviště, především teplota, provzdušněnost a vlhkost. Důležité postavení má i poměr uhlíku a dusíku v substrátu (C : N). Např. bakterie na asimilaci 1 jednotky dusíku potřebují 5 jednotek uhlíku a další uhlík spotřebovávají na získávání energie, bez které syntetické procesy nemohou probíhat. Proto, aby mohl rozklad probíhat dostatečně rychle, je limitující poměr C : N substrátu okolo 25 : 1. Při poměru 10 : 1 je přibližně v rovnováze mineralizace (mobilizace) a imobilizace (využívání rostlinami a mikroorganismy). Při užším poměru je dusík rychle mineralizován a uvolňován do prostředí jako kation NH4+. Výsledkem rozkladných procesů organické hmoty na povrchu půdy je forma povrchového a kvalita vlastního půdního humusu.

2.3.2. Význam humusu v půdě

Humus je součástí půdních koloidů. Jsou to částice menší než 0,25 mikrometrů. Především je zdrojem živin a fyziologicky aktivních látek pro rostliny. Mineralizací humusu se z půdy ročně uvolní asi 15 tun oxidu uhličitého na ploše 1 ha, který proniká do ovzduší, odkud jej rostliny využívají během fotosyntézy. Humus napomáhá tvorbě půdní struktury, zlepšuje tepelné, vodní a vzdušné vlastnosti půdy. Humus je ve své podstatě zakonzervovaná energie v půdě.

Dobrý humus (neutrální humus) se v půdách projevuje:

  1. umožněním biologické činnosti půdy jako energetický materiál pro mikroorganismy
  2. zásobováním rostlin živinami. Spolu s minerálními koloidy tvoří koloidní komplex, který je nositelem sorpce, při níž dochází k vazbě a uvolňování živin.
  3. fyzikálním vlivem, který spočívá v tmelivém působení humusu, podporujícím tvorbu drobtovité struktury. Velká schopnost humusu poutat vodu zvyšuje vododržnost, což je důležité zvláště u lehkých půd. Naopak u těžkých půd působí humus vylehčování a kypření tím, že pórovitější humusová hmota se stěsňuje mezi hutné minerální částice.
  4. stimulační účinky na rostliny, zvláště na růst a metabolické pochody v rostlině (specifické humusové látky např. humát draselný).

2.3.2.1. Obsah humusu v půdě

V našich půdách je obsah humusu zpravidla nízký, v celkovém průměru 1,8 – 2,2%. Rozsah od 0,5 – do 10% u zemědělských půd, do 20% antropogenních, spec. zahradních půd, a až do 90% u rašelinových půd. Přitom u zemědělských půd podle půdního genetického typu se jedná o kvalitní, nasycený humus (např. černozemě) nebo nenasycený humus (podzoly, kyselé chudé půdy). U zahradních půd vyjma speciálních kyselomilných kultur, kde je nenasycený humus podmínkou zajištění uspokojivé produkce a růstu – rododendrony, kanadské borůvky, velkoplodé brusinky, vřesovce, vřesy aj., se jedná o nasycený humus. V lesních půdách převažuje nenasycený humus nad nasyceným, v přímé vazbě na matečném půdotvorném substrátu a typu porostu ve vztahu ke klimatickým podmínkám stanoviště.

Podle obsahu humusu se půdy u nás dále člení na

slabě humózní pod 1% půdy minerální
mírně humózní 1 - 2% půdy minerální
středně humózní 2 - 3% půdy humózní
silně humózní 3 - 4% půdy humózní
velmi silně humózní         nad 4%          půdy humózní

Humus se v půdě vyskytuje v povrchové části půdního profilu ve vrstvách o různé mocnosti, nazývaných humusový horizont. U lesních půd se mocnost humusového horizontu pohybuje řádově v několika centimetrech, u zemědělských od několika centimetrů (drnová půda) až několik metrů (černozem smonice), u rašelinových půd až do desítek metrů. Proces tvorby humusu je velmi náročný a zdlouhavý, závisí na typu vegetace, klimatických podmínkách, na obsahu vzduchu a vody v půdě, matečné hornině nebo půdotvorném substrátu a činnosti člověka. Přes nepřetržitý proces vzniku a ukládání dochází také k neustálým ztrátám. Proto obsah humusu často zůstává konstantní nebo se dokonce rapidně snižuje. V dlouhodobých pokusech se potvrdilo, že i při nízkém obsahu humusu může být půda velmi úrodná, naopak půda s velkým obsahem humusu může mít nízkou úrodnost.

2.3.2.2. Ztráty humusu v půdě a možnosti obohacování půdy humusem

Přes neustálý proces tvorby humusu všech forem dochází vlivem mnoha faktorů k značným ztrátám. Ztráty humusu především z povrchových vrstev nastávají hlavně mineralizací, proplavováním koloidního humusu zasakující vodou a povrchovým smyvem, popř. odnosem jednotlivých částic větrem. Ztráty mineralizací jsou největší u orné a zahradní půdy, menší u luční a lesní. Nejmenší jsou u rašelinných forem. Proplavování humusu je intenzivní zvláště v kyselých půdách, kde koloidní humus peptizuje a ve stavu solu je snadno pohyblivý. K povrchovému smyvu a větrnému odnosu dochází především nevhodnými agrotechnickými a melioračními zásahy do půdy, tedy činností člověka. U lesních půd nevhodnou volbou těžby dřeva, ve svažitých terénech. Ztrátám humusu lze nepřímo zabránit u kyselých půd vápněním, kdy se kyselost půd snižuje, humusové koloidy koagulují působením iontů vápníku a tím se omezuje jejich pohyblivost. Podstatné omezení lze uplatnit změnou agrotechniky, popř. melioračními zásahy (odvodněním, závlahou, výsadbou větrolamů, zřizováním zasakovacích pásů, obnovou mezí apod.). Dále dodávkou humusotvorného materiálu do půdy, ať formou organického hnojení, nebo dodávkami speciálních rekultivačních substrátů a přídavky humusotvorných přípravků (očkovacích látek různých mikrobiálních a houbových kultur, humátových a jiných preparátů). O kvalitě a zvýšení obsahu humusu v půdě rozhoduje také optimální struktura plodin v osevním postupu – kořenovými a posklizňovými zbytky.
Některé druhy humusu vykazují vhodné chemické vlastnosti, působí například jako komplexo- nebo chelátotvorné látky a mohou tak pozitivně ovlivnit úrodnost půdy. Některé humusové sloučeniny mají charakter růstových látek, takže mohou podporovat růst rostlin. Popsaný účinný mechanismus organické hmoty, zejména humusu v půdě názorně ukazuje, že dostatečný obsah organických látek může výraznou měrou přispět k lepšímu využití dosavadních, popř. dodávaných živin v půdě. Odbouráním humusu s vysokým obsahem živin, označovaného povšechně jako živný humus, se výrazně zvyšuje kontinuita zásobování rostlin živinami.

2.3.2.3. Hodnocení kvality humusu

Kvalitu humusu lze stanovit přibližně smyslově – podle barvy (čím tmavší, tím lepší), struktury rozkladu organické hmoty, podle typu půdy, půdní reakce. Dále poměru huminových a fulvinových kyselin (HK : FK) a nebo podle poměru uhlíku k dusíku (C : N, či C/N).

Podle poměru HK : FK

  • kvalitní humus: 2 a více (černozemě)
  • nekvalitní humus: 0,5 a méně (podzol, rašelinová půda)

Podle poměru C : N

  • kvalitní humus: 9 - 10
  • nekvalitní humus: 20 - 60

2.3.3. Sorpční komplex půdy

Jednou z nejdůležitějších schopností organických látek i jílových minerálů je schopnost vázat živiny. Tato schopnost vázat živiny přístupné pro rostliny se označuje pojmem sorpce. Sorpční vlastnosti koloidů a jejich chemických vlastnostech a celkovém půdním povrchu na hmotnostní jednotku, přičemž v závislosti na těchto faktorech mohou výrazně kolísat.

Sorpční kapacita jílových minerálů, kyseliny huminové, hrubého humusu, organické hmoty a různých půdních typů podle Fiedlera a Reissiga (1964).

