Die effek van swak gronddeurlugting en –verdigting op plant- en wortelgroei

 

Grondverdigting, swak gronddeurlugting, lae suurstofvoorsiening en versuipte toestande word meestal tegelykertyd waargeneem, of in assosiasie met mekaar, maar eersgenoemde drie kan ook afsonderlik van versuipte toestande voorkom.  Bogenoemde verskynsels het sekere direkte en indirekte invloede op plant- en wortelgroei.  Alle negatiewe invloede van grondverdigting is nie noodwendig as gevolg van swak deurlugting nie. Die indirekte invloede geld by ‘n langdurige gebrek aan suurstof.

Porositeit, lae vlakke van suurstof, wortelrespirasie, produksie van nadelige produkte:

Wanneer ‘n plant verby die saailingstadium is, dien die grondlug as bron van suurstof. Die suurstofinhoud neem skerp af met ‘n laer porositeit. Porositeit verlaag met toename in verdigting. Wanneer die grondporositeit verminder tot benede 10-12%, word die suurstofaanvulling baie stadig en sal die meeste plante gestrem word. ‘n Treffende voorkoms van sulke plante is hul bleek kleur. Wanneer mikrobe-aktiwiteit en wortelaktiwiteit hoog is, word ‘n nog hoër porositeit vereis om nog hoër suurstofvlakke te voorsien. By alle plantspesies sal wortelgroei behou word by ‘n suurstofvlak van 0.5%, maar slegs vir ‘n beperkte tydperk. Hierteenoor blyk dat alle spesies wortelgroei by ‘n suurstofinhoud van 2% te behou, maar die koolstofdioksiedinhoud mag nie 30-50% oorskry nie. Wortelgroei kan egter by ‘n lae suurstofkonsentrasie plaasvind, met voorbehoud dat suurstofvoorsiening teen ‘n konstante tempo plaasvind. Tydens ‘n proef op appelbome is gevind dat die wortelgroei by ‘n suurstofkonsentrasie van 1%, gebaseer op die droëmassa daarvan, slegs 35% was van die van ‘n boom onder normale omstandighede. Dus by ‘n afname in suurstofvoorsiening sal die groei, soos bepaal deur die groenmassa, die hoeveelheid blare, die blaaroppervlakte, en die wortelgroei, afneem. Verder het geen groei by sitrussaailinge voorgekom wat vir 8 dae met 37% koolstofdioksied, of vir 12 dae met 55% koolstofdioksied deurlug is nie. By rose is gevind dat die wat onder normale toestande op ‘n goed deurlugte grond gegroei het, se wortels dubbel so lank was as die wat op ‘n swak deurlugte grond gegroei het. Die vermoë van wortels om digte gronde te penetreer, kan voorsien word deur suurstof aan die wortelpunte te voorsien – eksperimenteel kan dit deur kalsiumperoksied-voorsiening teweeggebring word.

Met ‘n afname in suurstofkonsentrasie, neem die respirasietempo van die wortels ook af. Wortelrespirasie is die mees beïnvloedbare aspek van plantaktiwiteit in verhouding met gronddeurlugting en ‘n afname in respiratoriese aktiwiteit is die eerste stap in groeibeperkings in swak deurlugte gronde. Die uitsluiting van suurstof veroorsaak ‘n verandering van metabolisme na fermentasie. Etanolvorming geskied in ontkiemende sade, sowel as in wortels onder swak deurlugte toestande. Dit word gekoppel aan die plant se vermoë om onder versuipte toestande te probeer oorleef. Etanolproduksie is hoër by plante wat skielik aan swak deurlugte toestande onderwerp word, as die wat vir lang tydperke onder anaërobiese toestande groei. Verder vind by toestande van swak deurlugting en geen beskikbare suurstof ook die produksie van etileen en ouksiene plaas. Etileen word in die lote van die plante geproduseer wat blaarsteel-epinasie veroorsaak – die verandering in die hoek tussen die petiool en die stam. Ouksienproduksie veroorsaak direk of indirek die afwaartse buiging van blare van plante, die groei en ontwikkeling van bywortels, asook ontydige afspeen van reproduktiewe strukture of materiaal. Dit beïnvloed ook selverdeling nadelig.

