Půda je jedním z největších zásobníků organického uhlíku na Zemi. Cyklus uhlíku je silně ovlivněn organismy. Hlavním zdrojem půdní organické hmoty jsou rostliny. Opad a mrtvá biomasa rostlin i dalších organismů jsou v půdě jednak rozkládány, jednak stabilizovány a ukládány. Sekvestrace uhlíku v půdě je slibným mechanismem ke snížení obsahu uhlíkatých látek v atmosféře.
K dalšímu čtení v Živě
Živá půda 1. Kdo v půdě žije? (2020, 1)
Živá půda 7. Prostorová, časová a funkční organizace půdy (2021, 2)
Budoucnost našich lesů: bude v nich mít své místo i smrk? (2021, 2)
seriál prof. Josefa Ruska Živá půda (2000, 1–6)
Seznam použité literatury je v PDF formátu ke stažení níže pod obrazovou galerií.
Soil is one of the biggest carbon reservoirs on Earth. Carbon cycling is strongly influenced by organisms. Plants are the major source of soil organic matter. Litter and dead biomass of plants and other organisms are in soil either decomposed or stabilised and stored. Carbon sequestration in soil is a promising mechanism to decrease carbon accumulation in atmosphere.
-
Hlavním zdrojem uhlíkatých látek a půdní organické hmoty v suchozemských ekosystémech jsou rostliny. V agroekosystémech je sice část biomasy plodin odnesena ve formě produktů, ale část biomasy může zůstat na poli. Pro žádoucí průběh biologických procesů je velmi důležité tuto „zbytkovou“ biomasu do půdy zapravit a tím ji využít pro podporu společenstev půdních organismů. Taková péče se projeví i na výnosech následných plodin a celkově na všech podstatných funkcích půdy. Foto R. Vácha
-
Schéma globálního cyklu uhlíku na Zemi. Množství v jednotlivých rezervoárech je uvedeno v gigatunách (Gt; Gt = Pg = 1015 g). Uvedené schéma je pouze jedním z možných, různí autoři odhadují zásoby i přenosy C odlišně. V základních rysech se ale shodují, včetně „přebytku“ globální bilance v posledním období v rozsahu asi 3–5 Pg C/rok, který se projevuje nárůstem množství C v atmosféře. Upraveno podle: W. H. Schlesinger (2002) a S. Killops a V. Killops (2005), údaje podle posledních dostupných globálních odhadů, viz P. Friedlingstein a kol. (2020)
-
Propojení cyklu uhlíku v půdě s atmosférou prostřednictvím CO2. Primární autotrofní producenti (zde rostliny) poutají CO2 fotosyntézou ve své biomase. Po mnoha transformacích se uhlík vrací do atmosféry, z velké většiny ve formě CO2, ale i ve formě CH4 coby výsledek rozkladu organické hmoty za nedostatku kyslíku. Velká část přeměny probíhá v půdě a sedimentech. Upraveno podle: J. D. Van Elsas a kol. (2006), viz H.-P. Blume a kol. (2016)
-
Zásoba organického uhlíku (kg C/m2) v hlavních biomech s charakteristickou průměrnou roční teplotou a průměrným ročním úhrnem srážek. Pro lesy mírného pásu (temperátní les) jsou uvedeny údaje pro teplé (nižší hodnota) a chladné (vyšší) podmínky, pro tropický les údaje pro vlhké (vyšší) a suché (nižší) podmínky. V dolní části obr. jsou uvedeny typické poměry v biomech (EM = ektomykorhiza, ECM = erikoidní mykorhiza, AM = arbuskulární m.; ekosystémoví inženýři – zejména žížaly a termiti). Upraveno podle: G. B. deDeyn a kol. (2009), viz D. C. Coleman a kol. (2018)
-
Schéma přenosu uhlíku mezi atmosférou a biomasou. Ve formě CO2 je vázán ve fotosyntéze do organických sloučenin biomasy, odkud se respirací posléze uvolňuje. Metanogenezí může být CO2 přeměněn na metan, který buď uniká do atmosféry, nebo je zpětně oxidován metanotrofií na CO2. Metan vzniká i při anaerobním rozkladu organických látek.
