Wilgotność a wielkość cząsteczek gleby: Klucz do efektywnego rolnictwa
- Szczegóły
Utrzymanie odpowiedniej wilgoci w glebie stanowi jedno z najważniejszych wyzwań współczesnego rolnictwa, zwłaszcza w kontekście nieregularnych opadów i coraz częstszych okresów suszy. Gdy gleba nie jest właściwie nawodniona i chroniona, traci swoją strukturę oraz wodę, co czyni ją bardziej podatną na erozję i degradację. W efekcie zmniejsza się jej aktywność biologiczna, co negatywnie wpływa na zdolność roślin do przyswajania kluczowych składników odżywczych.
Jak efektywnie zachować wilgoć w glebie, aby rośliny mogły w pełni z niej korzystać? W tym artykule omówimy najskuteczniejsze metody i narzędzia, które mogą pomóc rolnikom w zachowaniu wilgoci w glebie i poprawie kondycji roślin.
Woda w glebie i jej znaczenie
Woda w glebie może występować pod wszystkimi stanami skupienia, ale najistotniejsza jest forma płynna. Woda glebowa z rozpuszczonymi w niej substancjami tworzy roztwór glebowy. Dla uproszczenia używamy terminu woda glebowa, a o roztworze glebowym mówimy w kontekście dostępności składników glebowych.
W naszych warunkach klimatyczno-glebowych podstawowym źródłem wody są opady atmosferyczne. Wody gruntowe z głębszych warstw wodonośnych mają mniejsze znaczenie, ale bardzo ważny jest poziom zalegania lustra wody gruntowej. Jeżeli jest zbyt płytka, to uniemożliwia rozwój korzeni i dyskwalifikuje dane pole jako przydatne do zakładania plantacji. Poziom wody gruntowej należy badać wczesną wiosną, gdy jest on najwyższy. Obecnie z powodu zmian klimatu problem wody ma niebagatelne znaczenie. Wszystko przez to, że coraz częściej występuje deficyt wody i katastrofalne susze.
Źródła wody w glebie
Źródłem wody w glebie są przede wszystkim różnego rodzaju opady atmosferyczne, podsiąkanie wody z warstw wodonośnych, nawadnianie i skondensowana para wodna. W warunkach Polski podstawowe znaczenie ma ilość opadów oraz ich jakość, tzn. termin występowania oraz intensywność. Najbardziej pożądane są opady w okresie wegetacyjnym, czyli od kwietnia do października.
Przeczytaj także: Poradnik: walka z wilgocią w mieszkaniu
Niestety średnio większość opadów przypada w terminie spoczynku roślin. Natomiast w najbardziej krytycznym okresie letnim często mamy wprost do czynienia z niedoborami opadów, powodującymi katastrofalne susze. W żadnym razie nie mamy wpływu na częstotliwość opadów.
Intensywność opadów
Drugi czynnik to intensywność opadu. Z punktu wymagania roślin optymalne są opady o małej intensywności, około 4 mm·h-1. Jeżeli opad jest zbyt intensywny, to część wody szybko przenika poza zasięg systemu korzeniowego lub jest tracona na zwięźlejszych glebach jako spływ powierzchniowy. Umiejętne zabiegi agrotechniczne mogą częściowo sprawić, że woda w glebie lekkiej będzie mniej przesiąkać i zwiększy się na ciężkich.
Rodzaje pojemności wodnej gleby
Biorąc pod uwagę stan uwilgotnienia gleby, możemy wyróżnić różne rodzaje pojemności wodnej:
- Maksymalna pojemność wodna (MPW) - stan uwilgotnienie gleby, w którym wszystkie wolne przestrzenie wypełnia woda. Zjawisko to występuje po długotrwałych deszczach lub intensywnych opadach, zimą i wczesną wiosną oraz poniżej poziomu wód gruntowych. Jest szczególnie niepożądane w okresie wegetacji, gdy wystąpi stagnacja wody po intensywnych lub długotrwałych opadach, ponieważ powoduje niedotlenienie korzeni.
- Polowa pojemność wodna (PPW) - poziom uwilgotnienia gleby, w którym nadmiar wody grawitacyjnej przemieścił się do głębokości drenowania lub lustra wody gruntowej. Z tego powodu stan PPW często nazywa się stanem równowagi drenowania. Po odprowadzeniu nadmiaru wody, woda znajdująca się w drenach lub rowach drenarskich przestaje płynąć. Przy pojemności polowej wyżej położone w profilu glebowym duże pory wypełnione są powietrzem, drobne natomiast wodą.