Materiál Sorpční kapacita mval na 100g hmoty
kaolinit 3 – 15
montmorillonit 50 - 150
vermikulit 100 - 150
kyselina huminová 100 - 500
hrubý (surový) humus 80 - 150
organické látky až 300
písek s vysokým obsahem humusu 5 - 10
hlinitopísčitá půda s vysokým obsahem humusu 10 - 15
písčitohlinitá půda s vysokým obsahem humusu 15 - 20
hlína s vysokým obsahem humusu 20 - 25
jílovitá půda 25 - 80

Schopnost půd působit jako měnič iontů se týká především výměny kationtů. Ačkoli jsou půdní koloidy vhodné i k výměně aniontů, vyskytují se při půdní reakci, potřebné z hlediska pěstitelských opatření, jen nepříliš pozitivní přebytkové náboje, takže význam výměny aniontů zůstává z praktického hlediska daleko za významem výměny kationtů.
Sorpční kapacita půdy závisí do značné míry právě na obsahu jílu a humusu. Vysoká sorpční kapacita půdy působí pozitivně především na dostatečný přísun kationtů ze sorpčního komplexu půdy k rostlinám. U půd s vysokou sorpční schopností jsou ztráty kationtů vlivem vyplavování a dynamika živin v porovnání s půdami s nižší sorpční kapacitou výrazně nižší. Tím tak vznikají podstatně příznivější předpoklady pro průběžné zásobení rostlin živinami. Zvýšením sorpční kapacity půdy je možné výrazně přispět ke stejnoměrnému zásobování a rostlin živinami, které se vyskytují ve formě kationtů. U půd s vysokou sorpční kapacitou je možné i při přerušovaném přísunu živin dosáhnout potřebné rovnoměrnosti v zásobení rostlin živinami.

Sama sorpční schopnost má značný význam pro výživu rostlin zadržovat ionty nebo celé molekuly látek z půdního roztoku a omezovat vyplavení živin do spodních vrstev a nežádoucí zvýšení koncentrace solí v půdním roztoku.

Podle druhu a intenzity různě pevné vazby živin na tuhou fázi půdy během vzniku zásoby lehce přístupných živin pro rostliny se sorpce člení na:

  1. mechanickou
  2. fyzikální
  3. chemickou
  4. fyzikálně chemickou
  5. biologickou

Ad 1) sorpce mechanická

Spočívá v existenci kapilárních pórů v půdě, kde se zadržují pevné větší částice živných látek (filtrace). Pro přímou výživu rostlin má malý význam.

Ad 2) sorpce fyzikální

Závisí na obsahu jemných disperzních částic (jílových částí), které zvětšují celkový povrch. Fyzikální sorpce je poutání živin ve formě celých molekul vlivem fyzikálních sil v půdě.

Rozlišují se dva typy:

  • kladná fyzikální sorpce - molekuly živin z rozpuštěné látky jsou přitahovány k pevným půdním částicím větším i fyzikálními silami než molekuly vody.
  • záporná fyzikální sorpce – k rozhraní půdní roztok – půda jsou silněji přitahované molekuly vody než molekuly rozpouštěné látky (Cl -, NO3-). Tento druh sorpce vede k vyplavování živin do spodních vrstev půdy.

Ad 3) sorpce chemická

Schopnost půdy zadržovat některé živiny vzájemnými chemickými reakcemi živin (iontů nebo molekul) tvorbou nerozpustných sraženin. Chemickou sorpcí tak mohou být některé živiny (především vápník a fosfor) různou pevností vazeb fixovány. V kyselých nebo zásaditých půdách jsou tak poutány fosforečnany. Nitráty (NO3-) ani chloridy naproti tomu chemické sorpci nepodléhají, a proto se vyplavují.

Ad 4) sorpce fyzikálně chemická – výměnná sorpce

Založena na vlivu elektrostatických sil (kladné a záporné náboje), resp. vzájemná neutralizace opačně nabitých částic nacházejících se na pevné koloidní částici půdy (jílový minerál nebo organický koloid) a v půdním roztoku. Vlastní sorpce živin je složitým procesem. Na něm se podílejí koloidní organominerální micely. Ve středu micely je jádro, které svým povrchem vytváří koloidní granuli. Na jejím povrchu je nabíjecí vrstva (záporně nabitá), která určuje náboj. K zachování neutrality micely musí mít k dispozici opačně nabité ionty (kationty), které tvoří vrstvu kompenzujících iontů. Obě vrstvy tak tvoří elektrickou dvojvrstvu, která určuje povahu elektrokinetického potenciálu. Vrstva kompezujících iontů se dělí na dvě části: na nepohyblivou vrstvu, která těsně přiléhá k nabíjecí vrstvě, a na difuzní vrstvu, nacházející se směrem k vnějšímu roztoku.

Difuzní vrstva se vyznačuje výměnnou sorpcí. Výměnná sorpce se vyznačuje tím, že za určitých podmínek v kapalné fázi půdy se mohou uvolňovat kladné náboje (H+) a přijímat (kompenzovat) je jinými kladnými náboji. Tak je možné na sebe podle charakteru náboje přitahovat kationty (K+,NH4+, Ca2+, Mg2+, H+ aj.) nebo anionty (fosforečnany, sírany a další). Záporně nabitá koloidní částice přitahuje kladně nabitou a tvoří spolu s ní sorpční komplex půdy. Obdobně tomu je tak, když kladně nabitá částice přitahuje záporně nabitou z půdního roztoku.

Velikost sorpce závisí na množství koloidních částic v půdě. V našich půdách vysoce převažuje sorpce kationtů (95%) nad sorpcí aniontů. Proto bývá většina aniontů, pokud není vázána chemickou nebo biologickou sorpcí, vyplavena do podpovrchových vod a není vyloučena kontaminace i zdrojů pitné vody.

Intenzita poutání není u všech iontů stejná. Některé ionty mohou z půdního roztoku vytlačovat jiné ionty poutané v sorpčním komplexu a zaujímat jejich místo. Tímto způsobem dochází k výměně iontů – zvláště kationtů. Jednotlivé kationty jsou různě silně poutány v sorpčním komplexu a jsou podle toho dobře nebo špatně vyměnitelné:

dobré       vytěsňování       špatné
Na+ < K+ < NH4+ < Mg 2+ < Ca2+ < H+

V půdě se udržuje rovnováha mezi kationty poutanými sorpčním komplexem a kationty obsaženými v půdním roztoku. Rovnováha je narušována odčerpáním živin rostlinou, která pak musí být vyrovnávána uvolněním iontů ze sorpčního komplexu. Naopak během mineralizace organických látek v půdě nebo při hnojení se zvýší obsah živin v půdním roztoku a tím se může sorpční komplex dosytit.

Dobrou sorpční schopnost půd zajišťuje vysoký obsah humusových látek. K zajištění dobré sorpční schopnosti je třeba pravidelně hnojit organickými hnojivy, dodávat jílové minerály nebo zeminy do lehkých písčitých půd a pravidelně vápnit.

Ad 5) sorpce biologická

Biologickou sorpcí jsou poutány živiny v živých a odumřelých tělech půdních mikroorganismů a vyšších i nižších rostlin (řas, hub aj.). Jejich hmotnost na 1 hektar může dosáhnout 5 i více tun. Během svého života půdní mikroorganismy spotřebovávají také značná množství živin z půdy. Proto nelze počítat se 100% využitím živin pěstovanými rostlinami.

2.3.4. Humus a úloha organismů v půdě na rozklad organických látek

Na tvorbě humusu se podílí celá řada organismů žijících v půdě. Mrtvá biomasa organismů z části rozrušená se nazývá detritus. Na rozkladu detritu se podílí sled organismů, které dále tvoří tzv. detritový potravní řetězec. V něm jsou zastoupeny všechny organismy žijící v půdě, souhrnně nazývané edafon. Edafon tvořený živočichy se dělí na mikrozooedafon, mezozooedafon a makrozooedafon.

Mikrozooedafon – živočichové menší než 100μm. Patří sem prvoci (nálevníci, kořenonožci, bezbarví bičíkovci), zdrojem jejich potravy jsou ostatní půdní mikroorganismy (řasy, sinice, půdní bakterie aj.), které však mohou být za určitých podmínek prvními rozkladači detritu.

Mezozooedafon – drobní živočichové o velikosti organismů od 100μm do 1 cm. Patří sem především drobní členovci (roztoči, chvostoskoci, hlístice). Někteří přímo požírají půdní mikrofloru a mikrofaunu, nebo to jsou saprofágové živící se polorozloženými organickými zbytky. Vyskytují se i koprofágové živící se výkaly. Důležitou složkou jsou živočichové, kteří rozmělňují mrtvou organickou hmotu na jemné částice a tak zvětšují povrch dostupný pro činnost mikroedafonu.

