Sorpčná schopnosť pôdy a faktory, ktoré ju ovplyvňujú
Dôležitou vlastnosťou pôdy je jej schopnosť viazať (zadržiavať, sorbovať) ióny, molekuly, plyny i kvapalné látky. Význam tejto vlastnosti spočíva v tom, že výmenne sorbované (viazané) ióny sú prijateľné pre rastliny a nepodliehajú migrácii. Toto má veľký ekonomický, ale aj ekologický význam.
Formovanie tejto veľmi dôležitej vlastnosti pôdy, o ktorej sa zakladateľ o jej učení (ruský vedec K. K. Gedrojc, 1932) vyjadril, že je to druhý najdôležitejší dej, ktorý sa v prírode odohráva, podmieňujú tzv. pôdne koloidy. Od charakteru a vlastností týchto pôdnych koloidov potom závisí aj veľkosť sorpčnej kapacity, t.j. množstvo sorbovaných látok v pôde.
Pôdny sorpčný (koloidný) komplex, je centrum najrozmanitejších reakcií prebiehajúcich v pôde, je regulátorom chemických, fyzikálnochemických a biologických vlastností pôdy. Z tohto dôvodu sa štúdiu sorpčných vlastností pôd venuje pozornosť už viac ako sto rokov. Prvé štúdie o koloidoch a ich vlastnostiach v bývalej Československej republike siahajú až do roku 1920 (V. Novák).Postupne sa táto problematika rozpracovávala viacerými autormi, a ich prácami, a významnú pozornosť vedeckej komunity pôd predstavuje táto problematika aj dnes.
Pôdny sorpčný koloidný komplex je regulátorom celého spektra chemických, fyzikálnych aj biologických vlastností pôdy. Fyzikálne vlastnosti pôdy sú odrazom množstva koloidnej frakcie. Štruktúrnosť, stálosť agregátov a celý rad technologických vlastností je podmienený aj kvantitatívnou a aj kvalitatívnou funkciou koloidnej fázy pôdy. Rovnako aj chemické vlastnosti sú výsledkom stavu sorpčného komplexu a jeho zmien. Pôdna reakcia, tlmivosť pôdy, stupeň sorpčnej nasýtenosti, výmena iónov, sú neoddeliteľne spojené s pôdnym sorpčným koloidným komplexom.
Veľkosť sorpčnej schopnosti pôdy je podmienená stavbou a zložením koloidného komplexu pôdy. Pôdny koloidný systém obsahuje určité množstvo koloidnej frakcie minerálneho a organického pôvodu, teda dvoch základných stavebných zložiek pôdy. Minerálna časť koloidnej frakcie obyčajne výrazne prevláda v zložení pôdnych koloidov. Kvantitatívny charakter týchto dvoch základných zložiek, ich vzájomný pomer a interakcia a ich kvalitatívne vlastnosti, ovplyvňujú potom aj kvalitatívne vlastnosti pôdy.
| Obr. 1: Fluvizem – príklad "ťažkej" pôdy s vysokým obsahom ílu v pôdnom profile |
Hlavnými minerálnymi časťami pôdneho sorpčného komplexu sú drobné úlomky primárnych minerálov t.j. jemne disperzné časti kremeňa, silikátov, alumosilikátov, atď., ďalej sekundárne ílové minerály skupiny kaolinitu, montmorillonitu, illitu, sľúd a hydrosľúd, ale aj tzv. amorfné minerály - hydratované hlinitokremičitanové gély, hydráty oxidov železa a hliníka.
Organická časť pôdneho sorpčného koloidného komplexu sa vyznačuje vyššou schopnosťou sorpcie ako časť minerálna. Podstatnú zložku organických koloidov tvorí humus. Hlavné skupiny humusových látok v pôde vznikajú humifikačnými procesmi rozkladu organickej hmoty. Tieto látky (humínové kyseliny, fulvokyseliny, humíny a iné) obsahujú rôzne funkčné skupiny, vďaka čomu prejavujú sorpčné schopnosti. Humínové kyseliny predstavujú najdôležitejšiu časť pôdneho humusu. Vyznačujú sa vysokou katiónovou sorpčnou schopnosťou, ovplyvňujú tvorbu pôdnej štruktúry a slúžia aj ako zásobáreň živín pre rastliny. Preto zvyšovanie obsahu humusových látok v pôde má výrazný vplyv na sorpciu katiónov v pôde a tým aj na pôdnu úrodnosť. Dodávaním organickej hmoty do pôdy v rôznej forme, jej následná premena humifikačnými procesmi, zvyšuje obsah organickej koloidnej frakcie, optimalizuje sorpčné vlastnosti, zabezpečuje príjem živín rastlinami a tým sa priamo podieľa na vytváraní produkčného potenciálu pôdy.