- Punkt trwałego więdnięcia (PTW) - opis stanu uwilgotnienie gleby, w którym woda zawarta w glebie jest utrzymywana siłą przekraczającą ciśnienie równe ciśnieniu wywieranemu przez słup wody o wysokości 150 m (1500 kPa). Przy takich wartościach przyciągania wody przez cząsteczki gleby korzenie nie mogą pobierać wody z otoczenia. Punkt graniczny stanowi moment, w którym woda znajduje się w porach o średnicy mniejszej od 0,002 mm.
Rozmiar cząstek gleby a intensywność parowania
Ilość wody traconej przez parowanie z gleby jest silnie uzależniona od wielkości agregatów glebowych w warstwie siewnej. Optymalny zakres wielkości cząstek to od 0,02 do 50 mm. Zbyt drobne cząstki gleby, poniżej 0,02 mm, czyli tzw. frakcja pyłowa, zwiększają parowanie wody ze względu na intensywny proces podsiąkania. Natomiast zbyt duże cząstki, powyżej 50 mm, prowadzą do nadmiernego napowietrzenia gleby, co sprzyja jej wysychaniu.
Zachowanie odpowiedniej struktury gleby, zrównoważonej pod względem rozmiaru cząstek, pomaga stworzyć naturalną ochronę przed utratą wilgoci.
Przeczytaj także: Wakacje w Bodrum
Istotność gruzełkowatej struktury gleby dla jej właściwości
Budowa gleby odgrywa istotną rolę w retencji wody. Gleba o stabilnej, gruzełkowatej strukturze skuteczniej zatrzymuje wilgoć, zapewniając roślinom stałe nawodnienie. Na dobrze uformowanych glebach rośliny mogą korzystać nawet z 85% dostępnej wody, podczas gdy w glebach o zaburzonej strukturze wykorzystanie to spada do zaledwie 15%.
Aby wspomóc procesy tworzenia trwałej struktury gleby, zaleca się stosowanie preparatów humusowych. Te środki stabilizują gruzełkowatą budowę gleby, zwiększając jej zdolność do magazynowania wody i dostarczania składników odżywczych roślinom.
Pojemność wodna opisuje całkowitą ilość wody, którą gleba może przechowywać i wiązać. Proces wiązania wody w glebie odbywa się zgodnie z zasadami kapilarności i adsorpcji: ciaśniejsze kapilary lub pory prowadzą do większego wzrostu wody oraz do większych sił kapilarnych i adsorpcyjnych, które utrzymują wodę w glebie.
Praktyki uprawowe wspierające zatrzymywanie wody w glebie
Do metod wspierających zatrzymywanie wody w glebie należą mulczowanie oraz minimalna, ochronna uprawa gleby. Mulcz, czyli pokrywa z resztek roślinnych, ogranicza parowanie wody i hamuje wzrost chwastów. Natomiast bardzo płytka uprawa ściernisk oraz techniki bezorkowe pozwalają na zachowanie struktury gleby, redukując ryzyko jej wysychania.
Stosując te metody, rolnicy mogą maksymalnie efektywnie wykorzystać dostępne zasoby wodne, co jest szczególnie istotne w obszarach zagrożonych okresowymi suszami.
Przeczytaj także: Poradnik pomiaru wilgotności
Odpowiednie zabiegi agrotechniczne i prawidłowe nawożenie
Każda operacja agrotechniczna wpływa na zdolność gleby do zatrzymywania wody. Odpowiednio dobrana uprawa, zwłaszcza z pominięciem orki, sprzyja tworzeniu warunków korzystnych dla wzrostu korzeni. Płytkie spulchnianie gleby pomaga przerwać kapilarne wznoszenie wody, co zmniejsza jej parowanie. Przed siewem zaleca się spulchnić glebę na głębokość odpowiadającą głębokości siewu, co zapewnia nasionom lepszy dostęp do wilgotnego środowiska.
Wysoka zawartość substancji organicznej w glebie znacząco zwiększa jej zdolność do magazynowania wody. Stosowanie naturalnych i organicznych nawozów, takich jak kompost, podnosi poziom próchnicy, dzięki czemu gleba może zatrzymać 3-5 razy więcej wody niż jej składniki mineralne. Nawozy fosforowe i potasowe warto aplikować na większą głębokość, co wspiera rozwój systemu korzeniowego i poprawia efektywność wykorzystania dostępnej wody.
Rośliny okrywowe i przejściowe
Poplony i międzyplony to proste, ale skuteczne sposoby ochrony gleby przed wysychaniem. Te krótkotrwałe uprawy tworzą zwartą okrywę roślinną, która chroni glebę przed bezpośrednim działaniem słońca i wiatru, zmniejszając parowanie wody i erozję. Rośliny poplonowe przyczyniają się także do wzbogacenia gleby w materię organiczną, co zwiększa jej zdolność do retencji wody.
Dobór właściwych odmian roślin oraz odpowiednia strategia nawożenia
Właściwy wybór odmian roślin oraz prawidłowe nawożenie to kluczowe elementy przygotowań na wymagające warunki. Szczególnie istotne jest wybieranie odmian odpornych na suszę i cechujących się dobrą zdrowotnością. Inwestując w certyfikowany materiał siewny, zapewniamy sobie rośliny o dużej sile wzrostu, które lepiej radzą sobie w sytuacjach niedoboru wody.
Istotnym aspektem jest także odpowiednio dobrane nawożenie, uwzględniające zasobność gleby oraz potrzeby roślin. Fosfor wspiera rozwój systemu korzeniowego, co pozwala na efektywniejsze pobieranie wody, natomiast potas odpowiada za jej transport w roślinach, co jest niezwykle ważne w czasie suszy. Niedobór potasu sprawia, że rośliny szybciej więdną w niekorzystnych warunkach. Nie można również zapominać o mikroelementach, takich jak mangan, który sprzyja procesom tworzenia próchnicy. Gleba powinna być postrzegana jako złożony ekosystem, w którym pożyteczne organizmy przekształcają pierwiastki w formy przyswajalne dla roślin. Kluczową rolę odgrywa także gruzełkowata struktura gleby i zawartość próchnicy, stabilizowane przez materię organiczną, które wspomagają retencję wody.
Zahamowanie procesu utraty wody z gleby zaraz po zakończeniu zbiorów
Aby zapobiec utracie wody z gleby, konieczne jest szybkie podjęcie działań zaraz po żniwach. Zwlekanie z pierwszymi zabiegami uprawowymi prowadzi do intensywnego parowania na nieuprawionej glebie. W upalne dni straty mogą wynosić nawet 80 litrów na metr kwadratowy dziennie, co odpowiada miesięcznym opadom w okresie letnim.
Aby temu zapobiec, należy niezwłocznie wykonać płytką uprawę gleby. Tego typu zabiegi skutecznie ograniczają parowanie, stymulują kiełkowanie chwastów i samosiewów, które można następnie usunąć podczas kolejnego etapu uprawy.
Znaczenie nawozów wapniowych
Jednym z głównych agrotechnicznych czynników decydujących o zawartości próchnicy jest wapnowanie gleb. W zabiegu tym należy stosować nawozy o dużej reaktywności. Dobrym wyborem będzie SuperMag - granulowane węglanowe wapno magnezowe produkowane przez Polcalc Nawozy Wapniowe Sp. z o.o. Nawóz ten jest produkowany z rozdrobnionej maczki wapniowo-magnezowej o wielkości cząsteczek od 0,01 do 0,09 mm, przy czym ponad 50% cząstek ma średnicę mniejszą niż 0,02 mm. Tylko takie rozdrobnienie mączki warunkuje 100% reaktywności nawozu, ponieważ im więcej frakcji pylistej zawiera nawóz wapniowo-magnezowy, tym bardziej zwiększa się jego powierzchnia reakcji z roztworami glebowymi.
Należy wspomnieć, że dobroczynny wysokoreaktywny magnez zawarty w granulacie SuperMag w ilości 42% MgCO3 spełnia również w roślinie szereg innych ważnych funkcji fizjologicznych. Pierwiastek ten reguluje intensywność fotosyntezy. Nie tylko dlatego, że jest głównym strukturalnym składnikiem chlorofilu, ale również dlatego, że jest aktywatorem kilku jej etapów. Magnez decyduje także o przemianach energetycznych w roślinie, syntezie węglowodanów, tłuszczów i białek oraz w transporcie asymilatów, a oprócz tego ogranicza zawartość azotanów.