Rozkladu detritu se dále účastní různé skupiny makrozooedafonu, např. žížaly, roupice, dešťovky, plži, myši, hraboši, hryzci. Jejich činností jsou jednotlivé složky půdy promíchávány, převraceny a jejich trusem a výměšky jsou částice rozloženého detritu slepovány a dále obohacovány minerálními látkami. Edafon tvořený rostlinami se nazývá fytoedafon. Mikroflóru tvoří bakterie, aktinomycety a řasy, někteří autoři sem řadí i makroflóru, t. j. živé orgány vyšších rostlin (kořeny, hlízy, oddenky aj.), dokonce i půdní faunu (zooedafon). Fytoedafon a zooedafon jsou vzájemně funkčně spjaty a vytvářejí tak navzájem propojený celek, což je důležité při přeměně organických látek a tvorbě humusu. Při rozkladu organické hmoty v půdě hrají nejvýznamnější roli mikroorganismy. Podstata funkce mikroorganismů spočívá v rozkladu organické hmoty částečně na minerální látky, částečně na humus. Reducenti v půdě přecházejí po odumření do kategorie producentů a zlepšují konverzaci odumřelé biomasy. To vedlo k vypracování modelů rozvoje mikrobů v hnojených půdách, modelování ekologických a trofických regulací reducentů a dále k modelům řešení bioenergetických regulací přeměn organických látek, dusíku a fosforu v půdě.

Zooedafon rozmělňuje mrtvou organickou hmotu hlavně mechanicky na drobnější částečky a mísí je s minerálními částicemi. Dále se podílí na tvorbě půdní mikrostruktury – odkládá do půdy a na její povrch strukturně stabilní exkrementy, aktivně hloubí chodby, transportuje minerální částice na povrch půdy a organickou hmotu naopak až do hloubky (do minerálního půdního horizontu). V biomase edafonu je vázáno ohromné množství biogenních prvků potřebných pro růst rostlin. Tyto živiny jsou uloženy po delší či kratší část roku v živých organismech. Různé skupiny půdních mikrooorganismů se liší délkou svých životních cyklů. U mikroedafonu (fytoedafon, prvoci a hlístice) proběhne celý životní cyklus během několika hodin až dní. Mezoedafon (např. chvostoskoci, roztoči, roupice) prodělává svůj vývoj během několika týdnů až měsíců, u makroedafonu je to od několika měsíců až po několik let. Megaedafon (např. žížaly) má životní cykly dlouhé několik let. Po ukončení životních cyklů edafonu jsou z mrtvých těl rozkladem opět uvolňovány živiny a uváděny do dalšího oběhu. Mrtvé půdní organismy uvolňují živiny krátce po ukončení životního cyklu. Část živin je odebrána kořeny, další část prochází jinými cykly přes půdní organismy.

Edafon tedy funguje také jako přirozené hnojivo. Edafon je negativně ovlivňován mechanickou kultivací půdy, pesticidy, nepřiměřeným používáním průmyslových hnojiv, snižováním obsahu humusu v půdě, těžkými kultivačními mechanismy, okyselováním půdy a jinými dalšími faktory. Nejzávazněji je edafon ovlivňován pesticidy. Toxické a inhibiční vlastnosti herbicidů nemizí tím, že se chemicky vážou na huminové kyseliny. Jsou toxické i v těchto komplexních sloučeninách. Dlouhodobé intenzivní používání herbicidů například v ovocných výsadbách způsobuje úplnou kvalitativní a kvantitativní destrukci společenstva půdních organismů. V takové půdě přežívá z původního bohatého společenstva pouze několik druhů ve velmi malých množstvích. V této téměř mrtvé půdě již nebyly prokázány půdotvorné procesy, došlo ke zhroucení půdní mikrostruktury a dalším degradačním procesům (podzolizace, eroze atd.). Řada půdních živočichů je potravně specializována na určité druhy půdní mikroflory, v mnoha případech patogenní pro rostliny, a abscence takových druhů živočichů vede k populační explozi patogenů rostlin. Humifikace se tím utlumuje. První případy tohoto druhu se objevují již kolem poloviny minulého století zvláště po nadměrných nebo dlouhodobých aplikacích triazinů a podobně účinných chemických látek.

Pro podporu rozvoje edafonu a tím i humifikace jsou důležité následující faktory:

  • pokud možno vyloučit těžké mechanismy z agrotechniky
  • aplikace minerálních hnojiv pouze v kombinaci s organickými hnojivy
  • uplatňování principů integrované ochrany rostlin
  • střídání plodin v osevním postupu, popř. využívání meziplodin, který zahrnuje rostliny podporující rozvoj edafonu (vojtěška a ostatní jeteloviny, s případným doplněním jinými druhy zlepšujících plodin)
  • správná aplikace závlah s vyloučením zasolení, převlhčení a utužení půdy
  • vhodně řešená agrotechnika
  • velmi opatrně volené odvodnění, s možnou absencí uvedeného zamýšleného zásahu

Z uvedených jednotlivých skupin organismů v půdě jsou nejdůležitější:

  1. bakterie
  2. houby
  3. žížaly

Ad a) bakterie
Saprofágní organismy uvolňující organické látky do půdního prostředí. Zpracovávají různé chemické látky v půdě např.:

  • dusíkaté organické látky, bílkoviny – (Bacillus putrificus, Bacterium vulgare, B. subtilis),
  • močovinu – (Bacillus probatus, Urobacillus pasteurii),
  • dusíkaté anorganické látkydusík – (Azotobacter sp., Bacillus amylobacter, Azotomonas sp., Rhizobium sp.),
  • amoniak – (Nitrobacter sp., Nitrozomonas sp.),
  • dusitany a dusičnany – (Bacterium denitrificans),
  • vodík – (Bacillus hydrogenes),
  • síru – (Beggiatoa mirabilis),
  • železo – (Leptothrix ochracea),
  • celulózu – (Bacterium cellulosae),
  • pektiny – (Bacillus substilis, Bacillus felsineus),
  • chitin – (Bacterium chitinovorum),
  • atd.

Pro zemědělství jsou nejcennější hlízkové bakterie (Rhizobia), jsou schopny v symbióze s bobovitými rostlinami vázat atmosferický dusík a tím jej zpřístupňovat rostlinám, v ČR máme k dispozici očkovací látku pro řadu bobovitých (jetel, vojtěšku, hrách, bob, sóju, fazol, čočku a lupinu) pod názvem Rizobin. Na tvorbě huminových látek se projevuje svým účinkem nepřímo, a to zvýšením výnosů píce, u jetelovin o 5% a zrna u luskovin o 7,5% (za předpokladu naočkování – inokulace osiva). Z ostatních druhů ve zkouškách (Rhizobium melillotii – na vojtěšce, Brachyrhizobium japonicum – na sóje, pro vojtěšku dále Sinorhizobium melillotii) experimentuje se s Rhizobium trifolii. Ve světě dále probíhá výzkum zaměřený na rody Azotobacter, Azospirillus a Herbaspirillum, které se vyskytují nejen na kořenech, ale i ve velkých množstvích na lodyhách a listech. Stejně tak rod Azolla na bobovitých určených k zelenému hnojení. Promícháváním půdy se zvyšuje možnost pro bakterie obohatit vhodné substráty růst podporujícími látkami pro rostliny.

Ad b) houby

Řada druhů hub patří mezi parazity žijícími na jiných rostlinách, ale i na jiných houbách nebo na zooedafonu. Obecně parazitické houby jsou původci chorob (patogeny) rostlin. Další skupina hub však nepatří mezi parazity, ale saprofyty živícími se organickými zbytky v různém stadiu rozkladu. Sem patří i různé plísně, kvasinky, aktinomycety. Aktinomycety často žijí v symbióze s rostlinami a jsou schopny vázat dusík, čímž obohacují rostlinu o dusíkaté látky. Houby jsou dekompozitory uvolňujícími do svého okolí enzymy, jimiž rozkládají dlouhé uhlíkové řetězce. Živiny uvolňované enzymatickou činností hub na povrchu jejich těl mohou být odebírány bakteriemi. Nejznámější forma symbiózy je mykorrhiza – vazba kořenů vyšších rostlin s hyfami hub. Vyskytuje se u velkého množství druhů dřevin i bylin. Mají ji také mnohé druhy trav, a zpravidla pak je jejich výnos vyšší než bez ní. Aktivita symbiotických hub může být podpořena některými průmyslovými hnojivy ( především fosforečnými). Znám je i vliv humátů.

Je také možné očkovat půdu symbiotickými houbami (lesní školky, nové lesní pásy či výsadby atd.).

Ad c) žížaly

Jsou nejvýznamnější živočišnou složkou zemědělských půd. V ČR je známo téměř 50 druhů těchto živočichů, z toho v agrosystémech lze však nalézt pouhou třetinu. Nejméně jich je v orné půdě, kde se vyskytuje podle výzkumů z r. 1994 hustota řádově několika desítek jedinců na 1 m2 . Mnohem vyšší však může být pod trvalými travními porosty. Význam žížal pro půdu spočívá zejména v jejich působení při rozkladu primární organické hmoty a tvorbě humusu. Žížaly se podílejí na přeměně složitých organických sloučenin na formy jednoduché, přijatelné rostlinami. Přeměna probíhá dvěma způsoby:

přímo: požitím, trávením, produkcí exkrementů

nepřímo: ovlivňováním populací půdních mikroorganismů likvidací jejich nepřátel nebo využíváním jejich živin, ovlivňováním půdní vlhkosti a provzdušňováním, rozmělňováním a přenášením rostlinného materiálu.

