Gleba jako układ wielofunkcyjny składa się z fazy stałej, ciekłej i gazowej. Faza stała gleby to około 50 – 60 % jej objętości (faza mineralna i materia organiczna) a pozostałą część stanowi powietrze i woda (Fig. 1). Trójfazowy układ gleby może ulegać zmianom w wyniku procesów glebotwórczych oraz agrotechniki. Prawidłowa uprawa oraz aplikacja materii organicznej może istotnie zwiększyć pojemność wodną gleby.
Woda i powietrze wypełniają pory glebowe, a więc występuje między nimi układ antagonistyczny. W przypadku zalania większości porów przez wodę rośliny cierpią z powodu braku tlenu w strefie korzeniowej. Gdy większość porów wypełni powietrze następuje susza glebowa. Trzeba jeszcze pamiętać, że nie cała zawarta w glebie woda jest dostępna dla roślin.
1 - faza mineralna, 2 - materia organiczna, 3 - powietrze glebowe, 4 - woda glebowa dostępna dla roślin,
5 - woda glebowa niedostępna dla roślin.
Fig. 1. Trójfazowy układ gleby.
Woda w glebie ma znaczenie nie tylko jako czynnik niezbędny dla rozwoju roślin i życia organicznego, ale wpływa także na przemieszczanie się w niej soli mineralnych. Od ilości wody znajdującej się w glebie zależy także szybkość oraz charakter rozkładu materii organicznej.
Wodę, występującą w glebie, możemy podzielić na cztery rodzaje:
- woda higroskopowa (niedostępna dla roślin); powleka ona cząsteczki glebowe (Fig.2).
- woda błonkowata (niedostępna dla roślin): przylega ona do wody higroskopijnej, wypełnia też przestrzenie kątowe między cząstkami gleby (Fig.2).
- woda kapilarna (dostępna dla roślin); wypełnia przestwory kapilarne, nie ulega sile ciążenia.
- woda grawitacyjna (dostępna dla roślin w krótkim okresie czasu); wypełnia ona większe niż kapilarne przestwory glebowe, pod wpływem sił grawitacji spływa w głąb profilu glebowego (nie ma większego znaczenia agrotechnicznego)
Fig.2. Woda higroskopowa i błonkowata
Rodzaje pojemności wodnej gleb (Fig.3)
Maksymalna pojemność wodna (MPW)
Jest to maksymalna ilość wody jaką może zatrzymać gleba. Występuje po bardzo obfitych opadach deszczu lub intensywnym nawadnianiu. W stanie tym gleba zawiera bardzo mało powietrza, które może się utrzymywać tylko w największych przestworach.
Polowa pojemność wodna (PPW)
Po odcieknięciu wody grawitacyjnej w glebie następuje stan równowagi między siłą grawitacji a siłą, z jaką woda przyciągana jest przez cząsteczki gleby. Gleba zawiera wtedy stosunkowo dużo wody i wystarczająca ilość powietrza.
Punkt trwałego więdnięcia (PTW)
Ilość wody w glebie, przy której rośliny trwale więdną. Przy tym poziomie wilgotności gleby rośliny zasychają i nie pomoże już im deszcz czy też nawadnianie.
Fig.3. Rodzaje pojemności wodnej gleb.
Kategorie agronomiczne
Kategorie agronomiczne gleb ustalono w oparciu o ich skład granulometryczny (uziarnienie). Gleby należące do różnych kategorii mają różną pojemność wodną a przez to i różną podatność na suszę.
| Jakość gleby | |
|---|---|
| I - Bardzo lekka - bardzo podatna |
piasek luźny - pl piasek luźny pylasty - plp piasek słabo gliniasty - ps piasek słabo gliniasty pylasty - psp |
| II – Lekka - podatna |
piasek gliniasty lekki - pgl piasek gliniasty lekki pylasty - pglp piasek gliniasty mocny - pgm piasek gliniasty mocny pylasty - pgm |
| III – Średnia – średnio podatna |
glina lekka - gl glina lekka pylasta - glp pył gliniasty - płg pył zwykły - płz pył piaszczysty - płp |
| IV – Ciężka – mało podatna |
glina średnia - gs glina średnia pylasta - gsp glina ciężka - gc glina ciężka pylasta - gcp pył ilasty - płi ił - i ił pylasty - ip |
Dostępność wody dla roślin
Dostępność wody dla roślin uzależniona jest od wielkości sił, z jakimi jest ona wiązana w glebie (sił grawitacji, kapilarnych, osmotycznych, elektrycznych i ciśnienia zewnętrznego). Siła wiązania wody w glebie jest wypadkową ich oddziaływania, ale głównie zależy od sił kapilarnych. Gleby zawierające taką samą ilość wody, ale mające odmienny skład granulometryczny, charakteryzują się różną siłą wiązania wody. Gleby ciężkie (drobnoziarniste) zawierają dużą ilość drobnych i średnich porów, wykazują większą siłę wiązania wody od utworów gruboziarnistych (gleby lekkie), w których występują większe pory. Efektem tego stanu jest większa pojemność wodna gleb ciężkich przy także większej ilości wody niedostępnej dla roślin. Siłę z jaką rośliny mogą pobrać wodę z gleby określamy jako siłę ssącą (potencjał kapilarny). Siłę ssącą mierzymy w jednostkach podciśnienia – cm słupa wody, atmosferach, mm słupa rtęci, hPa, MPa. Wielkość tej siły zależy od średnic przestworów glebowych, wypełnionych przez wodę. Im mniejsze przestwory tym większa siła jest potrzebna, aby pobrać wodę z gleby. Zależność tę opisuje krzywa dostępności wody (pF). Z uwagi na bardzo szeroki zakres ciśnień od 0 aż do 10000 at. wartość siły ssącej wyrażona jest za pomocą logarytmu dziesiętnego słupa wody (Fig. 4).
Woda dyspozycyjna jest to woda mieszcząca się w zakresie od polowej pojemności wodnej do poziomu silnego hamowania wzrostu roślin. Jest ona retencjonowana w porach glebowych o średnicach 30 -1,5 μm, co odpowiada sile ssącej gleby w zakresie 0,1 – 1,6 at, pF 2,0 – 3,2. Całość dostępnej dla rośliny wody dzieli się na wodę:
- bardzo łatwo dostępną (wiązaną siłą od 0,2 do 0,7 at. pF 2-2,85)
- wodę łatwo dostępną (siła wiązania od > 0,7 do 1,6 at. pF 2,85-3,2)
- wodę trudno dostępną (siła wiązania od >1,6 do 5,0 at. pF 3,2-3,7)
- wodę bardzo trudno dostępną (siła wiązania od >5,0 do 15 at. pF 3,7-4,2).
A) piasek słabo gliniasty, B) glina lekka, C) ił
Fig.4. Krzywa wiązania wody w glebie – krzywa pF
(rysunek poglądowy)
Przy sile ssącej powyżej 15 atmosfer rośliny już nie mogą pobierać wody z gleby. Jeżeli naszym celem jest zapewnienie komfortu wodnego roślinom zawartość wody w glebie powinna być utrzymywana na poziomie wody bardzo łatwo dostępnej. Kiedy wyczerpana jest już woda bardzo łatwo i łatwo dostępna zaczyna się silne hamowanie wzrostu roślin(fig. 5).
Fig. 5. Retencja wodna gleb.