WODA W GLEBIE

Woda jest jednym z najważniejszych czynników limitujących wzrost i rozwój roślin.

Wymagania wodne poszczególnych gatunków roślin mogą się znacznie różnić od siebie.

Źródła wody w glebie

Źródłem wody w glebie są: opady atmosferyczne, podsiąkanie wody z głębszych warstw wodonośnych, nawadnianie i skondensowana para wodna.

W naszych warunkach klimatycznych, podstawowe znaczenie w uprawach rolniczych ma ilość, termin występowania oraz intensywność opadów.

• Najbardziej pożądane są opady w okresie wegetacyjnym. Niestety, w najbardziej krytycznym okresie letnim często występują niedobory wody, powodujące katastrofalne susze. Nie mając wpływu na częstotliwość opadów, jedyne co możemy zrobić to budować retencję wodną poprzez właściwe zabiegi uprawowe.
• Drugim czynnikiem decydującym o wykorzystaniu wody z deszczu, jest jego intensywność. Jeśli opad jest zbyt intensywny to część wody szybko przenika w głąb gleby poza zasięg systemu korzeniowego, a na zwięźlejszych glebach spływa po powierzchni. Optymalne są opady o małej intensywności, ok. 4 mm/h.

Odpowiednie zabiegi agrotechniczne, tj. trzymywanie struktury gruzełkowatej i zwiększanie zawartości próchnicy mogą częściowo ograniczyć przesiąkanie wody na glebach lekkich i zwiększyć ją na ciężkich.

Rodzaje wody glebowej

Zachowanie się wody w glebie podlega prawom fizycznym, takim jak:

• zjawisko adhezji – przyciąganie cząsteczek wody przez fazę stałą gleby
• zjawisko kohezji – wzajemne przyciąganie się cząsteczek wody.

Siły te regulują zatrzymywanie wody przez glebę oraz jej ruch w środowisku glebowym. Stąd gleby ciężkie zawierające więcej drobnych cząstek mają większą pojemność wodną, a gleby lekkie są bardziej przepuszczalne.

Biorąc pod uwagę rodzaj i wielkość sił oddziaływujących na wodę w glebie, można wyróżnić następujące rodzaje wody w glebie:

• para wodna w powietrzu glebowym
• woda molekularna – higroskopowa i błonkowa
• woda kapilarna w kapilarach glebowych
• woda wola – infiltracyjna (ruchoma) i gruntowa (stagnująca)
• związana w związkach chemicznych
• stała w postaci lodu.

Wszystkie siły wiążące wodę w glebie nazywamy siłą ssącą gleby lub potencjałem wodnym gleby.
Im mniej jest wody w glebie tym silniej jest ona przez nią zatrzymywana i siła ssąca może osiągać wartości nawet kilkuset megapaskali (MPa). Z kolei w miarę wzrostu wilgotności siły zatrzymujące maleją, a potencjał może spaść do zera przy pełnej wilgotności.

Pojemność wodna gleb

Zdolność do zatrzymywania wody w glebie określana jest mianem pojemności wodnej gleby. Biorąc pod uwagę stan uwilgotnienia gleby wyróżnia się trzy określenia:

• Maksymalna pojemność wodna (MPW) – stan uwilgotnienia gleby, w którym wszystkie wolne przestrzenie są wypełnione wodą. Zjawisko to występuje po długotrwałych lub intensywnych deszczach. Jest szczególnie niepożądane w okresie wegetacji, ponieważ powoduje niedotlenienie korzeni. W konsekwencji wzrost roślin jest zahamowany i zwiększa się ryzyko chorób grzybowych.

• Polowa pojemność wodna (PPW) – określa zawartość wody w glebie pozostającej po przemieszczeniu się nadmiaru wody grawitacyjnej do głębokości drenowania lub lustra wody gruntowej. Z tego powodu stan PPW często nazywa się stanem równowagi drenowania. Po odprowadzeniu nadmiaru wody, ta pozostająca 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) – stan uwilgotnienia 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 przyciąganie wody przez cząsteczki gleby jest tak silne, że korzenie nie mogą pobierać wody z otoczenia i rośliny trwale więdną. Punkt graniczny stanowi moment, w którym woda znajduje się w porach o średnicy mniejszej od 0,002 mm.

Woda dostępna dla roślin

Ilość wody zawartej w glebie, którą mogą wykorzystać rośliny, zależy od średnicy znajdujących się w niej porów glebowych. Ta z kolei jest uzależniona od składu granulometrycznego i agregatów glebowych.

Z tego powodu należy zapobiegać nadmiernemu zagęszczeniu gleby, gdyż powoduje ono zmniejszenie średnicy porów, co w konsekwencji ogranicza dostępność wody dla roślin.

Gleba gliniasta w 10-centymetrowej warstwie zawiera około 20 mm wody dostępnej dla roślin, co odpowiada 200 m³ na hektar. Ilość wody, jaką będą mogły wykorzystać rośliny zależy od tego, jaką objętość gleby przerasta system korzeniowy i jaki ma on zasięg.

Woda w glebie może występować pod wszystkimi stanami skupienia, ale najistotniejsza jest forma płynna. Wraz z rozpuszczonymi w niej substancjami tworzy w glebie roztwór glebowy, z którego pobierane są składniki pokarmowe.

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.

Straty wody z gleby

Podstawową przyczyną strat wody glebowej w warunkach polowych jest ewapotranspiracja czyli transpiracja wody przez rośliny i jej parowanie z powierzchni gleby. Zależy ona głównie od temperatury, wiatru i niskiej wilgotności powietrza. Podczas gorących dni parowanie jest bardzo intensywne, ponieważ różnice pomiędzy ciśnieniem pary wodnej w atmosferze a powietrzem przy powierzchni gleby lub liści, są bardzo duże.

W miarę strat wody z gleby siła ssąca gleby utrudnia jej ruch w glebie i dostępność dla roślin. Rośliny odbierają to jako sygnał do ograniczenia transpiracji, ale wiąże się to ze spowolnieniem wzrostu i rozwoju. W glebie straty spowodowane parowaniem powierzchniowym są uzupełniane na początku przez podsiąkanie kapilarne. Z czasem, gdy siła ssąca gleby wzrasta przemieszczanie wody z głębszych warstw gleby odbywa się w postaci pary wodnej.

Retencja wodna gleb

Możliwości retencyjne gleb (możliwości okresowego zatrzymywania wody w glebie) zależą od wielu czynników, wśród których główne znaczenie ma skład granulometryczny. Przykładowo gleby ciężkie wykształcone z glin i iłów posiadają duże możliwości retencjonowania wody, w przeciwieństwie do gleb lekkich wytworzonych z utworów piaszczystych, których możliwości retencyjne są znacznie mniejsze, (nawet 2–3 krotnie w porównaniu do gleb zwięzłych).

Zdolność zatrzymywania wody na danym polu zależy zarówno od czynników naturalnych jak i zabiegów uprawowych. Najtrudniej zmienić skład granulometryczny, ale można wykonywać inne działania poprawiające retencję. Szacuje się, że każdy 1% materii organicznej w formie próchnicy w glebie może magazynować 150 m³/ha wody. Związki próchnicze mają bardzo wysoką pojemność wodną, są zdolne zatrzymać nawet 5-krotnie więcej wody niż same ważą i dodatkowo jest to woda w formie dostępnej dla roślin. Ma to szczególnie znaczenie dla gleb piaszczystych. Z tego względu wszelkie zabiegi zwiększające zawartość kwasów humusowych mają kluczowe znaczenie w uprawie roślin.