Žížaly pozitivně ovlivňují strukturu i mikrostrukturu půdy i půdní úrodnost, což bylo prokázáno v mnoha studiích. Jde zejména o produkci exkrementů, ve kterých jsou minerální částice promíchávány s rozloženými organickými zbytky a mikroflórou. Tvorbou chodeb přispívají k provzdušňování půdy. Význam exkrementů v půdě je velký, jelikož jejich produkce je rovněž vysoká, a proto mohou výrazně ovlivnit kvalitu půdy. V našich podmínkách je na povrch půdy ukládáno ročně až 40 – 50 tun na 1 ha, což je vrstva vysoká asi 4 – 5 mm. Jejich produkce závisí na příznivosti životních podmínek pro žížaly. V půdě s velkými populacemi žížal vytvářejí rostliny mnohem mohutnější kořenový systém, což je předpoklad pro dostatečné zásobování rostlin vodou a živinami. Aktivita žížal brání vzniku krusty na povrchu půdy, čímž napomáhá vzcházení rostlin. Přítomnost žížal má za následek zvýšení produktivity plodin, dokonce i snížení počtu škodlivých činitelů (fytopatogenních hub).

Významné znaky činnosti žížal

  • Zlepšují půdní strukturu, zabraňují vytváření krusty na povrchu půdy.
  • Jejich chodbičkami lépe proniká voda ke kořínkům rostlin a zároveň jako drenážemi jimi nadbytečná voda odtéká, zabezpečuje se při tom také provzdušnění půdy.
  • Populace žížal vytvářejí na ploše 1 ha až 4400 km chodbiček.
  • Žížaly se mohou namnožit každým rokem ve hmotnosti vyšší než 33 t . ha-1.
  • Zvyšují přístupnost fosforu v půdě.
  • Každá žížala je schopna vytvářet ročně 20 – 40 kokonů naplněných vajíčky.
  • Dospívají již ani ne za rok, přičemž se dožívají i 10 let.
  • Populace v průběhu roku neustále roste, nutno uvážit změnu způsobu zpracování půdy – na bezorební nebo s minimalizací orby.
  • Populace žížal je početnější na půdách se zbytky plodin na povrchu půdy.
  • Podle studie je na 1 m2 orné půdy s průběžně pěstovanými plodinami 10 – 20 ks žížal, ale již 1300 ks na 1 m2 hnojené pastviny (podle našich starších pramenů je v ČR v 1m3 100 – 800 ks žížal a jejich hmotnost dosahuje až 5t . ha-1, avšak podle posledních výzkumů se zdá, že počet žížal je u nás přece jen nižší.
  • Žížaly dávají přednost zbytkům vojtěšky a jetele před obilninami nebo sveřepem.
  • Populace se zvětšují na dobře vyhnojených půdách.
  • Populace klesá při opakovaném hnojení kejdou.
  • Rackové při orbě spotřebují 6% populace žížal. Orba však sama zničí až 20% populace žížal. Pluh také odstraňuje zbytky rostlin z povrchu půdy a znesnadňuje žížalám přístup k nim.
  • Pesticidy jsou pro žížaly toxické.
  • Mnohé herbicidy mají jen malý přímý vliv na žížaly.
  • Čpavek je však pro žížaly jedovatý.

Žížaly podle druhů a způsobu života různě ovlivňují prostředí půd:

Hlubinné žížaly vytvářejí velké, až několik metrů dlouhé do hloubky klesající, často téměř vertikální, trvalé systémy chodeb otevřené na povrch půdy, kde se živí odumřelým rostlinným materiálem. Tímto typem půdních chodbiček podstatně ovlivňují vodní režim v půdě.

Povrchové žížaly žijí v odpadu na povrchu půd. V současné době však mají malý význam v důsledku omezeného hromadění organické hmoty vlivem současného způsobu obdělávání půdy.

Podpovrchové žížaly žijí pod půdním povrchem a jsou součástí orné půdy. Půdy bohaté na žížaly lépe absorbují vláhu než půdy bez nich, protože vertikálně uložené chodby po žížalách urychlují prosakování vody do půdy. Půdy jsou pak méně náchylné k podmáčení během zimy a jara a více vody se tak dostává přímo ke kořenům rostlin. Chodby žížal zvyšují odolnost půdy vůči erozi. V těžkých půdách jsou chodby žížal základním prostorem, do něhož pronikají kořínky rostlin (40 – 60% kořínků rostlin je v těchto chodbách). Výzkumy ukázaly, že 42% aerobních mikroorganismů, které vážou dusík, je v bezprostřední blízkosti chodeb žížal . Počet žížal závisí na systému obdělávání. Bez orební systém obdělávání půdy zabezpečuje větší množství žížal aktivních v noci. Všeobecně platí, že čím více zbytků plodin zůstává na povrchu, tím je to pro žížaly vhodnější. Ke zvýšení počtu žížal se farmářům nedoporučuje hned přecházet k bezorebnému systému, protože existují varianty zpracování půdy, během nichž v pěstebním období zůstává 15 – 30% rostlinných zbytků na povrchu půdy.

ESSEX CONSERVATION CLUB v Kanadě dospěl na jaře 1996 k těmto výsledkům:

Způsob obdělávání Počet žížal
bezorební 693 135
minimální 203 602
konvenční 139 835
lesní půda* 722 395

* není uvedeno o jaký typ lesa se jedná

Klasické způsoby zpracování půdy včetně hluboké orby vedou ke snížení počtu žížal v půdě např. mechanickým poraněním, vynesením na povrch půdy – kořist pro predátory, rozrušení chodeb hlubinných žížal při opakované orbě vede k podstatné jejich redukci, orbou se mění teplotní a vlhkostní poměry v půdě včetně dostupnosti potravy. Nejvýrazněji se na úbytku žížal podílí úbytek organické hmoty v půdě . Mělká orba snižuje množství žížal méně než hluboká orba. Nejpříznivější je pro žížaly zavádění bezorebného způsobu. Množství žížal se v půdě zvyšuje, pokud se po sklizni ponechá na povrchu neorané půdy sláma. Při použití bezorebného způsobu po několik let dochází až k třicetinásobnému zvýšení populace žížal, avšak postupně může docházet ke snižování této populace, neboť limitujícím faktorem se stává obsah organické hmoty v půdě. Vyšší mineralizace dusíku byla zjištěna v půdách obdělávaných mělčeji než v půdách, kde byly použity konvenční způsoby obdělávání (hluboká orba). Bylo zjištěno, že žížaly a kořeny rostlin mohou spouštět rozklad organické hmoty v důsledku zvyšování mikrobiální aktivity tím, že vylučují do prostředí exsudáty. Podle výzkumů provedených v Německu mohou žížaly značně snížit výskyt strupovitosti ve výsadbách ovocných stromů. Pokud je žížal v půdě dostatek, jsou schopny zatáhnout do půdy všechno na podzim spadané listí, takže např. houba Venturia inaequalis (původce strupovitosti jabloní) se nemůže dále namnožovat na spadaném listí, je tedy tímto způsobem zneškodňována. Současně se při tom vlivem činnosti žížal zlepšuje struktura půdy. Pro podporu množení žížal se doporučuje neustálé mulčování okolí stromů posekanou trávou. Rovněž je vhodné čerstvě odřezané větve rozsekat, neboť jsou velmi vhodným substrátem právě pro žížaly. Listy spadlé na podzim v sadech se mají nechat ležet, aby byly k dispozici žížalám.

