Dlaczego woda nie przesiąka przez hydrofobowe gleby

Po falach upałów i suszach w gospodarstwach, borykających się już z nałożonymi zakazami podlewania, zdarzają się też problemy z nawodnieniem suchych gleb. Gdy gleba przestanie przepuszczać wodę, przywrócenie optymalnego poziomu wilgotności może być bardzo żmudnym zadaniem.

Jak gleba przestaje przepuszczać wodę?

Gleba nie przepuszcza wody ze względu na zawarte w niej hydrofoby. Hydrofoby to cząsteczki organiczne, które nie przepuszczają wody. Mogą zostać uwolnione do gleb w wyniku aktywności mikroorganizmów, materii organicznej i rozkładu tkanek roślinnych. Hydrofoby tworzą cienką woskową powłokę na każdej cząsteczce gleby, co powoduje jej hydrofobowość (nieprzepuszczanie wody). Im wyższy poziom hydrofobowości gleby, tym mniej wody przez nią przesiąka.

Cząsteczki wody są dwubiegunowe i mają wysokie siły kohezji: przyciągają cząsteczki tego samego rodzaju. Ich silne wzajemnie przyciąganie i niska zdolność wiązania woskowatych cząsteczek gleby skutkują powstawaniem kropel o wysokim kącie zwilżania. Wysokie napięcie powierzchniowe powstrzymuje krople wody przez rozlaniem się na dużej powierzchni.

Prawdopodobieństwo, że woda przestanie przepuszczać wodę, determinuje nie tylko obecność materiału hydrofobowego, ale także struktura gleby (Hunt and Gilkes, 1992). Piaszczyste gleby o luźnej strukturze, które zawierają mniej niż 5% gliny, są bardzo podatne na utratę zdolności przepuszczania wody.

Rysunek 1. Woda w hydrofobowych glebach

W takiej sytuacji dodatkowe nawadnianie będzie tylko powodowało zwiększone koszty wody, robocizny i pompowania, a nie wpłynie w większym stopniu na poziom wilgotności gleby. Nawet minimalny stopień hydrofobowości może mieć negatywny wpływ na ruch wody w glebach, co z kolei odbija się na wzroście i rozwoju roślin, a to skutkuje obniżeniem plonów i jakości końcowego produktu.

Jak działają środki zwilżające glebę?

Środki zwilżające glebę są produktami opartymi na środkach powierzchniowo czynnych, które mają stymulować penetrację wody i umożliwiać lepsze jej rozprowadzanie w profilu gleby, zarówno poziomo, jak i pionowo.

Po zmieszaniu z wodą aktywne składniki osłabiają siły kohezji i wzmacniają siły adhezji (siłą przyciągania cząsteczek wody do innych substancji, np. gleb), aby gleba zaczęła przepuszczać wodę.

Obniżenie napięcia powierzchniowego wody przez środki zwilżające glebę zapobiega także powstawaniu kałuż na powierzchni gleby. Środki powierzchniowo czynne składają się, w pewnym uproszczeniu, z hydrofilowej „głowy” i hydrofobowego „ogona”. Po zmieszaniu z wodą hydrofobowy ogon wystaje z powierzchni wody i obniża jej napięcie powierzchniowe. Niższe napięcie powierzchniowe zmniejsza kąt zwilżania, dzięki czemu woda może rozlewać się na większej powierzchni. Przeciwdziała to stratom wody wskutek odpływu, zwłaszcza na ugniatanych glebach (np. grządki warzywne, bruzdy powstałe po sadzeniu ziemniaków lub wysiewie marchwi), i podnosi prędkość infiltracji wody.

Rysunek 2. Cząsteczki środków powierzchniowo czynnych rozrywają napięcie powierzchniowe wody, gdy hydrofobowy „ogon” wystaje znad powierzchni wody.

Rysunek 3. Woda ze środkiem zwilżającym w hydrofobowej glebie

W przypadku problemów z hydrofobowymi glebami połączenie praktyk agrotechnicznych, jak glinowanie i siew bruzdowy, z najnowszymi środkami zwilżającymi glebę stanowi skuteczny sposób obniżenia hydrofobowości gleby. Zwiększenie prędkości penetracji wody w glebie ograniczy jej marnowanie i wzmocni zdrowy rozwój korzeni. Zdrowy układ korzeniowy przełoży się na lepsze przyswajanie składników odżywczych i lepsze osadzenie roślin. Zwiększenie efektywności wykorzystania wody zmniejszy wydatki i pozwoli uzyskać plony na optymalnym poziomie.

Bibliografia

Cytowane źródła: Hunt, N. and Gilkes, B. (1992) Farm Monitoring Handbook.