| Obr. 2: Kambizem – vyšší obsah pieskovej frakcie v pôdnom profile |
Organická časť pôdneho koloidného komplexu vytvára s minerálnou zložkou komplexy tzv. organominerálnych zlúčenín. Koloidné systémy v pôdach majú preto veľmi zložitý charakter. Z toho pramení aj ich veľká dynamika vlastností, ktoré sa menia podľa podmienok prostredia zvlášť v závislosti na pH, vlhkosti, zložení a koncentrácii pôdneho roztoku. Vodný, vzdušný, tepelný režim pôd, technologické vlastnosti a spracovateľnosť pôd výrazne závisí na kvalite pôdnej štruktúry, ktorú ovplyvňuje hlavne stav koloidného komplexu. Vznik štruktúrnych agregátov v ornici podmieňuje predovšetkým tvorba tzv. hydrogélov, ktoré tmelia jednotlivé zrná pevnej fázy do mikro- a makroagregátov za vzniku drobnohrudkovitej štruktúry v ornici, v dôsledku čoho sa pôda lepšie a ľahšie obrába a spracováva. Zlepšenie kvality pôdnej štruktúry možno pozorovať po zaoraní ďateliny a lucerny (vzniká väčšie množstvo organických humínových koloidov nasýtených Ca2+), po vápnení kyslých pôd (vyšší obsah dvojmocných katiónov), po sádrovaní alkalických pôd (náhrada adsorbovaného Na+ vápnikom) a po premrznutí pôdy (mráz pôsobí na koaguláciu koloidov).
| Obr. 3: Černozem – vyrovnaný pomer zastúpenia piesku, prachu a ílu |
Extrémne obsahy koloidného podielu v pôde (vysoké a nízke) podmieňujú vznik nepriaznivých vlastností pôdy. Vzhľadom na skutočnosť, že v intenzívne obrábaných pôdach Slovenskej republiky (černozeme, hnedozeme, fluvizeme, kambizeme) je zastúpenie organického podielu prevažne nízke, významnou úlohou sa na tvorbe sorpčnej schopnosti podieľajú koloidy minerálnej časti pôdy. Sú to už spomenuté ílové minerály, ktoré sú hlavnou zložkou z nich vznikajúceho ílu. Vysoké zastúpenie ílu v pôdach síce podmieňuje vyššiu sorpčnú schopnosť týchto pôd, avšak obmedzuje prevzdušnenie pôdy a príjem i pohyb vody. Íl je za sucha súdržný, za vlhka lepkavý, pri zmene vlhkosti mení aj svoj objem - napučiava a usádza sa a taktiež prejavuje plasticitu a väzkosť. Pôdy, v ktorých prevládajú ílové častice, majú veľký merný odpor a ťažko sa obrábajú. Po navlhčení sa zlievajú a pri vysýchaní tvoria hrudy a hlboké pukliny, čím sa zhoršuje štruktúrny stav pôdy. Sorpčná schopnosť je síce vysoká, ale mikrobiálna činnosť je obmedzená, pôdy si vyžadujú zvýšenú starostlivosť, vytváranie a udržiavanie dobrého štruktúrneho stavu (zapravovaním dostatočného množstva organickej hmoty), kyprenie, podrývanie a odvodňovanie. Naopak, v pôdach, v ktorých absentuje ílová frakcia a prevláda zastúpenie najmä piesku (teda opačný extrém obsahu ílu) sa netvorí žiadaná štruktúra pôdy, vytvára sa veľmi nepriaznivý vodný a vzdušný režim, pôda má nevyhovujúce technologické parametre a mimoriadne obmedzenú sorpčnú schopnosť.
Záver
Bez dostatočne vyvinutej sorpčnej schopnosti jednotlivých pôd by prakticky neexistovala výživa rastlín (ani mikroorganizmov žijúcich v pôde) a pôda by tým stratila jednu zo svojich základných funkcií. Udržať túto schopnosť, prípadne ju rôznymi agrotechnickými a agrochemickými opatreniami ešte vylepšiť, je teda v záujme každého, kto s pôdou, a na pôde, hospodári. Najdôležitejšími faktormi, ktoré toto dokážu ovplyvniť sú teda: dostatočné množstvo organickej hmoty v pôde, vyvážený pomer v zastúpení jednotlivých zrnitostných frakcií (piesok, prach a íl), neutrálna pôdna reakcia (vápnenie kyslých pôd a sádrovanie alkalických pôd, vyrovnaný vodný a vzdušný pôdny režim.
