Obrázek 1. Krtek obecný patří k běžným obyvatelům evropských půd a každý zná důsledek jeho přítomnosti na pozemku – krtince. Dávají představu o objemu půdy, kterou krtek „zpracuje“. Ještě více půdy přemístí a ovlivní společenstvo žížal čítající i stovky jedinců v půdě na ploše metru čtverečního. V půdách lesů ale i některých travních porostů doplňují a nahrazují prospěšnou činnost žížal mravenci, v mnoha půdách se uplatní i další raziči chodeb, např. zástupci hmyzu. (foto M. Šimek) 

Půdní částice, textura půdy

Texturou půdy se rozumí zastoupení hlavních velikostních frakcí částic v půdě nebo v určitém půdním horizontu v hmotnostních procentech. Platný Taxonomický klasifikační systém půd ČR (TKSP) rozlišuje velikostní kategorie jíl (velikost zrn pod 0,002 mm), prach (0,002 - 0,050 mm) a písek (0,05 - 2 mm) (obrázek 2), podle jejichž zastoupení se stanoví půdní druh. Různé klasifikační systémy rozeznávají různý počet půdních druhů, např. současný německý systém 21 skupin půd, mezinárodní systém FAO 13, zatímco americký a podle něho i český TKSP 12 půdních druhů. U nás se ještě můžeme setkat se starší tzv. Novákovou klasifikací, která podle obsahu částic pod 0,01 mm rozlišuje sedm půdních druhů: půda písčitá, hlinitopísčitá, písčitohlinitá, hlinitá, jílovitohlinitá, jílovitá a jíl. Relativní zastoupení jednotlivých velikostních kategorií půdních částic má řadu důsledků pro fyzikálně-chemické i biologické procesy v půdě. Praktici budou vědět, že pro písčitou půdu se také používá termín lehká, pro hlinitou střední a pro jílovitou půdu termín těžká půda. Tyto názvy souvisejí se zpracovatelností půd (písčitá půda se zpracovává snadněji, lehčeji, než půda hlinitá, atp., viz např. Šimek a kol., 2019, Šimek a kol., v tisku). 

Obrázek 2. Velikostní zastoupení částic v půdách. V jílovité půdě převládají nejmenší jílové částice (podle obrázku na ně připadá asi 35 - 65 %, zatímco v písčité půdě méně než 20 %). Naopak v písčité půdě je velké zastoupení písku (podle obrázku 40 - 90 %), který tvoří jen asi 10 % částic jílovité půdy. Hlinité půdy obsahují částice všech velikostních kategorií s velkým zastoupením prachu (v obrázku asi 25 - 80 %). (zdroj Brady a Weil, 2014; grafické zpracování L. Novotná)         

Většina hmotnosti půdy připadá na částice tvořené minerály, jež můžeme rozdělit na primární (původní, pocházejí z matečné horniny) a sekundární (přeměněné, vznikly během dlouhého vývoje půdy zvětráváním a přeměnami primárních minerálů). Půdních minerálů je mnoho, ale výjimečný význam a vliv na vlastnosti půdy má zejména skupina minerálů nazývaná silikáty neboli křemičitany. Tvoří je jednak některé primární minerály (živce, slídy), ale hlavně sekundární minerály, které se nazývají jílové minerály. Částice jílových minerálů jsou menší než několik µm a jsou tvořeny ještě menšími vrstevnatými strukturami. Jejich systém je poměrně složitý, zjednodušeně můžeme rozlišit několik skupin jílových minerálů, zejména kaolinity, illity, vermikulity, smektity a chlority. Známý bentonit je jílovitá hornina tvořená směsí jílových minerálů, v níž převládá montmorillonit, častý je i kaolinit a illit. Obsah a kvalita jílových minerálů jsou pro půdu velmi důležité kvůli svým vlastnostem: mají velký specifický povrch, nesou převážně negativní elektrický náboj, mají schopnost kationtové výměny a vyznačují se bobtnavostí (obrázek 3).

