GROND: DIE PRODUSENT SE BELANGRIKSTE BATE Deel 10: Grondwater (ii)

2640

Grond is die mees fundamentele hulpbron vir die produsent waarsonder voedsel en natuurlike vesel nie geproduseer kan word nie. Hierdie artikel vorm deel van ‘n reeks wat hierdie hulpbron uitlig.

Die beweging van water in grond is van groot belang om sodoende die water deur die profiel te versprei en aan plante beskikbaar te stel. In die vorige artikel is die energietoestand van water in grond bespreek. In die vorige artikels is die energietoestand van water bespreek. In hierdie artikel word die grondwaterkonstantes en die hidrouliese geleiding van water in grond bespreek.

Grondwaterkonstantes

Die hoeveelheid water in ‘n grondprofiel is altyd aan die verander, tog is daar per definisie ‘n paar “afsnypunte” in grondwaterbestuur wat vir die grondgebruiker van groot belang is.

Versadigingspunt
Wanneer grond deur swaar reën of besproeiing oormatig benat word, gebeur dit dikwels dat amper alle lug in die porieë uitgedryf en met water gevul word. Dit word as die maksimum waterhouvermoë van grond beskou. Wanneer hierdie toestand oor die lange duur plaasvind, word gesê die grond is versadig of versuip. Die matrikspotensiaal = 0 kPa en die osmotiese potensiaal is van die soutkonsentrasie afhanklik. Die waterpotensiaal is dus op sy hoogste. In ‘n goed gedreineerde profiel sal die water weens gravitasiepotensiaal vrylik afwaarts dreineer (Figuur 1a).

Figuur 1: ‘n Skematiese voorstelling van grond by (a) versadigingspunt, (b) die boonste grens van beskikbare water (veldkapasiteit) en (c) die onderste grens van beskikbare water (permanente verwerkpunt).

 

Boonste grens van plantbeskikbare water (veldwaterkapasiteit)
Ná reën of besproeiing sal die water, aanvanklik vinnig en later al stadiger, onder gravitasiekragte afwaarts beweeg, totdat hierdie beweging weglaatbaar stadig is. In sandgrond is dit na ongeveer twee dae, in leemgrond na sowat drie dae en in kleigrond na vier tot vyf dae. Op hierdie punt word gesê dat die grond by die boonste grens van plantbeskikbare water is. In die verlede is die term veld(water)kapasiteit hiervoor gebruik.

Op hierdie stadium het die water uit die makro-porieë gedreineer en is daar weer lug vanuit die atmosfeer in die grond ingesuig (Figuur 1b). Terloops, hierdie is die kragtigste vorm van natuurlike gronddeurlugting. Die mikro- en kapillêre porieë is steeds met water gevul. Die matrikspotensiaal sal op hierdie punt wissel tussen -10 kPa vir sandgrond en -30 kPa vir kleigrond. Hierdie punt word vir berekeningsdoeleindes as die boonste grens van planttoeganklike water aanvaar. Met verdere verloop van tyd sal water, baie stadiger, onder kapillêre kragte verder na droër dele met ‘n laer matrikspotensiaal beweeg.

Onderste grens van plantbeskikbare water (permanente verwelkpunt)
Soos wat plante water vanuit die grond onttrek en water vanaf die grondoppervlakte verdamp, verlaag die matrikspotensiaal gaandeweg. Op ‘n sekere punt kan die plante nie voldoende water vanuit die grond opneem nie en begin die plante gedurende die dag verwelk, omdat die atmosferiese aanvraag hoër is as die tempo van beskikbaarstelling van water aan die plante, maar die plante herstel weer gedurende die nag. ‘n Paar dae later bly die plante selfs deur die nag verwelk en by hierdie punt word die grond bestempel as by die onderste grens van plantbeskikbare water (Figuur 1c). In die verlede is die term permanente verwelkpunt hiervoor gebruik. Die matrikspotensiaal is nou ongeveer -1 500 kPa en die water wat nou nog in die grond oor is, kom in die kleinste porieë en in ‘n baie dun lagie om gronddeeltjies voor. Dit is vir die meeste plante nie meer beskikbaar nie, omdat die kragte wat dit in die grond vashou, te groot is vir die plante om dit teen te werk. In sandgrond is dit redelik min water, maar in kleigrond is dit betekenisvol meer, selfs meer as wat as plantbeskikbare water beskou word..

