Voda u tlu

Sva živa bića na Zemlji ovisna su o vodi. Voda se konstantno prima i izlučuje od strane biljke te sadrži niz fizioloških i biokemijskih funkcija. Po potrebi za vodom, biljke i njeni pojedini dijelovi se razlikuju. Od ograničavajućih faktora za rast i razvoj biljke voda je upravo najvažniji i najveći radi činjenice da biljke trebaju relativno velike količine iste.

Tlo je formirano od čvrste, tekuće i plinovite faze ili drugim riječima od čestica tla, vode i zraka. Unutar čvrste faze tla nalazi se porozni prostor to jest pore tla koje su različitog oblika te dimenzija. U porama tla nalazi se voda, zrak ili neki drugi plin. Porozni prostor predstavlja prirodnu zalihu za vodi ili za zrak, a karakteristike pora tla ovise o tipu tla i njegovim fizikalnim karakteristikama.

Radi praktičnih svrha, pore se dijele na mikropore u kojima se zadržava voda te makropore u kojima se nalazi zrak ili voda u kraćem periodu. Za poljoprivrednu proizvodnju je bitan ukupan broj pora, ali i odnos među njima te se smatra da je najpovoljniji odnos mikro i makro pora od 3:2 do 1:1. Ukupna poroznost u obradivim tlima se kreće od 50 do 65 %.

Ukupna poroznost te odnos mikro i makro pora, tekstura i struktura tla, sadržaj organske tvari utječu na količinu vode u tlu. Na primjer, pjeskovita tla vežu i zadržavaju manju količinu, dok glinovita tla zbog veće aktivne površine čestica i većeg sadržaja pora vežu i zadržavaju veću količinu. Organska tvar posjeduje veliku sposobnost vezanja i zadržavanja vode u tlu. Za reguliranje vodnog režima u poljoprivrednoj proizvodnji potrebno je pravovremeno raspolagati podacima o stanju vlažnosti tla. Za razumijevanje korelacije između biljke, tla i vode, potrebno je prethodno raspolagati sa znanjem o vrstama vode u tlu, energetskom odnosu tla i vode, vodnim konstantama tla te gibanju vode u tlu.

Vrste vode u tlu

Voda u tlu se dijeli na nekoliko osnovnih vrsta. Na kemijsku, higroskopnu, opnenu, kapilarnu i gravitacijsku ili procjednu.

Kemijska voda može biti kristalna (CaSO4 x 2H2O) ili konstitucijska (OH-), ovisno o obliku u kojem se nalazi. Ona je nepristupačna biljkama i drži se silom što odgovara tlaku većem od 5000 bara (500 Mpa).

Higroskopna voda je vlaga koja se u obliku molekularne opne adsorbira na površini čestica tla. Ona je nepokretna i nepristupačna biljkama te drži se silom što odgovara tlaku od 30 bara (3 MPa) do 1000 bara (100 MPa).

Opnena voda je u tekućem obliku i obavija čestice tla, također u obliku opne. Povećanjem vlage u tlu stvara se deblja opna oko čestice tla a time se i smanjuje sila držanja vode. Ona je nepristupačna biljkama te drži se silom što odgovara tlaku od 15 bara (1,5 MPa) do 30 bara (3 MPa).

Kapilarna voda je u tekućem obliku te se nalazi u mikro porama i drži se silama površinske napetosti čestica tla. Ona se kreće u svim smjerovima od vlažnijeg dijela prema manje vlažnom dijelu tla. Drži se silom što odgovara tlaku od 15 bara (1,5 MPa) do 0,33 bara (0,033 MPa). Dijelimo ju na nepokretnu, teže pokretnu i lako pokretnu kapilarnu vodu. Nepokretna kapilarna voda nepristupačna je biljkama i drži se silom što odgovara tlaku oko 15 bara (1,5 MPa). Teže pokretna kapilarna voda teže je pristupačna biljkama te se drži se silom što odgovara tlaku od 15 bara (1,5 MPa) do 6,25 bara (0,625 MPa). Lako pokretna kapilarna voda predstavlja najkorisniju vodu za biljke te se drži silom što odgovara tlaku od 6,25 bara (0,625 MPa) do 0,33 bara (0,033 MPa).

Gravitacijska ili procjedna voda nastaje u trenu kad su sve pore tla ispunjene vodom. U takvom stanju zasićenja voda se utjecajem gravitacije procjeđuje kroz makropore te nije vezana za tlo.

Energetski odnos tla i vode

Za gibanje vode u tlu od velike važnosti je potencijalna energija. Razlika u potencijalnoj energiji vode omogućuje gibanje vode, od vlažnijeg područja u tlu (višeg potencijala vode tj. manjeg podtlaka) prema sušem području (nižem potencijalu vode tj. većem podtlaku) do stanja ujednačene vlažnosti to jest potencijala.

Vodne konstante tla

Za reguliranje vodnog režima u tlu, potrebno je poznavati vodne konstante, a to su maksimalni higroskopicitet, točka venuća, lentokapilarna vlažnost, poljski kapacitet tla za vodu i maksimalni kapacitet tla za vodu. Vrijednost vodnih konstanti ovisi o teksturi, strukturi, porozitetu i zbijenosti, kemijskim značajkama i to naročito količini organskih tvari.

Maksimalni higroskopicitet je količina vlage koju je u mogućnosti adsorbirati tlo. Odgovara vrijednosti od 30 bara (3 MPa).