2.4. Organická hnojiva a hnojení

Organické látky dodané do půdy jsou nenahraditelným článkem koloběhu látek v přírodě i v zemědělství a můžeme jimi zajistit také určitou návratnost živin, které odcházejí z koloběhu exportem zemědělských produktů z pole. Celý koloběh látek začíná a měl by končit v půdě. Rostliny odčerpávají živiny z půdy a ukládají je do hlavního nebo vedlejšího produktu. Část produkce se podílí na trhu a část je využita ke krmení hospodářských zvířat. Podstatně významný podíl organických látek ve formě výkalů skončí na hnojišti nebo v jímce a odtud se zpětně vrací do půdy. Bohužel dříve, než se opět vrátí na pole, dochází ke ztrátám na cenném uhlíku a dalších živinách. Jejich množství se snižuje nejen při práci s výkaly hospodářských zvířat na hnojištích a jímkách, ale také při aplikaci na poli. Tyto ztráty mohou zvýšit i deficit organických látek v půdě, negativně ovlivnit životní prostředí, tím i celou ekonomiku zemědělské výroby. Tento stav je častý u farem se vzájemně propojenou rostlinnou a živočišnou produkcí. Tím, že v současné době vznikají i specializované farmy buď pouze na rostlinnou či živočišnou výrobu (chov prasat, skotu,drůbeže), dochází k přerušení přirozených vazeb rostlinné a živočišné produkce, a pokud chce farma specializovaná jen na rostlinnou produkci udržet vysokou půdní úrodnost, musí hledat náhradní řešení, jak bilanci potřeby a úhrady organických látek v půdě vyrovnat. K zajištění výše výnosů plodin na určité evropské úrovni se musí do půdy pravidelně doplňovat organické látky. Systematickým mnohaletým hnojením organickými hnojivy se akumuluje část organických látek statkových hnojiv ve stabilních organických látkách. Organická hmota v půdě obohacená těmito organickými látkami zvyšuje bazální i potenciální aktivitu půdní mikroflóry. Účinnost živin v organických hnojivech je ovlivněna mnoha faktory – klimatickými podmínkami a termínem aplikace, které v případě NPK živin zvyšují nebo snižují účinnost dusíku a draslíku. Přitom účinnost fosforu je ve všech termínech aplikace na všech druzích půd stejná nebo dokonce vyšší než v průmyslových hnojivech. Dlouhodobá účinnost především hnoje zvyšuje rostlinnou produkci o 20% proti nehnojené půdě. Stupňování dávek hnoje zvyšuje hrubou rostlinnou produkci, ale s klesajícím výrobním efektem. Platí, že účinnost hnoje stoupá s klesající potenciální úrodností půdy. V horských a podhorských oblastech dosahuje samotná dávka průmyslových hnojiv jen 60% účinnosti hnoje. V osevním postupu bez víceletých pícnin je relativní účinnost hnoje vyšší než v osevním postupu s víceletými pícninami. Avšak vliv jetelovin, především vojtěšky, na produktivnost půdy je nenahraditelný. I na hnědozemi klesá v osevním postupu bez vojtěšky produktivnost půdy při rostoucí účinnosti hnoje a minerálním hnojení NPK ze 100 na 71%! Přitom hnůj vyrovnává jednostranné působení průmyslových hnojiv. V tříletém osevním postupu připadá na přímé působení hnoje 45% a následné v druhém roce 55%. Průměrné využití živin z hnoje dosahuje 35% u dusíku, 30% u fosforu a 45% u draslíku. Zbytek se ukládá v půdním humusu. V lehčích půdách může dojít k vyplavování části dusíku a draslíku. Hnůj zvyšuje obsah humusu v půdě, zlepšuje pH, uvolňuje fosfor a draslík z negativních forem v půdě.
Z dalších organických hnojiv, která se větší měrou podílejí na vzniku humusových látek v půdě a jejich zvýšené hromadění jsou za určitých podmínek kejda, drůbeží trus, močůvka, sláma, zemědělské a průmyslové komposty, rekultivační substráty, zahradnické substráty, čistírenské kaly, biodegrabilní složky tuhého domovního a komunálního odpadu, dále z průmyslových odpadů. Průmyslové a domovní odpady jsou nejlépe využitelné hygienicky přijatelnou formou průmyslových kompostů a rekultivačních substrátů. Využití je však podstatně omezeno obsahem rizikových prvků ( známých pod pojmem „těžké kovy“ – Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Pb, Ni, V, Zn, Mn, As a další prvky) a společně i dalších rizikových látek (PCB apod.).

Organická hnojiva jsou velmi významná kladným působením na zemědělskou výrobu, podobně i v lesnictví, sadovnictví a rekultivacích. Jejich nedostatek a omezené využívání především v dnešní době má velmi nepříznivý dopad v úbytku organických látek a živin včetně hlubokého útlumu činnosti edafonu. Nejvíce se tyto příznaky projevují na rekultivovaných jalových zeminách a na plochách na krátkou dobu opuštěných zemědělskou výrobou (tzv. plochách uvedených do klidu) a vysloveně neobhospodařovaných. Příkladem jsou projevy zjištěné v rekultivační praxi důlních výsypek a odvalů popsané v následující kapitole 2.5.

2.5. Rekultivace výsypek, jalových zemin a revitalizace opuštěných zemědělských a lesních ploch

Nejmarkantnějším příkladem jsou právě rekultivace v severočeské hnědouhelné pánvi. Právě zde dochází v důsledku nedostatku organické hmoty často spolu se ztíženými podmínkami jejího využití z tzv. „mrtvé“ formy ( např. uhelných příměsí) k častým zvratům ať na zemědělských tak i lesních rekultivacích. Nejvýrazněji se tento jev projevuje na lesnických a na některých zemědělských rekultivacích prováděných na substrátech z podložních vrstev (spraše, šedé a žluté jíly, slínovce, písky apod.) bez překrytí orniční vrstvou. Menší měrou k němu dochází také na opuštěných, dále neobhospodařovaných zemědělských rekultivacích, ale také na dlouhodobě nevyužívaných zemědělských především orných půdách uvedených do tzv. „klidu“ formou zatravnění nebo dokonce bez údržby, často v zapleveleném stavu. Zde dochází k tzv. „houpavému efektu", kdy organická hmota v důsledku značného rozvoje edafonu doprovázeného nedostatečným přísunem organických hmot během let ztratí organické látky v půdním substrátu. Při obnově zemědělské produkce na těchto plochách bez aplikace vysokých dávek organických hnojiv nebo s jejich absencí organické látky z půdy zcela beze zbytku zmizí. Podobně se chová jednorázové organické hnojení v lesních rekultivacích. Takto vzniklý stav nikdy nemůže nahradit pouhé minerální hnojení ani aplikací ve vysokých dávkách. Dochází tu podle fyzikálně chemického složení matečného substrátu buď k nadměrnému splachování živin, anebo k zasolení. Dřeviny tak vlivem nežádoucích změn chemismu v půdě nakonec ustávají v růstu, přitom dochází k nadměrnému odumírání stromků vlivem různých chorob. Celé rekultivační snažení často provázané nadměrnými finančními náklady tak ztrácí vlivem nadměrně aktivní činnosti půdních mikroorganismů a nevhodně zvolenému rekultivačnímu postupu smysl. Plocha porostů se tím dostává do výchozího stavu před zahájením vlastní biologické rekultivační činnosti.

Řešením vzniklé situace je dnes na mnoha místech v plochách rekultivační činnosti z posledních let osvědčený následující postup – využívání rekultivačních substrátů, kompostů a zeleného hnojení, s využitím „priming effectu“. Poprvé byl tento postup byl použit v oblasti Střimické výsypky u Mostu. Výsypkové těleso je sypáno z toxických kaolinických písků a jílů, kde nezávisle na již dříve publikované výzkumné práce Výzkumného ústavu meliorací a ochrany půd Praha, ve kterých je uvedený efekt popsán na lesnické rekultivaci – pokusná plocha byla umístěna na jiném místě Střimické výsypky, bylo použito na základě projektu rekultivace Střimické výsypky I a II pro Doly Bílina s.p. (dnes Severočeské doly a.s. Chomutov – Doly Bílina) zpracovaného Báňskými projekty Teplice, a. s. kůrového substrátu ENVIMA. Dávka rekultivačního substrátu byla stanovena a vypočítána na základě agrochemického rozboru včetně hodnot S, T, V. Plochy nebyly převrstveny ornicí (nebyla v místě k dispozici). Proto zde byly použity dávky 1000 m3 na 1 ha, na ploše zemědělské části se substrát zaorával, na lesnické byl pouze rozprostřen po povrchu. V zemědělské části byl vzhledem k širšímu poměru C : N (40 : 1) doplněn osevní postup výsevem vyššího výsevku ozimé vikve s doplňkovým dusíkatým hnojením 30 – 40 kg N na 1 ha. Následující rok byl efekt řešení velmi výrazný a porost tak hustý a vysoký (přes 0,5 m), že musel být dodatečně sečen na etapy, aby se mohl zaorat. V rámci osevního postupu bylo pak možné na této ploše běžně polařit – plocha byla předána místnímu zemědělskému podniku. Výnosy však bohužel nebyly sledovány.

