Oddíly
Osobní nástroje
Přihlášení
Nacházíte se zde: Úvod Kontakty - Contacts Benada Jaroslav K měření redoxního potenciálu v půdě
« listopad 2017 »
listopad
PoÚtStČtSoNe
12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930
 

K měření redoxního potenciálu v půdě

Doc. Ing. Dr. Jaroslav Benada, CSc., Kroměříž

Redoxní potenciál v půdě je měřený projev oxidačně redoxních reakcí půdního redox systému. Při zvětrávacích procesech, při procesech biologických a při přeměně organické hmoty v půdě probíhají střídavě oxidační a redukční procesy (oxidace a redukce Fe, Mn, Ti, oxidace sirníku). Měření redoxního potenciálu objasňuje průběh oxidačních a redukčních procesů dříve, než se projeví barevnou změnou v půdním profilu (anaerobní procesy, nepříznivý rozklad organických látek při nadměrném zamokření půdy). Největší význam měření redoxního potenciálu se přikládá charakteristice glejových půd a pro případný návrh melioračních zásahů na zamokřených lokalitách. Na takových půdách jsou nízké redoxní potenciály hlavně v hlubších vrstvách (60-80 cm). Při výrazných aerobních podmínkách bývá redoxní potenciál v půdě nad +350 mV, při normálních aerobních poměrech v rozmezí +150 až +350 mv, pod +150 mV jsou již poměry anaerobní. Černozemě mívají redoxní potenciál +200 až +300 mV, podzoly +350 až +500 mV. (Všechny uvedené hodnoty jsou hodnotami platinové elektrody bez přepočtu na potenciál nasycené kalomelové elektrody +244 mV).

Podle současných metodik použí- vaných v půdoznalství se redoxní potenciál měří v kompaktním vzorku zeminy buď přímo na poli nebo ve vzorku přineseném do laboratoře. V těchto měřeních se nebere v úvahu, že redoxní potenciál ovlivňují především živé rostliny exudáty svých kořenů a že tyto exudáty souvisí s dýcháním kořenů i celé rostliny.

V práci o vlivu přemokření půdy na zvýšení disposice pšenice ke stéblolamu (Ob. listy 2/95), byl vysloven názor, že nepříznivé působení vydatných dešťů by bylo možno měřit buď redoxním potenciálem v půdě nebo oxymetrem. Redoxní potenciál se jeví jako vhodnější, protože zachycuje přímo reakci rostliny na přemokření. Cílem práce bylo ukázat, že redoxní potenciál v prostoru kořenů je závislý především na rostlině a mění se výrazně podle aerobních nebo anaerobních podmínek. Proto modelové pokusy byly kromě půdy provedeny i v hydroponii na filtračním papíře a v říčním písku, kde podíl půdy je vyloučen nebo minimální. Jedná se o předběžné pokusy, které mají vyvolat zájem pedologů, fyziologů a agrotechniků o tento typ měření. Protože se jedná o nový přístup k měření redoxních potenciálů, bylo třeba aspoň stručně uvést i metodiku měření.

Metodika

K měření byla použita plíšková platinová elektroda a standardní nasycená kalomelová elektroda. Uváděné hodnoty představují přímo naměřené hodnoty bez přepočtu na potenciál kalomelové elektrody. Rostliny pšenice odrůdy Hana a ječmene odrůdy Akcent byly pěstovány na filtračním papíře v roládách, v písku nebo v půdě odebrané z povrchové vrstvy. Pokusy v písku a v půdě byly prováděny v kelímcích, jednalo se o kelímky obsahu 200 ml a písek nebo půda byly plněny do 3/4 obsahu nádoby. Do kelímků bylo vyseto vždy cca 30 obilek. V pokusech byla používaná vodovodní voda. Rostliny byly pěstovány při teplotě cca 20 oC. Ostatní metodické podrobnosti jsou uvedeny u výsledků.

Výsledky

A. Hydroponie

Obilky byly vyloženy ke klíčení do rolád z filtračního papíru ( Benada, Váňová: Odrůdová citlivost obilnin na mořidla. Rostl. výroba 1995, v tisku). Proces probíhal v nejprve v aerobních podmínkách při výšce hladiny vody cca 1 cm.

