Při práci s půdou je jednou z nejčastějších otázek, jak poznat, zda je půda skutečně suchá, nebo zda mají rostliny stále k dispozici dostatek vody. Včasná identifikace dehydratované půdy To dělá rozdíl mezi úrodou, která dobře odolá vlně veder, a tou, která se zhroutí během několika dní.
Kromě pouhého „vypadá to sucho“ existují i jasné známky v terénu, v rostlinách a ve způsobu, jakým se voda chová v půdním profiluNavíc dnes máme k dispozici vše od domácích metod až po pokročilé technologie (sondy, senzory, satelitní dálkový průzkum), které nám umožňují s značnou přesností vědět, kolik vlhkosti v půdě skutečně zbývá a zda vstupujeme do nebezpečné zóny pro kořeny, a také zavést opatření k tomuto. znovu získat suchou zahradu.
Co je to vodní stres v půdě a proč je tolik důležitý?
Když mluvíme o dehydratované půdě, máme na mysli situaci, kdy Množství vody dostupné kořenům je pro normální růst nedostatečné.Nestačí mít jen trochu vlhkosti: pokud ji půda zadržuje příliš pevně nebo pokud je voda vázána pouze na částice, rostliny ji nemohou absorbovat a dostávají se do vodního stresu.
Tento problém se zhoršuje v období sucha, vlny veder nebo špatně plánované zavlažováníŠpatné hospodaření s vodou na poli může vést k vážným ztrátám výnosů, nižší kvalitě plodů, zvýšené náchylnosti k chorobám a v extrémních případech i k úplné ztrátě úrody.
V profesionálním zemědělství se hodně mluví o polní kapacita a trvalý bod vadnutíPolní kapacita je úroveň vlhkosti, která v půdě zůstává několik dní po silné závlaze nebo dešti, jakmile přebytečná voda odteče. Bod vadnutí je úroveň vlhkosti tak nízká, že rostliny již nejsou schopny znovu získat turgor, a to ani přes noc.
Mezi těmito dvěma hodnotami leží použitelná voda nebo voda dostupná rostlinámDokud vlhkost půdy zůstane v tomto rozmezí, může plodina růst relativně pohodlně. Když vlhkost klesne a blíží se bodu vadnutí, je půda z pohledu rostliny považována za prakticky dehydratovanou.
Vizuální známky dehydratované půdy
I když existují velmi sofistikovaná zařízení, první věc, kterou v terénu obvykle uděláme, je pohled a dotyk. Povrch země a celkový vzhled terénu Nabízejí spoustu informací o stavu vody, pokud víme, co hledat.
Půda, která dlouhodobě nedostávala dostatek vody, se obvykle projevuje... viditelné praskliny, hluboké štěrbiny a velmi tvrdá nebo prašná texturaKdyž se na něj sešlápne, místo lehkého zhutnění se rozdrtí na tvrdé hrudky nebo zvedne oblak jemného prachu. hliněné půdy Trhliny mohou být velmi výrazné, zatímco v písčitých půdách převládá sypký a velmi suchý vzhled.
Dalším jasným ukazatelem je změna barvy: Vlhké půdy mají tendenci vypadat tmavší protože voda ztmavuje půdu. Jak půda schne, tón zesvětluje a může dokonce vypadat bělavě nebo šedavě. V extrémních případech se může vytvořit povrchová krusta, která, i když se může zdát nevýznamná, Zabraňuje správnému pronikání vody při zalévání., což upřednostňuje odtok a ztráty.
Kromě toho má půda s nízkou dostupnou vlhkostí tendenci se stávat kompaktnější a odolnějšíTo platí zejména v případě použití těžké techniky. Snižuje se provzdušňování, kořenům se obtížně prosazuje nová místa a voda špatně proniká i při zavlažování, koncentruje se pouze v horní vrstvě.
Příznaky dehydratace u rostlin
Rostliny jsou ve skutečnosti nejlepšími senzory, jaké máme v dohledu. Když jim půda neposkytuje dostatek vody, jejich fyziologie se velmi znatelně mění.A to je patrné na listech, stoncích a plodech.
Jedním z prvních příznaků je vadnutí během středních hodin dneListy vypadají ochablé a povadlé, jako by byly bez života. Pokud se přes noc zotaví, obvykle to znamená, že půda má stále vodu, ale rostlina je velmi blízko svému limitu. Pokud se vadnutí nezmění, je to jasné znamení, že se blížíme k bodu trvalého vadnutí nebo jsme k němu již dosáhli.