Obrázek 3. Některé typy jílových minerálů, např. ze skupiny smektitu, mají velkou schopnost měnit objem v závislosti na obsahu vody. Pokud půda nebo sediment obsahuje větší množství těchto jílových minerálů, při vysychání se vytvářejí praskliny o šířce několika centimetrů. Na fotografii je rybniční sediment rozvezený ve vrstvě asi 30 cm na pozemek. Největší praskliny jsou 4 cm široké. (foto M. Šimek)

V minulém díle jsme uvedli, že částice tvořené jílovými minerály mají díky svým malým rozměrům koloidní povahu a že vzhledem k převažujícímu negativnímu náboji mají schopnost poutat velké množství kationtů, jako jsou např. Ca²⁺, Mg²⁺, Al³⁺ a H⁺. Koloidní povahu mají i částice organické hmoty v půdě. Půdní koloidy zabezpečují půdě dynamické vlastnosti: ovlivňují změny pH a koncentraci iontů, změny vlhkosti a teploty, mění svůj stav a tedy stav celé půdy procesy peptizace a koagulace. Koloidy ovlivňují všechny agronomické a technologické vlastnosti půd i vodní, vzdušný a tepelný režim, zpracovatelnost půdy, kapilární jevy včetně vzlínání vody, sorbují a uvolňují ionty, což má zcela zásadní význam pro výživu rostlin i mikroorganismů i pro chování cizorodých látek a škodlivin v půdě aj. Koloidy se podílejí na řadě půdotvorných procesů (viz také minulý díl seriálu). Zrnitostní složení (textura) půdy obecně a obsah a kvalita jílových minerálů zvláště mají vliv na všechny podstatné děje v půdě. Textura půdy je poměrně stabilní; lze ji sice ovlivnit (např. přídavkem písku se zvýší zastoupení větších zrnitostních frakcí, přídavkem jílovitých hornin se zvýší zastoupení jílových minerálů), ovšem v praxi se úpravy textury pro značné náklady provádí spíše výjimečně.

Jaké má zrnitostní složení půdy důsledky? Uveďme si několik příkladů. Písčitá půda obsahuje převážně větší částice, tj. úlomky hornin, které často tvoří minerál křemen nebo některé primární křemičitany. Mezi velkými částicemi jsou velké póry (z nich voda rychle odteče) a velké částice mají relativně malý specifický povrch v řádu centimetrů čtverečních na gram (tedy velmi málo povrchových nábojů, které by mohly poutat ionty). Proto má písčitá půda jen malou kapacitu zadržovat vodu a živiny a není mechanicky soudržná. Písčité půdy bývají dobře provzdušněné, sypké, náchylné na vysušení a vcelku neúrodné. Půda tvořená převážně prachovými částicemi o velikosti 0,002 - 0,05 mm má jiné vlastnosti. Specifický povrch je mnohonásobně větší než u zrn písku (v řádu metrů čtverečních na gram), částice mívají jiné mineralogické složení a zvětráváním se z nich uvolňuje mnoho iontů - živin. Póry mezi prachovými částicemi jsou naopak menší než póry v písčité půdě, proto se v půdě zadržuje mnohem více vody, která tak snadno a rychle neodtéká. Prachové částice jsou ale jen slabě vzájemně poutány, a proto je tato půda vysoce náchylná k vodní i vzdušné erozi. Pokud v půdě převažují jílové částice o velikosti pod 0,002 mm s velice vysokým měrným povrchem v řádu desítek až stovek metrů čtverečních na gram, má tato půda mnoho vazebných pozic a velkou kapacitu k zadržování vody a dalších látek včetně živin. Za vlhka je plastická, za sucha ztvrdne jak kámen. V pórech velmi malého průměru je jen pomalý pohyb vody a vzduchu. Kvůli tomu je zásobování rostlin živinami ztížené, i když jejich celkový obsah může být vysoký. Velká většina půd je naštěstí tvořena směsí částic různé velikosti, a tak se pozitivní a negativní vlivy navzájem doplňují či ruší. Optimální podmínky pro rostliny z hlediska zrnitostního složení poskytují půdy hlinité obsahující proporční množství částic různé velikosti (viz obrázek 2).

Jaký je vzájemný vztah půdních organismů a textury půdy? Společenstvo půdních organismů se významně podílí na vzniku a tvorbě textury: rozpad hornin na částice se děje procesem zvětrávání a na zvětrávání mají značný vliv organismy, např. produkcí a uvolňováním nízkomolekulárních organických kyselin aj. látek, nebo tvorbou H₂SO₄ a HNO₃ v důsledku mikrobiální oxidace sirných a dusíkatých sloučenin, které narušují strukturu hornin a minerálů a urychlují jejich rozpad a fyzikálně-chemické přeměny, vedoucí až k formování sekundárních jílových minerálů, o nichž již víme, že jsou pro velkou část procesů v půdě klíčové. A naopak společenstvo půdních organismů závisí na textuře půdy, kdy nejvhodnější jsou půdy střední, tedy hlinité, v nichž je předpoklad potřebného obsahu minerálních živin, dobrá schopnost vsakování, pohybu i zadržování vody a dobrá výměna plynů mezi půdou a atmosférou.  

Struktura a pórovitost půdy

Struktura půdy vyjadřuje uspořádání pevných částic v půdním tělese, jejich shlukování do agregátů, a dále velikost, tvar a distribuci pórů mezi nimi. Určuje vodní a vzdušné poměry v půdě, pohyb vzduchu, vody a roztoků půdou, má vliv na záhřevnost půdy, vymezuje a určuje prostor pro chemické i biologické procesy v půdě včetně přeměn organické hmoty. Se strukturou půdy nějakým způsobem souvisí všechny významné vlastnosti půdy a půdní procesy. Půdní struktura se vyvíjí současně s vývojem půdy a lze ji poměrně snadno změnit agrotechnickými zásahy.

Struktura se popisuje podle morfologických znaků a pro kvantitativní určení se využívá více charakteristik. Známe a používáme např. termíny bezstrukturní půda, půda s drobtovitou strukturou, půda s vhodnou strukturou pro plodiny apod. Změřit takové charakteristiky ale jednoduše neumíme. Měří se např. specifická hmotnost, objemová hmotnost, penetrometrický odpor, pórovitost (včetně velikostního zastoupení pórů), velikost a vodostálost půdních agregátů a další vlastnosti, například obsah vody a vzduchu v půdě aj. Ty potom dohromady dávají určitý obrázek o struktuře půdy. Při popisu půdní struktury se využívají zejména morfologické charakteristiky (tabulka 1).

Tabulka 1. Typy půdní struktury a uspořádání půdních částic a agregátů s ohledem na jejich propustnost pro vodu. V půdě lze rozlišit tři strukturní typy: volné uspořádání, těsné uspořádání a agregátové uspořádání. Pro agregátové uspořádání je charakteristická přítomnost agregátů coby prostorově odlišitelných jednotek různého tvaru a velikosti tvořených množstvím částic. (zdroj Brady a Weil, 2014)

Pro posouzení struktury půdy je důležitá velikost a tvar strukturních agregátů a jejich stabilita (zejména vodostálost). Stabilizace agregátů má pro půdu a její vlastnosti velký význam. Agregáty se vytvářejí buď rozpadem velkých hrud, nebo spojováním menších částic. Půdní částice stmelují například oxidy železa a jílové částice, jako velmi účinný tmel působí rozmanité organické látky (látky uvolňované půdními organismy i humusové látky). Agregaci částic napomáhá přítomnost vícemocných kationtů (Ca²⁺, Mg²⁺, Al³⁺ aj.) a vyšší koncentrace půdního roztoku, které podporují koagulaci a shlukování půdních koloidů, zatímco jednomocné kationty (zejména Na⁺, ale i K⁺) a nízká koncentrace půdního roztoku (tj. i vysoká vlhkost půdy způsobující jeho zředění), vedou k peptizaci (rozplavení) půdních koloidů a tím k rozpadu půdní struktury. Struktura půdy je ovlivněna rovněž obděláváním půdy. Kypření může na jedné straně rozrušovat půdní škraloup a velké hroudy a tím zlepšovat tvorbu půdní struktury, na druhé straně ale příliš intenzivní kypření půdy může vést jak k mechanickému rozbíjení agregátů, tak ke zvýšenému provzdušnění půdy, nadměrné mineralizaci organické hmoty a tím k rozpadu půdní struktury v důsledku úbytku organických tmelů (více např. Šimek a kol., v tisku).

Součástí popisu půdní struktury jsou informace o pórovitosti půdy, kdy se jednak zjišťuje celkový objem pórů v neporušené půdě (optimální je 40 - 60 %), jednak jejich rozměry (průměr, délka), tvar (přímé, křivolaké) a kontinuita (propojení). Póry o průměru větším než 30 - 50 µm se nazývají makropóry, menší mikropóry (obrázky 4 a 5). Toto dělení souvisí s jejich funkcí. Makropóry dovolují rychlý pohyb vody a průsak při silném dešti nebo závlaze. Při vysychání se nejprve vyprázdní makropóry a voda je zadržována již jen v mikropórech a dále již jen v pórech menších než přibližně 0,2 µm (více např. Šimek a kol., 2019). Doplňme ještě, že půdní póry se rozdělují na primární a sekundární. Primární póry jsou dány výše popsanými texturními charakteristikami a agregací částic. Sekundární póry se vytváří např. jako trhliny vlivem vysychání a vymrzání půdy, ale zejména působením půdních organismů a rostlin. Konečně i člověk orbou a jinou mechanickou kultivací rozrušuje půdní masu a vytváří sekundární pórovitost. V půdě s vyvinutou strukturou s agregáty můžeme tedy rozlišit (většinou jemnější a trvalejší) primární póry a (většinou hrubší a dočasné) sekundární póry.

Obrázek 4. Schematické porovnání textury těžké (vlevo) a lehké půdy ukazující na rozdílné zastoupení půdních pórů. Lehká písčitá půda se vyznačuje zejména velkými póry vyplňujícími prostor mezi relativně velkými částicemi písku, podíl malých pórů je v ní minimální. Těžkou jílovitou půdu tvoří agregáty, které obsahují značný objem mikropórů, zatímco objem makropórů může být podobný, jako v lehké půdě. Celková pórovitost těžké půdy je podstatně větší, než půdy lehké. (zdroj Brady a Weil, 2014, grafické zpracování L. Novotná)

Obrázek 5. Zastoupení organické hmoty, minerálních částic a pórů v objemových procentech v hluboké hlinité půdě v dobrém stavu. Půda obsahuje několik procent organické hmoty, přiměřený vzájemný poměr písku, prachu a jílu, její celková pórovitost je kolem 50 % a obsahuje jak mikropóry, tak makropóry – ty jsou soustředěny hlavně v povrchových vrstvách. Taková půda poskytuje optimální podmínky plodinám i společenstvu půdních organismů. (zdroj Brady a Weil, 2014; grafické zpracování L. Novotná)

Celkovou pórovitost půdy nebo daného půdního horizontu lze zjistit poměrně snadno; jak uvedeno výše činí v našich podmínkách v minerálních půdách 40 - 60 %, v utužených půdách může klesnout i pod 30 % a naopak v kyprých půdách může být i 70 %. Stanovení dalších charakteristik pórovitosti (velikost pórů, jejich kontinuita atd.) je náročnější. Naproti tomu se relativně snadno měří charakteristika nazývaná objemová hmotnost půdy, která udává hmotnost jednotky objemu půdy v neporušeném stavu (po vysušení vody). Objemová hmotnost jílovitohlinitých a jílovitých půd je v rozmezí 1,0 - 1,6 g/cm³, písčitých a hlinitopísčitých 1,2 - 1,8 g/cm³. Podpovrchové utužené vrstvy půdy mohou mít objemovou hmotnost 2,0 g/cm³ nebo i vyšší, naopak organické půdy (rašeliny a nadložní organické horizonty lesních půd) mohou mít objemovou hmotnost i nižší než 0,2 g/cm³. Objemová hmotnost se dosti mění v závislosti na mechanickém zpracování půdy i na celkové agrotechnice, na pastvinách ji zvyšuje sešlapávání pasoucími se zvířaty. Platí inverzní vztah, kdy zvyšování objemové hmotnosti snižuje pórovitost a naopak opatření ke zvýšení pórovitosti, např. kypření půdy, snižuje objemovou hmotnost.

Role půdních organismů při formování agregátů a tvorbě půdní struktury

 Na tvorbě půdních agregátů se podílí abiotické i biotické procesy. Abiotické zahrnují fyzikální a chemické faktory, z nichž jsou zvláště významné interakce jílových minerálů a role adsorbovaných kationtů na površích půdních koloidů (tabulka 2). Vlastnosti nejmenších částeček jílových minerálů s adsorbovanými kationty umožňují jejich spojování (flokulaci, vločkování) do vrstevnatých útvarů, které se nazývají jílové domény. Vícemocné kationty adsorbované na jílových částicích (Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺ a Al³⁺) také přitahují negativně nabité koloidní částice organické hmoty a dochází ke tvorbě humuso-jílových komplexů (domén). Ty jsou základem stabilních mikroagregátů o velikosti pod 0,25 mm. Pokud v půdě převládají jednomocné kationty (Na⁺, K⁺, H⁺), jak to bývá v aridních podmínkách nebo v půdách se silně narušeným sorpčním komplexem (viz minulý díl seriálu), jílové domény se nemohou dostat dostatečně blízko, aby se mohla uplatnit flokulace a koloidní částice zůstávají dispergované, nekoagulují a nemůže se vytvářet základ půdní struktury. Půdy zůstávají bezstrukturní a neposkytují vhodné podmínky pro rostliny (viz Brady a Weil, 2014). Poznámka. V minulém díle jsme vyjmenovali důvody pro vápnění půd. Kromě zřejmého přímého účinku na zlepšení zásobenosti důležitými živinami a zvýšení pH jde právě o vnášení dvojmocných kationtů (Ca²⁺, Mg²⁺), které velmi významně napomáhají flokulaci nejmenších částic a vytváření půdních agregátů.

Hlavní procesy vytvářející půdní agregáty a formující dobrou strukturu půdy pro pěstování rostlin uvádí tabulka 2. Na těchto procesech se podílejí i rostliny. Jejich kořeny prorůstají půdou a tím jednak stlačují okolní částice k sobě, jednak po odumření kořenů dochází k rozkladu biomasy a okolní půda se obohatí rozkladnými produkty. Obohacení organickou hmotou výrazně stabilizuje agregáty minerálních částic. Stabilní agregáty jsou odolné jak mechanickému tlaku, tak rozplavení při nadbytku vody. Velký vliv na agregaci částic a stabilizaci vytvořených agregátů mají půdní živočichové (např. vytvářením půdních pórů, produkcí lepivých látek) a mikroorganismy (např. slepováním částic do agregátů). Významné je zejména působení půdních mykorhizních hub, které uvolňují do půdního prostředí směs glykoproteinů souhrnně známých jako glomalin. Všechny organismy napomáhají formování půdní struktury produkcí biomasy a následnou tvorbou humusových látek. Bez organismů se nemůže vytvořit půdní struktura zaručující dobré fungování půdy!
  

Tabulka 2. Faktory ovlivňující tvorbu a zachování půdní struktury. Všechny typy faktorů mají svůj význam, ale ve vyvinutých půdách hrají nejvýznamnější úlohu biologické faktory, tedy působení organismů. (zdroj Šimek a kol., v tisku)

Kromě již uvedených fyzikálních vlastností jsou významné i další, např. teplota a barva půdy (viz Šimek a kol., 2019) a množství tzv. technologických vlastností půd, a k nimž se musí přihlížet při volbě nářadí na zpracování půdy i při volbě termínů jednotlivých operací. Zahrnují zejména kohezi (soudržnost půdních částic), adhezi (přilnavost, lepivost půdních částic), konzistenci (stav půdy daný její kohezí a adhezí a momentální vlhkostí), uléhavost a hutnost, tření půdy, orební odpor, bobtnání, smršťování, kornatění, hrudovatění, rozprašování aj. 

Zpracování půdy a degradace fyzikálních vlastností

Zpracování půdy náleží do agrotechnických opatření při pěstování polních plodin. Úlohou zpracování půdy je upravení půdy do stavu, jenž nabízí plodinám optimální podmínky pro vzcházení, růst a vývoj, což podporuje stabilitu výnosů i vyšší kvalitu získaných produktů. Slouží také k zapravování hnojiv a regulaci (hubení) plevelů. Mechanickými zásahy je ovlivňován fyzikální stav půdy včetně objemové hmotnosti, pórovitosti a poměru mezi kapalnou a plynnou fází. Některé zásahy mají výrazný vliv na biologickou aktivitu a na dekompoziční a mineralizační procesy. Kromě klasického systému zpracování půdy spojeného s orbou existuje také mnoho dalších způsobů obdělávání půdy, které lze zahrnout do minimalizačních metod zpracování půdy. Využití minimalizačních technologií je však podmíněno podmínkami stanoviště a stavem půdy, velmi záleží i na zkušenostech a znalostech farmáře. Mezi nutné podmínky patří mimo jiné dobrý výchozí fyzikální a chemický stav půdy včetně optimálního obsahu živin, minimální zaplevelenost pozemků, ale i vhodně sestavený osevní postup. Minimalizační a tzv. půdoochranné technologie mohou být šetrnější k půdním živočichům a mají vliv i na půdní mikroorganismy. Určité zpracování půdy je však při polním pěstování plodin potřebné, zároveň ale platí, že časté a intenzivní mechanické zpracování půdy podporuje přílišný (nežádoucí) rozklad organických látek a tím úbytek půdní organické hmoty (zvláště pokud není pravidelně doplňována organickými hnojivy). Důkladné porovnání konvenční technologie (orba) s bezorebnými technologiemi se zaměřením na vliv na půdní organismy provedla na základě analýzy desítek prací Kladivko (2001). Přechod z konvenčního systému na minimální zpracování půdy nebo bezorebné technologie obvykle stimuloval populace půdních živočichů i mikroorganismů. Půdním živočichům vyhovuje menší intenzita narušování půdního prostředí; zástupci větších živočichů včetně žížal mohou i úplně chybět v orané a často mechanicky zpracovávané půdě; mikroorganismům svědčí zvýšená vlhkost půdy a menší kolísání teploty v půdách s minimálním zpracováním.

Obrázek 6. Vyježděné „koleje“ na poli nahrazují zrušenou cestu. Lokální zhutnění půdy v důsledku opakovaných pojezdů zemědělské techniky, často vyvolané zanedbanou údržbou polních cest, představuje jednu z forem „zbytečné“ degradace našich půd. V důsledku poškození půdní struktury a pórovitosti se v půdě vytvářejí anoxická prostředí, vsakování vody je minimální, nadbytečná voda odtéká „kolejemi“ po svahu a způsobuje erozi. (foto M. Šimek)

Některé technologie a chyby při zpracování půdy a dalších agrotechnických opatřeních vedou k degradaci půdy (obrázky 6 a 7). V našich klimatických a půdních podmínkách jsou při stávajících technologiích nejvýznamnějším typem degradace fyzikálních vlastností zhutnění půdy a rozpad půdní struktury. Nejvýznamnější příčiny zhutnění jsou mechanické. Jedná se především o přejezdy těžkých strojů po poli a také o jejich četnost. Častým případem poškození zemědělských půd je zhutněné podorničí. Významnou roli v tomto ohledu hraje aktuální vlhkostní stav půdy. Běžná orba do hloubky 20 - 25 cm již nemůže zhutněnou vrstvu v půdě rozrušit a naopak další kultivací se zhutnění zhoršuje (obrázek 8). V takovém případě je třeba co nejdříve přistoupit k narušení zhutněného podorničí dlátováním nebo hlubokým melioračním kypřením a k následnému zařazení jetelovin do osevního sledu. Pro zhutněné půdy je charakteristická zvýšená objemové hmotnost, snížená celková pórovitost a s ní i provzdušněnost, nižší relativní podíl makropórů a naopak vyšší podíl pórů jemných (kapilárních). Dochází k rozpadu agregátů a ke změnám až na úrovni jílových minerálů. Zhutněné půdy se vyznačují obtížnější zpracovatelností, komplikovanější předseťovou přípravou a zakládáním porostů i větším opotřebením mechanizace. Zhoršený fyzikální stav půdy má za následek deformaci růstu a omezenou funkci kořenů, horší využití živin, nevyrovnanost porostů a ve výsledku i nižší výnosy pěstovaných plodin.

Mechanismy fyzikální degradace půd zahrnují vedle zhutnění půdy i změny agregátového stavu půdy na stav slitý (kdy jsou jednotlivé částice stmeleny v souvislou masu - k tomu jsou náchylnější půdy s vysokým obsahem jílu) nebo stav elementární (kdy jednotlivé částice nejsou spojeny v agregáty - k tomu může dojít v písčitých, tedy lehkých půdách). Ve všech těchto případech souvisí degradace půdy se silným antropogenním stresem a často s nedostatečnou péčí o půdní organickou hmotu. Stejné příčiny vedou k vytváření prašné struktury a ke tvorbě povrchového škraloupu - krusty. Tvorba krusty je nepříznivá, neboť krusta nejen podstatně snižuje zasakování vody do půdy, ale zároveň zvyšuje povrchový odtok a erozi. Nepříznivý je i nadbytek nebo nedostatek vody v půdě, který často souvisí se změnami fyzikálních vlastností půdy, se zhutněním a s rozrušením půdních agregátů. Destrukční účinky na půdní agregáty a tím na strukturu půdy má příliš intenzivní mechanické zpracování půdy (orba, kypření, vláčení atd.), dále nadměrné používaní průmyslových minerálních hnojiv (např. tzv. fyziologicky kyselých hnojiv, z nichž rostliny odčerpají kationty coby živiny, ale v půdním prostředí zůstávají anionty; patří k nim síran amonný, síran draselný, superfosfát aj.) a nadměrná opakovaná aplikace kejdy nebo digestátu (stejně jako průmyslová hnojiva vyvolává rozplavování půdních agregátů a slévavost půdy). Bezstrukturní půda nebo půda s poškozenou strukturou má narušený vodní a vzdušný režim a nemůže poskytovat vhodné podmínky pro půdní procesy ani pro pěstované plodiny, má narušeny své funkce.

Obrázek 7. Vliv kultivace na objemovou hmotnost půdy. V polním experimentu s jarním ječmenem ve Skotsku byl testován vliv čtyř variant zpracování půdy: hluboká orba do 30–35 cm, mělká orba do 15–20 cm, kypření (třikrát během podzimu a zimy) a bez kultivace. Varianty s kultivací byly na jaře dvakrát vláčeny. Experiment ukazuje, jak orba nebo kypření sníží objemovou hmotnost (a tím zvýší pórovitost) půdy do hloubky zpracování. Mělká orba je účinnější, než pouhé kypření, byť opakované. (zdroj Soane, 1975, cit. Rowell, 1994; grafické zpracování L. Novotná)

Obrázek 8. Negativní vliv orby a kultivace půdy v nevhodnou dobu při vysoké vlhkosti půdy. Kultivace přemokřené půdy vyvolá zhutnění, které zpětně zvyšuje zamokření půdy a zhoršuje nejen podmínky pro další kultivaci, ale má negativní vliv na život v půdě a pěstované rostliny. (zdroj Briggs a Courtney, 1989, cit. Ellis a Mellor, 1995; grafické zpracování L. Novotná)

Mechanické zatěžování půdy při zvýšené vlhkosti je rizikovým faktorem i u pastevních porostů, a to zejména vlivem pasoucích se zvířat, ale také při občasných mechanických zásazích, vláčení, sečení nedopasků nebo hnojení. I když jsou pastevní půdy obecně odolnější (díky prokořenění svrchní vrstvy půdy), je třeba se vyhnout lokálnímu přetěžování půdy, ať již vlivem opakovaného hromadění zvířat na určitých částech pastviny, nebo vlivem techniky při kultivačních zásazích. Poškození lučních i pastevních porostů, např. vyježděním „kolejí“ se mnohem hůře napravuje, než na orné půdě, kde takovou lokální degradaci může částečně či zcela napravit příští kultivační zásah (obrázek 9).

Obrázek 9. Zhutnění půd postihuje nejen orné půdy, ale i půdy luk a pastvin. Napastvinách je třeba dbát na to, aby nedocházelo ani k lokálnímu utužení dlouhodobou nadměrnou koncentrací zvířat kolem napajedel, příkrmišť apod. (námět Miloslav Šimek, výtvarník Hana Kárová)

Pro zachování vhodné struktury půdy a na ochranu před zhutněním jsou důležitá agrobiologická preventivní opatření a specifické technologické zásahy (tabulka 3). Mezi ně se řadí využívání organických hnojiv v dostatečném množství včetně zeleného hnojení a mulčování, omezené používání hnojiv minerálních, udržování optimální hodnoty pH (na strukturu půdy a tedy i odolnost vůči zhutnění působí příznivě vápnění půdy zajišťující v půdě dostatek dvojmocných kationtů vedoucích ke srážení – koagulaci – koloidních částic) a především správně zvolený osevní postup s dostatečným množstvím plodin, které působí kořenovým systémem na tvorbu drobtovité struktury půdy (jetel, vojtěška aj.). Z mechanických opatření jde především o racionalizaci přejezdů a správné načasování pracovních operací, zejména s ohledem na vlhkost půdy. Cestou k řešení je pouze trvalá péče o půdu, která zahrnuje podporu života v půdě všemi prostředky (více viz např. Šimek a kol., v tisku) a jejímž základem je struktura plodin v osevním postupu. Plodiny přispívají přímo i nepřímo k agregaci půdních částic a vytváření drobtovité struktury půdy, zejména produkcí organických látek, prorůstáním půdního profilu kořeny, po jejichž odumření zanechávají v půdě kanálky atd. V tomto mají nenahraditelnou úlohu zejména jeteloviny. Nepřímý efekt rostlin se projevuje např. podporou půdních mikroorganismů, které také uvolňují do půdního prostředí velké množství látek, včetně látek s tmelicím účinkem. 

Tabulka 3. Možnosti zlepšení fyzikálních vlastností půd. Je zřejmé, že opatření se opakují, zahrnují zejména péči o obsah a kvalitu organické hmoty a šetrnou mechanickou kultivaci.

Zopakujme si: fyzikální poměry v půdě jsou velmi důležité pro plodiny i pro společenstvo půdních organismů. Vhodná struktura půdy je předpokladem pro úspěšné a dlouhodobé využívání půdy. Základem péče o dobrou půdní strukturu je pravidelný přísun kvalitních organických látek do půdy a opatření podporující tvorbu humusu. Obohacování i hlubších vrstev půdy organickými látkami lze zajistit pěstováním jetelovin a jetelovinotravních směsek. Tyto rostliny také zanechávají v půdě kanálky po kořenech, které jsou důležitou součástí sítě půdních pórů. Na tvorbě a uchování dobré půdní struktury se významně podílejí půdní mikroorganismy (např. slepováním částic do agregátů) a půdní živočichové (vytvářením půdních pórů, produkcí lepivých látek). Bez organismů se nemůže vytvořit půdní struktura podporující fungování půdy! Půdní agregáty jsou důležitým prostředím pro mikroorganismy a nejmenší živočichy. Představují organizovanou mikrostrukturu, která zásadním způsobem ovlivňuje všechny významné procesy v půdě včetně vodního a vzdušného režimu. 

V příštím díle miniseriálu Zdravá půda - náš odkaz dalším generacím se zaměříme na interakce rostlin se společenstvem půdních organismů a na to, jak je růst a vývoj plodin ovlivňován půdními organismy.

Citovaná literatura 

Brady, N. C., 1990. The nature and properties of soils (10. vydání). New York: MacMillan, 621 s.  

BRADY, N. C., WEILL, R. R., 2014. The nature and properties of soils (14. vydání). Harlow: Pearson, 1046 s.  

ELLIS, S., MELLOR, A., 1995. Soils and environment. London: Routledge, 364 s. 

FOTH, H. D., 1990. Fundamentals of soil science. New York: Wiley, 360 s. 

KLADIVKO, E. J., 2001. Tillage systems and soil ecology. Soil and Tillage Research, 61, s. 61–76.

ROWELL, D. L., 1994. Soil science – methods and application. Burnt Mill: Longman Scientific and Technical, 350 s. 

ŠIMEK, M., a kol., 2019. Živá půda: biologie, ekologie, využívání a degradace půdy. Praha: Academia, 789 s. 

ŠIMEK, M., a kol., v tisku. Živá půda – praktický manuál. Praha: Academia.

Článek vznikl s podporou programu Akademie věd ČR Strategie AV21: Záchrana a obnova krajiny.

text: Miloslav Šimek, Biologické centrum AV ČR, v. v. i.