Wortelgroei en –ontwikkeling

‘n Direkte negatiewe korrelasie bestaan tussen die brutodigtheid en die vermoë van wortels om in grond met ‘n lae porositeit te kan groei en ontwikkel. Wortels in ‘n verdigte grond verskil baie van dié in normale grond, deurdat dit baie korter, dikker en gekartel is, asook oor ‘n hoër droëmateriaalinhoud beskik. Die wortelrespirasietempo (koolstofdioksiedproduksie per eenheidswortelmassa) neem skerp toe met ‘n toename in brutodigtheid, veral by hoë suurstofvlakke. By ‘n goed deurlugte media is wortels gewoonlik lank, lig, gekleurd en wel voorsien met wortelhare. By die afwesigheid van voldoende suurstof, het wortels ‘n dikker voorkoms, korter, donkerder en minder wortelhare as gewoonlik. By gars op ‘n swak deurlugte grond byvoorbeeld, het ongeveer 225 wortels per plant gevorm, met ‘n gemiddelde lengte van 10.9 cm. Op die goed deurlugte grond het 75 wortels per plant gevorm, met ‘n gemiddelde lengte van 37.4 cm. Die wortels op die swak deurlugte gronde was ook 15% dikker in deursnee.

Grondtemperatuur

Normaalweg hoe hoër die temperatuur van die grond is, hoe hoër moet die konsentrasie suurstof in die grondatmosfeer vir normale wortelgroei wees. Dit is a.g.v. die toenemende oplosbaarheid van suurstof in die grondoplossing met ‘n toename in temperatuur. Alhoewel spesies verskillend reageer op lae suurstofkonsentrasies, sal almal egter by ‘n lae suurstofkonsentrasie groei staak. Dus, indien ‘n grond verdig is en geassosieer is met swak deurlugting en gevolglike laer vlakke van suurstofvoorsiening, sal die nodige kompensasie i.t.v. verhoogde suurstofvoorsiening nie kan plaasvind by verhoogde temperature nie.

Die grondwaterinhoud beïnvloed die grondtemperatuur wat op sy beurt ‘n impak het op wortelgroei. ‘n Afname in grondwaterinhoud veroorsaak gewoonlik hoër grondtemperature gedurende die dag en laer temperature gedurende die nag.

Plantvoedingstowwe

Vanuit proewe met soja en sonneblom is gevind dat die totale hoeveelheid suiker, stysel, stikstof, kalsium, kalium, magnesium en fosfaat meer was in die droëmateriaal van die plante wat op goed deurlugte grond gegroei het, as die op die swak deurlugte grond.  ‘n Tekort aan suurstof in die grond veroorsaak die volgende versteurings op sekere plantvoedingstofopnames :

• Stikstof – Veranderinge in plante a.g.v. lae suurstofvlakke verskil tussen en selfs binne plantspesies. By ‘n lae suurstofvoorsiening is stikstofopname altyd laer. ‘n Indirekte invloed van swak deurlugting en versuipte toestande sal die omsettings tussen NH4+ en NO3-, wees, asook gevolglike verliese d.m.v. vervlugtiging.
• Fosfaat – By ‘n lae suurstofvoorsiening (soos versuipte toestande) neem fosfaatopname heeltemal af. Na twee dae translokeer fosfaat vanaf die oudste blare na die jongstes. Na ‘n periode van twee weke sal 80% van die fosfaat in die jongste blare aangetref word. Verhoogde koolstofdioksied verhoog ook die fosfaatinhoud in die grondoplossing, wat weer ‘n afname in ysteropname veroorsaak.
• Kalium – Toestande van lae suurstofvoorsiening sal ‘n afname van kalium in alle dele van ‘n plant toon. Waarskynlik is kalium die gevoeligste element t.o.v. ‘n gebrek aan suurstof.
• Kalsium en Magnesium  –       Hierdie twee elemente bly minder afhanklik van gronddeurlugting as N, P en K.
• Natrium – Onder swak deurlugte toestande sal die Na-inhoud van stingels verhoog.
• Chloor – Onder swak deurlugte toestande, of suurstoftekorte, neem die Cl-inhoud van wortels af en die inhoud in stingels verhoog. Opname van Cl verhoog.
• Mikro-elemente – Die absorpsie van mikro-elemente neem af.