Higroskopiese punt
Wanneer die grond verder deur die atmosfeer (by 98% humiditeit) uitgedroog word, kom dit later in ewewig met die atmosfeer en droog nie verder uit nie. Die grondwaterinhoud is nou by die higroskopiese punt met ‘n matrikspotensiaal van sowat -3 000 kPa. Selfs by hierdie punt is daar nog ‘n hoeveelheid water in die grond. Sandgrond het dan baie min water, terwyl kleigrond nog ‘n betekenisvolle hoeveelheid water kan bevat. Die water word deur die kleiplaatjies in die grond vasgehou en is in wese nie in die vloeistoffase nie, maar in die gasfase.

Plantbeskikbare water
Die plantbeskikbare water verteenwoordig die verskil tussen die boonste en onderste grens van plantbeskikbare water. Dit verskil betekenisvol tussen grond en kan van die klei-inhoud afgelei word (Tabel 1).

Slik- en klei-inhoud Veldwaterkapasiteit Permanente verwelkpunt Plantbeskikbare water
(%) (mm/m) (mm/m) (mm/m)
0 – 5 70 40 30
10 – 15 150 50 100
15 – 20 180 60 120
20 – 25 200 80 120
25 – 30 220 100 120
30 – 40 240 130 110
40 – 50 260 160 100
50+ 270 200 70
Tabel 1: Die verwantskap tussen die slik + klei-inhoud van grond en die grondwaterkonstantes (Bennie, ATP, 1981)

Soorte beweging van water in die grond

Die hidrouliese geleidingsvermoë van ‘n grond is die vermoë daarvan om water onder die invloed van dryfkragte te gelei of te laat deurvloei. Die geleidingstempo (of vloed) vind deur watergevulde porieë en langs waterfilms plaas. Die hidrouliese geleidingsvermoë is daarom direk van die waterinhoud afhanklik. Hoe meer water in die grond is, hoe groter is die hidrouliese geleidingsvermoë, en andersom. Dit beteken dus dat die vloed direk na benatting die hoogste is en daarna geleidelik, namate die grond droër word, afneem. Die kragte wat die vloed bepaal, is die gravitasie- en matrikspotensiaal.

Versadigde hidrouliese geleidingsvermoë
Die hoogste hidrouliese geleidingsvermoë van ‘n grond sal in die versadigde toestand wees. ‘n Laag water bo-op die grond sal weens ‘n positiewe matriks- of drukpotensiaal die vloed versnel. Dit word in Figuur 2 geïllustreer as die tempo waarteen water deur die profiel vloei en aan die onderkant van die profiel gemeet word. Die versadigde hidrouliese geleidingsvermoë van ‘n grond is ‘n indikasie van hoe vinnig die grond ná swaar reën of besproeiing sal dreineer. Hoe hoër die versadigde hidrouliese geleidingsvermoë van die grond, hoe vinniger sal oormatige water deur die profiel vloei.

Enige faktor wat die grootte en rangskikking van die porieë beïnvloed, sal die versadigde hidrouliese geleidingsvermoë van die grond beïnvloed. In sandgrond is die porieë groter en die weerstand is relatief klein en derhalwe sal die water vinnig deur die profiel vloei (sien Figuur 3). Wanneer sandgrond byvoorbeeld deur voertuie in ‘n pad of deur ploegverdigting gekompakteer word, word die porieë verklein en vloei die water stadiger daardeur (byvoorbeeld water wat na ‘n reënbui in ‘n plaaspaadjie staan). In kleigrond is die porieë kleiner (hoewel baie meer) met die weerstand wat nou relatief groot is en derhalwe sal water stadig deur die profiel vloei. Dit is interessant dat die vloed deur ‘n porie met 1 mm deursnee = die vloed deur 10 000 porieë van 0,1 mm. Dit beklemtoon dus dat die vloed hoofsaaklik deur die hoeveelheid groter porieë in die grond bepaal word.

Figuur 2: ‘n Skematiese voorstelling van versadigde vloei deur ‘n kolom grond.

 

Figuur 3: Skematiese voorstelling van die beweging van water in (a) sandgrond en (b) kleigrond.

 

Onversadigde vloei
Sodra ‘n grond ná swaar reën of besproeiing oormatig benat is en gelaat word om tot by die boonste grens te dreineer, is hidrouliese geleiding, weens swaartekrag baie klein en word die matrikspotensiaal die dominante dryfkrag. Beweging onder versadigde toestand is vinnig en hoofsaaklik afwaarts met min laterale beweging. Onder toestande van onversadigde vloei is die vloed baie stadiger en kan die beweging kan opwaarts, sywaarts of afwaarts wees. Matriks potensiaal- en waterinhoudsverskille is die dryfkragte en dus word onversadigde vloei al stadiger namate die grond droër word. Grond met ‘n groter matriks potensiaal (byvoorbeeld kleigrond) se onversadigde vloei is ook stadiger.

Van besondere belang vir die grondgebruiker is die onversadigde vloei. Dit is omdat dit hoofsaaklik die metode is waar water van die natter dele, verder weg van ‘n plantwortel, na die droër dele rondom die plantwortel, beweeg. In sandleemgrond is die vloed onder onversadigde toestande tussen 1 mm en 2 mm/dag vir ‘n grond wat naby die onderste grens is. Dit is ‘n tempo wat water vinnig genoeg na plantwortels sal vervoer. Soos wat die grond droër word, neem die vloed af tot by ‘n punt waar dit só stadig is, dat die grond nie die water vinnig genoeg na die plantwortel kan vervoer nie en die plant begin verwelk. In die geval van kleigrond tree hierdie punt vinniger as by sandgrond in en is droogtesimptome vinniger op kleigrond sigbaar. Aan die droër kant van die spektrum draai die prentjie om en hou die vloed in kleigrond langer aan as in sandgrond en kan kleigrond die plante langer aan die lewe hou as sand (hoewel onder stremming).

Beweging van waterdamp
Grondporieë wat nie met water gevul is nie, is met lug gevul. Normaalweg is die grondlug by sowat 98% humiditeit (hoë dampdruk). Wanneer die grond naby die grondoppervlakte droog is, kan die humiditeit daar weens verdamping verlaag (laer dampdruk) en waterdamp sal van die hoër dampdruk na die laer dampdruk beweeg. Hierdie beweging van waterdamp in grond is van weinige betekenis vir landbou. Die hoeveelheid water in dampvorm is sowat 15 liter/ha in die boonste 15 cm grondlaag, teenoor 375 000 liter/ha by die onderste grens.

SUMMARY

Waterbeweging in grond is dus vir die landbouer van besondere belang, aangesien dit die metode van watervoorsiening aan plante bepaal. Verskillende grondtipes reageer verskillend ten opsigte van waterhouvermoë en hidrouliese geleiding. Met die aanplant van gewasse op verskillende tipes grond, moet die landbouer die gedrag van die grond in gedagte hou, aangesien dit ‘n groot effek op die volhoubaarheid van sy boerderystelsel kan hê.

In die volgende artikel in hierdie reeks bespreek ons water se gedrag in grond verder.

Vir meer besonderhede skakel Martiens du Plessis by 072 285 5414 of stuur ‘n e-pos na: martiens@nwk.co.za of gesels met prof Cornie van Huyssteen by 051 401 9247, of stuur ‘n e-pos na: vhuystc.sci@ufs.ac.za.

Verwysings

  1. Bennie, ATP. 1981. Grondkunde 354. Grond en Waterbestuur. Ongepubliseerde klasnotas vir GKD354. Universiteit van die Vrystaat: Bloemfontein.
  2. Bennie, ATP. The nature and properties of soils. 1985. SA Koöp, Vol. 5, Nr. 1.
  3. Brady, NC. 1990. The nature and properties of soils. 10th ed. Macmillan Publishing Company: New York.
  4. Brady, NC en Weil, RR. 2002. The nature and properties of soils. 13th ed. Prentice Hall: New Jersey.
  5. Van Huyssteen, CW. 2009. Grondekologie. Ongepubliseerde klasnotas vir GKD214. Universiteit van die Vrystaat: Bloemfontein.