Studium transformace organické hmoty lesních půd pomocí FTIR spektroskopie

Bc. Tereza Nejedlá

Diplomová práce

Study of forest soil organic matter transformation using FTIR spectroscopy

Anotace:

Diplomová práce se skládá z teoretické a praktické části, jež se zaobírají studiem organické hmoty lesních půd. Teoretická část se zprvu zabývá půdotvornými procesy, během kterých vzniká půdní organická hmota. Jelikož se práce věnuje lesním půdám a organické půdě pod porosty v lese, bylo důležitou částí popsat i všechny horizonty nadložního humusu. Dále je také zmíněn i obsah uhlíku v lesních půdách. Druhá větší kapitola vysvětluje principy infračervené spektroskopie, kde je detailněji popsána i metoda DRIFTS a její využití v praxi. Praktická část analyzuje půdní vzorky, které byly odebrány z výsypky Arboretum Antonín nacházející se na Sokolovsku. Pomocí standardizovaných metod bylo změřeno pH suspenze půdy a demineralizované vody, následně i pH extraktů půdy s CaCl2. Také se stanovoval obsah organického uhlíku v konkrétních půdních horizontech jednotlivých porostů. Poslední hlavní analýzou byla spektroskopie FTIR, jejíž spektra nejsou sama o sobě kvantitativní, proto z nich bylo třeba získat kvantitativní hodnoty, a to spočtením několika indexů – index smáčivosti, aromaticity a dekompozice. Hlavním cílem práce bylo porovnat základní chemické vlastnosti nadložních horizontů lesních půd pod porosty, které se liší kvalitativními vlastnostmi opadu, porovnat vlastnosti půdní organické hmoty zmíněných horizontů za pomocí FTIR spektroskopie a z toho následně vyhodnotit použitelnost FTIR spektroskopie pro tyto účely. Výsledné hodnoty tedy prokázaly, že kvalita opadu hraje velkou roli ve vlastnostech půdy (pH) a půdní organické hmoty (smáčivost, aromaticita a půdní rozklad), proto lze vlastnosti půdní organické hmoty dokumentovat pomocí FTIR spektroskopie. Také bylo zjištěno, že organická hmota v hlubších horizontech obsahuje stabilnější a více aromatické látky. Rozdílnost mezi porosty různých dřevin se se vzrůstající hloubkou půdy vytrácí, čímž byly splněny stanovené cíle a potvrzeny všechny hypotézy.

Abstract:

The thesis consists of a theoretical and practical part, which deals with the study of organic matter of forest soils. The theoretical part deals at first with soil-forming processes, during which soil organic matter is formed. As the work is devoted to forest soils and organic soils beneath the stands in the forest, it was an important part to list all the horizons of the aboveground humus as well. The carbon content of forest soils is also mentioned. The second major chapter presents infrared spectroscopy, in which DRIFTS and its use in practice are described in more detail. The practical part analyses soil samples was taken from the Antonín dump located on Sokolovsko. Using standardised methods, soil pH in demineralised water were measured, followed by pH in CaCl2 soil extract. The last main analysis was FTIR spectroscopy, the spectra are not in themselves quantitative, therefore it was necessary to computing quantitative values from them by adding several indices - an index of wettability, aromaticity and decomposition. The main aim of the work was to compare the basic chemical properties of the soil horizons of the forest soils beneath the stands, which differ in the quality characteristics of the fall, to compare the soil organic matter properties of these horizons using FTIR spectroscopy and from this to evaluate FTIR spectroscopy usability for these purposes. The results therefore showed that the quality of litter plays a major role in soil properties (pH) and soil organic matter (wettability, aromaticity and soil decomposition), therefore soil organic matter properties can be documented using FTIR spectroscopy. It was also found that organic matter in deeper horizons contains more stable and more aromatic substances. The difference between stands of different tree species disappeared with increasing soil depth, thus fulfilling the aims and confirming all hypotheses.

Klíčová slova

půdní organická hmota, FTIR spektroskopie, nadložní horizonty

Keywords

soil organic matter, FTIR spectroscopy, soil surface

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 16. 4. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 17. 5. 2023
• Vedoucí: doc. Ing. Lenka Pavlů, Ph.D.
• Oponent: Vilém Podrázský, CSc.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Magisterský studijní program:
Ochrana a využívání přírodních zdrojů