V lesní rekultivaci se vysoká dávka na počátku biologické části prací projevila kladně – lepší růst, poměrně malé ztráty ve výsadbách. Vysokou dávkou rekultivačního substrátu bylo tak simulováno prostředí kořenového horizontu lesní školky. Avšak vzhledem k organizačním změnám se v dalším organickém přihnojování komposty nepokračovalo. Následkem toho se plně projevil „priming effect“ v plné míře ve všech důsledcích – stromky zastavily růst, v některých případech vlivem činnosti patogenních organismů začaly odumírat, popř. i uhynuly. V praxi se tak potvrdily závěry z výzkumné práce VÚMOP Praha z pokusné plochy na Střimické výsypce. Daleko úspěšnější byla aplikace kůrových substrátů na výsypkách přesypaných sprašemi nebo směsí písků a spraší (např. výsypka Malé Březno). Zde dosažené výsledky na lesních výsadbách jsou velmi výrazné – přírůstky až o 1 m ročně u modřínů a listnatých dřevin (převážně javorů a jasanů). Podobné výsledky byly dosaženy u krátkých celulózových vláken (KCV) a speciálních rekultivačních substrátů např. AGROBENTOS. KCV jsou původně odpadovým materiálem papírenského průmyslu, který se často bez užitku spaloval. V rekultivační praxi se osvědčily jako velmi vhodné k povrchové aplikaci – mulčování. Použitý poměr C : N byl max. 33 : 1. KCV byla obohacena k zúžení méně příznivého poměru na C : N 24 : 1 příměsí sekundárních kalů vysoké hnojivé hodnoty z vlastní výroby papíru. Přitom se přihlíželo k obsahu rizikových prvků, kde hlavním limitem byly požadavky dané příslušnými normami pro průmyslové komposty. Rekultivační substráty typu AGROBENTOS jsou vyráběny na podkladě kůry nebo štěpky a čistírenských kalů ČOV nebo prasečí kejdy a drůbežího trusu, s přídavkem odpadních vod z výroby minerálních hnojiv. Oproti KCV mají lepší kypřící efekt, proto je možné využití také formou zapravení do půdy. Uvedené rekultivační substráty spolu s lokálně vyráběnými zemědělskými komposty se v rekultivační praxi plně osvědčily a využívají se v severočeské hnědouhelné pánvi i nadále. Priming effect se projevuje v rekultivační praxi především na plochách bez ornice, na substrátech z podložních vrstev s příměsemi uhelných částic. Vysvětlení pojmu „priming effect“ závisí na profesním zaměření jednotlivých autorů. Priming effect byl popsán při zaorávání jílku mnohokvětého (Lolium multiflorum) jako stimulace rozkladu půdní hmoty přidáním čerstvé organické hmoty. Přidání čerstvé organické hmoty (zeleného hnojení) nebo průmyslového dusíku často stimuluje mineralizaci organické hmoty. Dodání organické hmoty do půdy může vést k počátečním změnám pH nebo množství kyslíku obsaženého v půdě. Zapravením biomasy zeleného hnojení do půdy dodáváme značná množství lehce rozložitelných organických látek. Tím je podpořena mikrobiální činnost, což může při pravidelném a příliš častém používání vést i k negativním jevům. Rychlý rozvoj mikroorganismů může způsobit za těchto okolností i rozklad humusových látek a tím i snížení jejich obsahu v půdě. Priming effect může indikovat klíčení výtrusů (rozmnožovacích částic hub a bakterií) a tím zvyšovat mikrobiální aktivitu, která později vykazuje vyšší labilitu, a ke zvýšení produkce mezibuněčných enzymů produkovaných mikroorganismy, mající za následek urychlení rozkladu organické hmoty. V laboratorních podmínkách bylo zjištěno, že přídavek glukózy (1g / l) stimuloval aktivitu půdní mikroflory. Ve všech případech docházelo ke zvýšení produkce CO2 . Je známo, že glukóza je snadno rozložitelný substrát, sloužící jako zdroj energie a živin pro půdní mikroorganismy. Tato látka stimuluje rozložitelnost aromatických sloučenin včetně humusových látek. Tento jev je v literatuře označován jako „priming effect“.

K těmto vysvětlením je možné přiřadit i další – vycházející z praktické aplikace:

Například při řešení zemědělské části Žichlické výsypky na Ústecku. Těleso Žichlické výsypky v areálu bývalého dolu Chabařovice bylo rekultivováno na 100 ha lesnickým a na 80 ha zemědělským způsobem. Řešení biologické části bylo dáno složením sypaného tělesa samotné výsypky. Korpus obsahuje směs těžkých spraší (typických pro severočeskou hnědouhelnou pánev) a nadložních plastických šedých jílů s uhelnými příměsemi, tzv. kapucínem. V lesnické části bylo použito pouze rekultivačního substrátu z KCV o širším poměru C : N 32 : 1 a zapraven, na extrémně sklonitých svazích pouze rozprostřen. Pro lesní sazenice, především pro listnaté dřeviny a modříny, tento poměr plně vyhovuje, zvláště při lokálním přihnojování malými dávkami průmyslových hnojiv, především dusíkatých na počátku vegetace v prvních 5 letech po výsadbě. Složitější situace pro zdárné řešení nastala v zemědělské části. Zpravidla se při zemědělské rekultivaci využívá povážky orniční vrstvou z blízké deponie ornice. V případě Žichlické výsypky však ornice nebyla k dispozici. Proto se přistoupilo k netradičnímu řešení – bez ohledu na možný málo pozitivní výsledek známý z praxe v minulých letech – přímé zemědělské rekultivaci bez povážky ornicí. Na rozdíl od běžné praxe tj. po ukončení technické části (urovnání povrchu) a následné zemědělské biologické části (hnojení minerálními hnojivy, vápnění a rekultivačním osevním postupem) bylo použito nového sytému – záměnou ornice za směs rekultivačních substrátů doplněná speciálním osevním postupem a hnojením průmyslovými hnojivy podle skutečných potřeb stanoviště. Směs rekultivačních substrátů byla zhotovena povážkou po ploše ve dvou vrstvách (později příznačně tento postup byl nazván „sendvičováním“) – 1. (spodní) vrstva – rekultivační substrát z KCV (poměr C : N 32 : 1) a druhá vrstva – hnojivý kompost typu BIOGANIC ( C : N 10 : 1) ve vzájemném poměru 9 : 1. Dávky byly propočítány na výsledný poměr C : N přibližně 30 : 1. Množství KCV bylo stanoveno podle potřeby organických látek na dobu do zajištění zem. plochy (cca. 10 let) a BIOGANIC na dosycení hlavními živinami N, P, K, Mg, Ca v organické vazbě na přibližně shodnou dobu. Celková dávka obou komponentů činila 137,5 t na 1 ha. Rozprostřené substráty pak byly zaorány. Původní projektovaný 5 letý agrocyklus byl z organizačních důvodů investora změněn na trvalý travní porost a prozatím byla plocha uvedena do klidu. V současné době je tento porost udržován pravidelně min. 2x ročně sečením (mulčováním). Během stanovování dávky rekultivačního substrátu praxe prokázala, že nejvhodnější poměr C : N je pro zemědělské účely 25 – 30 : 1. Pro lesní rekultivaci je vhodný poměr C : N 30 – 40 : 1. Užší poměr pod 30 : 1 vede podle praktických výsledků k značným ztrátám v organické hmotě a zhoršují se podmínky pro činnost mikroorganismů schopných fixovat vzdušný N. Při širším poměru C : N než 40 : 1 dochází však dusíkatému hladovění rostlin.

Praxe prokázala, že priming effectu lze dosáhnout i aplikací huminových látek do organické hmoty. Je známo, že použití huminových kyselin v silném ředění na kompostovanou hmotu podporuje tlení organického materiálu jednak chemickým působením, a jednak podporou mikrobiální činnosti (buď formou výživy nebo stimulací odbourávacích procesů). To původně vedlo k snaze využívat oxihumolitů jako přídavek do kompostů. Oxihumolity v přirozené, neupravované formě však působí vzhledem k značnému obsahu jílů a pyritů naprosto opačně – k jejich oxidaci je potřeba značného množství vody, a k následnému rozvoji potřebných mikroorganismů odstranit nebo jinak eliminovat vliv toxických složek (sirníky, bór, chrom, dvojmocné železo, a další prvky), což je proces velmi zdlouhavý v přirozených podmínkách. Kompostovací proces se často velmi prodlužuje, popřípadě musí proběhnout velice dlouhá doba než tento nastartuje. Proto je nutné oxihumolity upravit vylouhováním např. alkaliemi, čpavkem, močůvkou, kalovými vodami z ČOV. Z toho je možné učinit závěr, že oxihumolity v přirozené, neupravené formě jsou pro účely kompostování málo vhodné. Podobně se oxihumolity chovají i v rekultivační praxi – k zdárnému ozelenění ploch s aplikovanými oxihumolity je potřeba několika let ( min. 2 roky), než bude možné ozeleňovací práce úspěšně provést. Podobně se oxihumolity chovaly i v zemědělské praxi, nejmarkantněji se jejich nepříznivé účinky projevovaly ve speciálních kulturách (např. ve chmelařství). Naopak uvolněné huminové látky aplikované v nízkých, malých dávkách podstatně zkracují kompostovací či humifikační proces, urychlují vyzrávání kompostů. Mají pochopitelně i více zajímavých vlastností jak je dále popisováno v souboru kapitol č. 3.