Točka venuća je stanje u kojemu nema dovoljno pristupačne vode. U poljoprivrednoj proizvodnji količina vode nikada ne smije doći do ove razine, jer i kratki period može izazvati negativne posljedice kod biljke. Odgovara vrijednosti od 15 bara (1,5 MPa).

Lentokapilarna vlažnost je granično stanje između teže i lakše pokretne vode u tlu te se podrazumijeva donjom granicom optimalne vlažnosti tla u proizvodnji. Odgovara vrijednosti od  6,25 bara (0,625 MPa).

Poljski kapacitet tla za vodu je stanje kada su mikropore ispunjene vodom, a makropore sa zrakom. Odgovara vrijednosti od  0,33 bara (0,033 MPa) (glinasto ilovasta tla) do 0,1 bar (0,01 MPa) (pjeskovita tla).

Maksimalni kapacitet tla za vodu je stanje zasićenosti to jest maksimalna količina vode koju tlo može primiti, ali ne i zadržati. Odgovara vrijednosti od  0 bara (0 MPa).

Gibanje vode u tlu

Tri osnovna oblika gibanja vode u tekućem obliku su kapilarno gibanje, infiltracija i filtracija. Gibanje vode je moguće kroz nezasićeno i zasićeno tlo. Kretanje je moguće descendentno, ascendentno i lateralno. Smjer kretanja i brzina ovise o agregatnom stanju vode, količini, teksturi, strukturi, porozitetu, količini organske tvari te silama koje su uzrok kretanja. Primarni uzroci gibanja vode u tlu su kapilarne sile, gravitacija i hidrostatski tlak.

Kapilarno gibanje vode odvija se iz područja veće vlažnosti u područje manje vlažnosti, to jest u nezasićenom tlu u mikro porama.

Infiltracija je neravnomjerno upijanje vertikalnim i bočnim gibanjem u nezasićeno tlo, djelovanjem kapilarnih sila, sile gravitacije i osmotskih sila.

Filtracija je procjeđivanje suvišne vode iz zasićenog tla u dublje slojeve kroz makropore tla, što uzrokuje gravitacija (i hidrostatski tlak).

Određivanje trenutka navodnjavanja

Određivanje pravilnog trenutka navodnjavanja se smatra jednim od najvažnijih problema u korištenju sustava za navodnjavanje jer neadekvatno navodnjavanje štetno djeluje na proizvodnju.

Prečesto, prerano i neracionalno navodnjavanje financijski opterećuje proizvodnju zbog većeg korištenja vode i energije. Prekomjerne količine vode s vremenom, pogoršavaju fizikalne značajke tla te utječu na ispiranje hranjivih tvari. Pored toga, ovisno o području, postoji opasnost od zamočvarivanja i zaslanjivanja tla. S druge strane, premala količina vode smanjuje kvalitetu proizvodnje.

Poboljšanje kvalitete proizvoda ključno je za financijski uspjeh u poljoprivrednoj proizvodnji. Kvaliteta voća i povrća ili krajnjih proizvoda poput vina i maslinovog ulja povezana je s fiziološkim statusom i to primarno sa statusom vode u biljci.  Dobro gospodarenje vodom može biti korišteno za poboljšanje kvalitete biljaka, s obzirom da je voda ključni kontrolor fiziološkog statusa biljke. Ovo naročito dolazi do izražaja u nasadima gdje vodni stres nastupa brzo, poput Mediterana te u situacijama suše kojim sve više svjedočimo u današnje doba. U slučajevima proizvodnje na tlima s izrazito malim kapacitetom zadržavanja vode, postoji dodatna opasnost od vodnog stresa.

U praksi, neki od načina koji su više ili manje učinkoviti za određivanje trenutka navodnjavanja su određivanje prema vanjskom izgledu biljke, prema unutarnjim fiziološkim promjenama biljke, prema kritičnom razdoblju biljke za vodu, prema procjeni vlažnosti tla, prema stanju vlažnosti tla, obračunavanjem dnevne bilance vode (evapotranspiracije).

Jedna od sve učestalijih metoda određivanja trenutka jest matematičkim modelima, kombiniranjem stanja vlažnosti tla s aktualnim obračunavanjem evapotranspiracije.

dr.sc. Vedran Krevh

Izvori:

Bittelli M. (2011). Measuring Soil Water Content: A Review. HortTechnology, vol. 21, no. 3, 293-300

Madjar S., Šoštarić J. (2009). Navodnjavanje poljoprivrednih kultura, Poljoprivredni fakultet u Osijeku, Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku

Ondrašek G., Petošić D., Tomić F., Mustać I., Filipović V., Petek M., Lazarević B., Bubalo M. (2015). Voda u agroekosustavima, Sveučilište u Zagrebu, Zagreb

Oyeyemi K.D., Sanuade O.A., Oladunjoye M.A., Aizebeokhai A.P., Olaojo A.A., Fatoba J.O., Olofinnade O.M., Ayara W.A., Oladapo O. (2018). Data on the thermal properties of soil and its moisture content, Data in Brief, Vol. 900-906

Pernar N., Bakšić D., Perković I. (2018). Terenska i laboratorijska istraživanja tla, Šumarski fakultet, Sveučilište u Zagrebu

Šimunić I. (2013). Uređenje voda, Hrvatska Sveučilišna naklada, Sveučilište u Zagrebu

Tomić F., Ondrašek G. (2009). Vodni režim supstrata u zaštićenom prostoru, Agronomski fakultet, Sveučilište u Zagrebu