Waterabsorpsie

Onvoldoende deurlugting sal die opname van water direk verlaag en indirek, swak wortelgroei. Water word d.m.v. passiewe en aktiewe absorpsie opgeneem. By passiewe absorpsie is die wateropname deur die wortel afhanklik van die respiratoriese aktiwiteite, terwyl aktiewe absorpsie afhanklik is van aërobiese respirasie deur die betrokke plantwortels. Passiewe absorpsie is verreweg die belangriker meganisme van wateropname, terwyl slegs ‘n klein hoeveelheid water deur die tweede meganisme opgeneem word. Dus is afname in wateropname d.m.v. swak deurlugting op die passiewe absorpsie groter as wat deur aktiewe absorpsie voorsien kan word aan die plant. Die afleiding word dus gemaak dat die aanvanklike afname in wateropname eerder a.g.v. ‘n oormaat koolstofdioksied is, as van ‘n te lae suurstofinhoud.

Ontkieming van sade

In alle gevalle word ontkieming vertraag deur ‘n te hoë koolstofdioksied en ‘n te lae suurstofteenwoordigheid.

Plantsiektes

Die grootste indirekte invloed is waarskynlik plantsiektes wat a.g.v. ‘n tekort aan suurstof en/of die oormaat aan koolstofdioksied, die groei en leeftyd van die patogeen kan beïnvloed, asook die vatbaarheid van die gasheerplant kan verhoog.

Voorkoming van verdigting

Diep bewerkingsaksies moet uitgevoer word wanneer die grondvoginhoud laag genoeg is sodat die grond opbreek tydens bewerking, maar nie smeer nie. Meestal lewer spoorverkeer ‘n groter bydra tot verdigting, as implemente self. Deur spoorverkeer te beperk tot die minimum, asook die regte bewerking by die regte grondvogtoestande te beperk, kan verdigting tot die minimum beperk word – dus blyk beheerde spoorverkeer ‘n antwoord te wees.

 

Verwysings

Root growth through porous media, Soil Sci. Soc. Am. Proc., 29:290-293, 1965.

The Nature and properties of soils, Brady, 8th & 9th Editions,  Cornell University, New York, 1974 & 1984.

The importance of aeration in providing the right conditions for plant growth, J. Sci. Food Agric., 13:380-385, 1962.

Aeration and its role for plants, Glinski & Stepniewski, Institue of Agrophysics, Poland, 1983.

Soil aeration and plant growth, Adv. Agron., 18:57-106, 1966.

Effects of bulk density, aggregate size and soil-water suction on oxygen diffusion, redox potentials and elongation of corn roots, Soil Sci. Soc. Am. Proc., 32:180-186, 1968.

Introduction to soil physics, Hillel, 1982.

Soil factors affecting tree growth and root development in a citrus orchard, S. Afr. J. Plant Soil, 1(2), 1984.

Soil conditions and plant growth, Russel, 10th Edition, 1973.

Soil physical conditions and plant growth, Russel (ed. Shaw), Academic Press, 1952.

Effect of bulk density on root growth, Soil Sci., 91:280-288, 1961.

Modern Corn and Soybean Production, 1st Edition, Hoeft, Nafziger, Johnson & Aldrich, MCSP Publications, 2000.

Saamgestel deur Dr Chris Schmidt en Andre Prins