Wpływ struktury gleby na zatrzymywanie wody
Zdolność gleby do zatrzymywania wody (tzw. pojemność wodna) zależy od jej składu granulometrycznego oraz zawartości materii organicznej (zwłaszcza próchnicy). Próchnica wiąże 3-5 razy więcej wody w stosunku do swojej masy. Wymaga to jednak właściwej, tzn. gruzełkowatej struktury gleby. Zwiększa ona zdolność gleby do retencji wody, przez co ogranicza spływy powierzchniowe wody oraz nasilenie erozji.
Ważnym aspektem jest również odpowiednie zagęszczenie gleby. Prawidłowe zagęszczenie gleby pod nasionami umożliwiające roślinom prawidłowe wschody powinno wynosić 1,4-1,5 g/cm2. Nadmierne zagęszczenie powoduje zmniejszenie wolnych przestrzeni (porów) w glebie i zgromadzenie w niej wody co w konsekwencji ogranicza dostępność wody dla roślin. Dlatego należy zapobiegać nadmiernemu zagęszczeniu gleby poprzez ograniczenie uprawek oraz w miarę możliwości ograniczanie przejazdów stosując agregaty uprawowe, maszyn z szerokim ogumieniem, które w mniejszy stopniu ugniatają glebę.
Susza rolnicza w Polsce
Susza rolnicza w Polsce stała się jednym z największych problemów produkcji żywności. Rolnictwo jest bardzo ważnym sektorem polskiej gospodarki - odpowiada m.in. za zatrudnienie ok. 14% osób pracujących. Przyjmuje się, że na wyprodukowanie 1 tony suchej masy rośliny zużywają średnio 350-400 ton wody. Niedobór wody powoduje zaburzenie w przebiegu procesów życiowych rośliny, których widocznym efektem jest zahamowanie wzrostu i rozwoju rośliny. Uważa się, że niedobór wody jest jednym z głównych czynników stresowych. Wystąpienie suszy oznacza obniżenie plonów z produkcji roślinnej przeciętnie o 20-40% w porównaniu do uzyskanych przy średnich wieloletnich warunkach pogodowych.
Już w latach 1961-2006 zaobserwowano zmniejszenie ilości wody dostępnej dla roślin o 60-90 mm. W 2018 roku średni opad atmosferyczny wynosił zaledwie 564,4 mm. Na znacznej części Polski opady nie przekraczają natomiast 500 mm wody rocznie. Są to wielkości charakterystyczne dla najbardziej suchych obszarów Europy.
Wilgotność gleby - definicje i pomiary
Gleba jest porowatą strukturą trójfazową, składającą się z fazy stałej (cząstek mineralnych, organicznych i mineralno-organicznych), fazy ciekłej (wody i roztworu glebowego - wody glebowej wraz z rozpuszczonymi w niej związkami mineralnymi i organicznymi) oraz fazy gazowej (powietrza glebowego - mieszaniny gazów i pary wodnej). Wilgotność gleby (zawartość wody w glebie) można wyrazić procentowo w stosunku do suchej masy gleby (wilgotność absolutna wagowa), objętości gleby (wilgotność absolutna objętościowa) bądź za pomocą stopnia wilgotności.
Wilgotność wagowa definiowana jest jako stosunek masy wody zwartej w glebie do masy fazy stałej gleby (po wysuszeniu w temperaturze 105°C) wyrażony w procentach wagowych:
Wilgotność objętościowa definiowana jest jako stosunek objętości wody zawartej w glebie do całkowitej objętości gleby (przed wysuszeniem) wyrażony w procentach objętościowych:
Stopień wilgotności definiowany jest jako stosunek objętości wody zawartej w glebie do całkowitej objętości wolnych przestrzeni (porów) w glebie:
Wilgotność gleby określana jest z wykorzystaniem następujących metod:
- metody grawimetrycznej (suszarkowo-wagowej) - zawartość wody w glebie oznacza się na podstawie różnicy masy próbki gleby przed i po wysuszeniu w temperaturze 105°C;
- metody reflektometrii w domenie czasu TDR (Time Domain Reflectometry) - zawartość wody oznacza się na podstawie pomiaru prędkości rozchodzenia się impulsu elektromagnetycznego w badanej próbce gleby, zależnej od stałej dielektrycznej tej próbki.
tags: #wilgotność #a #wielkość #cząsteczek #gleby