O důležitosti se zabývat problematikou revitalizace zemědělských potažmo také lesních půd uvádíme následující fakta:

V roce 2000 tvořila zemědělská půda z celkového povrchu České republiky 54,2% (4 277 000 ha) z toho orná půda 71,9% a trvalé travní porosty (TTP) 28,1%. Vlivem nadměrné často neuvážené chemizace došlo k velmi vážnému poškození stávajících zemědělských půd v minulých letech. Podstatně se omezil život v půdě, poklesl obsah humusu a vlivem toho se mnohde zhroutila úrodnost půd, zvýšily se ztráty živin vyplavováním a zhoršila se struktura půd.

Na konci 70 let 20. století v bývalém Československu byly používány pesticidy prakticky na 100% zemědělské půdy. Jenom 30% rozlohy státu nebylo pesticidy ovlivněno vůbec. Celkově se používaly pesticidy v průměru 25 000 t ročně. Z hlediska využívání a spotřeby průmyslových hnojiv jsou údaje také alarmující. Již v roce 1987 jsme byli ve spotřebě průmyslových hnojiv ve výši 255 kg / 1 ha č.ž. NPK na 6 místě v Evropě. Před námi byly jen Nizozemí – 346 kg / 1 ha, Belgie a Lucembursko s 279 kg / 1 ha, NSR – 265 kg / 1 ha a býv. NDR s 263 kg / ha. Určitý obrázek o vývoji a výši dávek průmyslových hnojiv v č.ž. NPK od roku 1936 nám může poskytnout také soubor údajů z roku 1975 podle Benky a Nováka doplněný jejich prognózou do roku 1980:

Rok kg č.ž. NPK /ha
1936 13,1
1948 18,4
1955 43,4
1965 125,6
1975 220,0
1980 245,0

Z uvedeného souboru dat je patrná prudce vzrůstající zátěž půd již od počátku 60. let. Tato prudká zátěž měla velmi nepříznivý vliv na půdní mikroorganismy a tím i na obnovu a tvorbu humusu v půdě. K hnojivům se přiřadil také nepříznivý, ba i zničující vliv pesticidů, jejichž spotřeba začala narůstat v 70. letech. Pesticidy byly používány každoročně na 5,5 milionů ha. Navíc se u řady druhů v důsledku klesající účinnosti dávky musely neustále zvyšovat. Zastoupení jednotlivých skupin pesticidů bylo následující : insekticidy 9,3%, herbicidy 62% (ročně na 3,5 milionů ha, nárůst spotřeby od poloviny 60. let činil téměř 200%!), fungicidy 16% a jiné biologicky aktivní látky 12,7% (nebyly blíže specifikovány).

Nadměrné pro naše klimatické podmínky neúnosné hnojení minerálními hnojivy, vliv nadměrného zatížení těžkou mechanizací, doplněné vysokými dávkami pesticidů vyvolaly poškození cca ½ výměry erozí, na 465 000 ha ( z více než 3 000 000 ha orné půdy) došlo k zamoření pesticidy a těžkými kovy. Po roce 1989 vlivem postupného omezování výroby potravin a restrukturalizace zemědělské výroby jako takové došlo k dramatickému snížení zátěží. V letech 1990 – 96 byl zaznamenán pokles hrubé zemědělské produkce o ¼ ! Velmi dramaticky poklesl počet hospodářských zvířat o 36%. Dávky č.ž. NPK poklesly z 186 kg/ha na 81 kg/ha zemědělské půdy, tedy na ca ½ množství z konce 80 let!

Dlouhodobá aplikace herbicidů (10 – 25 let) např. v ovocnářství, kde byly propagovány tzv. herbicidní úhory, způsobila zhroucení ekosystému a půdní struktury (mikrostruktury), úbytek humusu, snížení výparu vody z půdy (za doprovodu vlivu těžké mechanizace) a tím silný negativní vliv na půdní mikroorganismy. Došlo k zhroucení mikrostruktury až na půdní skelet. Herbicidy i jiné pesticidy narušují imunitní systém půdních živočichů a ti jsou úspěšně a hromadně infikováni parazity, bakteriálními a houbovými chorobami. Triazinové herbicidy aplikované v jabloňových velkovýsadbách vedly k drastické redukci početnosti půdních živočichů (háďátek – Nematoda, pancířníků – Oribatida, chvostoskoků – Collembola), jiné skupiny byly ovlivněny méně (krytenky – Testacea, roupice – Enchytraeidae, žížaly – Lumbricidae). Po aplikaci herbicidu došlo k vymývání ve vodě rozpustného uhlíku z půdy v přímé úměrnosti k jeho koncentraci. Rovněž docházelo ke zvýšenému uvolňování a vyplavování fosforu a dusíku z půdy. Výstavba půdní mikrostruktury edafonem byla na plochách s herbicidním úhorem přerušena. Zastavila se rovněž druhá fáze nitrifikačního procesu a tvorba humusu se změnila z dominujícího huminového typu (tvorba huminových kyselin) na převážně fulvátový typ (tvorba fulvokyselin) vedoucí k intenzivnější podzolizaci půdy. Fulvokyseliny jsou v půdě poměrně snadno rozložitelné a v procesech mineralizace a humifikace také nepřetržitě vznikají. Herbicidy jak je vidno nejsou pro životní prostředí a půdu neškodnými látkami cíleně působícími pouze na plevelné rostliny, jak je to prohlašováno jejich výrobci, ale mají celou řadu vedlejších účinků na základní funkční komponenty (půda, či půdní organismy). Mimo to herbicidy v půdě dlouho přetrvávají vázané právě na huminové kyseliny a fulvokyseliny a dají se jen obtížně určit. I v těchto vazbách si ale po dlouhou dobu v půdě udržují svoji toxicitu, odrážející se např. ve snadno zjistitelných poruchách tvorby chlorofylu. Obsah humusu v našich orných půdách se u černozemí v minulosti pohyboval v rozmezí 1,9 – 4,5% (170 – 234 t/ha), u kambizemí 1,3 – 2,5% (43-81 t/ha), u lužních půd 3,2 – 5,0 (104 – 324 t/ha) a u podzolovaných půd 1,9 – 11,4% (49 – 295 t /ha). Po vysokých dávkách minerálních hnojiv (ale i vlivem vodní a větrné eroze) v nich obsah humusu silně poklesl a v průměru se pohybuje kolem 2%. V první polovině 60. let byly černozemě opravdu vizuálně černé, začátkem 70. let byly již jen okrově šedé či okrové, tak jak je tomu dnes. Na lesních půdách dochází vlivem acidifikace k převládání fulminových kyselin nad huminovými. Zároveň vápnění vyvolává zvýšenou mineralizaci a dochází přitom k zvýšenému vyplavování do spodních vod. Autor popisuje v článku zvraty v edafonu vlivem nadměrné chemizace na zemědělských půdách a vlivem kyselých srážek (SO2, NOX ) a následně vápněním lesních půd. Na lesních půdách zvláště v porostech odumřelých smrkových monokultur se přestává tvořit moderová forma humusu typická pro zdravé porosty na úkor hromadění nepříznivé pomalu tvořící se vrstvu surového humusu s velmi nízkou vodní sorpční kapacitou, tedy dochází tu ke ztrátě schopnosti zadržovat vodu, která z povrchu odtéká pryč. Podobný stav nastává i ve výsadbách smrčin v nevhodných nižších polohách. Mění se složení edafonu na úkor pancířníků (Oribatida), kteří se živí rozkladem parenchymatických pletiv uvnitř spadaných smrkových jehliček. Dochází tak k hromadění jehličnatého opadu, jeho provázání a protkání hustým myceliem půdních hub, které rovněž brání pronikání dešťové vody do půdy a pak celá monokultura smrku strádá suchem a nedostatečným přísunem živin. S úbytkem humusu v lesních půdách a s převládnutím tvorby surového humusu souvisí i jejich snížená vodní sorpční kapacita. Do lesních půd spolu s kyselými srážkami se plošně dostávají stále škodlivé látky včetně síry, dusíku, těžkých kovů a okyselujících protonů. Podobné účinky na ekosystém a zvrat edafonu a dále změnu půdního pokryvu byly dlouhodobě pozorovány i v oblasti vysokých pohoří (Tatry).