-
Zdroje a využití půdní organické hmoty. Zásadním a často řádově zdaleka největším zdrojem je rostlinný opad a zbytky rostlin včetně kořenů a kořenových exsudátů. Půdní organická hmota slouží po svém rozkladu jako zdroj živin autotrofním organismům, ale zejména je zdrojem uhlíku a energie pro heterotrofní organismy. Upraveno podle: R. E. White a kol. (1992), viz S. Ellis a A. Mellor (1995)
-
Hlavní toky vodorozpustných a v půdě pohyblivých forem uhlíku a jeho zásobníky v půdě. Schéma nezahrnuje půdní organickou hmotu a kumulaci uhlíku v hůře dostupných formách ani postupný rozklad komplexnějších organických látek. Hlavním zdrojem labilních a dostupných uhlíkatých sloučenin jsou v půdě kořeny rostlin. Produkují rozpustné jednodušší organické látky ve formě kořenových exsudátů, které stimulují společenstva půdních organismů a biologickou aktivitu (jež vede ke zvýšenému uvolňování živin pro rostliny). Po mineralizaci organických látek se uhlík vrací ve formě CO2 a dalších plynů do atmosféry, odkud byl rostlinami odčerpán. Část organických látek z exsudátů nebo z rozložené biomasy je (dočasně) vázána v půdních částicích, jiné mohou být vyplaveny. Část uhlíku z biomasy využijí půdní živočichové. Upraveno podle: D. L. Jones a kol. (2003), viz D. C. Coleman a kol. (2018)
-
Vztah mezi půdní organickou hmotou a dalšími důležitými charakteristikami a funkcemi půdy. Půdní organická hmota přímo i nepřímo ovlivňuje např. strukturu půdy, její schopnost zadržovat vodu i početnost a rozmanitost společenstev půdních organismů (biodiverzitu), pro něž je zdrojem uhlíku a energie. Obsah a vlastnosti půdní organické hmoty určují objemovou hmotnost půdy, její chemické vlastnosti včetně kationtové výměnné kapacity a zásobu živin pro rostliny i mikroorganismy. Upraveno podle: Ch. W. Rice a kol., viz J. M. Kimble a kol. (2019)
-
Vztah mezi půdní organickou hmotou a dalšími důležitými charakteristikami a funkcemi půdy. Půdní organická hmota zajišťuje větší odolnost vůči suchu a erozi a má řadu dalších funkcí včetně poskytování různých ekosystémových služeb. Upraveno podle: Ch. W. Rice a kol., viz J. M. Kimble a kol. (2019)
-
Postup rozkladu biomasy. Jestliže se do půdy dostane větší množství rostlinné biomasy, mikroorganismy ji rychle osídlí a rozkládají. Tato fáze je doprovázena nárůstem počtu i biomasy mikroorganismů a indikuje ji tvorba a uvolňování značného množství CO2. Po vyčerpání dobře dostupné „potravy“, tedy snadněji rozložitelných organických látek, začne množství i biomasa mikroorganismů klesat. Látky z jejich odumírajících buněk jsou ihned využívány jinými mikroorganismy a tyto procesy opět doprovází uvolňování CO2 a dalších metabolitů. S tím, jak se množství rozložitelné organické hmoty v systému snižuje, klesá i aktivita mikroorganismů, až se vrátí na úroveň blízkou před vnesením organické látky (biomasy) do půdy. Malá část uhlíku původní rostlinné biomasy může být vázána v biomase mikroorganismů a určitá část byla přeměněna na organické látky relativně odolné rozkladu (humus). Upraveno podle: N. C. Brady a R. R. Weil (2014)
-
Zemědělské půdy v České republice zabírají přibližně 55 % výměry státu. Jejich převážná většina trpí dlouhodobě nedostatečným přísunem organických látek. Hlavní příčinou je malá produkce organických hnojiv kvůli nízkým stavům hospodářských zvířat. To vede k poškozování půd a snižování jejich kvality i schopnosti zajišťovat dostatečnou produkci potravin. Foto M. Šimek
-
Třídění půdní organické hmoty podle rozložitelnosti a typický poměr C : N různých frakcí. Půdní organická hmota (OH) se může dělit na aktivní (labilní), půdními mikroorganismy relativně lehce metabolizovatelnou hmotu, na pomalu rozložitelnou (rekalcitrantní) a na pasivní či inertní, tedy velmi pomalu rozložitelnou organickou hmotu. Jednotlivé složky mají typický poměr C : N a dobu rozkladu. Především mikrobiálními i chemickými procesy jsou půdní organické látky přeměňovány z jedné formy na jinou. Všechny přeměny doprovází uvolňování (ztráty) uhlíku ve formě CO2 a někdy CH4. Celkově se takto ve formě plynů uvolní více než dvě třetiny uhlíku z rozkládaného materiálu. Upraveno podle: K. Paustian a kol. (1992), viz N. C. Brady a R. R. Weil (2014)
-
Výskyt a relativní význam různých skupin edafonu v půdě ve vztahu k hlavním formám humusu. (Pozn.: hemimoder je některými autory vyčleňován jako přechod mezi mulem a moderem, bez H horizontu, tedy rostlinných zbytků v silném stupni rozkladu. Blíže v textu.) Upraveno podle: J.-M. Gobat a kol. (2004)