A zpomalení růstuNové výhonky jsou menší, internodia se zkracují a rostlina vypadá zakrněle. Listy mohou žloutnout, ztrácet lesk a vykazovat suché nebo nekrotické okraje. To vše souvisí se sníženou fotosyntézou, protože Bez vody nemohou rostliny normálně produkovat energii..
U ovocných nebo obilných plodin vede dehydratace půdy k méně květů, které nasazují plody, menší, deformované plody nebo plody s horší náplníNapříklad u obilovin se snižuje počet zrn na klas a hmotnost tisíce zrn; u zahradnických plodin prudce klesá velikost a kvalita.
Kromě toho rostliny trpí nedostatkem vody Stávají se náchylnějšími k škůdcům a chorobámJejich obranný systém oslabuje, hojení ran je pomalejší a jakýkoli další stres (extrémní horko, slanost, silný vítr) je postihuje mnohem intenzivněji.
Jak nedostatek vody ovlivňuje vstřebávání živin?
Půdní voda nejen uhasí „žízeň“ rostlin, ale je také médiem, kterým se živiny šíří. Bez dostatečného vodního filmu kolem kořenů rostlina nemůže přijímat dusík, fosfor, draslík a další prvky i když je půda dobře pohnojená.
Ve velmi suché půdě se drasticky snižuje obsah půdního roztoku (vody s rozpuštěnými živinami) a navíc... Rostlina musí vynaložit obrovské úsilí, aby absorbovala každou kapku.To vede k nutričním nedostatkům: chlorotické listy, špatný vývoj kořenů, problémy s nasazováním plodů, slabé stonky atd.
Toto celkové oslabení zvyšuje pravděpodobnost útoků ze strany oportunní houby, hmyz sající mízu a plevele odolnější vůči suchuPlevel s hlubokými kořeny, který je lépe přizpůsoben nedostatku vody, může kolonizovat oblasti, kde plodina již dobře nekonkuruje.
Stejná úroveň hnojení proto může vést k velmi odlišným výsledkům v závislosti na jak se hospodaří s půdní vlhkostíEfektivní zavlažování a dobrá struktura půdy umožňují lepší využití hnojiv a snižují ztráty v důsledku vyplavování a odtoku.
Jednoduché metody pro posouzení, zda je půda suchá
Než se ponoříme do složitých technologií, existují velmi praktické techniky, které může v praxi použít kdokoli. Jednou z nejklasičtějších a nejpoužívanějších je metoda dotykukterý, ačkoli se může zdát rudimentární, zůstává pro mnoho techniků referenčním bodem.
Spočívá v odběru vzorku půdy v hloubce, kde se nacházejí kořeny (nejen z povrchu) a zmáčkni to rukouPokud se půda úplně rozpadne, aniž by vytvořila byť jen malou hrudku, je s největší pravděpodobností příliš suchá. Při dostatečné vlhkosti se půda vytvoří v kuličce, která drží pohromadě, ale při minimálním tlaku mezi prsty se rozpadne.
Dalším rychlým testem je kopat lopatou nebo vrtákem a pozorujte vlhkost v různých hloubkáchNěkdy se povrch jeví vlhký kvůli lehké zálivce nebo krátké dešťové přeháňce, ale jen několik centimetrů pod povrchem je zcela suchý. V těchto případech hluboké kořeny nadále trpí dehydratací, proto je vhodné uplatňovat správné zavlažovací postupy. techniky orby a zpracování půdy správně vyhodnotit profil.
Lze použít i jednoduché tlakoměry nebo levné senzory vlhkosti. I když nejsou tak přesné jako laboratorní test, Nabízejí objektivní a průběžné měření úsilí, které rostlina vynakládá na absorpci vody.To pomáhá rozhodnout, kdy je vhodné znovu zalévat, než hladina vody dosáhne kritické úrovně.
Metody měření půdní vlhkosti: od základních po pokročilé
V technické oblasti existuje několik způsobů, jak kvantifikovat množství vody v půdě. Každá metoda je založena na jiné fyzikální vlastnosti a má své výhody a nevýhody. Většina z nich jsou nepřímé metody, které je třeba kalibrovat s referenční metodou..
Referenční metodou par excellence je gravimetrická metodaOdebere se vzorek půdy o známém objemu, zváží se čerstvý, suší se v peci (přibližně při 105 °C, dokud se nedosáhne konstantní hmotnosti) a znovu se zváží. Rozdíl v hmotnosti udává obsah vody. Tato metoda je velmi přesná, ale také destruktivní a pracná, proto se používá hlavně v laboratořích a pro kalibraci dalších zařízení.
Aby se zabránilo nutnosti neustálého odebírání vzorků půdy, byly vyvinuty techniky in situ. Mezi nimi je neutronová sonda Bylo široce používáno ve výzkumu. Toto zařízení emituje rychlé neutrony, které se srážejí s atomy vodíku (hlavně z vody). Pomalejší neutrony, které se odrážejí zpět, jsou detekovány a na základě tohoto vztahu se odhaduje vlhkost půdy.
Problém je v tom, že Každá půda musí být kalibrována specificky.Protože vodík je přítomen také v organické hmotě a dalších sloučeninách. Navíc, protože obsahuje radioaktivní zdroj, vyžaduje licenci a přísná bezpečnostní opatření a jeho ekonomické náklady jsou vysoké, takže se téměř vždy používá ve vědeckých projektech a ne tolik na běžných farmách.
Další důležitá skupina metod je založena na elektrický odpor Do země se umisťují porézní materiály. Vkládají se bloky sádry, sklolaminátu, nylonu nebo jiných materiálů se zapuštěnými elektrodami. Když blok dosáhne rovnováhy s vlhkostí půdy, jeho elektrický odpor se mění v závislosti na obsahu vody.
Tyto bloky jsou obzvláště užitečné v oblastech s nízkou vlhkostí, ale Jeho přesnost je ovlivněna teplotou, hustotou půdy a hysterezním jevem. (Chování není stejné, když půda vyschne, jako když se namočí.) Nejsou tou nejlepší volbou, pokud jsou potřeba velmi přesná data pro komplexní vodní bilance.
Technika útlum gama zářeníV tomto případě prochází paprsek záření půdou mezi zdrojem a detektorem umístěným v přístupových trubicích. Intenzita dopadající na detektor se úměrně snižuje s hustotou půdy za mokra, což umožňuje odvodit obsah vody, pokud je známa hustota za sucha.
Silnou stránkou této metody je její vysoké prostorové rozlišení do hloubkyUmožňuje analýzu velmi tenkých vrstev půdního profilu. Nicméně, rozdíly v hustotě suché půdy značně komplikují interpretaci. Je to drahý a složitý systém, takže se téměř vždy používá v laboratořích nebo ve vysoce kontrolovaných testech.
V posledních letech se do popředí dostaly: dielektrické metodyTato měření jsou založena na zdánlivé dielektrické konstantě půdy (její schopnosti ukládat elektrický náboj). Protože voda má mnohem vyšší dielektrickou konstantu než vzduch a pevné částice, způsobují malé změny v obsahu vody měřitelné změny této vlastnosti.
Tyto senzory, jako například TDR nebo FDR, Umožňují rychlá, opakovatelná a automatizovaná měření.Proto se v precizním zemědělství rozšířily. Vyžadují však správnou kalibraci a pečlivou instalaci, aby byl zajištěn dobrý kontakt mezi senzorem a půdou.
Napětí v zemině a použití tenziometrů
Velmi praktický způsob, jak posoudit, kdy půda začíná na rostlinu „tlačit“, je změřit napětí, s nímž půda zadržuje voduToto napětí se zvyšuje s vysycháním půdy: volná voda se ztrácí a zbývá pouze kapilární voda a poté pevně vázaná voda.
Sfygmomanometry jsou přístroje, které měří tuto sací sílu. Skládají se z trubice naplněné vodou s porézní keramický hrot v kontaktu se zemí. Když vyschne, nasává vodu z vnitřku tenziometru a vytváří tak podtlak, který se měří tlakoměrem nebo elektronickým senzorem.
Fungují velmi dobře ve středních a vysokých vlhkostech, typických pro dobře obhospodařované zemědělské půdy, ale Ztrácejí účinnost, když je půda extrémně suchá.zejména v jílovitých materiálech, které přerušují kontakt s keramickou špičkou. Přesto jsou cenným a relativně levným nástrojem pro rozhodování, kdy zalévat.
Současné elektronické modely dokáží zaznamenávat data v různých bodech a hloubkách, Automatizace sběru dat pro úpravu rizikCeny se velmi liší, od jednoduchých zařízení v ceně několika desítek eur až po složité systémy s datovými záznamníky a vzdáleným připojením.
Dálkový průzkum Země a dálkové monitorování vlhkosti půdy
Technologie dálkového průzkumu Země otevřela nový způsob pohledu na vlhkost půdy: Už se neměří jen bod, ale celé plochy ze vzduchu nebo z vesmíru.To je obzvláště užitečné ve velkých farmách nebo v rozsáhlých zemědělských oblastech.
Fyzikální základ je podobný jako u dielektrických metod: množství vody ovlivňuje elektromagnetická odezva půdy a vegetaceSatelity a palubní senzory zachycují záření vyzařované nebo odražené na různých vlnových délkách (viditelné, blízké infračervené záření, krátkovlnné infračervené záření, krátkovlnné infračervené záření, mikrovlny atd.).
Například v mikrovlnném rozsahu záření proniká do určité hloubky do země a Je velmi citlivý na rozdíly v obsahu vodyLze jej použít pasivně (radiometrie, měření přirozeného záření povrchu) nebo aktivně (radar, vysílání signálu a měření odraženého záření).
Aktivní mikrovlnné senzory nabízejí lepší prostorové rozlišení, ale odečet je ovlivněn faktory, jako například drsnost terénu a přítomnost vegetaceTyto efekty jsou korigovány pomocí pomocných modelů a dat, i když vždy přidávají k signálu určitý šum.
V zemědělství platformy precizního zemědělství integrují tato satelitní data s informacemi z terénu (půdní senzory, meteorologické stanice, historie výnosů) za účelem Identifikujte sušší oblasti, riziko nedostatku vody a rozhodněte se o diferencovaných strategiích zavlažování a hnojeníTo umožňuje šetřit vodou a snižuje dopad dehydratace půdy na produkci.
Kapacita pole, bod vadnutí a dostupná voda pro rostliny
Zpět k klíčovým pojmům je důležité si ujasnit, co znamenají některé termíny, které se neustále používají, když hovoříme o suchých nebo dobře hydratovaných půdách. Po silném dešti nebo vydatné zálivcePůda se může nasytit: všechny póry, velké i malé, se naplní vodou.
Po nějaké době voda, která ji zabírá větší póry (makropory) odtékají gravitací směrem k hlubším vrstvám. Když se toto odvodnění velmi zpomalí, obsah vody v půdě se stabilizuje: to se nazývá polní kapacita. V tomto bodě jsou makroporézy převážně naplněny vzduchem a mikroporézy vodou.
Pokud nedochází k novému přísunu vody (ani k dešti, ani k zavlažování), půda začne ztrácet vláhu. evapotranspiraceČást vody se odpařuje přímo z povrchu a část se ztrácí průduchy listů během transpirace. Rostliny postupně využívají vodu zadrženou v mikroporézech, ale je pro ně stále obtížnější ji absorbovat.
Nastane bod, kdy rostlina, bez ohledu na to, jaké úsilí vynakládá, Už nedokáže extrahovat dostatek vody aby si udržely turgidní buňky. Dochází k trvalému vadnutí. Obsah vlhkosti, při kterém k tomu dochází, se nazývá bod vadnutí a odpovídá úrovni sání kolem 15 atmosfér u většiny plodin.
Mezi polní kapacitou a bodem vadnutí leží dostupná voda nebo použitelná vodaToto je objem vody, který je z agronomického hlediska skutečně relevantní, protože se jedná o množství, které rostlina dokáže absorbovat, aniž by se zhroutila. V některých případech rostlina také využívá část gravitační vody (mezi nasycením a polní kapacitou), ale pouze po krátkou dobu, protože rychle odtéká.
Textura a struktura půdy tyto parametry výrazně ovlivňují. Čím jemnější je půda (jílovitější), tím větší je obvykle její polní kapacita. a také jeho bod vadnutí, což znamená, že uchovává více vody, ale také ji efektivněji zadržuje. Dobrá struktura se stabilními agregáty a vyváženou pórovitostí zvyšuje podíl vody dostupné rostlinám a někdy i využití minerální kondicionéry Tato struktura se zlepšuje.
Evapotranspirace a neustálé kolísání půdní vlhkosti
V terénu nezůstává vlhkost půdy stabilní; Mění se to prakticky každý denKaždá epizoda deště, zavlažování, vlny veder nebo suchého větru mění rovnováhu mezi příjmem a výdejem vody ze systému půda-rostlina-atmosféra.
Hlavní vchody jsou déšť a zavlažováníKromě možného vzedmutí z mělké podzemní vody. K odtokům dochází povrchovým odtokem (kdy voda nevniká a teče po povrchu), hlubokým odvodněním (voda klesá za dosah kořenů) a evapotranspirací.
Evapotranspirace kombinuje přímé odpařování z půdy a rostlinná transpiraceZa velmi horkých dnů s větrem a nízkou relativní vlhkostí vzduchu mohou být tyto ztráty enormní a pokud se voda nedoplní, půda se rychle vysuší.
Když se obsah vlhkosti příliš přiblíží bodu vadnutí, rostliny začnou zmenšovat průduchy, aby šetřily vodu. Fotosyntéza se snižuje a růst se zpomalujePokud situace přetrvává, půda zůstane prakticky pouze s vázanou vodou, která je pro většinu plodin nepřístupná, a ty nepřežijí, pokud se nejedná o druhy vysoce adaptované na sucho.
Z manažerského hlediska je tedy ideální udržujte vlhkost půdy co nejblíže kapacitě poleaniž by se po delší dobu nasytila (což by způsobilo nedostatek kyslíku v kořenech), ani aby příliš poklesla až k bodu vadnutí.
Vztah mezi slaností půdy a dehydratací rostlin
Někdy problém není jen v tom, že je půda suchá, ale také v tom, že hromadí přebytečné rozpustné soliSlanost půdy je způsobena vysokým obsahem sloučenin, jako jsou chloridy, sírany a hydrogenuhličitany sodíku, vápníku, hořčíku nebo draslíku, mimo jiné.
Nejzávažnějším důsledkem této slanosti je, že brání absorpci vodyI když se zdá, že půda má dostatek vlhkosti, rostlina ji nemůže normálně absorbovat kvůli tzv. osmotickému stresu: voda se přesouvá z oblastí s nižší koncentrací soli do oblastí s vyšší koncentrací, a pokud je kořenové prostředí příliš slané, je tok vody k rostlině výrazně omezen.
Kromě toho některé ionty, jako je sodík (Na+) nebo chlorid (Cl-), způsobují iontový stres a přímá tkáňová toxicitaNapříklad sodík soutěží s jinými esenciálními kationty (jako je draslík nebo vápník), což způsobuje funkční nedostatky, i když jsou tyto kationty v půdě přítomny.
Za těchto podmínek rostliny vykazují příznaky podobné suchu, a to i v případě, že je k dispozici voda: vadnutí, nekróza okrajů listů, předčasné opadávání listů a drastické snížení růstuDochází k jakémusi „fyziologickému suchu“, kdy problémem není jen množství vody, ale i kvalita kořenového substrátu.
Slanost také ovlivňuje biodiverzita ekosystémůTo omezuje růst na několik druhů snášenlivých vůči soli (halofytů) a snižuje rozmanitost související flóry a fauny. Dále to podporuje erozi a zvyšuje riziko záplav tím, že narušuje strukturu půdy a odvodňování.
Jak měřit a řídit slanost půdy
Pro zjištění, zda je půda příliš zasolená, se používají měření založená na elektrická vodivost (EC) půdního roztokuČím více rozpuštěné soli, tím vyšší je vodivost. Tato data lze získat jak v laboratoři, tak i v terénu pomocí specifických sond.
Další metriky, jako například procento vyměnitelného sodíku nebo index absorpce sodíkuTyto metody pomáhají určit, zda je půda slaná, sodná nebo slano-sodná, a definovat sanační strategie. Dále se dálkový průzkum Země používá také k detekci oblastí s potenciálními problémy se slaností pomocí spektrální analýzy v pásmech NIR a SWIR.
Prevence je klíčová: dobré řízení zavlažování (vyhýbání se neustálému používání vody s vysokým obsahem soli, kontrola dávek a frekvence, kapková závlaha, používání recyklované nebo kvalitnější vody, pokud je to možné) snižuje riziko zasolování. Vyhněte se hluboké orbě, která způsobuje vdechování solí do kořenové zóny A pomáhá i udržování rostlinného krytu nebo mulčování.
Jakmile se problém vyřeší, používají se postupy, jako například následující: zlepšit odvodnění a provádět kontrolované proplachování Pro odstranění solí z kořenové zóny aplikujte do sodných půd hnojiva, jako je sádra, nebo zvolte tolerantnější plodiny či rostliny, jako například keře pro suché podnebíZatímco se půda zotavuje, je nutné pečlivě upravovat hnojení, aby se zabránilo zhoršení slanosti.
Jak nedostatek vody, tak nadbytek solí vede ke stejnému výsledku: Rostliny, které nemohou správně hydratovat a stále méně produktivní půdyIntegrované hospodaření s vodou, hnojením a strukturou půdy je nejlepší zárukou pro udržení zdravé půdy s dostatečnou využitelnou vlhkostí a úrovní slanosti slučitelnou s výnosným a udržitelným zemědělstvím.