Dále autor uvádí, že vlivem globálních změn a lidské činnosti v orných, lesních, subalpínských a alpínských půdách dochází k řadě negativních jevů, které postihují základní funkce nejen půdy, ale celých ekosystémů a krajinných celků. Společným znakem všech těchto vlivů je nejen chemická degradace půdy ústící do změn ve složení humusu a jeho drastického úbytku, ale i totální biologická degradace půdy, která u zemědělských půd způsobila jejich odumření a odeznění biologických půdotvorných procesů. Jak u vysokohorských a lesních, tak zejména u půd zemědělských, došlo komplexním působením shora popsaných negativních vlivů k drastickému snížení vodní sorpční kapacity půd ve všech typech krajinných celků. Půda nemůže zachycovat déletrvající a přívalové srážky a lidskou činností silně pozměněná a meliorovaná krajina s regulovanými toky není schopna vodu udržet na našem území. Tato naše nejcennější surovina pak odtéká po povrchu do sousedních států, případně způsobuje různě rozsáhlé záplavy.

Při řešení možností rekultivačních a revitalizačních opatření je velmi důležité znát i vliv nadměrně vysokého obsahu humusu. Zelené rostliny neumějí humus rozkládat, půda s vysokým obsahem humusu je na přístupné živiny velmi chudá, a proto se na takových půdách objevují druhy s významnou mykorhizou. Humus rozkládají houby a poskytují živiny i hostitelské rostlině. Je to významné přizpůsobení se velmi chudým substrátům. Teprve spolupráce vyšší rostliny s houbou umožňuje osídlení takových půd.

Z rekultivační praxe je však známo, že nadbytek humusu škodí u některých kultur i ve velmi kvalitních černozemích, také v těžších půdách černozemního typu a ve smonici. Při obsahu humusu větším než 10% se ukázalo, že dochází k vysokým ztrátám ve výsadbách většiny dřevin, ba dokonce i topolů. V takových půdách dochází k hromadnému odumírání a následnému rozkladu kořenů, rozpadu vodivých pletiv a pochopitelně napadání dřevokaznými houbami. V podstatě se jedná o projev priming effectu. Nejmarkantněji se příznaky projevují na půdách s mírně alkalickou až alkalickou půdní reakcí. V oblasti Mostecké pánve (západní část Severočeské hnědouhelné pánve ) jsou půdy černozemního typu dokonce s obsahem 13% humusu. Na takových půdách se udrží velice málo druhů dřevin, zato zde prospívají travinné porosty, v případě zornění pšenice.
Tyto půdy však nelze zaměňovat za odvaly z povrchového dobývání hnědého uhlí, kde se jedná o vysoký obsah uhelných částic spolu s příměsemi pyritů a dalších toxických látek pro rostliny. Tam je možné využít buď ponechání plochy bez vegetace k pomalému, dlouholetému zvětrávání (tzv. „autosukcese“) nebo tzv. „priming effectu“ popsaného výše.

Zkušenosti s využitím priming effectu v rekultivační praxi vyžadují při projekci rekultivací nutnost znalostí základních půdních rozborů stanoviště jako obsah základních živin, ale také fyzikálně chemické atributy včetně sorbce, pH/ KCl, obsahu organických látek, těžkých kovů, pyritů apod. Velmi vhodné je také znát množství a druhové složení mikroorganismů v rekultivovaném substrátu. Pak se může na základě znalostí těchto podmínek přistoupit ke stanovení řešení, které bývá často navíc podstatně ovlivněno požadavky objednatele.
Při používání rekultivačních substrátů či kompostů, nebo směsí organických substrátů s kaly ČOV je důležité určit (nejlépe výpočtem) dávku, která bývá často větší, než se dá technicky v současné době využít. Neumíme dosud zapravit do půdy větší mocnost než 0,1 m. Proto dávky doporučované podle různých příruček a směrnic pro rekultivaci ve váhovém množství je neúčelné. U rekultivačních substrátů mají největší efekt organické materiály s velikostí částic v rozsahu 0 – 0,1 m. Vhodné je využít také humátů ve směsi s organickými substráty, podobně čistírenské kaly, kejdu, močůvku, fosforečná hnojiva apod.

Literatura ke kapitole 2

  1. RICHTER R.: Půdní úrodnost, IVVM MZe ČR,Praha, 1997
  2. KOSIL V. et al.: Půdoznalství, učební texty vys. škol, VŠZ Praha, F. agronomická, SPN Praha 1966
  3. BEDRNA Z.: Pỏda, Edícia Rostlinná výroba, Príroda, Bratislava 1981
  4. MIKULA P.: Organická hmota v půdě, Studijní informace - rostlinná výroba 6/97, UZPI Praha 1998
  5. RICHTER R., ŘÍMOVSKÝ K.: Organická hnojiva, jejich výroba a použití, Institut výchovy a vzdělávání Ministerstva zemědělství ČR v Praze, 1996
  6. RICHTER R., HLUŠEK J.: Průmyslová hnojiva, jejich vlastnosti a použití, Institut výchovy a vzdělávání Ministerstva zemědělství v Praze, 1996
  7. VÁŇA J.: Výroba a využití kompostů v zemědělství,Institut výchovy a vzdělávání Ministerstva zemědělství v Praze, 1997
  8. PATEJDL C.: Agricultural reclamation of spoil and areas disturbed by industrial activities, Zemědělská rekultivace výsypek a oblastí narušených důlní činností, Výzkumný ústav meliorací, Praha – Zbraslav n. Vlt., 1974
  9. JONÁŠ F.: Zúrodnění půd, učební skriptum, VŠZ Praha, F. agronomická, obor meliorační, 1988.
  10. DEDERA F.,ŠPIŘÍK F., KREJČOVÁ J.: Ověření způsobů rekultivace minerálně deficitních a fytotoxických zemin pro účely zemědělské a lesnické, Závěrečná zpráva ČE 02 dílčího úkolu P 06 – 329 – 813 – 05, Výzkumný ústav pro zúrodnění zemědělských půd Praha, 1987
  11. ČERMÁK P., KOHEL J., DEDERA F.: Rekultivace území devastovaných báňskou činností v oblasti Severočeského hnědouhelného revíru (metodika pro praxi), VÚMOP Praha, Praha 1999
  12. RUSEK J.: Záplavy, půda, globální změny a další souvislosti I – VI, seriál článků, Živa, časopis pro biologickou práci, ročník LI (LXXXIX), Academia, Praha 2003
  13. KOLEKTIV: Komposty, biohnojiva, biopreparáty, Sborník přednášek, Agentura Bonus, Deštné v Orlických horách, 15. – 16. května 1996
  14. HULEŠ L.: Lesní rekultivace „Lochočická výsypka – severní svah“, zak. č. 24757/P, BPT a. s., Teplice, 1994
  15. HULEŠ L.: Rekultivace Žichlice, SO 03 – Lesní rekultivace, SO 04 – Zemědělská rekultivace, zak. č. 7466/P. BPT a. s., Teplice, 1995

Článek: Tisknout s obrázky | Tisknout bez obrázků | Poslat e-mailem

Související články:

Vliv vzdálenosti od trvalého travního porostu na početnost a biomasu žížal na orné půdě
Vermikompostování: šikovné žížaly
Zneškodňování plevelů, chorob a škůdců během kompostovacího procesu - 1 - semena plevelů
Evropské priority výzkumu nakládání s organickými odpady v letech 2007 až 2013
Využití kompostů a jiných organických přípravků v zemědělství
Je hnůj odpadem nebo organickým hnojivem?
Význam organické hmoty v půdě

Předchozí / následující díl(y):

Humus - půda - rostlina (1) Funkce humusu v ekosystému
Humus - půda - rostlina (11) Humusové látky a stopové prvky
Humus - půda - rostlina (10) Způsoby aplikace kapalných humusových preparátů v polních podmínkách
Humus - půda - rostlina (12) Použití humusových preparátů u speciálních rostlin
Humus - půda - rostlina (13) Půdní zlepšovače na bázi humusových látek
Humus - půda - rostlina (15) Minerální hnojiva
Humus - půda - rostlina (9) Humusové látky a minerální výživa rostlin
Humus - půda - rostlina (14) Ekologické zásady praktické výživy rostlin

Zobrazit ostatní články v kategorii Pěstování biomasy

Datum uveřejnění: 14.11.2006
Poslední změna: 14.11.2006
Počet shlédnutí: 31870

Citace tohoto článku:
VRBA, Vladimír, HULEŠ, Ludvík: Humus - půda - rostlina (2) Humus a půda. Biom.cz [online]. 2006-11-14 [cit. 2018-10-19]. Dostupné z WWW: <https://biom.cz/cz/odborne-clanky/humus-puda-rostlina-2-humus-a-puda>. ISSN: 1801-2655.

Komentáře:
13 Feb 2007 17:11 s
- dff
21 Sep 2008 19:33
-
ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto