Grondstruktuur belangrik vir beter produksie

Gepubliseer: 10 Desember 2020

74

Prof Leon van Rensburg,
raadgewende grond­-
fisikus: Van’s Lab
Lindi Smit,
hoofbestuurder:
Van’s Lab (chemiese
ingenieur)

Roelof Smit,
operasionele bestuurder:
Van’s Lab (internasionale
bemarking)

Fertasa se grondsuurheidwerksgroep* in samewerking met Graan SA, kyk in hierdie reeks artikels na die oorsake, slaggate, invloed van en oplossing vir grondsuurheid. Die reeks sal uiteindelik uit twaalf artikels bestaan. Hierdie is die vyfde artikel in die reeks en handel oor grondstruktuur as die basis en doelwit vir suksesvolle gewasproduksie.

Die bou van grondstruktuur is ’n pad wat geloop moet word om suksesvol en volhoubaar met grane te boer. Dié stelling word gemaak teen die agtergrond van grondversuring – dit is die oormatige produksie van waterstowwe (H+). In chemieterme word die pH van gronde gedefinieer as die negatiewe logaritme van die waterstofioon se konsentrasie. Dit wil sê, hoe hoër die waterstofkonsentrasie in die grond is, hoe laer sal die pH daarvan wees.

’n Hoë waterstofkonsentrasie in die grond is op sigself nie noodwendig ’n groeibeperkende faktor vir grane nie. Dit is eerder die verandering wat dit in die chemiese, biologiese en fisiese grondeienskappe teweegbring wat die opbrengs – en dus die wins – direk benadeel. Byvoorbeeld, vanuit ’n chemiese perspektief sal ’n versurende omgewing die vlakke van aluminium en mangaan geleidelik laat styg, wat dan later toksies vir die groei van grane se wortels word. Tipies sal die wortels verdik en ’n verdwergde verspreidingspatroon aanneem met min of geen fyn wortels wat funksioneel verantwoordelik is vir water- en voedingstofopname nie. Biologiese veranderinge wat met grondversuring gepaard gaan, is byvoorbeeld die verlaging van voordelige mikrobe- en erdwurmkolonies. Net so bring grondversuring ook groot veranderinge in grond- fisiese eienskappe.

Grondstruktuur
Een van die fisiese eienskappe wat die meeste benadeel word en waaroor die minste geskryf word, is grondstruktuur. Die grootte en intensiteit van die probleem neem toe in Suid-Afrika en is lank nie meer net tot die hoëreënvalgebiede beperk nie. Van Zyl en Bornman (2020) toon duidelik aan hoe die pH van graanprodusente se gronde in die sentrale dele oor tyd afneem. Sneeubalversuring en dus struktuurverval van gronde word hoofsaaklik aan bewerkings- en bemestingspraktyke toegeskryf. Die hoofdoel van hierdie artikel is om produsente bewus te maak van die potensiaal om grondstruktuur as ’n basis te gebruik om hul produksiepraktyke te evalueer en dit dan op medium- en lang termyn aan te pas.

Grondstruktuur word gedefinieer as “die kombinasie of rangskikking van primêre gronddeeltjies (sand, slik en klei) in sekondêre eenhede of peds” (Van der Watt & Van Rooyen, 1990). Pedologies word grondstruktuur in drie breë klasse verdeel, naamlik struktuurloos (byvoorbeeld enkelkorrelrige sande), massief of geaggregeer. Aggregate of peds word op grond van hul fermheid, grootte en vorm beskryf. Die fermheid van die ped, dit wil sê die sterkte waarmee gronddeeltjies binne die ped met mekaar bind, word deur een van drie struktuurgrade beskryf, naamlik swak, matig of sterk. Verder is daar vyf struktuur­grootte-klasse en dit strek vanaf baie fyn tot baie grof. Wat die vorm van die peds betref, is daar ses groepe. Vir meer toeligting oor die tipe strukture is die verskillende vorms in Tabel 1 geskets (Van Antwerpen et al., 2013). Die kommentaarkolom in Tabel 1 bied ver­dere inligting en afleidings oor die struktuurtipes en landgebruik.

Bron: Van Antwerpen et al., 2013.

Kwantitatiewe uitdrukking van grondstruktuur
Vir die evaluering van die effek van bestuurs­praktyke op grondstruktuur, word voorgestel dat ’n grond- fisiese benadering gevolg word. Waar die pedologiese benadering hoofsaaklik fokus op die soliede fase, word met die grond- fisiese benadering op die lug- en waterfase gekonsentreer, dit wil sê die porie­geometrie.

Hierdie benadering is geskoei op die funksionele ruimtes binne die peds en tussen die peds. Dit is die eienskappe van die porieruimtes wat met wortel- en blaredakgroei van gewasse geassosieer word. Op grond van hul fisiese funksionaliteit word grondporieë vir die doel in twee groepe verdeel, naamlik die porieë wat verantwoordelik is vir die stoor van water en dié wat verantwoor­delik is vir transmissie van water en lug (Nimmo, 2004; Kutelek, 2004).

Die stoorvermoë word met die ruimtes binne peds of aggregate geassosieer, terwyl die transmissieporieë met ruimtes tussen peds geassosieer word (Mengistu et al., 2018). Beide porieklasse kan volumetries gekwantifiseer word en ’n visuele voorstelling daarvan is in Grafiek 1 uiteengesit.

Grafiek 1: ’n Werklike voorbeeld van ’n sanderige grond. Stoorporieë word verteenwoordig deur die volumetriese ruimte binne die gedreineerde boonste grens (DUL) en permanente verwelkpunt (PVP). Transmissieporieë is die ruimte tussen die versadigingspunt en gedreineerde boonste grens (DUL), soos beskryf in Mengistu et al. (2018).
Fisiese monstering van ’n profiel met die kernmetode.Monitering van grondstruktuur op kommersiële plase

Meting van grondstruktuur
Prakties kan grondstruktuur gemeet word deur ’n pyp met bekende volume in die grond te druk of te slaan en dit te herwin, te droog en te weeg (Foto 1). Met die grondkerne kan die waterbestuursgrense wat benodig word om die porieruimtes te klas, naamlik die versadigingspunt, gedreineerde boonste grens en permanente verwelkpunt bepaal word (Mengistu et al., 2018). Die kwaliteit of konnektiwiteit van die transmissieporieë kan deur die versadigde hidrouliese geleiding bepaal word. Daar is laboratoriums wat sulke dienste aan produsente verskaf.

Monitering van grondstruktuur op kommersiële plase
Die navorsingspan by die Universiteit van die Vrystaat en Van’s Lab het prosedures ontwikkel om die effek van bestuurspraktyke op grondstruktuur by kommersiële plase ruimtelik te meet. Die prosedures is gebaseer op elektromagnetiese-induksie- (EMI-)skandering van landerye en dit is in Waternavorsingskommissieverslae (Van Rensburg et al., 2020; Barnard et al., 2020) vervat. Klik op die QR-kode om die hoofbevindings van die kwantitatiewe meting van grondstruktuur op ’n 77 ha-land wat deur Van’s Lab met ’n EM38 geskandeer is, te lees.

Gevolgtrekking en aanbevelings
Die artikel fokus op grondstruktuur wat as basis gebruik kan word om produksiepraktyke op medium- en lang termyn te evalueer. ’n Metodiek word aangebied oor hoe om grondstruktuur kwantitatief vanuit ’n grond- fisiese perspektief te bepaal. Die metodiek berus onder meer op die neem van onversteurde grondmonsters waarmee die stoor- en transmissieporieë bepaal word. Die geval­lestudie bevestig dat die kwantitatiewe meting van grondstruktuur wel gebruik kan word om fisiese probleme met grondstruktuur te karakteriseer. Produsente word aangemoedig om die konsep op hulle landerye te toets en te vestig. Die bou van grondstruktuur is vir seker ’n pad wat geloop moet word om volhoubaar met grane te boer.

Bronne

  1. Barnard, JH, Van Rensburg, LD, Van Antwerpen, R, Van Heerden, PS, Jumman, A, Steenekamp, D, Grové & Du Preez, CC. 2020. On-farm water and salt management guidelines for irrigated crops: Level three decision support. WNK-projek.
  2. Hillel, D. 2004. Introduction to environmental soil physics. Elsevier Academic Press, Amsterdam, Nederland.
  3. Kutílek, M. 2004. Soil hydraulic properties as related to soil structure. Soil and Tillage Research 79: 175-184.
  4. Mengistu, AG, Mavimbela, SSW & Van Rensburg, LD. 2018. Characterisation of the soil pore system in relation to its hydraulic functions in two South African aeolian soil groups. South African Journal of Plant and Soil, 1-10.
  5. Nimmo, J. 2004. Porosity and pore size distribution. In: Hillel, D (ed.), Encyclopedia of soils in the environment. New York: Academic Press. 295-303.
  6. Van Antwerpen, R, Wettergreen, T, Van der Laan, M, Miles, N, Rhodes, R & Weigel, A. 2013. Understanding and managing soils in the South African sugar industry. Uitgegee deur die Suid-Afrikaanse Suikerrietnavorsingsinstituut, Flandersrylaan 170, Mount Edgecombe.
  7. Van der Watt, HVH & Van Rooyen, TH. 1990. A glossary of soil science. Die Grondwetenskapvereniging van Suid-Afrika. Pretoria.
  8. Van Rensburg, LD, Steenekamp, D, Smit, L, Smit, R, McClean, C, Van Antwerpen, R & Barnard, JH, 2020. On-farm water and salt management guidelines for irrigated crops: Level two decision support. WNK-projek.
  9. Van Zyl, K & Bornman, K. 2020. Dié onsigbare bedreiging vreet aan graanoeste. SA Graan/Grain, Julie 2020.