1. U jarního ječmene byla délka koleoptile včetně prvního listu 10 cm. Pak byla roláda zalita vodou do výše obilek. Po 24 hodinách byla naměřena hodnota redoxního potenciálu v oblasti kořenů -570 mV.

2. Obilky pšenice byly dány do vody, obilky neklíčily, jen nabobtnaly. Redoxní potenciál vody s obilkami po 4 dnech byl -560 mV.

Vodovodní voda bez rostlin měla redoxní potenciál +120 mV.

Z pokusů vyplývá, že exudáty kořenů ovlivňují redoxní potenciál vody, v níž rostou podstatně více a rychleji, než by se mohly měnit redoxní procesy v půdě bez rostlin.

B. Rostliny v říčním písku 1. Pšenice byla vyseta do písku, který byl udržován mírně vlhký. Obilky dobře vyklíčily. V době měření byla délka nadzemní části rostlin cca 8 cm a redoxní potenciál v oblasti kořenů byl +220 mV. Po zaplavení vodou klesl redoxní potenciál po 5 hodinách na -210 mV.

2. Ječmen Akcent, naklíčený v písku aerobně, pak zalit vodou. Za 24 hod. klesl redoxní potenciál na -595 mV. Po zalití vodou pokles redoxního potenciálu byl patrný již po 15 minutách ( pokles o 10 mV). Po dvou hodinách poklesl redoxní potenciál o 110 mV.

3. Redoxní potenciál písku zaplaveného vodou měl hodnotu +100 mV.

4. Redoxní potenciál písku mírně ovlhčeného + 122 mV.

Z pokusů skupiny v písku vyplývá, že zaplavení písku vodou nemění příliš redoxní potenciál. Jeho hodnota se však výrazně mění v případě přítomnosti kořenů obilnin.

C. Rostliny v půdě.

1. Půda byla odebrána z pole, přesátá a vysušená.

Pak vzorek půdy byl před měřením ovlhčen vodou. Počáteční redoxní potenciál měl hodnotu +210 mV, pak pomalu stoupal na +260 mV.

Vzorek stejné půdy byl na 24 hodin zaplaven vodou. Redoxní potenciál byl nejprve + 228 mV a zvolna stoupl na +260 mV.

2. Pšenice vypěstovaná v půdě do výšky cca 10 cm. Pak jedna varianta ponechána v aerobním stavu, druhá varianta zalita na 24 hodin vodou (anaerobní podmínky). Redoxní potenciál v oblasti kořenů aerobní varianty byl +230 mV, anaerobní varianty -140 mV.

3. Obdobný pokus s ječmenem, avšak redoxní potenciál měřen až za 3 dny po zalití vodou. Byla naměřena hodnota -530 mV.

4. Ječmen vypěstován do výšky 8 cm v aerobních podmínkách v půdě. V prostoru kořenů byla zjištěna hodnota + 240 mV. Pak půda přeplavena vodou. Po 20 hodinách byla zjištěna hodnota -590 mV. Potom do kelímku přidáno cca půl gramu Ca(NO3)2. Po 20 hodinách byla v prostoru kořenů naměřena hodnota +210 mV. Z pokusu plyne, že kořeny jsou schopny využít k dýchání kyslík z dusičnanu a tím se na přechodnou dobu navodí aerobní podmínky i při zaplavení vodou.

Bylo zjištěno, že redoxní potenciál anaerobní varianty klesá více při slunečním svitu, než za podmračného dne. Naproti tomu redoxní potenciál aerobní varianty v oblasti kořenů za slunka stoupá.

Hnědnutí špiček listů a odumírání rostlin v anaerobních podmínkách se projeví zřetelně až za 5-7 dnů, výrazný pokles redoxního potenciálu se projeví prakticky už za 24 hodin a první změny za 15 minut . Ve srovnání s hydroponií a říčním pískem jsou změny pozvolnější.

D. Měření na poli

Měření redoxního potenciálu na poli (degradovaná černozem) v oblasti kořenů pšenice 20. 3. 1995. Půda vlhká, lepivá, teplota +5 oC. Naměřená hodnota +180 až 190 mV. Hodnota mimo oblast kořenů + 210 mV.

V plné vegetaci bude třeba provést největší rozsah měření při různých podmínkách a v plném zápoji rostlin. Už první měření však naznačují, že redoxní potenciál budou ovlivňovat především kořeny.

Diskuze

Z pokusů vyplývá, že redoxní potenciál v půdě při zaplavení vodou v přítomnosti kořenů obilnin klesá na velmi nízkou hodnotu, mnohem nižší, než je např. naměřena v oglejené půdě bez přítomnosti většího množství kořenů. Redoxní potenciál obráží zřejmě redoxní stav kořenů, při čemž látky, které jsou nositelem tohoto redoxního stavu, difundují z kořenů do prostředí. Předpokládám, že se jedná o fenolické látky. Pokud byla voda, v níž byly pěstovány rostliny v roládách , nanesena na filtrační papír a skvrna vysušena, pak na jejich okraji byl zjištěn pod UV světlem silný fluoreskující žlutozelený pás. Tak velký rozsah redoxních potenciálů (od cca +300 mV do -500 mV) nemůže způsobit žádná anorganická soustava v půdě, ale mohou ji způsobit fenolické látky.

U půdy bez rostlin zaplavení vodou nemá v krátkém údobí podstatný vliv na redox.

Jaký je význam poklesu redoxního potenciálu v prostoru kořenů pro rostliny? Nízký redoxní potenciál v oblasti kořenů zabrání především translokaci auxinu do kořenů, protože tato látka je translokována do oblasti vysokého potenciálu. To má za následek zastavení růstu rostliny, její žloutnutí a postupné odumření. Ale je zastavena také translokace dalších látek v rostlině, protože se zvrátí přirozený gradient (listy mají zpravidla nízký redoxní potenciál, kořeny vysoký redoxní potenciál). V takových podmínkách bude velmi omezený příjem hnojiv, především N, který je translokován do oblasti nízkého redoxního potenciálu rostliny. Uvedené pojetí redoxních potenciálů v půdě umožňuje pochopit, proč pře- mokření půdy během zimy není škodlivé pro rostliny. Za nízké teploty je malá metabolická aktivita rostlin a malá potřeba kyslíku. Proto se ani v anaerobních podmínkách během zimy rostliny v oblasti kořenů "nedusí".

Redoxní potenciál i velmi kvalitních a úrodných půd může po velkých srážkách během plné vegetace klesnout přechodně na nízkou hodnotu, velmi škodlivou pro rostliny. Tento pokles není dán půdou, ale vylučovanými redoxními systémy pěstované rostliny.

V současné době se otvírá možnost měření redoxních potenciálů v půdě pro širokou veřejnost. Jsou k dostání za dostupnou cenu kapesní digitální multimetry se vstupním odporem 10 mega Ohmů a "data hold" systémem (cena 3-4 tis. Kč), ale i jednodušší digitální potenciometry za cenu kolem 600 Kč, jimiž lze redoxní potenciály měřit přímo v polních podmínkách. Ke všem těmto přístrojům je třeba si opatřit redoxní platinovou elektrodu a srov- návací kalomelovou elektrodu. Toto jednoduché měření umožní agronomům zjistit velmi rychle, zda budou přijímány živiny a zda nevzniká disposice pšenice pro stéblolam (za nízkých redoxních potenciálů v půdě v oblasti kořenů). Další použití měření redoxních potenciálů bude prověřováno.

Závěr: Z předložených výsledků vyplývá závažné doporučení k metodice měření. Pokud se měří redoxní potenciál v půdě pro účely vlivu půdy na rostliny, měl by se měřit především in situ v oblasti kořenů rostlin. Měřením redoxních potenciálů v půdě bude možno jednoduše zjistit negativní vliv přemokření půdy, přílišného utužení půdy a dalších negativních vlivů na fyziologii rostliny a její růst.

 

Akce dokumentů