GROND: DIE PRODUSENT SE BELANGRIKSTE BATE Deel 12: Grondwater (iv)

1938

Grond is die mees fundamentele hulpbron vir die produsent en daarsonder kan voedsel en natuurlike vesel nie geproduseer word nie. In die reeks artikels oor grond gaan ons in dié uitgawe meer vertel van die interaksie tussen grondwater en die plantwortel.

Op enige gegewe oomblik is daar maar baie min grondwater direk teen die plantwortel, gereed vir opname. Om voldoende water vir die plant se behoeftes te voorsien, is daar twee meganismes in aksie: Enersyds beweeg die water na die wortel toe en tweedens groei die wortel in die nat grond in.

Potensiaalverspreiding om ‘n wortel

Die plant se blare staan in relatief droë lug en wanneer dit boonop ook warm is, verdamp daar voortdurend water uit die blaar via die huidmondjies. Die water wat uit die blaar verdamp, moet dadelik weer aangevul word, anders droog die blaar uit. Hierdie watertekort veroorsaak ‘n suigspanning laer af in die plant, tot in die verste wortelpunte. Hier ontstaan derhalwe ook ‘n potensiaalverskil tussen die wortel en die grond rondom die wortel. Water beweeg vanuit die natter grond in die wortel in, wat dan die water weer na die bogrondse dele vervoer, deurdat die blare die water as’t ware opwaarts suig.

Nou is die water direk rondom die wortel opgeneem en is die lagie grond rondom die wortel uitgedroog. ‘n Bietjie verder weg (ongeveer 1 mm vanaf die wortel), is daar nog water in die grond en nou het daar ‘n potensiaalgradiënt ontstaan: ‘n lae matrikspotensiaal rondom die wortel (groter suigspanning) en ‘n hoër potensiaal ‘n bietjie verder weg. Grondwater beweeg van ‘n hoër potensiaal (laer suigspanning) na ‘n laer potensiaal (groter suigspanning). Hier is nou ‘n verskil in vlakke van energie en die verskil in energievlak veroorsaak dat daar energie beskikbaar is om die water van die natter dele na die droër dele te laat beweeg. Die plant het nou weer “nuwe” water om op te neem. Hier vind dus ‘n kettingreaksie plaas, want die water op 2 mm beweeg nou na 1 mm om later na die wortel te beweeg. Verder weg van die wortel is dit dus natter en naby die wortel dus droër. Die water beweeg konstant vanaf die natter dele na die wortels toe. As daar minder water na die wortels toe beweeg as wat die atmosferiese aanvraag via die blare is, is die plant onder stremming.

Beweging van water na die wortel

Versadigde vloei
Wanneer ‘n betekenisvolle reënbui voorgekom het of wanneer besproeiing toegedien is, is daar ‘n oormaat water bo in die grond en beweeg dit onder gravitasie afwaarts. Die waterpotensiaal is hoog en water word maklik deur wortels opgeneem. Hierdie tempo van beweging en aanvulling is vinnig en baie meer as die tempo van wateropname deur plantwortels. Die water vloei dus na en verby die wortels.

In die geval van ‘n watertafel binne bereik van die wortelsone, is die opwaartse versadigde vloei binne die kapillêre sone ook baie vinnig en word die water aangevul so vinnig as wat plantwortels dit kan opneem. Die lae energie vrywater beweeg dus teen gravitasie opwaarts, weens die potensiaalverskil tussen die boonste droë grond en die vrywater dieper af in die profiel. Hierdie kapillêre styging is in sanderige grond sowat 700 mm tot 800 mm opwaarts in die profiel.

Versadigde vloei kan ook lateraal wees soos in die geval van drupbesproeiing waar die water op een plek toegedien word, maar onder versadigde vloei ook vinnig na die kante toe beweeg.

Onversadigde vloei
Nadat die grondprofiel onder die invloed van gravitasie klaar gedreineer het (boonste grens van beskikbare water), is onversadigde vloei die belangrikste vorm van waterbeweging na die wortel toe. Onder droëlandtoestande is dit dan vir die oorgrote deel van die watertoevoer na plantwortels verantwoordelik. As in gedagte gehou word dat mieliewortels met minder as 1% van die grondvolume direkte kontak het, moet die water na die wortels toe beweeg vir opname. Wat hier van groot belang is, is dat hierdie bewegingstempo baie stadig is. Onder toestande van onversadigde vloei, vorder water sowat 1 mm tot 2 mm in afstand per dag. Hoe droër die grond, hoe stadiger vorder dit, totdat die tempo van waterbeweging feitlik tot stilstand kom. In die sowat drie tot vier maande wat ‘n mielie die meeste water opneem, sal water weens onversadigde vloei, beswaarlik 100 mm ver kan beweeg (dit terwyl die mieliewortel ongeveer 27 mm per dag kan groei). Dit beteken dat daar sowat elke 100 mm in die profiel ‘n wortel moet wees om die profiel deur die groeiseisoen droog te trek. Hoe beter die bewortelingsdigtheid, hoe minder het die water nodig om te beweeg.

Gedurende die nag is die transpirasie van plante baie laag. Die herverspreidingsproses van water, waartydens die water van natter dele na droër dele beweeg, gaan egter voort, en hierdeur het die plantwortels soggens weer “nuwe” water naby die wortel beskikbaar. Dit verklaar waarom plante onder droë toestande soggens weer turgied is.

Grondtipes verskil baie

Grondtekstuur speel ‘n belangrike rol in die tempo van waterbeweging. In nat sandgrond is die tempo van watervoorsiening aanvanklik vinnig en neem dit vinnig af tot by ‘n matrikspotensiaal langs die wortel van sowat -1 000 kPa, waarna die watervoorsieningstempo byna konstant bly. Die grond sal dan water teen ‘n konstante tempo voorsien totdat dit droog word, waarna die plant binne enkele dae sal verwelk. In kleierige grond neem die tempo van watervoorsiening geleidelik af met ‘n afname in waterinhoud (matrikspotensiaal) en kom dit vinnig by ‘n punt waarby die water te stadig vervoer en aan die plant beskikbaar gestel kan word. Die plant begin derhalwe vinniger in ‘n kleigrond verwelk, maar kry oor ‘n langer tyd bietjies-bietjies water, wat die plant aan die lewe hou, hoewel onder stremming.

Wortelverspreiding deur die grondprofiel

Omdat water onder toestande van onversadigde vloei so stadig en oor ‘n kort afstand binne die groeityd van die gewas beweeg, is dit belangrik dat die plantwortels so goed moontlik deur die grondprofiel versprei. Die groei van wortels in natter gedeeltes in, is vanselfsprekend ‘n belangrike faset van die volgehoue watervoorsiening aan die plant. Wat egter ‘n belangrike beginsel is, is dat wanneer die plant weens droogte onder stres verkeer en stadiger groei, groei die wortels ook stadiger. Wanneer die plantgroei bogronds ophou, hou wortelontwikkeling ook op. Die stelling dat stremming die plant “dwing” om water te gaan “soek” is derhalwe nie waar nie.

Mieliewortels verleng onder optimale toestande sowat 27 mm per dag, wat meebring dat mieliewortels gedurende die plant se vegetatiewe tydperk, tot voor blom (wanneer groei drasties afneem), ‘n profiel tot sowat twee meter diep kan penetreer (Figuur 1). Dit is al in die Noordwes provinsie waargeneem dat mieliewortels ‘n profiel tot op ‘n diepte van 2,4 meter kan uitdroog. Koringwortels groei nog heelwat dieper in die grondprofiel in en vogonttrekking tot dieper as drie meter is al waargeneem. Met hierdie feite in gedagte, is dit dus baie belangrik dat die graanprodusent die gewasplant die geleentheid moet gee en moet stimuleer om die grondprofiel so goed moontlik binne te dring en vir water te ontgin. Die beginsel van optimale bewortelingsdigtheid is vir die graanprodusent ‘n direkte doelwit.

Figuur 1: Mieliewortels wat die grondprofiel tot twee meter diep eksploiteer.

Onder watertafeltoestande groei mieliewortels tot slegs enkele sentimeters bokant die watertafel (die vlak waar die water in die profiel staan) en derhalwe diep binne die kapillêre sone in, ‘n sone wat tot ‘n groot mate met water versadig is. Dit is dus vir ‘n mielieplant moontlik om ‘n watertafel tot op ‘n diepte van 2,7 meter te laat daal (‘n kapillêre styging van 800 mm is in aanmerking geneem), waarna die watertafel te diep is.

Sommige ondergrondhorisonne met tekens van natheid (grys kleurskakerings), word diep deur mieliewortels binnegedring. Dit is al in Noordwes en die Wes-Vrystaat waargeneem dat mieliewortels sagte plintiet en die onderliggende ongespesifiseerde materiaal met tekens van natheid sowat 1,2 meter diep binnegedring en uitgedroog het.

Grond en wortelkontak

Wanneer die plantwortel groei, groei die wortelpunt tussen die gronddeeltjies in, waarna die wortel verdik en styf teen die gronddeeltjies pas. Grondwater kan nou geredelik weens ‘n potensiaalverskil in die wortel inbeweeg. Vir hierdie proses om doeltreffend te funksioneer, is baie goeie grond-wortelkontak noodsaaklik. Wanneer die grond weens grondbewerking baie los is, word goeie grond-wortelkontak moeilik bewerkstellig. Dit is waarom verskeie skrywers oor saadbed, na ‘n “fyn ferm saadbed” verwys.

Wanneer ‘n plant aan droogtestres onder werp word, is plantselle nie vol water nie (nie turgied nie) en die plant verwelk. Dieselfde gebeur met die plant se wortels, wat veroorsaak dat die wortel krimp en nie meer aan die grond raak nie (Figuur 2). Dit vererger die probleem omdat wateropname feitlik tot stilstand kom, wat die plant verder laat verwelk en die wortels verder laat krimp – ‘n bose kringloop. Plantwortels kan onder hierdie omstandighede soveel as 30% – 50% in deursnee krimp.

Figuur 2: ‘n Diagrammatiese voorstelling van ‘n dwarsdeursnit van ‘n mieliewortel met grond omring: (a) Tydens voldoende watervoorsiening is die plant en wortels turgied en die plantwortel vul die hele wortelkanaal in die grond; en (b) wanneer die plant onder droogtestres verkeer, krimp die wortel met die gevolg van swak grondwortelkontak (Brady, NC, 1990).

 

Die uitwerking van die grond-wortelkontak is per geleentheid goed gedemonstreer waar ‘n vlak, verdigte sone op ‘n mielieland voorgekom het. Die plante het slegs sowat 30 cm hoog gestaan en is gedurende ‘n warm, droë periode aan die een kant van die ry met ‘n skeurploeg bewerk (“wet rip”). Die plante het binne minute na die bewerking, weens die gebreekte grond-wortelkontak, hewig verwelk. Die ander kant van die ry is aanvanklik nie bewerk nie om grond-wortelkontak daar te behou, en is eers ‘n week later ook bewerk.

Samevatting

Die voorsiening van grondwater aan plantwortels is ‘n ingewikkelde proses wat op verskeie beginsels van fisika en biologie berus. Hierdie prosesse is die grondliggende basis waarop alle plantproduksie berus. Water beweeg van droër dele in die grondprofiel na natter dele toe. Op sý beurt deurkruis plantwortels die profiel om daardeur maksimum grondvolume vir water en plantvoedingstowwe te eksploiteer. Indien die produsent hierdie prosesse verstaan en boerderypraktyke op só ‘n wyse aanpas dat dit hierdie prosesse bevoordeel, bevoordeel hy die groei van die gewas direk.

In die volgende uitgawe van dié reeks artikels gaan grond- en luginteraksies bespreek word.

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. Brady, NC. 1990. The nature and properties of soils. 10th ed. Macmillan publishing company: New York.
  3. Marshall, TJ en Holmes, JW. 1979. Soil Physics. Cambridge University Press: New York.